ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2022, том 92, № 11, с. 1678-1682

УДК 547.245

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРАЗИДА ИЗОНИКОТИНОВОЙ

КИСЛОТЫ И ЕГО ТРИМЕТИЛСИЛИЛПРОИЗВОДНЫХ

С ИЗОЦИАНАТАМИ

^aМИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий

имени М. В. Ломоносова), Москва, 119454 Россия

^b Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений,

ш. Энтузиастов 38, Москва, 105118 Россия

*e-mail: golub-n.a@mail.ru

Поступило в редакцию 9 июля 2022 г.

После доработки 30 июля 2022 г.

Принято к печати 4 сентября 2022 г.

Взаимодействием триметилсилильного производного гидразида изоникотиновой кислоты (изониазида)

с органическим и кремнийорганическими изоцианатами получены ранее неизвестные производные

изониазида, благодаря предварительному силилированию субстрата.

Ключевые слова: гидразид изоникотиновой кислоты, N-(триметилсилил)изоникотиногидразид, триме-

тилсилилизоцианат, (триметоксисилилпропил)изоцианат, гексаметилдисилазан, семикарбазиды

DOI: 10.31857/S0044460X22110038, EDN: LNDSEV

Производные гидразина широко применяют-

зида, содержащих пространственно-затрудненные

ся, в том числе при создании лекарств. Среди них

фрагменты, снижающие токсичность продукта [4].

особое место занимает гидразид изоникотиновой

Этой проблемой активно занимались как за рубе-

кислоты, являющийся субстанцией известного

жом [5], так и в России [6].

противотуберкулезного препарата изониазид [1,

Ранее была показана возможность синтеза

2]. Однако способы и возможности получения его

кремнийорганических производных гидразида

аналогов, особенно кремнийорганических, оста-

изоникотиновой кислоты с помощью различных

ются недостаточно изученными.

силилирующих реагентов: триметилхлорсилана,

Известно, что открытие в 1963 г. специфиче-

N,О-бис(триметилсилил)ацетамида, N,О-бис(три-

метилсилил)трифторацетамида, N-триметилсили-

ской биологической активности у 1-арилсилатра-

лимидазола (схема 1) [1].

нов нарушило существовавшее в научном мире

мнение о биологической инертности кремнийор-

Известно также, что часто при создании новых

ганических соединений, что способствовало на-

лекарственных препаратов используют принцип

чалу интенсивных исследований в области син-

химического модифицирования структуры хоро-

теза и целенаправленного изучения свойств этих

шо зарекомендовавших себя веществ. Учитывая

веществ [3]. Было установлено, что очень часто

значимость аналогов изониазида, продолжение

биологическая активность кремнийорганических

исследований в области их синтеза остается акту-

альной задачей.

соединений внутри класса зависит от типа функ-

циональных групп в молекуле. Так, например, по-

Проведенные нами исследования показали,

казана возможность синтеза производных изониа-

что даже длительное нагревание (18 ч) гидразида

1678

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДР

АЗИДА ИЗОНИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ

1679

Схема 1.

O NHNH₂

O NHNHSiMe₃

+ Me₃SiY

Y = Cl, NC(CH₃)OSiMe₃, NC(CF₃)OSiMe₃,

Схема 2.

SiMe₃

O NHNH₂

O N

Me₃SiO

NH₂

H₂SO₄

+ HNSiMe₃

-(NH₄)₂SO

изоникотиновой кислоты с триметилсилилизоциа-

рые характерны для протонов NSiMe₃ и OSiMe₃

натом при 80°С, в том числе с применением ката-

соответственно. В спектре ЯМР ²⁹Si присутству-

лизатора [ди(2-этилгексаноата)олова], и использо-

ют два сигнала кремния в области 7.38 и 22.64 м.

вание растворителя не приводило к образованию

д., в спектре ЯМР ¹³C - сигналы в области -1.28 и

соответствующего триметилсилилпроизводного

0.11 м. д., также характерные для этих групп.

семикарбазида. Однако предварительное введе-

Получение триметилсилилпроизводного гидра-

ние в молекулу гидразида изоникотиновой кис-

зида изоникотиновой кислоты 1 позволило впер-

лоты триметилсилильной группы резко изменило

вые синтезировать кремнийорганические се-

характер процесса и позволило получить целевые

микарбазиды 3 и 4. В случае триметилсилили-

продукты (схема 2).

зоцианата реакция идет длительное время при

Установлено, что в результате введения три-

повышенной температуре и использовании ка-

метилсилильного заместителя в молекулу гидра-

тализатора (схема 3). При этом образуется рав-

зида изоникотиновой кислоты с помощью гек-

новесная смесь N-таутомера - 1-изоникотиноил-

саметилдисилазана продуктом реакции является

N-(триметилсилил)гидразинкарбоксамида

- и

равновесная смесь N- и О-таутомеров 1 и 1ʹ. До-

О-таутомера - 4-{(E)-[(аминокарбонил)гидразоно]-

казательством наличия изомеров 1 и 1ʹ является

[(триметилилил)окси]метил}пиридина 3ʹ (O-форма).

регистрация в ИК спектре интенсивных полос

В то же время замена триметилсилилизоциана-

поглощения при 3302, 3250, 1546, 843 (NH₂), 1667

та на фенилизоцианат не меняло характер процес-

(С=О), 1578 (С=N) и 1131 см^-1 (Si-O). В спектре

са: реакция протекала без использования катали-

ЯМР ¹Н зарегистрированы два сигнала протонов

затора (3 ч при 90°С против 20 ч при 75-78°С) и

Me₃Si-группы в области -0.02 и 0.02 м. д., кото-

заканчивалась образованием равновесной смеси

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 92 № 11 2022

1680

БЕЛОВА и др.

Схема 3.

NH₂

O N

N(SiMe₃)₂

Me₃SiO

SiMe₃

NHSiMe₃

+ Me₃SiNC=O

NH₂

Me₃SiO

O N

NHSiMe₃

N NH₂

Схема 4.

NH₂

SiMe₃

O N

Me₃SiO

SiMe₃

NHPh

+ PhNC=O

двух таутомеров - 1-изоникотиноил-N-фенил-N-

окси]-1-окса-2,3,5-триаза-9-силаундец-1-ен-1-ил}-

(триметилсилил)гидразинкарбоксамида 4 (N-фор-

пиридина 5ʹ (O-форма, схема 5).

ма) и 4-{(E)-[(анилинокарбонил)гидразоно][(три-

Таким образом, можно сделать вывод, что со-

метилилил)окси]метил}пиридина

4ʹ (O-форма,

став и строение образующихся кремнийоргани-

схема 4).

ческих продуктов в реакции триметилсилильного

Оказалось, что помимо триметилсилилизоци-

производного гидразида изоникотиновой кислоты

аната и фенилизоцианата можно использовать и

с органическим и кремнийсодержащими изоциа-

(триметоксисилилпропил)изоцианат. Реакция идет

натами определяются наличием заместителя у ато-

при температуре 55-60°С с образованием также

ма азота. При этом исходный N-(триметилсилил)-

равновесной смеси двух таутомеров - 1-изонико-

тиноил-N-[3-(триметоксисилил)пропил]-N-(три-

изоникотиногидразид, также как и образующиеся

метилсилил)гидразинкарбоксамида 5 (N-форма) и

семикарбазиды, существуют в виде равновесной

4-{(1E)-9,9-диметокси-4-оксо-1-[(триметилсилил)-

смеси таутомерных форм.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 92 № 11 2022

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДР

АЗИДА ИЗОНИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ

1681

Схема 5.

NH₂

(CH₂)₃Si(OMe)₃

O N

Me₃SiO

SiMe₃

NH(CH₂)₃Si(OMe)₃

+ (MeO)₃Si(CH₂)₃NC=O

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

C₉H₁₅O₁N₃Si₁. Вычислено, %: С 51.64; H 7.22; N

20.07.

ИК спектры регистрировали на спектрометрах

1-Изоникотиноил-N-(триметилсилил)-

Specord 75 IR, Nicolet 7600 в тонком слое (для

гидразинкарбоксамид/4-{(E)-[(амино-

жидкостей) и в вазелиновом масле (для кристалли-

карбонил)гидразоно][(триметилилил)окси]-

ческих соединений). Спектры ЯМР ¹H регистри-

метил}пиридин (3/3’). Смесь 8.00 г (0.038 моль)

ровали на приборе Bruker DRX400 (400.13 МГц)

N-(триметилсилил)изоникотиногидразида и 4.40 г

в CDCl₃и ДМСО, внутренний стандарт - ТМС.

(0.038 моль) триметилсилилизоцианата выдержи-

Спектр ЯМР ²⁹Si регистрировали на спектрометре

вали при 75-78°С в течение 20 ч в присутствии ка-

Bruker Avance II 300 (60 МГц) в CDCl₃. Элемент-

талитических количеств ди(2-этилгексаноата)оло-

ный анализ выполнен на приборе FLASH EA 1112.

ва. Фракционированием выделили 8.92 г (92.5%)

Температуры плавления определяли на приборе

BUCHI Melting PointB-540

смеси соединений 3/3′, т. кип. 118-120°С (1 мм

рт. ст.), n20 1.4980. ИК спектр, ν, см-1: 3338, 3250

Реагенты и растворители перед использовани-

(NH₂), 1714 (С=O), 1578 (С=N), 1545 (NH₂), 1130

ем тщательно сушили и очищали перегонкой. Все

(Me₃SiO), 850 (NH₂). Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃),

операции, включая выделение и отбор проб, про-

δ, м. д.: 0.04 c (9H, NSiMe₃), 0.24 c (9H, OSiMe₃)

водили в атмосфере сухого азота.

5.70 (2H, NH₂), 7.52 д (2H, CH, J 64.0 Гц), 8.58 д

N-(Триметилсилил)изоникотиногидразид/

(2H, CH, J 52.0 Гц). Найдено, %: С 47.38; Н 6.35;

триметилсилил-4-пиридин-карбогидразоноат

N 21.43. C₁₀H₁₆O₂N₄Si. Вычислено, %: С 47.59; Н

(1/1ʹ). Смесь 30 г (0.218 моль) изониазида и 22.5 г

6.39; N 22.20.

(0.139 моль) гексаметилдисилазана с каталитиче-

1-Изоникотиноил-N-фенил-N-(триметилси-

ским количеством конц. серной кислоты выдер-

лил)гидразинкарбоксамид/4-{(E)-[(анилино-

живали в течение 31 ч при температуре 100°С.

карбонил)гидразоно][(триметилилил)окси]-

Фракционированием выделили 4.57 г (10%) смеси

метил}пиридин (4/4ʹ). Смесь 4.00 г (0.019 моль)

соединений 1/1′, т. кип. 89-90°С (1 мм рт. ст.), n

1.5101. ИК спектр, ν, см^-1: 3302, 3250 (NH₂), 1667

N-(триметилсилил)изоникотиногидразида и 2.28 г

(С=O), 1578 (С=N), 1546 (NH₂), 1131 (Ме₃SiO),

(0.019 моль) фенилизоцианата выдерживали в те-

843 (NH₂). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃), δ, м. д.: -0.02

чение 3 ч при 90°С. Осадок отфильтровывали и

c (9H, NSiMe₃), 0.02 c (9H, OSiMe₃), 5.37 с (2Н,

сушили. Выход 5.77 г (92.0%), т. пл. 210-212°С.

NH₂), 7.27 д (2H, CH, J 28.0 Гц), 8.30 д (2H, CH, J

ИК спектр, ν, см^-1: 3300, 3250 (NH₂), 1780 (C=O),

24.0 Гц). Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃), δ_С, м. д.: -1.28

1578 (С=N), 1545 (NH₂), 1130 (Me₃SiO), 850 (NH₂).

(NSiMe₃), 0.11 (OSiMe₃), 118.62 (2С, С_Ar), 140.00

Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м. д.: -0.01 c (9H,

(C=O), 141.63 (1С, С_Ar), 149.09 (2С, С_Ar) Спектр

NSiMe₃), 0.05 c (9H, OSiMe₃), 5.30 (2H, NH₂), 6.98

ЯМР ²⁹Si (CDCl₃), δ_Si, м. д.: 7.38 (NSiMe₃), 22.64

т (2H, CH, J 36.0 Гц), 7.27 т (2H, CH, J 16.0 Гц) 7.70

(OSiМе₃). Найдено, %: С 51.24; H 7.95; N 19.85.

м (2H, CH, J 12.0 Гц), 7.71 т (H, CH, J 12.0 Гц), 8.75

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 92 № 11 2022

1682

БЕЛОВА и др.

м (2H, CH , J 12.0 Гц). Найдено, %: C 58.67; H 6.12;

Плетнева Мария Владимировна, ORCID: https://

N 17.03. C₁₆H₂₀О₂N₄Si. Вычислено, %: C 58.51; H

orcid.org/0000-0002-4940-292X

6.14; N 17.06.

