Гетероциклизация 4-гидроксикумарина и его производных

Актуальность научной проблемы. Синтез разнообразных гетероциклических соединений, в том числе и конденсированных гетероциклов представляет научный и практический интерес вследствие структурной близости к природным соединениям, разнообразной биологической активности и высокой реакционной способности, определяющей их широкие синтетические возможности в плане создания новых практически полезных гетероциклических систем. Кислородсодержащие гетероциклические соединения, представляющие собой конденсированную систему бензольного кольца с пироновым циклом, представителями которых являются кумарины (2Н-хромен-2-оны), составляют большую группу веществ, широко распространённых в растительном мире. Среди производных кумаринов как природного, так и синтетического происхождения, известны многочисленные примеры биологически активных соединений, в том числе применяемых в качестве современных лекарственных средств, люминесцентных маркеров, красителей, зооцидов.

1.1. Методы синтеза 4-гидроксикумарина
Кумарины могут существовать в трех различных формах: дикетоной (KK), кето-енольной (КЕ), и енол-кетоннной (EK), или их смеси из-за возможности существования кето-енольной таутомерии [5; 6].

Хорошо известно, что 4-гидроксикумарин часто формируется в результате обменных процессов микробов. Когда мелилотозиду, содержащемуся в растениях, например в клевере, дают перебродить, то транс-2-кумаровая кислота преобразуется с помощью форм, таких как пенициллин и аспергилл, в 4-гидроксикумарин. Транс-2-кумаровая кислота взаимодействует с водой, в результате чего образуется
3-гидроксимелилотоиловая кислота, которая затем подвергается дегидрированию с образованием 3-оксомелилотической кислоты. Эти кислоты присутствуют в виде КоА-тиоэфиров. Цис-енольная конфигурация 3-оксомелилотоилвой кислоты подвергается спонтанной лактонизации, дающей 4-гидроксикумарин [7].

Цель исследования состояла в разработке и усовершенствовании методов синтеза новых гетероциклических структур с кумариновым циклом на основе 4-гидроксикумарина и его производных как потенциальных биологически активных соединений и предсказании характера их биологического действия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Избранные методы синтеза и модификация гетероциклов: в 2 т. / под ред. В. Г. Карцев – Т. 2 : Гетарилкумарины: методы синтеза. – Киев, 2003. – С. 518 – 533.
2. Stefanou V. Functionalized 4-Hydroxy Coumarins: Novel Synthesis, Crystal Structure and DFT Calculations / V. Stefanou, D. Matiadis, G. Melagraki // Academic Journal Molecules, Georgia. – 2011. – Vol. 16, №1. – Р. 384 – 390.
3. Nohemí Salinas-Jazmín. Antimetastatic, antineoplastic, and toxic effects of 4-hydroxycoumarin in a preclinical mouse melanoma model / Nohemí Salinas-Jazmín, Marisol de la Fuente, Ruth Jaimez // Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Cancel Chemotherapy and Pharmacology, México. – 2010. – Vol. 65, №5. – Р. 931 – 940.
4. Stanchev S. Growth-Regulating Activity of Three 4-Hydroxycoumarin Derivatives on Inoculated Soybean Plants / S. Stanchev, T. Boyanov, M. Genevа // J Plant Growth Regul, Bulgaria. – 2010. – Vol. 29, № 1. – Р. 1 – 5.
5. Shcherbakov K. V. Structure of 5,6,7,8-tetrafluoro-4-hydroxycoumarins / K.V. Shcherbakov, Ya.V. Burgart, M.I. Kodess // Chemistry of Heterocyclic Compounds. Russian. – 2012. – Vol. 48, № 9, Р. 1297 – 1306.
6. Traven V. F. E/Z(C=C)-Isomerization of enamines of 3-formyl-4-hydroxycoumarin induced by organic solvents / V. F. Traven, I. V. Ivanov, V. S. Lebedev // Russian Chemical Bulletin, International Edition, Russian. – 2010. – Vol. 59, № 8. – Р. 1605 – 1611.
7. Benye L. A novel 4-hydroxycoumarin biosynthetic pathway / L. Benye , R. Torben // Plant Mol Biol, Germany. – 2010. – Vol. 72, № 1-2. – P. 17 – 25.
8. Wen-Tao Gao. Clean and convenient one-pot synthesis of 4-hydroxycoumarin and 4-hydroxy-2-quinolinone derivatives / Wen-Tao Gao, Wen-Duan Hou, Mei-Ru Zheng // Synthetic Communications: An International Journal for Rapid Communication of Syntetic Ofganic Chemistry, China. – 2010. – Vol. 40, № 5. – Р. 732 – 738.
9. Jea-Chul Jung. A convenient one-pot synthesis of 4-hydroxycoumarin, 4-hydroxythiocoumarin, and 4-hydroxyquinolin-2(1H)-one / Jea-Chul Jung, Young-Jo Jung// Synthetic Communications: An International Journal for Rapid Communication of Syntetic Ofganic Chemistry, Korea. – 2006. – Vol. 31, № 8. – Р. 1195 – 1200.
10. Milevsky B.G. Hydrazones derived from thiooxamohydrazides and 3-formyl-4-hydroxycoumarin: synthesis, structures, and fragmentation / B.G. Milevsky, N.P. Solovґeva, T.A. Chibisova // Russian Chemical Bulletin, International Edition, Moscow. – 2012. – Vol. 61, №12. – Р. 2311 – 2321.
11. Hong-Juan Wang. Highly efficient three-component, one-pot synthesis of dihydropyrano[3,2-c]chromene derivatives / Hong-Juan Wang, Jie Lu, Zhan-Hui Zhang // Monatshefte für chemie chemical monthly, China. – 2010. – Vol. 141, №10. – Р. 1107 – 1112.
12. Patel J. Polymer supported sulphanilic acid: A highly efficient and recyclable green heterogeneous catalyst for the construction of 4,5-dihydropyrano[3,2-c]chromenes under solvent-free conditions / J. Patel, J. Avalani, D. Raval // J. Chem. Sci., India – 2013. – Vol. 125, №3. – Р. 531 – 536.
13. Reza Shaterian H. New applications of cellulose-SO3H as a bio-supported and biodegradable catalyst for the one-pot synthesis of some three-component reactions / H. Reza Shaterian, F. Rigi // Res Chem Intermed, Iran. – 2014. – Vol. 40, № 8. – Р. 2983 – 2999.
14. Abaszadeh M. Crown ether complex cation ionic liquids (CECILs) as environmentally benign catalysts for three-component synthesis of 4,5-dihydropyrano[3,2-c]chromene and 4,5-dihydropyrano[4,3-b]pyran derivatives/ M.Abaszadeh, M. Seifi // Res Chem Intermed, Iran. – 2014. – Vol. 14, № 7. – Р. 214 – 223.
15. Kiyani H. Potassium phthalimide: an efficient and simple organocatalyst for the one-pot synthesis of dihydropyrano[3,2-c]chromenes in aqueous media / H. Kiyani, F. Ghorbani // Res Chem Intermed, Iran. – 2013. – Vol.38, № 14. – Р. 462 – 480.
16. Sayyed Mostafa Habibi-Khorassani. Full kinetics and a mechanistic investigation of threecomponent reaction catalyzed by sodium acetate leading to 3,4-dihydropyrano[c]chromene / Sayyed Mostafa, Habibi-Khorassani, Malek Taher Maghsoodlou, Mehdi Shahraki // Res Chem Intermed, Iran. – 2013. – Vol. 15, № 7. – Р. 413 – 430.
17. Weiwei Ma. Reusable melamine trisulfonic acid-catalyzed three-component synthesis of 7-alkyl-6H,7H-naphtho[1΄,2΄:5,6]pyrano-[3,2-c]chromen-6-ones / Weiwei Ma, Xiao Wang, Fulin Yan // Monatsh Chem, China. – 2011. – Vol. 142, № 2. – Р. 163 – 167.
