Синтез и исследование 2-бромо-5R-6-п-бромфенил-имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазола

Synthesis and investigation of 2-bromo-5R-6-p-bromophenyl-imidazo[2,1-b] [1,3,4]-thiadiazole

Rahmon Rakhmonov

Associate professor in Chemistry, Head of the Laboratory of Chemistry of Heterocyclic Compounds Institute of Chemistry. Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Republic of Tajikistan, Dushanbe

Yuldash Khodzhibaev

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Chief Researcher Laboratory of Chemistry of Heterocyclic Compounds Institute of Chemistry. Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Republic of Tajikistan, Dushanbe

Mutabar Zoidova

Researcher Laboratory of Chemistry of Heterocyclic Compounds Institute of Chemistry. Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Republic of Tajikistan Dushanbe

Umed Rozikov

Associate researcher Laboratory of Chemistry of Heterocyclic Compounds Institute of Chemistry. Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Republic of Tajikistan Dushanbe

Shomahmad Sharipov

Associate researcher Laboratory of Chemistry of Heterocyclic Compounds Institute of Chemistry. Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Republic of Tajikistan Dushanbe

Аннотация. В статье представлено химическое превращение 2-бромо-5-R-6-п-бромфенилимидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола с нуклеофиль­ными и элекрофильными агентами. Установлены структуры полученных соединений методом ИК-спектроскопии и элементного анализа, а также изучено влияние заместителей на полосу поглощения имидазо-тиадиазольного фрагмента.

Abstract. In this article we have reported about the chemical transformation of 2-bromo-5-R-6-p-bromophenylimidazo-[2,1-b] [1,3,4]-thiadiazole with nucleophilic and electrophilic agents. The structures of the obtained compounds were determined by IR spectroscopy and elemental analysis, and was studied the effect of substituent’s to the absorption band of the imidazo-thiadiazole ring.

Ключевые слова: 2-бромо-5-R-6-п-бромфенилимидазо[2,1-b] [1,3,4]- тиадиазол; 2,5-дибром-6-п-бромфенилимидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазол; ИК-спектроскопия; биологическая активность; функционализация; нуклеофильные и электрофильные агенты.

Keywords: 2-bromo-5-R-6-p-bromphenylimidazo[2,1-b][1,3,4]-thiadiazole; 2,5-dibromphenylimidazo[2,1-b][1,3,4]-thiadiazole; IR-spectroscopy; biological activity; functionalization; nucleophilic and electrophylic agents.

Необходимость синтеза производных имидазо-[2,1-b][1,3,4]-тиадиазолов связывается с тем, что они являются исходными веществами для получения серии биоактивных соединений. Так как, среди них найдены соединения обладающие противотуберкулёзными, антибактериальными, антигельминтными и противомикробными дей­ствиями [1-4].

В настоящей работе с целю поиска новых биологических активных соединений, нами изучены реакция 2-бромо- и 2,5-дибром-6-п-бромфенилимидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазолы (1a-b) с нуклеофильными агентами как гидразин, N,N-диэтилдитиокарбамата натрия и пиперазина, что приводит к образованию 2-гидразино-5H-, 2-гидразино-5Br-6-п-бромфенилимидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазола (2 a-b),S-(5H-6-п-бром­фенилимидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазол-2-ил)-N,N-диэтилдитиокарбамата (2 c), 2-пиперазино-5Н- и 2-пиперазино-5-Br-6-п-бромфенилимидазо [2,1-b] [1,3,4]- тиадиазола (2 d-e).

Функционализация 1 a-b гидразином и соединения 1 а натриевой солью N,N-диэтилдитиокарбамата проведено в растворе этанола при комнатной температуре, что в результате образуется 2 a-b с хорошим выходом. Однако реакция 1 a-b с пиперазином протекает при нагревании в среде этанола и приводит к образованию соединений 2 d-e.

Нами выявлено, что при нуклеофильных замещениях соедине­ний 1 a-b с гидразина и натриевой соли N,N-диэтилдитиокарбаматом реакция протекает легче, чем реакции 1 a-b с пиперазином. С другой стороны нами выявлено, что, несмотря на наличие атомов брома 5-го положения соединения 1 b и бромом 4-го положения фенильной группы, замещается только бром 2-го положения данных гетероциклов.

Реакции 1 a-b с пиперазином было проведено в среде этанола, нагреванием и с последующей нейтрализация с карбонатом натрием дают 2-пиперазино-5-R-производных имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазолов 2 d-e с выходом 80-83 %.

Результаты исследования показывают, что, несмотря на наличие атомов брома в положениях 5 и 6-(4-бромфенил)-а соединении 1 a-b, атом брома в 2-ом положении остается подвижным и вступает в реакцию нуклеофильного замещения.

Строение всех полученных соединении подтверждено элементным анализом и ИК-спектроскопией.

ИК-спектры высушенных производных имидазо-[2,1-b]-1,3,4-тиадиазолов были записаны на ИК Фурье спектрометре Spectrum 65 (PerkinElmer), оснащённой приставкой MIRACLEATR (ZnSe). Каждый спектр был получен в среднем из 16 - 20 сканирования, в области ИК 4000 - 600 см^-1 с разрешением 4 см^-1. Записанные спектры были проана­лизированы с помощью программного обеспечения Perkin Elmer Spectrum, версии 10.03.07.

