1-замещенные 3-(2-хлор-1н-индол-3-ил)-4-фенил-1н-пиррол-2,5-дионы и их применение для фотохимического генерирования стабильных флуоресцирующих соединений и 2,8-замещенные бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2н,8н)-дионы и их применение в качестве флуорофоров

Формула изобретения

1. 1-Замещенные 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионы общей формулы I:

,

где R₁=H, С₁-С₆ алкил; R₂=C₁-C₆алкил, бензил, фенил.

2. 1-Замещенные 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионы по п.1, где R₁=СН₃, R₂=н-пропил-3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1-пропил-1Н-пиррол-2,5 -дион.

3. 1-Замещенные 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионы по п.1, где R₁=СН₃, R₂=бензол-1-бензил-3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1 Н-пиррол-2,5-дион.

4. 1-Замещенные 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионы по п.1, где R₁=СН₃; R₂=фенил-3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-1,4-дифенил-1Н-пиррол-2,5-дион.

5. Применение 1-замещенных 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионов общей формулы I по п.1 в качестве веществ, образующих под действием видимого света флуоресцирующие 2,8-замещенные бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дионы общей формулы II:

,

где R₁=H, C₁-С₆ алкил; R₂=C₁-С₆алкил, бензил, фенил.

6. 2,8-Замещенные бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дионы общей формулы II:

,

где R₁=H, C₁-С₆ алкил; R₂=С₁-С₆алкил, бензил, фенил, за исключением соединения, где R₁=H, а R ₂=СН₃.

7. Бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дионы по п.6, где R₁=метил, R₂=пропил-8-метил-2-пропилбензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дион.

8. Бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дионы по п.6, где R₁=метил, R₂=бензил-2-бензил-8-метилбензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дион.

9. Бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дионы по п.6, где R₁=метил, R₂=фенил-8-метил-2-фенилбензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)дион.

10. Применение 2,8-замещенных бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)-дионов общей формулы II, где R₁=H, C₁-С₆ алкил; R₂=C₁-C₆алкил, бензил, фенил в качестве флуорофоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новым соединениям, а именно к 1-замещенным 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионам общей формулы I:

где R₁=Н, C₁-С ₆алкил; R₂=C₁-С₆алкил, бензил, фенил.

Соединения I при облучении видимым светом генерируют стабильные флуоресцирующие вещества 2,8-замещенные бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)-дионы II.

Изобретение относится также к применению 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-дионов выше приведенной общей формулы I в качестве соединений, способных к фотохимическому генерированию стабильных флуорофоров, что может быть использовано, например, в системах хранения информации, в частности, в качестве светочувствительной компоненты материала для трехмерной записи и хранения информации.

Изобретение относится также к новым соединениям, а именно к 2,8-замещенным бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)-дионам общей формулы II:

где R₁=Н, C₁-С ₆алкил; R₂=C₁-С₆алкил, бензил, фенил, за исключением соединения, где R₁=Н, a R₂=СН₃.

Изобретение относится также к применению 2,8-замещенных бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)-дионов выше приведенной общей формулы II в качестве соединений, обладающих флуоресценцией.

Наиболее близкими по структуре к соединениям общей формулы I являются замещенные 3-(7-этил-1Н-индол-3-ил)-4-(1-метил-1Н-индол-7-ил)-1Н-пиррол-2,5-дионы формулы III:

Соединения III /Margaret M. Paul, J.Org. Chem. 2004, 69, 2967-2975/ используются как исходные для получения окислительным фотосинтезом замещенных 3Н-индоло-[6,7-а]пирроло[3,4-с]карбазол-4,6(5Н,11Н)-дионов общей формулы IV:

Наиболее близкими по структуре к соединениям общей формулы II являются вышеприведенные замещенные 3Н-индоло-[6,7-а]пирроло[3,4-с]карбазол-4,6(5Н,11Н)-дионы общей формулы IV, являющиеся ингибиторами циклин D1/CDK4 - комплекса протеинкиназы, регулирующей деление клеток /Margaret M. Faul, J.Org. Chem. 2004, 69, 2967-2975/.

Техническим результатом изобретения являются новые соединения в ряду 3-(1Н-индол-3-ил)-1Н-пиррол-2,5-дионов, проявляющие новые для данного ряда соединений свойства генерировать при действии света стабильные флуоресцирующие вещества.

Технический результат достигается соединениями общей формулы I и их применением в качестве веществ, образующих при действии света стабильные флуоресцирующие соединения II.

Техническим результатом изобретения являются также новые соединения в ряду бензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3-(2Н,8Н)-дионов, проявляющие новые для данного ряда соединений флуоресцентные свойства.

Технический результат достигается соединениями общей формулы II и их применением в качестве флуоресцирующих веществ.

Изобретение удовлетворяет критерию изобретательского уровня: так, предлагаемые новые соединения проявляют новые свойства в ряду структурных аналогов.

Способ получения соединений I заключается во взаимодействии 3-(2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенилфуран-2,5-дионов V с алифатическими и ароматическими аминами:

где R₁=Н, C₁-С ₆алкил; R₂=C₁-С₆алкил, бензил, фенил.

Способ получения соединений II заключается в циклизации под действием видимого света 3-(1-алкил-2-хлор-1Н-индол-3-ил)-4-фенилфуран-2,5-дионов общей формулы I, где R₁, R₂ имеют вышеприведенные значения, сопровождающейся выделением хлористого водорода:

Ниже приведены примеры получения соединений I и II.

Пример 1. 3-(2-Хлор-1-метил-1H-индол-3-ил)-4-фенил-1-пропил-1H-пиррол-2,5-дион (R₁=CH₃, R₂=н-пропил) (Ia).

К раствору 0.1 г (0.3 ммоля) 3-(2-хлор-1-метил-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-фуран-2,5-диона V (R₁=СН₃) в 5 мл изопропилового спирта прикапывают 0.03 мл (0.45 ммоля) пропиламина. Смесь кипятят с обратным холодильником 1 час и охлаждают. Выпавший осадок отфильтровывают и кристаллизуют из изопропилового спирта. Выход 0.06 г (53%). Желтые кристаллы, т.пл. 129-130°С. ИК-спектр, /см^-1: 687 (С-Cl), 1696 (С=O). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 1.00 т (3Н, СН₃), 1.70-1.82 м (2Н, СН₂), 3.66 т (2Н, СН₂), 3.80 с (3Н, СН ₃), 7.00-7.38 м (7Н, аром), 7.54-7.60 м (2Н, аром). Найдено, %: С 69.69, Н 5.01, N 5.80. C₂₂H₁₉ClN ₂O₂. Вычислено, %: С 69.72, Н 5.05, N 7.39.

Пример 2. 1-Бензил-3-(2-хлор-1-метил-1H-индол-3-ил)-4-фенил-1H-пиррол-2,5-дион (R₁=CH₃, R₂=бензил) (Ib).

Получен аналогично (1а) из 3-(2-хлор-1-метил-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-фуран-2,5-диона V (R₁=СН₃) и бензиламина. Выход 0.07 г (55%). Желтые кристаллы, т.пл. 206-207°С. ИК-спектр, /см^-1: 693 (С-Cl), 1700 (С=О). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 3.78 с (3Н, СН₃), 4.82 с (2Н, СН ₂), 7.00-7.26 м (2Н, аром), 7.28-7.58 м (12Н, аром). Найдено, %: С 73.11, Н 4.46, N 6.50. C₂₆H₁₉ClN ₂O₂. Вычислено, %: С 73.15, Н 4.49, N 6.56.

Пример 3. 3-(2-Хлор-1-метил-1H-индол-3-ил)-1,4-дифенил-1H-пиррол-2,5-дион (R₁=СН₃, R₂=фенил) (Ic).

Получен аналогично (Ia) из 3-(2-хлор-1-метил-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-фуран-2,5-диона V (R₁=СН₃) и анилина. Выход 0.09 г (73%). Желтые кристаллы, т.пл. 199-200°С. ИК-спектр, /см^-1: 691 (С-Cl), 1707 (С=О). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 3.80-4.08 м (3Н, СН₃), 4.82 с (2Н, СН₂), 7.02-7.28 м (3Н, аром), 7.28-7.84 м (11Н, аром). Найдено, %: С 72.70, Н 4.11, N 6.75. C₂₅H₁₇ ClN₂O₂. Вычислено, %: С 72.73, Н 4.15, N 6.78.

Пример 4. 8-Метил-2-пропилбензо[a]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3(2H,6H)-дион (R₁=СН₃, R₂=н-пропил) (IIa).

Раствор 20 мг (0.053 ммоля) 3-(2-хлор-1-метил-1Н-индол-3-ил)-4-фенил-1-пропил-1Н-пиррол-2,5-диона в 60 мл смеси толуол - гептан (1:2) облучают в кварцевой колбе суммарным светом ртутной лампы ДРШ-250. Ход реакции контролируют методом УФ-спектроскопии. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из бутанола. Выход 17 мг (93.8%). Желтые кристаллы, т.пл. 240-241°С. ИК-спектр, /см^-1: 1693 (С=O). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 0.96 т (3Н, СН₃), 1.62-1.78 м (2Н, CH₂), 3.62 т (2Н, СН₂), 4.42 с (3Н, СН ₃), 7.30-7.48 м (1Н, аром), 7.60-7.68 м (1Н, аром), 7.80-7.98 м (3Н, аром), 8.92-9.18 м (3Н, аром). Найдено, %: С 77.13, Н 5.28, N 8.15. C₂₃H₁₈N₂O ₂. Вычислено, %: С 77.17, Н 5.30, N 8.18.