Кирилина Надежда Ивановна, ORCID: https://

1-Изоникотиноил-N-[3-(триметоксисилил)-

orcid.org/0000-0001-9932-7588

пропил]-N-(триметилсилил)гидразинкарб-

Кирилин Алексей Дмитриевич, ORCID: https://

оксамид/4-{(1E)-9,9-диметокси-4-оксо-1-

orcid.org/0000-0001-9225-9551

[(триметилсилил)-окси]-1-окса-2,3,5-триаза-

9-силаундец-1-ен-1-ил}пиридин

(5/5ʹ). Смесь

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

1.40 г (7 ммоль) N-(триметилсилил)-изоникоти-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

ногидразида и 1.37 г (7 ммоль) (триметоксиси-

тересов.

лилпропил)изоцианата выдерживали при темпе-

ратуре 55-60°С в течение 10.5 ч в присутствии

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

каталитических количеств ди(2-этилгексаноата)-

олова. Осадок отфильтровали и сушили. Выход

1. Richard B.M., Manno J.E., Manno B.R. // J. Chromatogr.

2.75 г (99.3%), т. пл. 68-69°С. ИК спектр, ν, см^-1:

1974. Vol. 89. P. 80. doi 10.1016/S0021-9673(01)84162-5

3300, 3200 (NH₂), 1600 (C=O), 1578 (С=N), 1545

2. Кирилин А.Д., Белова Л.О., Кирилина Н.И., Петро-

(NH₂), 1130 (Ме₃SiO), 850 (NH₂). Спектр ЯМР ¹H

градский А.В., Шембель Н.Л. // Наукоемкие хи-

(CDCl₃), δ, м. д.: 0.06 c (9H, NSiMe₃), 0.11 c (9H,

мические технологии. 2018. Т. 13. № 4. С. 39. doi

OSiMe₃), 0.83 т (2H, SiCH₂CH₂, J 16.0 Гц), 1.57 к

10.32362/2410-6593-2018-13-4-39-49

3. Воронков М.Г., Дьяков В.М. Силатраны. Новоси-

(2H, NCH₂CH₂,J 64.0 Гц), 3.15 к (2H, SiCH₂CH₂,J

бирск.: Наука, 1978. 208 с.

96.0 Гц), 3.45 с (9H, OCH₃), 5.27 с (2H, NH₂), 7.77 т

4. Бухаров С.В., Тагашева Р.Г., Нугуманова Г.Н., Мав-

(2H, CH, J 76.0 Гц), 8.75 т (2Н,CH, J 44.0 Гц). Най-

ромати Л.В. // Вестн. Казанск. технол. унив. 2010.

дено, %: C 46.74; H 7.58; N 13.30. C₁₆H₃₀О₅N₄Si₂.

№ 9. С. 23. doi 10.14258/jepem.2020026278

Вычислено, %: C 46.35; H 7.29; N 13.51.

5. Tacke R., Steffen D. Topics in Medicinal Chemistry.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

New York: Springer, 2016. P. 29.

6. Lazareva N.F., Baryshok V.P., Lazarev I.M. // Arch.

Голуб Наталия Александровна, ORCID: https://

Pharm. Chem. Life Sci. 2017. Vol. 351. P. 1. doi

orcid.org/0000-0002-2315-6783

10.1002/ardp.201700297

Reactions of Isonicotinic Acid Hydrazide

and Its Trimethylsilyl Derivatives with Isocyanates

L. O. Belova^a, N. A. Goluba,*,M. V. Pletneva^a, N. I. Kirilina^b, and A. D. Kirilin^a

^aMIREA - Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technology),

Moscow, 119571 Russia

^bState Research Institute of Chemistry and Technology of Organoelement Compounds, Moscow, 105118 Russia

*e-mail: golub-n.a@mail.ru

Received July 9, 2022; revised July 30, 2022; accepted September 4, 2022

Reactions of isonicotinic acid hydrazide and its trimethylsilyl derivatives with hexamethyldisilazane and

organic and organosilicon isocyanates were studied. The possibility of synthesizing previously unknown isoni-

azid derivatives by preliminary introduction of a trimethylsilyl substituent to the nitrogen atom was established.

Keywords: isonicotinic acid hydrazide, N-(trimethylsilyl)isonicotinohydrazide, trimethylsilyl isocyanate, (tri-

methoxysilylpropyl)isocyanate, hexamethyldisilazane, semicarbazides

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 92 № 11 2022