Об ИК- спектрах соединении 1a–b нами сообщено в работе [5]. В ИК-спектре соединения 2а в кристаллическом состоянии наблюдается полоса поглощения в области 1583 см^–1для С=N-фрагмента тиадиа­зольного цикла, а полоса поглощения для С=N-фрагмента имидазольного кольца проявляется в области 1528 см^–1. Полоса поглощения в области 1468 см^–1соответствует валентным колебаниям двойной связи С=С-фрагмента имидазольного кольца. Полоса поглощения С-S-C для тиадиа­зольного кольца была обнаружена в области 680 см^–1.

Для соединения 2b, имеющиеся полосы поглощения в области 1585см^–1 соответствуют валентным колебаниям С=N-фрагмента тиадиа­зольного кольца, а полоса поглощения в области 1520 см^–1 соответствует валентным колебаниям С=N-фрагмента имидазольного кольца. Характерная полоса поглощения в области 678 см^–1 соответствует валентным колебаниям C-S-C фрагментам. Полоса поглощения для валентных колебаний С=С- фрагмента имидазольного кольца смеша­лась к области около 1474 см^–1. Полоса поглощения характерная для валентных колебаний C-Br проявлена в области 711 см^–1.

У соединений 2 a и 2b полосы поглощения деформационного колебания СН- бензольного кольца обнаружены в области 861 см^–1 и 1193-966 см^–1. Необходимо отметит, что эта полоса поглощения, относящаяся к замещенной фенильной группе, проявилась в виде симметричных поглощений.

Таким образом, характерные ИК поглощения синтезированных соединений, свидетельствуют об идентификации структуры имидазо-тиадиазольных фрагментах соединений 2а- b.

Далее перед нами стояло задача интерпретации заместителей в положении 2 и 5 соединений 2а –b. Следует отметить, что ИК-спектральные характеристики 2a-b до сих пор не изучены. Однако в работе [6], который посвящено исследование реакции аминирования2-бромо-6-фенилимидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазолов, автором экспери­ментально установлена частота колебаний только данных гетероциклов, но не аргументирует всех характерных частот поглощений валентных колебаний экзоциклических групп и не используются полученные ограниченные данные для изучения структуры целевых продуктов. Поэтому возникла необходимость интерпретации валентных колебаний экзоциклических групп в соединении 2 a-b. Эти колебания достаточно характерные по частоте, интенсивны и являются особенно удобными для изучения влияния электронных эффектов заместителей [7].

Таким образом, в ИК- спектре (ν, см^–1) соединений 2 а, b наличие гидразингруппы было обнаружено в виде неплоских деформационных колебаний при 839 и 820 для NH₂ в среднем интенсивном поле. Валентные колебания ассоциированной NH группы обнаружены в области 3138 и 3140.

По сравнению с 1 а у соединения 2 с наблюдается значительное изменение ИК-спектра (ν, см^–1). Так, как для соединения 2 с полосы поглощения фиксированы в области 1670 (C=N), 1472 (C=C), 1595 (C=N), 681(C-S-C) для имидазо-тиадиазольного фрагмента; для C=S и С-S-фрагмента полоса поглощения проявлена в области 1067 и 706. Характерная полоса поглощения для (Et)₂-N-C=S обнаружена в области 1530.

Для п-бромфенилный групп фиксированы полосы поглощения в области 1179 и 1094, 931, 838 см^-1 относящиеся к плоским и неплоским деформационным колебаниям СН бензольного кольца.

По сравнению с исходным соединением (1а), полоса поглощения в соединении 2 проявлена в значительно интенсивном поле.

В спектре 2-пиперазино-6-п-бромфенилимидазо-[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола (2 d) также в кристаллическом состоянии наблюдается изменение полос поглощения для С=N-фрагмента тиадиазольной и имидазольного цикла в области 1583 и 1555. Характерная полоса поглощения относящаяся к С-S-C и С=С-тиадиазоло-имидазольным фрагментам была обнаружена в области 679 и 1467. Полоса поглощения характерная для п-бромфенильной группы обнаружена в области 3097 – в слабом поле.

Для соединения 2 е характерные полосы поглощения бицикла для С=N-имидазотиадиазольного фрагменты обнаружены в интенсивной области 1583 и 1566, а для С=С-имидазольного фрагмента, по сравнению с 1 b, наблюдается полоса поглощения в интенсивном виде обнаруженная в области 1482. Отмечено появление полосы поглощения C-S-C обнаруженной в области 713.

Полоса поглощения 5-С-Br-экзоциклический группы имидазольного фрагмента наблюдается в области 532. Для п-бромфенильной группы СН-деформационное колебание обнаружено в виде плоских и неплоских деформационных колебаний в области 1195, 958 и 823, 807. В полосе поглощения пиперазиновой группы соединения 2 d - e наблюдается изменение в положении полос валентных колебаний NH и СН₂ в области 1190, 1194 и 1428, 1432 в среднем поле.

В ИК-спектрах полученных нами соединений 2а, b с, d и е обнаружены характерные и другие полосы поглощения имидазотиадиа­зольного цикла, которые соответствуют литературным данным [7-10].

На основе этих данных можно предположить, что под влиянием заместителей 2, 5 и 6-го положений соединений 2а, b с, d и e, которые влияют на распределение электронной плотности, происходят изменения в интенсивности некоторых пиков этих соединений.

Полученные данные по исследованию ИК-спектрометрии соединении 2 a, b, c, d и е, которые характеризуют их строение, могут быть использованы для идентификации соответствующих соединений, определение положения заместителей в имидазо-[2,1-b]-1,3,4-тиадиазольном кольце.

Авторы выражают глубокую благодарности рабочей группе и д.х.н, профессору Мухидинову З.К. за оказание помощи при выполнении ИК-спектральных исследований.