Пример 5. 2-Бензил-8-метилбензо[a]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3(2H,6H)-дион (R₁=СН₃, R₂=бензил) (IIb).

Получен аналогично (IIa) из 1-бензил-3-(2-хлор-1-метил-1H-индол-3-ил)-4-фенил-1Н-пиррол-2,5-диона. Выход 16 мг (87.6%). Желтые кристаллы, т.пл. 279-280°С. ИК-спектр, /см^-1: 1696 (С-O). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 4.50 с (3Н, СН₃), 4.94 с (2Н, СН ₂), 7.26-7.48 м (6Н, аром), 7.60-7.70 м (1Н, аром), 7.82-8.00 м (3Н, аром), 8.96-9.18 м (3Н, аром). Найдено, %: С 79.95, Н 4.61, N 7.15. C₂₆H₁₈N₂O ₂. Вычислено, %: С 79.98, Н 4.65, N7.17.

Пример 6. 8-Метил-2-фенилбензо[а]пирроло[3,4-с]карбазол-1,3(2H,6H)-дион (R₁=CH₃, R₂=фенил) (IIc).

Получен аналогично (IIa) из 3-(2-хлор-1-метил-1H-индол-3-ил)-1,4-ди-фенил-1Н-пиррол-2,5-диона. Выход 17 мг (93%). Желтые кристаллы, т.пл. 296-297°С. ИК-спектр, /см^-1: 1704 (С=O). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.): 4.50 с (3Н, СН₃), 7.10-7.28 м (4Н, аром), 7.40-7.70 м (3Н, аром), 7.82-8.04 м (3Н, аром), 8.88-9.24 м (3Н, аром). Найдено, %: С 79.74, Н 4.25, N 7.41. C₂₅ H₁₆N₂O₂. Вычислено, %: С 79.77, Н 4.28, N 7.44.

У полученных соединений исследованы по стандартным методикам спектрально-абсорбционные и спектрально-флуоресцентные характеристики в толуоле при 293К.

Электронные спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре «Сагу 100» (Varian).

Облучение растворов соединений I проводили в кварцевой кювете (l=1 см) светом 436 нм ртутной лампы ДРШ-250. Интенсивность падающего света, измеренная с помощью ферриоксалата калия, составляла 4.24·10¹⁵ квант·с ^-1.

Значения квантовых выходов фотореакций определяли по методике, описанной ранее / Экспериментальные методы химической кинетики, под редакцией Н.М.Эммануэля, М.Г.Кузьмина, Изд-во МГУ, Москва, 1985, с 1661/.

Флуоресцентные измерения проведены на спектрофлуориметре «Сагу Eclipse» (Varian). Значения квантовых выходов флуоресценции определяли методом Паркера - Риса /С.Паркер. Фотолюминесценция растворов. Москва, Мир, 1972, с.247/ с использованием 3-метоксибензантрона в толуоле ( =0.1, _облуч.=365 нм) в качестве стандартного люминофора /Б.М.Красовицкий, Б.М.Болотин. Органические люминофоры. Москва, Химия, 1984, с.292/.

В таблицах 1 и 2 приведены результаты исследований соединений Ia-с /по примерам 1-3/ и их фотопродуктов IIa-с /по примерам 4-6/.

Таблица 1
Спектрально-абсорбционные, спектрально-флуоресцентные характеристики соединений Ia-с и квантовые выходы реакции фотоциклизации
№	Соединение	Поглощение	Флуоресценция	Квантовый выход фото-циклизации,
макс, нм ( ·10-3, л·моль-1·см -1)	макс; нм	Квантовый выход,
Ia		433 (7,03)	540	0,10	0,32
Ib		435 (6,06)	552	0,12	0,30
Ic		440 (6,66)	560	0,05	0,46

Таблица 2
Спектрально-абсорбционные, спектрально-флуоресцентные характеристики соединений IIa-с
№	Соединение	Поглощение	Флуоресценция
макс, нм ( ·10-3, л·моль-1 ·см-1)	макс, нм	Квантовый выход,
IIa		428 (9,26) 441 (8,68)	484	0,74
IIb		430 (8,17) 443 (6,06)	487	0,83
IIc		435 (8,50)	495	0,37