Квантово-химическое моделирование, кристаллическая и молекулярная структура 2-цианометилен-4-тиазолидинона. Оценка биологической активности

По известной в литературе методике осуществлен синтез 2-цианометилентиазолидин-4-она (I). Методом РСА определена кристаллическая и молекулярная структура I. Согласно данным РСА, ЭСП, ЯМР ¹Н и ИК спектроскопии, а также квантово-химическим расчетам соединение I в кристаллическом состоянии и в растворах присутствует в виде таутомера Ib. “Подвижный” атом Н локализован у атома N гетероцикла. Длина С=О связи составляет 1.2112(16) Å, что указывает на отсутствие сопряжения карбонильной группы с неподеленной парой электронов атома азота соседней NH группы. Изучено поведение растворов соединения I в этаноле (λ_max = 273 нм, lgε = 4.37) при добавлении 0.1 М растворов HCl (λ_max = 275 нм, lgε = 4.35) и NaOH (λ_max = 293 нм, lgε = 4.48). Полученные результаты указывают на сохранение таутомерной формы соединения Ib в кислой среде. Диссоциация N-H связи менее предпочтительна, чем диссоциация О-Н связи, можно ожидать, что в щелочных растворах происходит превращение таутомерной формы Ib в форму Ic. Данное утверждение подтверждается квантово-химическими расчетами ионизированной формы молекулы I, которая батохромно смещена относительно полосы неионизированного таутомера Ib и имеет значительно большую силу осциллятора. Наличие длинноволнового плеча в спектрах нейтральных растворов указывает на частичную диссоциацию соединения I. Согласно проведенным расчетам установ-лено, что все возможные таутомерные формы можно отнести к группе нетоксичных или малотоксичных соединений, а установленная форма Ib имеет наибольшую биологическую активность.

The synthesis of 2-cyanomethylenethiazolidin-4-one (I) was carried out according to the literal method. The crystal and molecular structure of I was determined by X-ray diffraction analysis. According to the data of X-ray diffraction, NMR ¹H and IR spectroscopy, as well as quantum-chemical calculations, compound I exist in the crystalline state and in solutions in the form of the tautomer Ib. The “mobile” H atom is localized at the N atom of the heterocycle. The C=O bond length is 1.2112(16) Å, which indicates the absence of conjugation of the carbonyl group with the lone pair of electrons of the nitrogen atom of the neighboring NH group. The behavior of solutions of compound I in ethanol (λ_max = 273 nm, lgε = 4.37) upon the addition of 0.1 M solutions of HCl (λ_max = 275 nm, lgε = 4.35) and NaOH (λ_max = 293 nm, lgε = 4.48) was studied. The results obtained indicate the retention of the tautomeric form of compound Ib in an acidic medium. The dissociation of the N-H bond is less preferable than the dissociation of the O-H bond, it can be expected that in alkaline solutions the conversion of the tautomeric form Ib to form Ic occurs. This statement is confirmed by quantum-chemical calculations of the ionized form of the molecule I, which is bathochromically shifted relative to the band of the non-ionized tautomer Ib and has a much higher oscillator strength. The presence of a long-wave shoulder in the spectra of neutral solutions indicates partial dissociation of compound I. According to the calculations, it was found that all possible tautomeric forms can be attributed to the group of non-toxic or low-toxic compounds, and the established form Ib has the highest biological activity.