Synthesis of spiropyrrolizidines containing quinoxaline and pyrrole fragments

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The reaction of 1,3-dipolar cycloaddition azomethine ylides obtained by the in situ interaction of 11H-indeno[1,2-b]quinoxalin-11-one and proline, and 3-phenyl-1-pyrrolyl-2-en-1-ones has been used for the synthesis of substituted spiropyrrolizidines in continuation of the study the use of new enones as dipolarophiles. The conditions for the implementation of a three-component synthesis (temperature regime, solvent, activation method) are selected. The best performance has been obtained by refl uxing the reaction mixture in ethanol. Ultrasonic activation did not reduce the reaction time or increase the yields signifi cantly. The reaction proceeds regio- and diastereoselectively with the formation of a single type of products in 72–76% yields. It has been found that carrying out the process in the mode of a four-component reaction using ninhydrin and 1,2-phenylphamine, the reaction product of which is 11H-indeno[1,2-b]quinoxalin-11-one, with the selected dipolarophile is impossible due to the formation of ninhydrin azomethine ylide and proline and its interaction with a dipolarophile to give substituted spiro[indene-2,3’- pyrrolysine]-1,3-diones, which has been proven by a counter synthesis using enone, ninhydrin and proline, which also results in the same type products with yields of 89–92%. A probable scheme of the studied transformations is proposed. Regio- and diastereoselectivity testifi es in favor of concerted cycloaddition, passing in both cases through a transition state in which a bond is formed between the most electrophilic β-carbon atom of the enone system and the nucleophilic carbon atom of the dipole. The reasons for the observed features are discussed. The composition and structure of the fi nal products have been confi rmed by elemental analysis, 1 Н, 13С NMR, HMBC, NOESY spectroscopy. The resulting compounds contain pharmacophoric quinoxaline and pyrrole fragments and can be used to study various types of biological activity characteristic of structures with similar fragments.

About the authors

Svetlana Vasilievna Borisova

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Vitaly Viktorovich Sorokin

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Irina N. Klochkova

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-1952-1688
83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

References

  1. Zheng T., Tice C. M., Singh S. B The use of spirocyclic scaffolds in drug discovery // Bioorganic Med. Chem. Lett. 2014. Vol. 24. P. 3673–3682. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2014.06.081
  2. Aldeghi M. Two- and three-dimensional rings in drugs // Chem. Biol. Drug Des. 2014. Vol. 83, № 4. P. 450–461. https://doi.org/10.1111/cbdd.12260
  3. Tumskiy R. S., Burygin G. L., Anis’kov A. A., Klochkova I. N. Synthesis of novel spirooxindole-pyrrolidines and evaluation of their cytotoxic activity // Pharmacological Reports. 2019. Vol. 71. Р. 357–360. https://doi.org/10.1016/j.pharep.2018.12.004
  4. Борисова С. В., Сорокин В. В. Синтез полизамещенных спиропирролидинов с использованием 2-ацетилфурана, 2-ацетилтиофена и 2-ацетилпиррола // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 254–259. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2021-21-3-254-259
  5. Barkov A. Y., Zimnitskiy N. S., Kutyashev I. B., Korotaev V. Y., Moshkin V. S., Sosnovskikh V. Y. Regio- and stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of indenoquinoxalinone azomethine ylides to β-nitrostyrenes: synthesis of spiro[indeno[1,2-b]quinoxaline-11,3’-pyrrolizidines] and spiro[indeno[1,2-b]quinoxaline-11,2’-pyrrolidines // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2017. Vol. 53, № 4. P. 451–459. https://doi.org/10.1007/s10593-017-2074-0
  6. Barkov A. Y., Zimnitskiy N. S., Kutyashev I. B., Korotaev V. Y., Moshkin V. S., Sosnovskikh V. Y. Highly regio- and stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of stabilized azomethine ylides to 3,3,3-trihalogeno-1-nitropropenes: Synthesis of trihalomethylated spiroindenepyrroli(zi) dines // Journal of Fluorine Chemistry. 2017. Vol. 204. P. 37–44. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2017.10.005
  7. Кутяшев И. Б., Барков А. Ю., Зимницкий Н. С., Коротаев В. Ю., Сосновских В. Я. Различное поведение азометин-илидов на основе 11H-индено[1,2- b] хиноксалин-11-она и пролина/саркозина в реакциях с 3-нитро-2H-хроменами // Химия гетероциклических соединений. 2019. Т. 55, № 9. C. 861–874. https://doi.org/10.1007/s10593-019-02550-1
  8. Korotaev V. Y., Zimnitskiy N. S., Barkov A. Y., Kutyashev I. B., Sosnovskikh V. Y. Stabilized azomethine ylides derived from indeno[1,2-b]quinoxalinones in [3+2] cycloaddition reactions with electrophilic alkenes // Chem. Heterocycl. Comp. 2018. Vol. 54, № 10. P. 905–922. https://doi.org/10.1007/s10593-018-2369-9
  9. Singh R., Bhardwaj D., Saini M. R. Recent advancement in the synthesis of diverse spiro-indeno[1,2-b] quinoxalines: A review // RSC Adv. 2021. Vol. 11, № 8. P. 4760–4804. http:/doi.org/10.1039/D0RA09130H
  10. Reddy M. S., Chowhan L. R., Kumar N. S., Ramesh P., Mukkamala S. B. An expedient regio and diastereoselective synthesis of novel spiropyrrolidinylindenoquinoxalines via 1,3-dipolar cycloaddition reaction // Tetrahedron Letters. 2018. Vol. 59. P. 1366–1371. https:// doi.org/10.1016/j.tetlet.2018.02.044
  11. Wen R., Cen L., Ma Y., Jing Wang, Zhu S. One-pot fi vecomponent 1,3-dipolar cycloaddition: A facile synthesis of spiropyrrolidine and spiropyrrolizidine derivatives// Tetrahedron Letters. 2018. Vol. 59. P. 1686–1690. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2018.03.059
  12. Grigg R. The Decarboxylative Route to Azomethine Ylides. Mechanism of 1,3-Dipoie Formation // J. Chem. Soc. Commun. 1987. Vol. 5. P. 49–51. https://doi.org/10.1039/C39870000049
  13. Filatov A. S., Wang S., Khoroshilova O. V., Lozovskiy S. V., Larina A. G., Boitsov V. M., StepakovA. V. Stereo- and Regioselective 1,3-Dipolar Cycloaddition of the Stable Ninhydrin-Derived Azomethine Ylide to Cyclopropenes: Trapping of Unstable Cyclopropene Dipolarophiles // J. Org. Chem. 2019. Vol. 84, № 11. P. 7017–7036. https://doi.org/10.1021/acs.joc.9b00753
  14. Arumugam N. A facile ionic liquid-accelerated, fourcomponent cascade reaction protocol for the regioselective synthesis of biologically interesting ferrocene engrafted spiropyrrolidine hybrid heterocycles // J. King Saud Univ. Sci. 2020. Vol. 32, № 4. P. 2500–2504. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2020.04.007
  15. Барков А. Ю., Зимницкий Н. С., Кутяшев И. Б., Коротаев В. Ю., Сосновских В. Я. Неожиданная региохимия в реакции [3+2]-циклоприсоединения азометин-илидов инденохиноксалинонового ряда к арилиденмалононитрилам // Химия гетероциклических соединений. 2018. Т. 54, № 1. C. 43–50.
  16. Борисова С. В., Сорокин В. В. Синтез новых спироиндолинопирролидинов // Журнал общей химии. 2022. T. 92, № 1. C. 22–30. https://doi.org/10.1134/S1070363222010030

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».