zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-847Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESКристаллографическая и спектроскопическая характеризация противоопухолевого и антимикробного соединения (3е)-5-гидрокси-1-изопропил-3-[(5-метил-2-тиенил)метилен]-5-фенилпирролидин-2-онаEfficient One-Pot Microwave-Assisted Synthesis, Crystallographic, and Spectroscopic Characterization of Novel Antitumor and Antimicrobial (3E)-5-Hydroxy-1Isopropyl-3-[(5-Methyl-2-Thienyl)Methylene]-5-Phenylpyrrolidin-2-OneAzmyE. M.AzmyE. M.

Гелиополис, Каир

Heliopolis, Cairo

AwadB. M.AwadB. M.

Гелиополис, Каир

Heliopolis, Cairo

HefniH. A.HefniH. A.

Гелиополис, Каир

Heliopolis, Cairo

SaadH. A.SaadH. A.

Гелиополис, Каир

Heliopolis, Cairo

EltoukhyaA. M.EltoukhyaA. M.

Гелиополис, Каир

Heliopolis, Cairo

MabiedA. F.MabiedА. F.

Докки, Гиза

Dokki, Giza

El-KareemM. S. M. A.El-KareemM. S. M. A.

Mamoun S. M. Abd El-Kareem

Иншас, Каир

Inshas, Cairo

mamoun_sarhan@yahoo.comDemitriN.DemitriN.

34149 Басовица-Триест

34149 Basovizza-Trieste

Университет Айн-ШамсDepartment of Chemistry at Ain Shams UniversityНациональный исследовательский центр; Октябрьский высший институт инженерии и технологий-OHIX-Ray Crystallography Lab., Solid State Physics Department, National Research Center; Department of Basic Sciences, October High Institute of Engineering & Technology-OHIЦентр ядерных исследований, Управление по атомной энергии ЕгиптаMolecular and Atomic Physics unit., Experimental Nuclear Physics Department, Nuclear Research Center, Egyptian Atomic Energy AuthorityElettra Sincrotrone TriesteElettra Sincrotrone Trieste202129052021882334(1)-334(10)Copyright © Azmy E.M., Awad B.M., Hefni H.A., Saad H.A., Eltoukhya A.M., Mabied A.F., El-Kareem M., Demitri N., 20212021Azmy E.M., Awad B.M., Hefni H.A., Saad H.A., Eltoukhya A.M., Mabied A.F., El-Kareem M., Demitri N.Azmy E.M., Awad B.M., Hefni H.A., Saad H.A., Eltoukhya A.M., Mabied А.F., El-Kareem M., Demitri N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/847

Синтезировано противоопухолевое и антимикробное соединение (3Е)-5-гидрокси-1-изопропил-3-[(5-метил-2-тиенил)метилен]-5-фенилпирролидин-2-он с помощью реакции в одной емкости без растворителя (3E)-3-[(5-метил-2-тиенил)метилен]-5-фенилфуран-2(3H)-она с изопропиламином. Получен продукт с достаточной чистотой и выходом в экологически чистых условиях реакции. Техника микроволн превосходит традиционные подходы к термическому нагреву, ускоряет реакцию чистым и экологичным способом без использования органических или токсичных растворителей. Структурная формула продукта подтверждена кристаллографическими и спектроскопическими исследованиями. Рентгеновская дифракция монокристалла показывает, что соединение кристаллизуется в орторомбической центрально-симметричной кристаллической форме с однозначным назначением E-конфигурации для связи Сз-Cthienyi. Синтезированные молекулы имеют два центра хиральности в кольце гидроксипирролидин-2-она: 1) атом углерода, присоединенный к азоту, гидроксильная группа и фенильное кольцо; 2) атом азота, присоединенный к карбонильному углероду группы R3, хиральный углерод в кольце и ковалентная связь, несущая неподеленную пару электронов. Методом теории функционала плотности рассчитана оптимизированная геометрия молекулы, полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными. Оценка биологической и лечебной активности соединения дает результаты, аналогичные исходным данным по противоопухолевому лечению толстой кишки и груди, что может быть связано с присутствием гидроксильной группы, гетероциклов и серы. Расчет электростатического потенциала молекулы определяет местонахождение наиболее электрофильного участка рядом с гидроксильной группой, присоединенной к гетероциклическому кольцу, что согласуется с показателями биоактивности. Определены граничные молекулярные орбитали и обнаружено, что разность энергий между высшей занятой и низшей вакантной молекулярными орбиталями составляет -0.15228 эВ. Предложен механизм, в котором происходит внутримолекулярная нуклеофильная атака на карбонильный углерод неподеленной парой электронов на атоме азота, приводящий к замыканию цикла с переносом протона на кислород и окончательным образованием гидроксильной группы.

A microwave-assisted, chemoselective synthesis of novel antitumor and antimicrobial (3E)-5-hydroxy-1-isopropyl-3-[(5-methyl-2-thienyl)methylene]-5-phenylpyrrolidin-2-one has been achieved via the solvent-free one-pot reaction of (3E)-3-[(5-methyl-2-thienyl)methylene]-5-phenylfuran-2(3H)-one with isopropylamine. The product is obtained in significant purity and yield under ecofriendly reaction conditions. The microwave technique surpasses conventional thermal heating approaches by accelerating the reaction in a clean, ecofriendly manner that avoids the use of organic or toxic solvents. The structural formula of the product is confirmed by crystallographic and spectroscopic characterization. X-ray single crystal diffraction reveals that the compound crystallizes in an orthorhombic centrosymmetric crystal form, with unambiguous assignment of the E-configuration for the C3-Cthienyl bond. The synthesized molecules have two centers of chirality in the hydroxypyrrolidin-2-one ring: 1) the carbon atom attached to nitrogen, the hydroxyl group, and the phenyl ring; 2) the nitrogen atom attached to the carbonyl carbon R3 group, the chiral carbon in the ring, and the covalent bond bearing the lone pair of electrons. The molecular geometry is also optimized using density functional theory calculations, and the results obtained are in good agreement with the experimental data. Evaluation of the biological and medicinal activity of the compound affords similar results to the reference data in antitumor treatment of human colon and breast cells, which can be attributed to the presence of the hydroxyl group, the heterocyclic motifs, and sulfur. Calculation of the molecular electrostatic potential locates the most electrophilic site near the hydroxyl group attached to the heterocyclic ring, which is consistent with the bioactivity results. The frontier molecular orbitals are also determined, finding that the energy difference between highest occupied molecular orbital and lowest unoccupied molecular orbital is -0.15228 eV. A mechanism is proposed in which an intramolecular nucleophilic attack occurs on the carbonyl carbon by the lone pair of electrons on the nitrogen atom, leading to ring closure with proton transfer to oxygen and final formation of the hydroxyl group.

микроволнагидроксипирролидин-2-онреакция без катализатора и растворителяэкологичный способкристаллографическая характеристикаmicrowavechemoselectivehydroxypyrrolidin-2-onecatalyst- and solvent-freeecofriendlycrystallographic characterizationWe thank Dr. El Sayed Shalaby (Elettra-Sincrotrone Trieste, Italy & Crystallography Lab., NRC, Egypt) for the great help during X-ray diffraction data collection and crystal structure refinement. We thank Dr. Shadia M. Abdallah, Associate professor of Organic Chemistry, Department of Chemistry, Faculty of Women for Arts, Science, and Education, Ain Shams University, Cairo, Egypt, for her great help during this workReferencesV. O. Koz’minykh, N. M. Igidov, S. S. Zykova, V. E. Kolla, N. S. Shuklina, T. F. Odegova, Pharm. Chem. J, 36, 188-191 (2002).V. O. Koz’minykh, N. M. Igidov, S. S. Zykova, V. E. Kolla, N. S. Shuklina, T. F. Odegova, Pharm. Chem. J, 36, 188-191 (2002).T. Michael, A. Michael, T. Andreas, H. Ulrich, B. Mirko, N. A. Johannes, Patent WO2008055945(A1) (2008).T. Michael, A. Michael, T. Andreas, H. Ulrich, B. Mirko, N. A. Johannes, Patent WO2008055945(A1) (2008).Y. Geng, X. