ايران

تهيه و کاربرد 6،3-ديفنيلپيرازين-5،2-دياون به عنوان ليگاندي کارآمد براي واکنش هک

باقر افتخاري سيس*+
مراغه، دانشگاه مراغه، دانشکده علوم پايه، گروه شيمي، صندوق پستي 11888 ـ 88818

مريم زيرک، نسرين برجسته تهران، دانشگاه پيام نور، گروه شيمي

ارتان شاهين
ترکيه ،ارزروم، دانشگاه آتاتورک، دانشکده علوم، گروه شيمي

چكيده: 1،3-ديفنيلپيرازين-5،8-دياون طي دو مرحله از واکنش فنيلگلياکسال با آمونيوم استات در آب در دماي محيط و به دنبال آن واکنش با هيدروکسيل آمين هيدروکلريد در حضور سود در حلال اتانول/آب در شرايط بازرواني تهيه شد و به عنوان ليگاندي کارآمد در واکنش هک کاتاليز شده با پالاديم بين آريل هاليدها و آلکنهاي گوناگون مورد استفاده قرار گرفت .فراوردههاي هک با بازده خوب تا عالي تهيه شدند. ساختار ليگاند به دست آمده افزون بر FT-IR و NMR با استفاده از فناوري کريستالوگرافي X-Ray تک بلور هم مورد تأييد قرار گرفت. روش تهيه آسان، ارزان قيمت بودن و مقاومت در برابر هوا و رطوبت از برتريهاي ليگاند به دست آمده ميباشد.
واژههاي كليدي: پيرازين؛ واکنش هک؛ فنيلگلياکسال؛ پالاديم.
KEYWORDS: Pyrazine; Heck reaction; Phenylglyoxal; Palladium.

مقدمه
هسته پيرازين و پيرازينون بهطور گستردهاي در ساختار ترکيبهاي طبيعي بهويژه آلکالوئيدها مانند پيپرازينومايسين و همچنين ترکيبهاي فعال زيستي با ويژگيهاي ضد قارچ ، ضد باکتري، ضد افسردگي و ضد ديابتي يافت ميشوند] 2 ، 1[.
اين ترکيبها از اهميت ويژهاي برخوردار است، که از مهمترين روشها ايجاد پيوند کربن ـ کربن در سنتزهاي آلي به شمار ميرود] 16-14[.

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
35
همچنين به عنوان ليگاندهاي دودندانهاي N,N’ در شيمي کوئورديناسيوني مورد استفاده قرار ميگيرند] 3[. بنابراين تهيه ميتوان به واکنش α-ديکتونها با 1،2-ديآمينها و تهيه
پيرازين Staedel−Rugheimer و Gutknecht اشاره کرد] 8 ـ 4[. از شيمي آريل گلياکسالها] 9[ و α-کتواسترها] 11[ نيز به طور گستردهاي براي تهيه پيرازين استفاده شده است .
واکنش هک ـ ميزوريکي ]13 ـ 11[، واکنش اولفيني شدن آريل هاليدها کاتاليز شده با پالاديم، به عنوان روشي مناسب براي از سويي اين واکنش اتصالي به طور گسترده در تهيه مواد دارويي ،پتروشيمي، شيمي کشاورزي و پليمرها به کار گرفته شده است .
به طور عموم ليگاندهاي فسفيني در واکنش هک مورد استفاده قرار ميگيرند که داراي عيبهايي مانند مشکلهاي زيست محيطي، سميت بالا، گران بودن و همچنين حساس بودن به رطوبت و هوا ميباشند] 18، 17[. بنابراين توسعه سامانههاي کاتاليستي جديد بدون فسفين براي واکنش هک مورد توجه قرار گرفته است] 21-19[.
ترکيبهاي آلي نيتروژندار بهويژه ناجورحلقههاي نيتروژني مانند ايميدازول و بيپيريدين بهطور گستردهاي در اين واکنش مورد استفاده قرار گرفتهاند] 22[.
در اين مقاله ،تهيه 3،6-ديفنيلپيرازين-2،2-دياون و کاربرد آن به عنوان ليگاندي کارآمد در واکنش هک گزارش شده است.

