Syntéza a štruktúrna charakterizácia arylbisguanidínov

Ivan Mäsiar3. CH – ORBO

1.4.2014

LeBel O.; Maris T.; Duval H.; Wuest J. D. Can. J. Chem. 2005, 83, 615-625.

Úvod• 1892 – Bamberger a Dieckmann – príprava solí bisguanidínov• NH4Cl + (2) Δ → izolácia produktu vytvorením intermediátu – komplex bisguanidín-meď

(II)10.

_______________________________________________________________________________________________

1. Bamberger E.; Dieckmann W. Ber. 1892, 25, 543.

Ciele

• Príprava hydrochloridových solí rôznych 1-arylbisguanidínov a 1,5-diarylbisguanidínov a následne tvorba samotných im odpovedajúcich bisguanidínov deprotonizáciou metanolátom sodným (NaOCH3).

• Poukázať na syntézu a charakterizáciu série arylbisguanidínov s kryštálovou štruktúrou reprezentatívnych zlúčenín.

Príprava 1-arylbisguanidínov

• Modifikovaný postup z roku 1946 – zahrievaním anilínových solí s dikyanodiamidom vo vode.2

_________________________________________________________2. Curd F. H. S.; Rose F. L. UK Patent, 1946, 581 346.

• 1,3-fenyléndiamín dihydrochlorid + 2 ekv. dikyanodiamid √• 1,4-fenyléndiamín dihydrochlorid + 2 ekv. dikyanodiamid √• 1,2-fenyléndiamín dihydrochlorid + 2 ekv. dikyanodiamid x

• 1,2-fenyléndiamín dihydrochlorid + 2 ekv. dikyanodiamid x

↓ 2-guanidínobenzimidazol

Príprava 1,5-diarylbisguanidínov

• Syntéza v jednom kroku založená na metóde z roku 1957 (Neelakantan).3

_________________________________________________________3. Neelakantan L. J. Org. Chem., 1957, 22, 1587.

• 7 → intermediát (IM) → diarylbisguanidín HCl∙

• Je možná izolácia monoaryldikyanodiamidov (IM) a ich následné použitie na syntézu 1,5-diarylbisguanidínov

• Týmto spôsobom bol pripravený aj fenyldikyanodiamid (7, X = H) vo výťažku 87 %.

Kroky prípravy diarylbisguanidínov

1. Reakcia 2 ekv. chloridu anilínu s dikyanoamidom sodným → SP

2. SP: želaný produkt (diarylbisguanidín hydrochlorid) + IM (monoaryldikyanodiamid).

3. IM môžeme oddeliť od produktu v malom objeme DMF a vyzrážať bisguanidín hydrochlorid pridaním toluénu.

4. Výsledný produkt neodpovedá očakávanej čistote, ale môže byť prekryštalizovaný z horúcej vody.

5. Spracovaním soli metanolickým NaOH získame odpovedajúce voľné bázy v kvantitatívnom výťažku.

Spektroskopická charakterizácia arylbisguanidínov

• Arylbisguanidíny 1H NMR (DMSO-d6): -NH a -NH2 skupiny (δ = 5-9) , br, zle riešiteľné. • Monohydrochloridové soli bidguanidínov 1H NMR (DMSO-d6): -NH (δ = 9-10), -NH2 skupiny (δ = 7-8) , br, jednoduchšia interpretácia výsledku.• 1,5-difenylbisguanidín (6a) a jeho hydrochlorid (6a HCl∙ ) 1H NMR (DMSO-d6): pri teplotách 298 až 378 K. Spektrá sú teplotne závislé a sú lepšie riešiteľné pri vyšších teplotách (pravdepodobne kvôli zrýchleným rotáciám alebo tautomérnych vzájomných premien.4

• 1,5-diarylbisguanidíny, 1-arylbisguanidíny a ich hydrochloridy 13C NMR (DMSO-d6): T= 298 K, BG uhlíky – charakteristické posuny (δ = 155-165).

• Voľné bázy 1,5-DAB a 1-AB - náročnejšia analýza spektier, široké signály BG uhlíkov.

1-AB 1,5-DAB_________________________________________________________4. Supplementary material, Depository of Unpublished Data, Document Delivery, CISTI, National Research Council Canada, Ottawa, ON K1A 0S2, Canada. Cambridge Crystallographic Data Centre, 12 Union Road, Cambridge CB2 1EZ, UK

1,5-difenylbisguanidín (6a) a jeho monohydrochlorid• Úzky rozsah guanidínových C-N väzbových dĺžok poskytuje dôkaz o

delokalizácii, hoci štruktúra nie je plne symetrická.

Dva fenylové kruhy sa nakláňajú z guanidínových rovín pod uhlami 52.4° a 39.5°, pričom spolu tvoria uhol 88.8°, a tým umožňuje vnútromolekulovú C-H···π interakciu, v ktorej najkratšia vzdialenosť C – C je 3.773 Å.

• To môže vysvetľovať, prečo si osvojili katióny 1,5-difenylbisguanidínov konformáciu reprezentovanú štruktúrou 11 (lepšia ako natiahnutá štruktúra 12.

• BG (8) reprezentatívna štruktúra (lokalizovaná)• BG (9) a (10) – rezonančné štruktúry, kde v 9 je centrálny atóm

dusíka protonizovaný a v 10 je vytvorená vnútromolekulová vodíková väzba.

• BG (9) a (10) neexistujú v tuhom stave. • Štruktúra BG (8) sa javí ako prioritná, ako v tuhom stave, tak aj v

roztoku.

V štruktúre BG, každý chloridový anión tvorí maximálne 6 vodíkových väzieb zo 4 susedných bisguanidínových katiónov, z ktorých dve chelátujú chlorid vytvorením dvoch vodíkovýchväzieb, a dve prispievajújednoduchou vodíkovou väzbou.

• Fenylové skupiny každého bidguanidínového katiónu majú aromatické interakcie s fenylovými skupinami dodanými susednými katiónmi ( 4 face-to-face a 6 edge-to face so 6 susednými).

• Štruktúra 6a

• Bisguanidínová jednotka má planárnu geometriu, zachovanú vnútromolekulovou vodíkovou väzbou (N-H···N, 2.055 Å).

• Dĺžky väzieb C – N sú v rozmedzí 1.294 až 1.406 Å.

• Neutrálne bisguanidínové jednotky interagujú priamo vodíkovými väzbami. Každá molekula poskytuje 2 vodíkové väzby susednej a príjma 2 vodíkové väzby od ďalšej (pokrčená stužka).

Ďakujem za pozornosť