Структура 1,1′-(2,6-пиридиндиил)бис[6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5H- циклопента[с]пиридина

2,2':6',2''–Терпиридины представляют существенный практический интерес. В частности, они могут быть использованы для получения линейных макромолекул [1]. Также они являются лигандами для получения металлокомплексов с перспективными свойствам. Они могут найти применение при создании новых материалов благодаря наличию фотолюминесцентных свойств [2, 3], а также участвовать в различных каталитических, электрохимических и фотохимических процессах [4–6].

Одним из подходов к 2,2':6',2''-терпиридинам является синтез через их бис -1,2,4-триазиновые прекурсоры в результате реакции Боджера [7]. При этом возможно аннелирование циклоалкановых фрагментов к вновь образующимся пиридиновым кольцам при использовании в данной реакции енаминов [8, 9]. В частности, по такой методологии был получен 1,1′-(2,6-пиридиндиил) бис [6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5 H -циклопента[ c ]пиридин 1 [10] в результате гетероциклизации гидразона 4'-метоксиизонитрозоацетофенона 2 и пиридин-2,6-дикарбальдегида, а последующее превращение бис -1,2,4-триазинового прекурсора 3 в соответствующий терпири-дин было выполнено при кипячении в 1,4-диоксане в течение 6 ч (схема 1). В этой же работе была описана структура соединения 1 .

Схема 1. Ранее описанный синтез соединения 1. Реагенты и условия: i) пиридин-2,6-дикарбальдегид / AcOH, кипячение (1 мин);

ii) ii ) 1-морфолинциклопентен / диоксан, кипячение, 6 ч

В то же время известно, что в случае наличия в структуре 1,2,4-триазинового субстрата электронодонорных заместителей их активность в реакциях аза-Дильса–Альдера снижается, эффективным способом их трансформации в соответствующие пиридины в этом случае является взаи- модействие с 1-морфолинциклопентеном в отсутствие растворителя [11, 12], применимость данной методологии была показана в том числе на примере получения 2,2':6',2''–терпиридинов [13].

Целью настоящей работы является исследование возможности синтеза 1,1′-(2,6-пиридиндиил) бис [6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5 H -циклопента[ c ]пиридина без использования растворителя (PASE-подход), а также изучение его структуры методом РСА, в сравнении с имеющимися в литературе сведениями.

Экспериментальная часть

Исходный 3,3′-(2,6-пиридиндиил) бис [6-(4-метоксифенил)-1,2,4-триазин] ( 3 ) был получен по ранее предложенной методике [7]. Все остальные реагенты коммерчески доступны.

Синтез 1,1′-(2,6-пиридиндиил) бис [6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5 H -циклопента[ c ]пи-ридина (1).

Смесь 1,2,4-триазина 3 (224 мг, 0,50 ммоль) и 1-морфолинциклопентена (0,8 мл, 5,0 ммоль) перемешивают на магнитной мешалке при 200 ºС в атмосфере аргона в отсутствие растворителя в течение 2 ч. Затем к реакционной смеси добавляют дополнительную порцию 1-морфолинциклопентена (0,4 мл, 2,5 ммоль) и реакционную массу перемешивают при 200 °С в течение дополнительного часа. Продукт выделяют колоночной хроматографией (элюент – хло-роформ-этилацетат (9:1), R f 0,5). Аналитический образец получен перекристаллизацией из этанола. Выход 137 мг (52 %). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, CDCl 3 , м. д., J /Гц): 2,03–2,11 (м, 4Н, C(6)H 2 ); 3,06 (т, 2H, C(7)H 2 , ³ J = 7,6 Гц); 3,43 (т, 2H, C(5)H 2 , ³ J = 7,6 Гц); 3,88 (c, 6H, OMe); 7,00–7,06 (м, 4Н, C 6 H 4 OMe); 7,44–7,49 (м, 4Н, C 6 H 4 OMe); 7,96 (дд, 1Н, ³ J = 8,0, 8,0 Гц, H-4(Py); 8,17 (д, 2Н, ³ J = 8,0 Гц, H-3(Py) и H-5(Py)); 8.55 (с, 2Н, Н-5′(Py) и Н-5′′(Py)). MS ESI: m/z ( I , %): 526,25 (100) [M+H]⁺. Найдено (%): C 79,89; H 5,83; N 8,12. C 35 H 31 N 3 O 2 . Вычислено (%): C 79,97; H 5,94; N 7,99.

Масс-спектр (тип ионизации – электрораспыление) записан на приборе Agilent Infinity II фирмы Agilent Technologies.

Спектр ЯМР ¹H записан на спектрометре Bruker Avance-400 (400 МГц, внутренний стандарт – SiMe 4 ).

Элементный анализ выполнен на CHN анализаторе РЕ 2400 II фирмы Perkin Elmer.

Рентгеноструктурный анализ (РСА) кристалла соединения 1 был проведён на автоматическом четырехкружном дифрактометре Rigaku XtaLAB Synergy с CCD-детектором HyPix-6000HE и источником рентгеновского излучения PhotonJet по стандартной процедуре (MoKα-излучение, графитовый монохроматор, ω-сканирование с шагом 1°) при T = 295(2) K. Была применена эмпирическая поправка на поглощение. Данные измеренных отражений проиндексированы, интегрированы и масштабированы с использованием пакета программ CrysAlisPro [14]. Структуры расшифрованы методом внутренней фазировки по программе SHELXT [15] и уточнены методом наименьших квадратов по F2 с использованием программы SHELXL [16]. Расшифровка и уточнение структуры проведены в программной оболочке Olex2 [17]. Неводородные атомы уточнены в анизотропном приближении. Атомы водорода при атомах кислорода выявлены из разностных рядов Фурье. Все остальные атомы водорода помещены в вычисленные положения в соответствии со стереохимическими критериями и уточнены по «схеме наездника». Результаты РСА зарегистрированы в Кембриджской базе структурных данных под номером CCDC 2513600. Эти данные находятся в свободном доступе и могут быть запрошены по адресу

Основные кристаллографические данные и результаты уточнения структуры 1,1′-(2,6-пиридиндиил)бис[6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5H-циклопента[c]пиридина       приведены в табл. 1.

Таблица 1

Кристаллографические данные, параметры эксперимента и уточнения структуры 1,1′-(2,6-пиридиндиил) бис [6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5 H -циклопента[ c ]пиридина

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Формула	C 35 H 31 N 3 O 2	ρ (выч.), г/см3	1,247
М	525,63	µ , мм–1	0,078
Сингония	моноклинная	F (000)	1112,0

Окончание табл. 1

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Пр. группа	С 2/c	Размер кристалла, мм	0,422 × 0,207 × 0,087
a , Å	16,4000(4))	Область сбора данных по 2 θ , град.	5,22–48,434
b, Å	15,6021(4)	Интервалы индексов отражений	–21 ≤ h ≤ 22, –21 ≤ k ≤ 20, –14 ≤ l ≤ 15
c, Å	11,0445(2)	Измерено отражений	46590
α, град.	90	Независимых отражений	3617 [R int = 0,0518, R sigma = 0,0275]
β, град.	97,850(2)	Переменных уточнения	199
γ, град.	90	GOOF	1,019
V , Å3	2799,52(11)	R -факторы по F 2 > 2 σ ( F 2)	R 1 = 0,0583, wR 2 = 0,1546
Z	4	R -факторы по всем отражениям	R 1 = 0,1026, wR 2 = 0,1829
		Остаточная электронная плотность (min/max), e /Å3	0,23/–0,21

Обсуждение результатов

В настоящей работе синтез соединения 1 был выполнен взаимодействием его прекурсора 3 с 1-морфолинциклопентеном при нагревании до 200 °С в инертной атмосфере в отсутствие растворителя в течение 3 ч (схема 2). Последующая чистка колоночной хроматографией (элюент – хло-роформ-этилацетат (9:1), R f 0,5) позволила получить целевой продукт с выходом 52 %. Его кристаллы, пригодные для РСА, были получены нами в результате медленного упаривания раствора в хлороформе.

Схема 2. Разработанный синтез соединения 1. Реагенты и условия: i ) 1-морфолинциклопентен, 200 °С, 3 ч

В нашем случае соединение 1 аналогично известным данным [10] кристаллизуется в моноклинной сингонии с пространственной группой C2/c. Три пиридиновых звена в терпиридиновом мотиве принимают трансоидную конфигурацию по отношению к межкольцевым связям C–C (рис. 1), что минимизирует электростатические взаимодействия между неподеленными парами атомов азота.

Рис. 1. Данные РСА соединения 1 и принятая в структурном эксперименте нумерация атомов

Полученные длины связей и валентные углы аналогичны таковым для известных производных терпиридина [10, 18–20]. Например, определенные валентные углы между тремя атомами азота составляют 118,6(2) для C18-N3-C19 и 118,6(0) для C25-N4-C25. Ароматические кольца скручены относительно друг друга, при этом угол между центральным пиридиновым звеном и пиридиновым фрагментом 6,7-дигидро-5 H -циклопента[ с ]пиридина составляет 23,64° (лит. 23,61(6)° [10]). По-видимому, такое пространственное расположение обеспечивает наиболее выгодную ориентацию циклопентильных колец с меньшим стерическим напряжением и меньшим межкольцевым отталкиванием H⋯H.

Наиболее интересной особенностью кристаллической структуры является характер межмолекулярных взаимодействий, не описанный ранее для данной структуры. Расположение двух мономеров, сложенных по принципу «голова к голове», описывается минимальным расстоянием между атомом водорода циклопентильного цикла в 5-том положении бициклической системы и атомом углерода метильной группы (С(22)-Н(22А)…С(10) 2,97 Å). Для каждого из мономеров наблюдаются минимальные расстояния С(26)-Н(26)…С(10) 2,87 Å с соседними молекулами. Кроме того, межмолекулярные расстояния С(13)-Н(13)…С(18) 2,87 Å между атомом водорода электроноизбыточного метоксифенильного заместителя и атомом углерода электронодефицитного центрального пиридинового цикла позволяют предположить присутствие слабых π-π стэкин-говых взаимодействий. При этом угол между плоскостями ароматических колец составляет 84,54 º, а расстояние между центроидами 4,92 Å. Это позволяет предположить участие слабых контактов С-Н…С и π-π стэкинга в стабилизации кристаллической структуры (рис. 2).

Рис. 2. Упаковка молекул в кристалле соединения 1 (показана проекция вдоль кристаллографической оси с )

Авторами работы [10] отмечена разупорядоченность атома углерода в 6-том положении бицикла циклопента[с]пиридина, однако в нашем случае этого не наблюдается. Но следует отметить, что эллипсоиды тепловых колебаний аналогичного атома углерода (С(23)), а также соседних атомов С(22) и С(24) каждого циклопентильного кольца сильно растянуты в направлении, перпендикулярном плоскости кольца (рис. 3). Подобные явления встречаются и для других цик-лопента[с]пиридиновых бициклических структур, депонированных в Кембриджской Структурной Базе Данных (Cambridge Structural Database (например, в работе [21]).

Рис. 3. Представление эллипсоидов вероятностей тепловых колебаний атомов углерода С(23), С(22) и С(24) циклопентильного кольца относительно его плоскости (закрашена цветом)

Заключение

Таким образом, нами исследована возможность применения PASE-подхода к синтезу 1,1′-(2,6-пиридиндиил) бис [6,7-дигидро-4-(4-метоксифенил)-5 H -циклопента[ c ]пиридина (проведение синтеза в условиях отсутствия растворителя), показана успешность применения данной методологии для получения целевого продукта с хорошим выходом (52 %), а также проведено детальное изучение структуры его монокристалла в сравнении с имеющимися в литературе сведениями. Описаны особенности супрамолекулярной структуры данного соединения, не описанные ранее для данной структуры, в частности, выявлено расположение двух мономеров, сложенных по принципу «голова к голове», обеспечивающее минимальное расстояние между соседними структурами.