بخش تجربي
مواد شيميايي و دستگاهها
تمامي مواد شيميايي و حلالهاي مورد استفاده در اين پژوهش از فراوردههاي شرکتهاي مرک و فلوکا خريداري شده و بدون خالصسازي دوباره، مورد استفاده قرار گرفتند. پيشرفت واکنش با استفاده از کروماتوگرافي لايه نازک) TLC( با صفحه آلومينيومي و سيليکاژل F254 60 و حلال n-هگزان/اتيل استات با نسبت 8/2 مورد بررسي قرار گرفت .نقطه ذوب با دستگاه الکتروترمال 9111 اندازهگيري شد .طيفهاي IR توسط دستگاه پرتو سنج فروسرخ وين ـ بومم مدل 14/3 گالاتيک بهصورت قرص پتاسيم برميد اندازه گيري شد. همچنين طيفهاي H NMR1 و C NMR13 توسط دستگاه اسپکترواسپين بروکر به ترتيب با قدرت 211 و 122 مگاهرتز به دست آمد.

تهيه 6،3-ديفنيلپيرازين-5،2-دياون) 6(
مقدار 1 ميليمول فنيلگلياکسال و 2 ميليمول آمونيوم استات در 11 ميليليتر آب حل شده و مخلوط واکنش در دماي محيط به مدت 31 الي 42 دقيقه همزده شد. رسوب به دست آمده )ترکيب 2( صاف شده و با آب شستشو داده شد. مقدار 2/1 گرم سديم هيدروکسيد به مخلوط جامد به دست آمده و 72/1 ميليمول هيدروکسيلآمين هيدروکلريد در 2 ميليليتر اتانول و 1 ميليليتر آب افزوده شده و مخلوط واکنش تا حل شدن سديم هيدروکسيد بههم زده شد. سپس مخلوط واکنش به مدت 11 دقيقه در شرايط بازرواني گرما داده شد. پس از پايان واکنش، مخلوط تا دماي محيط خنک شده و به آن 21 ميليليتر هيدروکلريک اسيد %2 افزوده شد و جامد بهدست آمده صاف شده و در دماي محيط در خلاء خشک شد.
FT-IR (KBr): ν 3093, 1678 (C=O), 1661 (C=C) cm-1;
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 7.97-7.98 (m, 4H, CHph), 7.51-7.35 (m, 6H, CHph) ppm; 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ 161.3, 156.7, 133.3, 131.0, 129.6, 128.8 ppm.

روش عمومي واکنش هک
مقدار 2/1 مول درصد از ليگاند پيرازين) 5( و 22/1 مول درصد پالاديم کلريد در 2 ميليليتر حلال ديمتيل فرماميد/آب )21/21( حل کرده و در دماي محيط به مدت 21 دقيقه همزده شد.
سپس مقدار 2/1 ميليمول آريل هاليد ،6/1 ميليمول آلکن و 1 ميليمول پتاسيم فسفات به مخلوط واکنش افزوده شده و در دماي 81 درجه سلسيوس با همزن مغناطيسي همزده شد.
پيشرفت واکنش با استفاده از کروماتوگرافي لايهي نازک بررسي شد.
بعد از پايان واکنش به مخلوط واکنش 2/2 ميليليتر آب مقطر و 2/7 ميليليتر اتر يا اتيلاستات افزوده شده و با استفاده از قيف جداکننده فاز آلي از فاز آبي جدا شد .پس از خشک کردن فاز آلي با منيزيم سولفات، حلال تبخير شده و فراوردهي نهايي بهدست آمد.
همه فراوردهها شناخته شده بوده و ساختار آنها با مقايسه دادههاي NMR با نمونههاي گزارش شده مورد بررسي و تأييد قرار گرفت] 22[.

