Bull. SOC. Chin. Belg. vo1.92/n0 5/1983

ETUDE COMPARATIVE DE LA REACTIVITE DE L'ACETOACETATE D'ETHYLE ET DU 3-AMINOCROTONATE D'ETHYLE VIS-A-VIS

DE COMPOSES PYRAZOLONIQUES.

A. MAQUESTIAU, Y. VAN HAVERBEKE et J.-J. VANDEN EYNDE.

U n i v e a b i t E d e l ' E t a t , Labonatoine de Chimie Onganique, ? O O O Monb ( B e - t g i q u e ) .

Received : 12/04/1963 - Accepted : 03/05/1983

ABSTRACT. I-phenyl-3-methylpyrazolin-5-one, I,S-dimethylpyrazolin-3-one and I-phenyl-

pyrazolidin-3,s-dione react with ethyl acetoacetate to yield pyrano [ 2 , 3 - c ] py- razole-6-ones. Starting from I-phenyl-3-aminopyrazolin-5-one or from I-methyl- 5-aminopyrazolin-3-one. pyrazolo [3,4-bl pyridin-6-ones are obtained.

When ethyl 3-aminocrotonate instead of ethyl acetoacetate is used, the course of theee reactions remains the same in most cases but yields are always higher.

INTRODUCTION.

I1 est connu que, dans certaines synthises, les produits B-dicarbonyl6s peuvent Stre remplacds les analogues Snarninocarbonylks") . Comme ces rkac- tifs peuvent conduire a une grande varikt6 de compos6s, il est int6ressant de connaftre leur rdactivitd relative ainsi que les rendeTnts auxquels ils sont susceptibles de conduire. Nous avons donc dtudi6 le comportement de 1'acEtoack- tate d'dthyle et du 3-aminocrotonate d'bthyle vis-2-vis de pyrazolones, de la l-phknylpyrazolidine-3,5-dione et d'aminopyrazolones.

Selon la nature de l'hktkrocycle et selon les conditions opkratoires, ces Pkactions permettent de prkparer des pyrazolones substitukes en position 4, des pyranopyrazole-6-ones ou encore des pyrazolopyridine-6-ones.

par

RESULTATS EXPERIMENTAUX ET DISCUSSION.

Toutes les synthsses dtud'ides sont rkaliskes dans l'acide acktique etau d6- part de qUantit6s equimolkculaires de rkactifs (1 mole/litre). Les rendements sont calculds de la fafon sutvante : aprss le temps donnd, le prkcipitk kventuel est filtrd et le spectre de RMN du fiitrat est aussitat enregistrk ; le solide est sdchd pendant 24 heures, pesk puis analys6 pal.' R.M.N. Le dosage, s'ilest n6- cessaire, s'effectue par comparaison avec des ichantillons standards de concen- trations connues. 1) R ~ 9 f h i e n - n r e s - u o e - E Y ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ .

La reaction entre l'acktoacetate d'kthyle et la 1-phdnyl ne-5-one ( 1 ) est ddcrite dans l a littdrature(*). La premiere une dkshydratation entre la fonctioh cktonique du B-cktoester thyl'ene en position 4 de l'hdterocycle. La cyclisation de 1 ainsi form6 fournit la l-ph6nyl-3,4-dim6thylpyranopyrazole-6 1).

3-mEthylpyrazoli- dtape procede par et le groupe mk- intermkdiaire ( 2 )

1H)-one (3-figure

- 451 -

Figure 1 : Rkaction entre l'acktoac6tate d'ethyle et la 1-phknyl-3-mkthylpyra- zoline-5-one ( I ) .

Expkrimentalement, on observe que 1'acktoacQtate d'6thyle peut avantageusement stre remplac6, dans cette synthSse,par son analogue Bnaminocarbonylk, le 3-ami- nocrotonate d'ethyle. En effet, comme il ressort du tableau 1, le 3-aminocroto- nate d'Bthyle est plus reactif et donne de meilleurs rendements que l'acktoack- tate d'kthyle. Par ailleurs, 2 temperature ambiante, seul l'aminocrotonate d'Bthyle reagit avec la pyrazolone 1 mais pour conduire 2 l'obtention de l'in- termediaire 2 uniquement, la cyclisation de 2 en 3 , necessitant une Bnergie d'activation plus Blevde.

Conditions exphimentales

~~~ __ ~~

C = CHC02C2H5

+ I

Temps CH3COCH2C02C2H5

+ I

1 ~ ~~~~

5 % d e 2 ~ ~~ 1 40 % de 2 et 40 % de 3 1 0 % de 2 et 5 % de 3 1 0 % de 2 et 70 '% de 3 5 % de 2 et 25% de 3 80 % de 3

CH3C02H tempkrature ambian t e

30 min. 60 min. aucune reaction 120 min. m8me apr'es 24 h.

10 % de 2 20 % de 2 35 b de 3

TABLEAU 1. Rendements obtenus au depart de la 1-ph6nyl-3-methylpyrazoline-5- one ( 1 ) .

2 ) R h a s T ~ n n - a v e s - u n n - E Y ~ ~ ~ n ~ ~ ~ e ~ ~ ~ n n e -

Figure 2 :Reaction entre l'ac6toac6tate d'sthyle ou le 3-aminocrotonate d'6thy- le et la 1,5-dim6thylpyrazoline-3-one ( 4 ) .

Dans l'acide acetique 2 reflux, la 1,5-dim6thylpyrazoline-3-one ( 4 ) reagit avec l'acetoacetate d'sthyle ou le 3-aminocrotonate d'6thyle. La reaction est plus lente qu'avec la pyrazoline-5-one I comme en tkmoigne la comparaison entre les tableaux 1 et 2 .

- 4 5 2 -

Apris evaporation du solvant et lavage 3 l'alcool, on isole, dans les deux cas, un produit (5-figure 2 ) dont la masse moleculaire est de 178 u.m.a.,valeur attendue pour la 2,3,4-trimethylpyrano [2,3-cl pyrazole-6(2H)-one. Les donnkes spectroscopiques renseignkes dans le tableau 3 et dans la partie experimentale confirment cette structure.

A temperature ambiante, aucune reaction n'a lieu mBme apres 2 4 heures et il n'a pas kt6 possible de mettre en evidence l'intermediaire implique dans cette synthbse quel que soit le precurseur utilise. I1 semble donc que l'btape inter- moleculaire exige une Bnergie d'activation plus grande que l'btape de cyclisa- tion. Ceci est dCi au caractbre peu nucleophile de la position 4 de la pyrazoli- ne-3-one.

CH3C02H reflux

Temps Conditions experimentales

1 h. 2 h. 4 h.

2 4 h.

CH3C02H empdrature 2 4 h.

kmbiante 1

CH3COCH2C02C2H5

+ A

aucune reaction aucune reaction

5 % d e 5 2 0 8 de 5

aucune reaction

NH2,

CH3

C = CHC02C2H5

+ 4

15 % de 5 25 % de 5 40 % de 5 70 % de 5

aucune reaction

Lorsque l'on melange, d a m l'acide acetique 1 temperature ambiante, des quantitds equimoleculaires de 3-aminocrotonate d'ethyle et de l-phenylpyrazoli- dine-3,5-dione (6-figure 31, on obtient rapidement (60 % de rendement en 3 0 mi- nutes) un precipitk jaune ( 7 ) resultant de l'elimination d'ammoniac entre les deux prkcurseurs. Ce compose se forme dgalement dans l'acide acetique 1 reflux, mais, par chauffage prolonge, il se cyclise en l-phknyl-3-hydroxy-4-methylpyra- no [2,3-c] pyrazole-fi(lH)-one ( 1 ) , structure &tablie par l'analyse des donnees spectroscopiques renseignees dans le tableau 3.

La l-ph6nylpyrazolidine-3,5-dione se comporte donc, dans ce genre de syn- thise, comme la l-ph~nyl-3-m~thylpyrazoline-5-one ( 1 ) .

%"H2 + H CHC-1 II Hd- -

6 ?

Figure 3 : Reaction entre le 3-aminocrotonate d'ethyle et la l-phknylpyrazo- lidine-3,5-dione (6).

- 453 -

Hr5d 0 L

1760 , 3 0 0 0 - 2 5 0 0

I 3

U.V.(MetOH) max en nm ( E )

I . R . (KBr) -1 7 en cm c=o 0-H

4 2 6 0 (1,8.10 )

3 2 0 (1,1.104)

1750 -

5 a

2 2 5 (2,2.103)

305 (1,3.104)

1690 -

250 (2,0.104)

315 (1,5.104)

TABLEAU 3. Donn6es spectrales (U.V. et I . R . ) des composks 3 , 5 et 8 .

La l-phknylpyrazolidine-3,5-dione ne rkagit pas avec l'acktoacktate d'kthy- le m&me dans l'acide ac6tique 2 reflux. Ce n'est qu'en chauffant ces rkactifs 2 150OC en l'absence de solvant que l'on observe une modification du milieu rgactionnel (figure 4).

Par extraction au chloroforme, on isole d'une part la m h e pyranopyrazole- 6-one 8 ( 6 0 8 ) insoluble dans ce solvant et, d'autre part, un composk ( 9 ) dont la masse mol6culaire est de 216 u.m.a. Ses caract6ristiques spectroscopiques (voir partie expgrimentale) permettent de conclure que 9 est le 1-phknyl-4-iso- propylid&nepyrazolidine-3,5-dione.Ce produit est d'ailleurs en tout point iden- tique 3 celui que l'on peut synth6tiser par condensation directe de 6 avec l'acdtone.

Bien que, dans ces conditions expkrimentales, il n'ait pas kt6 possible de dgtecter l'intermkdiaire 7 , 9 provient de l'hydrolyse (par l'eau formke dans la premiere 6tape) puis de la dkcarboxylatlon (vinylogue d'acide 8-dicarbonyl6) de cet interm6diaire. Cette hypothese est v6rifike par le fait que 7 , chauff6 en pr6sence de traces d'eau, fournit bien 9 .

Figure 4 : R6action entre l'ac6toacktate d'kthyle et la 1-phknyl pyrazolidine- 3,5-dione (6).

- 454 -

0 l l b

Figure 5 : Rkaction entre l'acktoacktate d'kthyle ou le

Conditions CH3COCH2C02C2H5 expkrimentales Temps

+ 1 0

CH3C02H 15 min. plus de 50 % de 1 2 plus de 50 % de 1 2

reflux

CH3C02H 1 heure pas de rkaction 10 % de 1 2

tempgrature 5 heures 5 % de 1 2 4 0 % de 1 2

amb i an t e 18 heures 15 % de 1 2 70 % de 7 2

-

1 l a

1, 1 3

3-aminocrotonate d'kthy- le et la 1-phknyl-3-amino pyrazoline-5-one ( 1 0 ) .

- 4 5 5 -

1 6

NH2, Conditions C=CHC02C2H5 CH3COCH2C02C2H5 experimentales Temps

/ CH3

t J 4 + I 4 CH3C02H 15 min. plus de 50 % de 1 6 plus de 5 0 % de 16 reflux

CH3C02H 1 heure 10 % de 16 20 % de 1 6

40 % de J 6 70 % de 1 6 temperature heures ambiante

Figure 6 : Rbaction entre l'acbtoacbtate d'bthyle ou le 3-aminocrotonate d'bthy- le et la l-m6thyl-5-amino pyrazoline-3-one ( 1 4 ) .

La figure 6 et le tableau 5 rbsument nos resultats. 11s sont comparables b ceux obtenus dans le paragraphe precedent : les aminopyrazoline-3- et -5-ones, quoique conduisant b des pyrazolopyridines diffbrentes, se comportent de la mS- me far;on vis-2-vis de l'acbtoacetate d'bthyle et du 3-aminocrotonate d'6thyle.

TABLEAU 5. Rendements obtenus au depart de la l-m6thyl-5-aminopyrazoline-3-one ( 1 4 ) .

C ONC LUS ION.

Dans toutes les synthbses envisagbes, l'acetoacetate d'bthyle r6agit moins vite et conduit b des moins bons rendements que le 3-aminocrotonate d'ethyle.

Ceci peut Otre attribu6 au fait qu'en milieu acide, le 3-aminocrotonate d'bthyle se protone s u r l'atome de carbone en a de la fonction ester. Ce produit prbsente, en effet, en singulet correspondant 2 un groupement mbthylbne b 3 , 5 ppm. Cette C-protonation s'accompagne de l'appa- rition d'une charge positive en B de la fonction ester ce qui confere 2 cette position un caractbre fortement.6lectrophile.

RMN (solvant : CH3C02H) un pic

- 456 -

PARTIE EXPERIMENTALE

1 * AEEarnillage * - Spectroscopie R.M.N. : Varian XL 100-15. Les dgplacements chimiques ( 6 ) sont exprimks en ppm par rapport au TMS utilisg c o m e refkrence interne.

- Spectroscopie I.R. : Perkin-Elmer 577. - Spectroscopie U.V. : Varian Cary 118. - Spectromgtrie de masse : Varian Mat 311 A. - Les points de fusion ( non corrighs sont relevks sur un microscope 2 plaque chauffante.

- 4 5 7 -

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