18. Ahadi S. An organocatalytic three-component synthesis of chromeno[4,3-b]chromenones / S. Ahadi, M. Zolghadr, H. Reza Khavas // J Iran Chem Soc, Iran. – 2014. – Vol. 11, № 1, - Р. 155 – 162.
19. Shafiee A. Synthesis and cytotoxic activity of novel benzopyrano[3,2-c]chromene-6,8-dione derivatives / A. Shafieе, R. Motamedi, O. Firuzi // Med Chem Res, Iran. – 2011. – Vol. 20, № 4. – Р. 466 – 474.
20. Heravi M. M. One-pot chemoselective synthesis of novel fused pyrimidine derivatives / M. M. Heravi, M. Saeedi, Y. S. Beheshtiha // Chemistry of Heterocyclic Compounds, Iran. – 2011. - Vol. 47, №. 6. – Р. 737 – 744.
21. Gholam Hossein Mahdavinia. Cyclization of α,α′-bis(substituted-benzylidene)cyclohexanones and 4-hydroxycoumarin: synthesis of 11-benzylidene-8,9,10,11-tetrahydro-7-phenyl-6H,7H-chromeno[4,3-b]chromen-6-ones as new pyranochromene derivatives / Gholam Hossein Mahdavinia, Somayyeh Peikarporsan // Monatshefte für chemie chemical monthly, Iran. – 2013. - Vol. 144, №3. – Р. 415 – 419.
22. Dmitriev M. V. Three Component Condensation of 1Н-Pyrrol-2,3-dione with Malononitrile and 4-Hydroxycoumarin / M. V. Dmitriev, P. S. Silaichev, A. N. Maslivets // Russian Journal of Organic Chemistry, Russia. – 2011. – Vol. 47, №. 8. – Р. 1263 − 1264.
23. Оськина И. А. Реакция 4-гидроксикумарина с 2-ацетилоксираном / И. А. Оськина, А.Я. Тихонов, И. Ю. Багрянская // Журн. орг. химии. Новосибирск – 2013. – Т. 49, №10. – С. 1517 – 1521.
24. Оськина И. А. Синтез 3-гидрокси-2-гидрокси(фенил)метил-3-метил-2,3-дигидро-4Н-фуро[3,2-c]хромен-4-она из 4-гидроксикумарина / И.А. Оськина, Ю.В. Гатилов, А. Я. Тихонов // Русский Журн. орг. химии, Новосибирск. – 2011. – Т. 47, №9. – С. 1414 – 1416.
25. Hamdi N. A rapid access to new coumarinyl chalcone and substituted chromeno[4,3-c]pyrazol-4(1H)-ones and their antibacterial and DPPH radical scavenging activities / N. Hamdi, M. C. Puerta, P.Valerga // Med Chem Res, Tunisia. – 2010. – Vol. 20, № 4. – Р. 522 – 530.
26. Воеводина И.В. Новые реакции гетероциклизации β, β-трикарбонильных соединений в ряду производных кумарина / И.В. Воеводина; Институт орг. химии им. Н.Д. Зелинского РАН. – Москва, 2009. – 133 с.
27. Surya Prakash Rao H. Synthesis and transformations of 4H-chromene 4-hydroxy-2H-pyran-2-one and 4H-chromene 4-hydroxycoumarin conjugates / H. Surya Prakash Rao, Venkata Swamy Tangeti // Journal of Chemical Sciences, India. – 2013. – Vol. 125, №4. – P. 777 – 790.
28. Mohamed F. K. Synthesis and antibacterial activity of 3-arylidene chromen-2,4-dione derivatives / F. K. Mohamed, A. Y. Soliman, R. M. Abdel-Rahman // Life Science Journal, Egypt. – 2013. – Vol. 10, №4. – Р. 840 – 845.
29. Kolos N. N. Reaction of 4-Hydroxycoumarin with Arylglyoxals and Ureas / N. N. Kolos, L. L. Gozalishvili, E. N. Sivokon’ // Russian Journal of Organic Chemistry, Ukraine. – 2009. – Vol. 45, № 1. – Р. 119 – 125.
30. Mohapatra S. One-pot Michael addition–oxidation reaction for the synthesis of coumarin–chromene hybrid compounds from 4-hydroxycoumarin and 3-nitro-2-phenyl-2H-chromene / S. Mohapatra, S. Bhakta, S. Chakroborty // Res Chem Intermed, India. – 2014. – Vol. 5, № 12. – Р. 110 – 125.
31. Zeba N. Siddiqui. Novel benzopyranopyridine derivatives of 2-amino-3-formylchromone / Zeba Nafees Siddiqui, Shagufta Praveen, Farheen Farooq // Chemical Papers, India. – 2010. – Vol. 64, № 6. – Р. 818 – 824.
32. Zeba N. Siddiqui. Zn[Proline]2: an novel catalyst for the synthesis of dicoumarols / Zeba N. Siddiqui, Farheen Farooq //Catalysis Science & Technology, India. – 2011. – Vol. 26, №10. – Р. 528 – 535.
33. Мажукина О.А. Новые превращения кумаринов: дипломная работа / О.А. Мажухина; Саратов. гос. ун-т., каф. естеств-матем. дисциплин. – Саратов, 2010. – 5 с.
34. Kiasat A. R. Phospho sulfonic acid: a versatile and efficient solid acid catalyst for facile synthesis of bis-(4-hydroxycoumarin-3-yl) methanes under solvent-free conditions / A. R. Kiasat, L. Hemat-Alian // Research on chemical intermediates, Iran. – 2013. – Vol. 4, №7. – Р. 143 – 155.
35. Rezaei R. Starch–sulfuric acid as a bio-supported and recyclable solid acid catalyst for rapid synthesis of α,α′-benzylidene bis(4-hydroxycoumarin) derivatives / R. Rezaei, M. Reza Sheikhi // Research on Chemical Intermediates, Iran. – 2013. – Vol. 10, № 3, – Р. 126 – 136.
36. Kandaswamy N. Synthesis, characterization, in vitro antimicrobial and anticancer evaluation of random copolyesters bearing biscoumarin units in the main chains / N. Kandaswamy, N. Raveendiran // Res Chem Intermed, India. – 2014. – Vol.18, № 5. – Р. 425 – 431.
37. Singh P. Phosphotungstic Acid: An Efficient Catalyst for the Aqueous Phase Synthesis of Bis-(4-hydroxycoumarin-3-yl)methanes / P. Singh, P. Kumar, A. Katyal // Catalysis letters, India. – 2010. – Vol. 134, №3. – Р. 303 – 308.
38. Padalkar V. Silica supported sodium hydrogen sulfate and Indion 190 resin: An efficient and heterogeneous catalysts for facile synthesis of bis-(4-hydroxycoumarin-3-yl) methanes / V. Padalkar, K. Phatangare, S. Takale // Journal of Saudi Chemical Society, Saudi Arabia. – 2014. – Vol. 18, №3. – P.169 – 288.
39. Karimian R. One-pot and chemoselective synthesis of bis(4-hydroxycoumarin) derivatives catalyzed by nano silica chloride / R. Karimian, F. Piri, A. Asghar Safari // Journal of Nanostructure in Chemisty, Iran. – 2013. – Vol. 25, №17. – Р. 359 – 365.
40. Shirini F. Introduction of W-doped ZnO nanocomposite as a new and efficient nanocatalyst for the synthesis of biscoumarins in water / F. Shirini, M. Abedini, S. Zamani // J Nanostruct Chem, Iran. – 2014. – Vol. 1, № 12, –
Р. 32 – 36.
41. Onkara P. Molecular docking studies, synthesis and anti-bacterial properties of new mannich bases / Р. Onkara, A. Sunil Kumar. S. Kanakaraju // International Journal of Pharma & Bio Sciences, India – 2013. - Vol. 4, № 2. - P. 263 -270.
42. Lebedev V. S. Tautomeric forms of 3-formyl-a-hydroxycoumarin arylhydrazones / V. S. Lebedev, B. G. Milevskii, N. P. Solov'eva // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2014. – Vol. 50, № 8. – Р. 1081 – 1089.
43. Khodabakhshi S. Molybdate sulfuric acid-catalyzed one-pot synthesis of substituted coumarins under solvent-free conditions / Saeed Khodabakhshi, Bahador Karami, Khalil Eskandari // Res Chem Intermed, Iran. – 2014. –
Vol. 13, № 8. – Р. 125 – 135.
44. Milevskii B.G. Synthesis and structure of Schiff bases derived from 3-formyl-4-hydroxycoumarin and diamines / B.G. Milevskii, T.A. Solov’eva, O.S. Anisimova / Chemistry of Heterocyclic Compounds, Moscow. – 2013. – Vol. 48, №12. – Р.1781 – 1792.
45. Pei-Yu Kuo. Reactions of 3-benzoyl-7-dimethylamino-4-hydroxycoumarin and their potential applications in solution- and solid-phase synthesis / Pei-Yu Kuo, Rong-Ren Chuang, Ding-Yah Yang // Mol Divers, Taiwan. – 2009. – Vol. 13, № 2. – Р. 253 – 260.
46. Ostrowska K. Microwave-assisted preparation, structural characterization, lipophilicity, and anti-cancer assay of some hydroxycoumarin derivatives / K. Ostrowska, E. Hejchman, D. Maciejewska, A. Włodarczyk // Monatsh Chem, Poland. – 2015. – Vol. 146, № 1. – Р. 89 – 98.
47. Patel D. In vitro antimicrobial assessment of coumarin-based s-triazinyl piperazines / D. Patel, R. Patel, P. Kumari // Medicinal chemistry research, India. – 2012. – Vol. 21, №8. – Р. 1611 – 1624.
48. Adel M. Kamal El-Dean. Synthesis and Antimicrobial Activity of New Heterocyclic Compounds Containing Thieno[3,2-c]coumarin and Pyrazolo[4,3-c]coumarin Framework / M. Adel Kamal El-Dean, M. Zaki Remon, A. Geies Ahmed, // Russian Journal of Bioorganic Chemistry , Egypt. – 2013. – Vol. 39, № 5. – Р. 553 – 564.
49. Biljana Dekić. Sinthesis of new antimicrobial 4-aminosubstituted-3-nitrocoumarins / Biljana Dekić, Vidoslav Dekić, Niko Radulović // Chemical Papers, Serbia. – 2010. – Vol. 64, № 3. – Р. 354 – 359.
50. Biljana Dekic´. Influence of the aryl substituent identity in 4-arylamino-3-nitrocoumarins on their thermal behavior / Biljana Dekic´, Suzana Samarzˇija-Jovanovic ´, Vojislav Jovanovic´ // J Therm Anal Calorim, Serbia. – 2014. – Vol. 115, № 2. – Р. 1619 – 1626.
51. Казицына Л.А., Куплетская Н. Б. Применение УФ – , ИК – и ЯМР – спектроскопии в органической химии / Л. А. Казицина, Н.Б. Куплетская – М: Высшая школа, 1971. – 263 с.
52. L΄.Eplattenier F.A. et al. Functionalized 4-hydroxycoumarin: novel synthesis/ F.A. L΄.Eplattenier et al. – 1976. – №8. – Р. 543 – 547.
53. Et-Hashash M.A., Soliman A.V. New application of Mannich bases / M.A.Et-Hashash, A.V. Soliman // Rev. roum. Chim. – 1998. – Vol. 38, №8. –
Р. 995 – 998.