داده هاي طيفي برخي از فراوردههاي به دست آمده جدول 2، رديفهای 3، 33 و 35: ترانس-استيلبن
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.60 (d, J = 7.8 Hz,
4H, CHPh), 7.43 (t, J = 7.5 Hz, 4H, CHPh), 7.32 (t, J =
7.2 Hz, 2H, CHPh), 7.19 (s, 2H, CHAlkene) ppm; 13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 127.0, 128.1, 129.1, 129.2, 137.8 ppm.

جدول 2، رديف 2: n-بوتيل ترانس-سينمات
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.96 (d, J = 16.2 Hz,
1H, CHAlkene), 7.52 (m, 2H, CHPh), 7.38 (m, 3H, CHPh), 6.44 (d, J = 16.2 Hz, 1H, CHAlkene), 4.22 (t, J =
6.8 Hz, 2H, CH2―O), 1.71 (quint, J = 7.2 Hz, 2H, CH2),
1.44 (sextet, J = 7.2 Hz, 2H, CH2), 0.97 (t, J = 7.2 Hz,
3H, CH3) ppm; 13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 162.3,
35
-20075-222273

شکل 3ـ تهيه 5،6-دیفنيلپيرازين-2،3-دیاون) 5(.

145.1, 134.4, 132.1, 130.0, 128.3, 119.1, 64.8, 32.3, 19.9, 14.7 ppm.
جدول 2، رديف 5: اتيل ترانس-سينمات
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.68 (d, J = 16.2 Hz, 1H, CHAlkene), 7.52 (m, 2H, CHPh), 7.38 (m, 3H, CHPh), 6.46 (d, J = 16.2 Hz, 1H, CHAlkene), 4.22 (q, J =
6.8 Hz, 2H, CH2), 0.97 (t, J = 7.2 Hz, 3H, CH3) ppm; 13C
NMR (125 MHz, CDCl3): δ 166.9, 144.5, 134.4, 130.1, 128.8, 128.0, 118.2, 60.4, 14.3 ppm.
جدول 2، رديفهای 6 و 32: 4-استيل-ترانس-استيلبن
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.90 (d, J = 7.4 Hz, 2H, CHPh), 7.53 (d, J = 8.4 Hz, 2H, CHPh), 7.50-7.47 (m, 2H, CHPh), 7.37-7.34 (m, 2H, CHPh), 7.30-7.27 (m, 1H, CHPh), 7.17 (d, J = 16.3 Hz, 1H, CHAlkene), 7.07
(d, J = 16.3 Hz, 1H, CHAlkene), 2.55 (s, 3H, CH3) ppm;
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 197.3, 141.9, 136.6, 135.9, 131.4, 128.8, 128.7, 128.2, 127.4, 126.7, 126.4, 29.6 ppm.
جدول 2، رديفهای 5 و 35: n-بوتيل 4-استيلفنيلآکريلات
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.98-7.94 (m. 2H, CHPh), 7.69 (d, J = 16.0 Hz, 1H, CHAlkene), 7.60-7.57 (m, 2H, CHPh), 6.53 (d, J = 16.0 Hz, 1H, CHAlkene),
4.22 (t, J = 6.6 Hz, 2H, CH2), 2.57 (s, 3H, CH3), 1.711.68 (m, 2H, CH2), 1.47-1.44 (m, 2H, CH2), 0.96 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH3) ppm; 13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 197.3, 166.6, 143.0, 138.8, 137.9, 128.8, 128.1, 120.8, 60.7, 30.7, 26.7, 19.2, 13.7 ppm.
نتيجهها و بحث تهيه 6،3-ديفنيلپيرازين-5،2-دياون) 6(
همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است ،3،6-دي-فنيلپيرازين-2،2-دياون) 5( طي دو مرحله با واکنش فنيلگلياکسال مونوهيدرات) 3( با آمونيوم استات به عنوان منبع آمونياک و به دنبال آن واکنش فراوردهي بهدست آمده) 2( با هيدروکسيل آمين هيدروکلريد در حضور سديم هيدروکسيد و سپس اسيدي کردن محيط با استفاده از هيدروکلريک اسيد% 2 تهيه شد. ساختار ترکيب به دست آمده با استفاده از فناوريهاي C NMR ،1H NMR ،FT-IR13 و کريستالوگرافي اشعه X تک بلور مورد بررسي و تأييد قرار گرفت .
با توجه به مکانيسم ارايه شده در شکل 2، ايمين به دست آمده
)a4( از واکنش فنيلگلياکسال) 3( با آمونيوم استات با واکنش کانيزارو درون مولکولي طي دو مرحله توتومريزاسيون به α-آمينواسيد) c4( تبديل ميشود. ترکيب) 2( از تراکم دو مولکول α-آمينواسيد) c4( تهيه شده، که طي واکنش با هيدروکسيلآمين ترکيب) a3( به دست ميآيد که طي توتومريزاسيون به ترکيب )b3( تبديل ميشود، که سرانجام با حذف دو مولکول آب طي نوآرايي پيوندها به پيرازيندياون) 5( نهايي تبديل ميشود.
تک بلور 3،6-ديفنيلپيرازين-2،2-دياون) 5( با استفاده از تبخير آرام از محلول اتانول بهدست آمد و با استفاده از کريستالوگرافي پرتو X مورد بررسي قرار گرفت. ساختار ترکيب در شکل 3 نشان داده شده است.

فعاليب ليگاند) 6( در واکنش هک
3،6-ديفنيلپيرازين-2،2-دياون) 5( به عنوان ليگاند در واکنش هک بين استايرن و يدوبنزن در شرايط گوناگون مورد استفاده قرار گرفت. همانگونه که در جدول 1 آورده شده است ،حلالهاي گوناگوني براي واکنش بين 6/1 ميليمول استايرن با 2/1 ميليمول يدوبنزن در حضور 2/1 مول درصد ليگاند) 5(، 22/1 مول درصد پالاديم کلريد و 1 ميليمول 3K2CO به عنوان باز مورد بررسي قرار گرفت. واکنشها در مدت زمان 8 ساعت و
39

در دماي81 درجه سلسيوس انجام شده است. در حلالهاي اتانول، اتانول/آب) 21/21: حجمي/حجمي(، ايزوپروپانول ،ايزوپروپانول/آب) 21/21: حجمي/حجمي( فراورده با بازده پايين توليد شد. زماني که از ديمتيل فرماميد به عنوان حلال واکنش استفاده شد، استيلبن با بازده% 28 به دست آمد. واکنش در مخلوط 21/21 ديمتيل فرماميد/آب منجر به توليد فراورده با بازده% 61 شد.

شکل 5ـ ساختار تک بلور 5،6-دیفنيلپيرازين-2،3-دیاون) 5(؛ CCDC No: 1496190.
به دليل بازده بالا و همچنين با توجه به موارد زيست محيطي، مخلوط 21/21 حجمي ديمتيل فرماميد/آب به عنوان بهترين حلال براي واکنش هک انتخاب شد )جدول 1، رديف 6(. سپس قرار گرفت. همانگونه که در جدول 1 ديده ميشود، استفاده از باز 3Na2CO منجر به فراوردهاي با بازده% 26 شده است. زماني که از Et3N يا NaOAc به عنوان باز براي واکنش استفاده شد ،استيلبن به ترتيب با بازدههاي بسيار پايين% 32 و% 43 بهدست آمد.
استفاده از باز 3K2CO فراوردهاي با بازده 61% توليد کرده است .
استفاده از 4K3PO منجر به فراورده با بازده خوب) 78%( شده است. به دليل بازده بالا 4K3PO به عنوان بهترين باز براي واکنش هک هالوآرنهاي گوناگون با آلکنها انتخاب شد )جدول 1، رديف 9(. همچنين براي بررسي اثر ليگاند، واکنش هک استايرن
بازهاي گوناگوني براي واکنش هک بين استايرن و يدوبنزن با يدوبنزن در شرايط همانند بدون استفاده از ليگاند) 5( در مخلوط حلال ديمتيل فرماميد/آب در شرايط همانند مورد استفاده مورد بررسي قرار گرفت، که فراورده استيلبن با بازده پايين% 21
66
-13979-4151450

10404291009



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید