Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: I Международной научно-практической конференции «Естественные и математические науки в современном мире» (Россия, г. Новосибирск, 24 декабря 2012 г.)

Наука: Химия

Секция: Органическая химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Эрназарова Б.К. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЛИКОЗИЛМЕТИЛНИТРОЗОМЕТИЛМОЧЕВИН С АРИЛАМИНАМИ // Естественные и математические науки в современном мире: сб. ст. по матер. I междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2012.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов
Статья опубликована в рамках:
 
 
Выходные данные сборника:

 

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЛИКОЗИЛМЕТИЛНИТРОЗОМЕТИЛМОЧЕВИН С АРИЛАМИНАМИ

Эрназарова Бактыгул Кочкорбаевна

канд. хим. наук, доцент, зав. кафедрой ЖАГУ, г. Жалал-Абад

e-mail: nauca_07@ mail.ru

 

Установлено, что N-метил-NI-b-гликопиранозил-N-нитрозомо­чевины легко вступают в реакции нуклеофильного замещения при взаимодействии с ариламинами, имеющими величину рКа не ниже 3,8 [1]. Изучена также возможность образования глюкопиранозил-п-аминофенилмочевин, реакцией взаимодействия гликозилнитро­зоалкилмочевин с п-фенилендиамином, однако, к сожалению, из-за сильного осмоления реакционной среды предполагаемый продукт реакции выделить в инди­видуальном состоянии не удалось. Возможно, на наш взгляд, это связано резонансной формой п-фенилендиамина в условиях данной реакции:

 



 

В результате исследований реакции гликозилкарбамоилирования ароматических аминов получен ряд новых углеводсодержащих производных карбамидов, характеристики которых приведены в таблице 1.

Установлено, что при непродолжительном нагревании эквимолекулярных количеств реагентов в водно-спиртовых средах гликозилнитрозометилмочевины гладко вступают в реакцию конденсации с ариламинами.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики производных гликозилмочевин

сое-

дине

ния

Названия соединения

Вых од

Т.пл.,

°С

[λ]20

Rf (элюент)

Вычислено (найдено)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

Н

N

1

N-(β-D-глюкопиранозил)-п-бромфенилмочевина

60

246

-41,6 (пиридин)

0,1 (хлф-метанол)

41,39 41,07

4,54 4,75

7,73 7,90

2

N-(β-D -ксилопиранозил)-п-бромфенилмочевина

52

255

-33,9 (пиридин)

0,12 (хлф-метанол)

41,50 41,24

4,35 4,71

8,07 8,45

3

N-(β-D-галактопиранозил)-п-бромфенилмочевина

50

230

-50

(пиридин)

0,14 (хлф-метанол)

41,39 41,02

4,54 4,81

7,73 7,80

4

N-(β-D-глюкопиранозил)-п-хлорфенилмочевина

55

258

-49 (пиридин)

0,15 (хлф-метанол)

46,92 46,69

5Д5 5,09

8,42 8,85

5

N-(β-D-ксилопиранозил)-п-хлорфенилмочевина

52

250

-38 (пиридин)

0,1 (хлф-метанол)

47,61 47,35

4,99

5,33

9,25 9,40

6

N-(β-D-галактопиранозил)-п-хлорфенилмочевина

50

233

-55 (пиридин)

0,08 (хлф-метанол)

46,92 46,55

5,15 5,06

8,42 8,90

7

N-(β-D- глюкопиранозил)-2,4-дихлорфенилмочевина

60

223

-35,5 (пиридин)

0,5 (хлф-метанол)

42,52 42,20

4,39 4,35

7,63 7,80

8

N-(β-D -ксилопиранозил)-2,4-дихлорфенилмочевина

60

236

-41,6 (пиридин)

0,66 (хлф-метанол)

42,75 42,25

4,18

4,34

6,31 6,20

9

N-(β-D- галактопиранозил)-2,4-дихлорфенилмочевина

57

215

-40 (пиридин)

0,6 (хлф-метанол)

42,52 42,45

4,39

4,25

7,63

7,55


 

При взаимодействии N-метил-NI-b-гликопиранозил-N-нитрозо­мочевины с п-хлор- бром-, 2,4-дихлоранилином в кипящем водно-спиртовой среде образуются игольчатые кристаллы индивидуальных соединений.

Структура полученных соединений подтверждена спектрами ПМР, ИК и элементным анализом. А также величины оптического вращения синтезированных соединений определено. В частности, в ИК-спектре N-(b-D-глюкопиранозил)-п-бромфенилмочевины, наиболее характерны интенсивные полосы поглощения в области 3200—3400 см-1 обусловленные валентным колебаниями N-H. Полосы поглощения в области 1530 и 1700 см-1 относятся к колебаниям NН-(aмид1) и С=0 (aмид 2) групп. В области 890—1150 см-1 наблюдается ряд полос, относящихся к колебаниям углеводного кольца. Интенсивные полосы при 900 см-1 указывают на наличие агликона b-положении углеводного кольца. Полосы при 825 см-1, 500—600 см-1 и 790—865 см-1 можно отнести к колебаниям группы С-СI, С-Br.

В ПМР спектрах содержатся сигналы протонов углеводного кольца в области 3,75—4,7 м.д. (протон СН резонирует при 4,7 м.д.). Протоны агликона проявляются в виде характерных мультиплетов в области 7.4—8.05 м.д. В виде уширенного синглета, принадлежащего NH-протону, связанного с фенильным кольцом, наблю­дается при 7,4 м,д. Сигнал, принадлежащий NH-протону, связанный с b-глюкопиранозным остатком, проявляется в виде дублета при d=7,8 м.д. Ацетилированные соединения представляют собой белые порошкообразные вещества, растворимые в спирте, диметилсульфоксиде и пиридине,

В ИК-спектрах наблюдается ацетильная группа в области 1200—1300 см-1 (ОАс). В спектрах ПМР также присутствуют синглеты групп 0-Ме ацетатных групп в области 2,00 м.д.

Квантово-химические расчеты приведенных соединений проводились с помощью программ кооперации полуэмпирическим методом MNDO. Данный метод позволяет привести полную оптимизацию геометрических параметров молекул и получить равновесные конфигурации исследуемых соединений (рис. 1.).     

 


Рисунок 1. Пространственное расположение молекулы N-(b-D-гликопиранозил)-2,4-дихлорфенилмочевины


 

Согласно расчетам, оптимизация геометрических параметров молекулы N-(b-D-глюкопиранозил)-2,4-дихлорфенилмочевины (рис. 1.) показывает, что углеводное кольцо существует в конформации 4С1, а дихлор (бром)фенилмочевинный фрагмент повернут относительно плоскости углеводного кольца (проходящей через атомы С1 и С4).

В результате расчетов были получены следующие ИРС: теплота образования (Н), потенциал ионизации (I), дипольный момент (µ), энергия высших заполненных молекулярных орбиталей (Евзмо) нсмо) значения зарядов (q), валентные углы и длины связи которые представлены в таблице 2,3.

Таблица 2.

Квантово-химические индексы реакционной способности молекул методом MNDO





Структурная формула



[H]


ккал/моль



µ [D] диполь


I [эВ] энергия иони-


зации


Евзмо


[эВ]



Енсмо


[эВ]



Заряд (q)



N7



C8



N9



О16



1.



N-(β-D-глюко-пиронозил) n-хлорфенил-мочевина



-106211,02



2,309


-9,54


-9,54



-0,410



-0,392



0,465



-0,316



-0,382



2.



N-(β-D-галакто-пиронозил) n-хлорфенил-мочевина



-106213,73



2,893


-9,132


-9,132



-0,2525



-0,388



0,459



-0,327



-0,373



3.



N-(β-D-ксило-пиронозил) n-хлорфенил-мочевина



-95173,41



3,542


-9,859


-9,859



-0,4792



-0,408



0,456



-0,330



-0,361



4.



N-(β-D-глюко-пиронозил) n-бромфенил-мочевина



-106049,8



2,091


-9,454


-9,454



-0,0884



-0,399



0,467



-0,324



-0,389



5.



N-(β-D-галакто-пиронозил) n-бромфенил-мочевина



-106052,76



2,97


-9,5196


-9,5196



-0,1857



-0,388



0,458



-0,326



-0,374



6.



N-(β-D-ксило-пиронозил) n-бромфенил-мочевина



-95012.48



3,872


-9,830


-9,830



-0,7043



-0,408



0,456



-0,333



-0,361



7.



N-(β-D-глюко-пиронозил) дихлорфенил-мочевина



-114061,45



3,19


-9,594


-9,594



-0,731



-0,387



0,480



-0,350



-0,378



8.



N-(β-D-галакто-пиронозил) дихлорфенил-мочевина



-114063.8



3,939


-9,601


-9,601



-0,587



-0,388



0,478



-0,359



-0,366



9.



N-(β-D-ксило-пиронозил) дихлорфенил-мочевина



-103023,48



4,74


-10,292


-10,292



-1,18



-0,403



0,465



-0,343



-0,356

 

Таблица 3.

Квантово-химические геометрические параметры молекул методом MNDO





Структурная формула



Валентные углы



Длинa связи



CNH



CNC



NCO



OCN



NCN



CN



NC



CO



CN



1.



N-(β-D-глюкопиронозил) n-хлорфенилмочевина



114



124,12



130,8



121,2



117,86



1,47



1,42



1,23



1,42



2.



N-(β-D-галактопиронозил) n-хлорфенилмочевина



113



123,4



121,1



120,74



118,15



1,476



1,43



1,23



1,419



3.



N-(β-D-ксилопиронозил) n-хлорфенилмочевина



115,14



89,5



122,96



120,71



115,68



1,476



1,41



1,23



1,43



4.



N-(β-D-глюкопиронозил) n-бромфенилмочевина



114,34



125,38



120,49



120,64



118,86



1,469



1,418



1,232



1,419



5.



N-(β-D-галактопиронозил) n-бромфенилмочевина



112,97



123,3



121,08



120,79



118,13



1,475



1,425



1,231



1,419



6.



N-(β-D-ксилопиронозил) n-бромфенилмочевина



115,06



123,3



122,9



120,79



115,67



1,476



1,412



1,228



1,431



7.



N-(β-D-глюкопиронозил) дихлорфенилмочевина



113.25



121,37



121,94



119,74



118,12



1,435



1,231



1,402



1,417



8.



N-(β-D-галактопиронозил) дихлорфенилмочевина



112,5



121,09



122,12



119,68



118,07



1,436



1,229



1,404



1,414



9.



N-(β-D-ксилопиронозил) дихлорфенилмочевина



114,06



122,37



128,49



119,36



117,54



1,417



1,228



1,425



1,428

 

Анализ данных показывает, что введение нитрозогруппы не оказывает существенного влияние на элктронную структуру углеводного кольца, но изменяет индексы порядка связей по Вибергу С8 –N9 и N910 и заметно удлиняет связь С8 –N9 (от 1,2188 до 1,4701Ао). Выявлены наиболее вероятные центры для нуклео­фильной атаки-атомы С8, N17, C1 несущие наибольшие отрицательные заряды. Принципиальное значение имеет вывод о существенном ослаблении связи С-N, смежной с N-алкильным заместителем, при введении N-нитрозогруппы в структуру N-алкилмочевин­ного агликона.

Следует отметить, что в таблице приведены заряды N7 C8 N9 О16 подлежащие обсуждению в дальнейшем, с целью выявления предполагаемого механизма реакции гликозилкарбамоилирования. В расчетах были приняты следующие обозначения:

 


 

Анализ данных таблицы 1—2 показывает, что зарядовые распределения в молекулах соединений, почти не отличаются на атомах С8 для глюкозы и галактозы, несколько меньше для соединений, полученных на основе ксилозы. Для понимания механизмов реакции важное значение имеет вопрос о внутримолекулярном взаимодействии функциональных групп в N-нитрозоалкил-мочевинном фрагменте. Исходя из квантово-химических индексов реакционной способности, выявлены наиболее вероятные реакционные центры для нуклеофильной атаки, как следовало ожидать, эти атомы C8 и N9, несущие положительный заряд (0,505 и 0435) соответственно.

Энергии высших заполненных молекулярных орбиталей (Евзмо) пропорциональные первым потенциалом ионизации, и, в свою очередь связаны с донорной способностью молекулы. Значение потенциала ионизации представляет собой взятую с обратным знаком величину (Евзмо) (удаление электрона с соответствующей молекулярной орбиты).

Из таблицы 2 видно, что в гликозилнитрозометилмочевине (потенциал ионизации -10,560 эВ) нуклеофильная атака осуществляется преимущественно по атому С8. Очевидно, что чем выше значение Евзмо тем легче отдаются электроны, и тем больше донорную способность проявляет молекула. Таким образом, чем ниже Ензмо (энергия низших свободных молекулярных орбиталей), тем более акцепторными свойствами обладает молекула. Следует отметить, что углеводный фрагмент моносахарида (глюкоза, галактоза и ксилоза) мало влияет на выше перечисленные физико-химические показатели (I, Евзмо, Ензмо, Н), но заметный вклад оказывает на величину дипольного момента при сравнении значений µ производных глюкозы (галактозы) и ксилозы. При последующем введении N-агликонов (хлор, бром замещенные ариламины) в исходный гликозилнитрозо-алкилмочевин, как видно из квантово-химических расчетов, нуклеофильная атака должны осуществляется по С8. Причем, тем легче, чем больше основность N-агликонов, что подтверждается величинами зарядов по N9.

Длины связи и валентные углы в соединениях 1—9 близки к значениям, характерным для веществ данного класса. Углеводные фрагменты во всех изученных соединениях отвечают b-форме и обладают конформацией кресла 4С1.

В связи с вышеприведенными расчетами, можно обнаружить общность взаимодействия субстрат (гликозилированный карбамид) реагент (N-производные агликонов). Наличие сильного электро­фильного центра в нитрозоалкилмочевинной группе (атом С8) активизирует карбамоилирующую способность в реакциях со многими нуклеофилами. Также можно наблюдать хорошие корреляции между основностью атома N9 и значениями энергий ВЗМО и НСМО, что подтверждает предположение о взаимодействии субстрат-реагент по следующему механизму:

 



 

Cогласно схеме, нуклеофильная атака аминогруппы на карбо­нильный углеродный атом N-нитрозомочевинного фрагмента, имеющий наибольший эффективный положительный заряд, приводит к разрыву связи C-N, смежной с нитрозогруппой, нуклеофиль присоединяется благодаря свободной электронной паре атома азота N-агликона и образуется новый интермедиат. Затем происходит стабилизация молекулы за счет внутримолекулярной перегруппировки с образованием конечного продукта.

Структуры N-нитрозоалкилмочевин с образованием внутримолекулярных эфиров карбаминовой кислоты дают основание полагать, что N-нитро-зопроизводные гликозилмочевин должны легко вступать в реакции нуклеофильного присоединения и замещения при взаимодействии с внешними нуклеофильными агентами. При этом наиболее вероятным местом нуклеофильной атаки должен быть углеродный атом карбонильной группы N-агликона, обладающий наибольшим эффективным положительным зарядом.

Таким образом, с помощью квантово-химических индексов реакционной способности можно провести корреляцию «структура-химическая активность» синтезированных соединений, где за наиболее информативную физико-химическую характеристику ответственна основность атома азота N9

 

Список литературы:

1.Эрназарова Б.К. Переамидирование нитрозокарбамидов сахаров: дис. кан. хим. наук. — Бишкек, 2002. — С. 75—76.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом