Synthesis and antiradical activity of sulfur-containing derivatives of 2,4-dimethylphenol.pdf Введение Алкилированные фенолы, содержащие в пара-заместителе сульфидную группу, являются эффективными антиоксидантами и при окислительном стрессе in vivo проявляют выраженные протекторные свойства. Так, 4-доде-цилтиометил-2,6-диметилфенол (антиоксидант Тиофан М, I) обладает противоопухолевой активностью [1], улучшает реологию крови [2], проявляет остеопротективное действие [3] и считается перспективным кандидатом в действующее начало лекарственных средств [4, 5]. Соли его гидрофильного аналога - 8-(4-гидрокси-3,5диметилбензил)тиоэтановой кислоты (II) -также проявляют выраженную биологическую активность [6, 7]. Вместе с тем другие авторы связывают высокую антиоксидантную активность серосодержащих алкилфенолов с тиаалкильным фрагментом, находящимся в орто-положении к фенольной группе [8]. В этой связи настоящая работа посвящена синтезу соединений III и IV, изомерных биоантиоксидантам I и II, и сравнительному исследованию их антирадикальных свойств. Me Me 78 III IV Синтез и антирадикальная активность серосодержащих производных Экспериментальная часть Спектры ЯМР 'Н записаны на спектрометре Brnker DRX600 с рабочей частотой 600 МГц в CDCb, ИК спектры - на приборе Agilent Cary 600 Series FTIR. ВЭЖХ анализ проводили на приборе Agilent Infinity 1220 (ZORBAX SB-C18, 5 мкм, 150 х 4,6 мм). ГХ/МС-анализ осуществляли на хроматографе Agilent 7890B (HP-5MS UI, 30 м х 0,25 мм, газ-носитель - гелий) с масс-детектором Agilent 5977A (ЭУ, 70 эВ). Элементный анализ проводился в Аналитическом центре НГПУ. Температуры плавления определяли в капилляре на приборе Mettler Toledo MP50. В работе были использованы коммерчески доступные реагенты и растворители (Sigma-Aldrich, Merck, Реахим). Растворители перед использованием очищали по стандартным методикам [9]. Соединения I, II были синтезированы по методикам [10] и [11] соответственно. 2-Додецилтиометил-4,6-диметилфенол (III). Смесь 2,4-диметилфенола (1,83 г, 15 ммоль), (N,N- диэтиламинометил)додецилсульфида (3,02 г, 10,5 ммоль) и 2,5 мл AcOH кипятили с обратным холодильником 1 ч в атмосфере аргона. Далее реакционную массу охладили до ~ 20°С, обработали петролейным эфиром, органический слой отделили, промыли раствором NaCl до нейтральной среды, высушили над Na2SO4, растворитель отогнали. Получили 0,46 г (74%) продукта в виде смолы соломенного цвета. Найдено, %: С 74,59; H 10,67; S 9,32. C21H36OS. Вычислено, %: C 74,94; H 10,78; S 9,53. Спектр ЯМРЩ (5, м.д., J/Гц): 0,89 (т, 3H, CH3(CH2)n, J = 7.2 Гц); 1,29 (м, 18H, (CH2)9); 1,53 (м, 2H, CH2CH2S); 2,20 (с, 6H, Me); 2,34 (т, 2H, CH2CH2S, J = 7,2 Гц); 3,69 (с, 2H, SCH2Ar); 6,50 (с, 1H, OH); 6,81 (с, 2H, ArH). 2-(^,^-диэтиламинометил)-4,6-диметилфенол. К раствору 0,37 г (3,0 ммоль) 2,4-диметилфенола в 20 мл бензола прибавляли смесь 0,11 г (3,3 ммоль) параформа и 0,34 мл (3,3 ммоль) диэтиламина и кипятили 20 ч. Далее растворитель отгоняли, остаток очищали на колонке SiO2 (элюент -этилацетат/гексан 1/4), получали 0,54 г (87%) целевого амина. Найдено, %: С 75,20; H 10,26; N 6,81. C13H21NO. Вычислено, %: С 75,32; H 10, 21; N 6,76. ИК-спектр, ѵ/см-1: 3 200 (OH--N). Cпектр ЯМР 'Н (5, м.д., J/Гц): 1,11 (т, 6Н, NCH2CH3, J = 7,0), 2,20 (с, 3Н, Ме), 2,22 (с, 3Н, Ме), 2,61 (кв, 4Н, NCH2CH3, J = 7,0), 3,71 (с, 2H, ArCHN), 6,63 (д, 1H, ArH, J = 1,2), 6,85 (д, 1H, ArH, J = 1,2). 8-(3,5-Диметил-2-гидрокшбензил)тиоэтановая кислота (IV). Смесь меркаптоэтановой кислоты (2,58 г, 25,05 ммоль), 2-(Ы’гЫ-диэтиламинометил)-4,6-диметилфенола (3,29 г, 15 ммоль) и 15 мл ц-ксилола кипятили с обратным холодильником 4 ч в инертной атмосфере, охладили до комнатной температуры, разбавили толуолом и промыли насыщенном раствором NаHCO3 (60 мл). Затем отделили водный слой, подкислили HCl и обработали толуолом, далее промыли раствором NaCl до нейтральной среды и высушили над Na2SO4, отогнали растворитель. Остаток 2,21 г кристаллизовали из смеси 8 мл толуола и 8 мл гексана, получили 1,80 г (53%) кислоты IV, т. пл. 82,5-84°С. Найдено, %: С 58,47, H 6,18, S 14,24. C11H14O3S. Вычислено, %: 79 Ю.Н. Трубникова, С.Е. Ягунов, А.С. Олейник, Н.В. Кандалинцева С 58,39, H 6,24, S 14,17. Спектр ЯМР 'Н (CDCI3, 5, м.д., J/Гц): 2,21 с (6Н, Ме), 3,19 c (2Н, ЛгСН2), 3,87 c (2Н, СН2СООН), 6,79 д (1H, АгН, J = 1.6), 6,88 д (1Н, ArH, J = 1,6), 7,5-12,5 уш. с (1Н, ОН + 1H, СООН). Методы исследования Инициированное окисление кумола проводили при 60°С. Исследуемые соединения и инициатор вводили в пробу в виде растворов в хлорбензоле. Рабочие концентрации компонентов в пробе составляли: [RH] = 6,9 М, [ЛгѲН] = 0,049 мМ, [AIBN] = 6 мМ, объем пробы - 2,06 мл. Скорость инициирования Wi (5,1 •ІО-8 М-1-с-1) определяли методом ингибиторов по времени окончания периода индукции т окисления кумола в присутствии ионола. Среднюю длину цепей окисления рассчитывали как отношение скоростей неингибированного поглощения кислорода к скорости инициирования, она составляла не менее 142 звеньев. Все измерения проводили в 3-7-кратной повторности, средняя квадратичная ошибка во всех случаях не превышала 20%. За интенсивностью окислительного процесса следили по скорости поглощения кислорода, объем которого измеряли с использованием манометрической установки типа Варбург. Построение кинетических кривых и их математическую обработку проводили в программе OriginPro 8. Результаты и их обсуждение Соединения I и II были получены из 2,6-диметилфенола описанными ранее способами - по реакциям с (диэтиламинометил)додецилсульфидом [10] и формальдегидом и тиогликолевой кислотой [11] соответственно. Фенол III синтезировали алкилтиометилированием 2,4-диметилфенола в условиях, использованных ранее для синтеза его изомера I, реакция прошла гладко, что позволило получить целевой продукт с выходом 73%. В то же время, в отличие от 2,6-диметилфенола, конденсация 2,4-диметилфенола с формальдегидом и тиогликолевой кислотой протекала неселективно, с образованием значительного количества побочных продуктов. В этой связи синтез кислоты IV осуществили в две стадии с промежуточным получением основания Манниха: Ме Суммарный выход IV по двум стадиям превращений составил 46%. 80 Синтез и антирадикальная активность серосодержащих производных Реагенты и условия: i. Et2NCH2SCi2H25, AcOH, A; ii. Et2NH, AcOH, A; iii. HSCH2COOH, от-СбНМеа, A Антирадикальные свойства соединений I-IV сравнивали в модельной реакции AIBN-инициированного окисления кумола при 60°С. Согласно [12] данный процесс протекает в соответствии со следующей схемой: AIBN - r*- R* Wi R* + O2-- RO2* k RO2* + RH - ROOH + R* k2 RO2* + RO2*-молекулярные продукты k3 ArOH + RO2* - стабильные продукты k4 ArO" + RO2*-молекулярные продукты Здесь r" - радикал, образующийся из инициатора; R" и RO2’ - алкильный и пероксидный радикалы окисляющегося углеводорода; RH - окисляющийся углеводород; ArOH - фенольный ингибитор; ArO" - радикал ингибитора; W - скорость инициирования; k1-k5 - константы скоростей соответствующих реакций. Кинетический анализ данной схемы [12] приводит к уравнению (1) которое используют для нахождения из экспериментальных данных отношения k1/k4. Константу скорости взаимодействия молекулы ингибитора с перок-сидными радикалами k4 как ключевой параметр антирадикальной активности вычисляют с использованием известных значений k1: 4O] [ ™ ] _-in f 1 - L k (1) 4 где A[O2] - количество поглощенного кислорода, отнесенное к объему пробы; т - период индукции. Начальные участки полученных нами экспериментально кинетических кривых хорошо спрямлялись в координатах уравнения (1) (рис. 1), что свидетельствует о том, что окисление протекает в соответствии с вышеприведенной схемой. По этим кинетическим кривым определяли период индукции как точку пересечения двух касательных к кинетической кривой, тангенсы углов наклона которых составляют 0,5 и 0,75 от тангенса угла наклона прямой неингибированной реакции. При расчете абсолютных величин констант k4 использовали литературное значение k1 для кумола - 1,75 М-1-с-1 [13]. При этом величины k4, вычисленные нами для реперных антиоксидантов - 2,б-ди-трет-бутил-4 метилфенола и 2,4,6-триметилфенола - хорошо совпали с литературными данными (таблица). Согласно полученным данным, все исследованные соединения обладали выраженной способностью ингибировать свободнорадикальное окисление кумола. При этом в ряду соединений I-IV более высокие значения константы k4 наблюдались для серосодержащих производных 2,6-диметилфенола: по 81 Ю.Н. Трубникова, С.Е. Ягунов, А.С. Олейник, Н.В. Кандалинцева реакционной способности в отношении кумилпероксидных радикалов соединения I и II в ~ 2-4 раза превосходили свои изомеры III и IV. Данные различия могут быть связаны с возможностью образования в молекулах соединений III и IV водородных связей с участием атома водорода фенольной OH группы. Рис. 1. Кинетическая кривая поглощения кислорода в реакции инициированного окисления кумола при 60°С в присутствии 0,049 мМ фенола II (1) и её анаморфоза (2) в координатах уравнения (1) Значения константы скорости k4 для исследованных фенолов ArOH кт 10-4, М-1-с-1 I 6,6 II 7,5 III 2,8 IV 3,1 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол 2,0, лит.: 2,17 [141 2,4,6-триметилфенол 10,5, лит.: 10,4 [15] В пользу образования такой связи свидетельствует сопоставление полос поглощения группы Ar-OH в ИК-спектрах соединений I и III (рис. 2). В то время как в спектре 2,6-диметилфенола I присутствует интенсивная узкая полоса поглощения в области 3 619 см-1, соответствующая валентным колебаниям свободной от внутри- и межмолекулярных взаимодействий фенольной ОН-группы, в ИК-спектре его 2,4-диметилзамещенного изомера III наблюдается размытая полоса поглощения в области 3 333 см-1, что харак-82 Синтез и антирадикальная активность серосодержащих производных терно для валентных колебаний фенольной ОН-группы, вовлеченной в слабую водородную связь. Рис. 2. Фрагменты ИК-спектров соединений I (а) и III (Ь) Рис. 3. Фрагменты ИК-спектров соединений II (а) и IV (Ь) В спектре ЯМР !Н фенола III также наблюдается смещение сигнала фенольного протона в слабое поле (6,50 м.д.) по сравнению с аналогичным сигналом для его изомера I (4,54 м.д.) [10], что также соответствует образованию слабой водородной связи: 83 Ю.Н. Трубникова, С.Е. Ягунов, А.С. Олейник, Н.В. Кандалинцева Аналогичные различия наблюдаются и в спектральных характеристиках изомерных кислот II и IV. Так, в ИК-спектре тиоэтановой кислоты II имеют место четкие полосы поглощения в области ~ 3 609 см-1 и ~ 3 509 см1, соответствующие фенольной и карбоксильной ОН-группам (рис 3). В то же время в ИК-спектре кислоты IV отмечаются снижение интенсивности полосы поглощения, характерной для свободной группы Ar-OH, и появление широкой полосы поглощения в области 3 510-3 440 см-1, соответствующей группам ОН, вовлеченным в образование водородной связи. В спектре ЯМР 1Н кислоты II сигналы протонов ОН-групп выходят отдельно: 5,4 уш. с (1Н, АгОН) и 11,5 уш. с (1Н, СООН) [11], в спектре ее изомера IV происходят уширение и смещение этих сигналов в слабое поле, сопровождающиеся их слиянием (см. экспериментальную часть). Выводы 1. На основе 2,4-диметилфенола осуществлен синтез новых соединений -2-додецилтиометил-4,6-диметилфенола и 8-(3,5-диметил-2-гидроксибензил)-тиоэтановой кислоты, являющихся изомерами соединений, обладающих выраженной биоантиоксидантной активностью. 2. В модельной реакции инициированного окисления кумола измерены константы скорости взаимодействия синтезированных соединений с кумил-пероксидными радикалами при 60°С. Установлено, что соединения III и IV, с орто-расположением О- и S-содержащих функциональных групп уступают по реакционной способности своим пара-изомерам I и II. 3. С привлечением ИК и ЯМР 1Н спектроскопии показано, что снижение реакционной способности соединений III и IV в отношении активных радикалов может быть обусловлено участием их феноксильных групп в образовании внутримолекулярной водородной связи.

Скачать электронную версию публикации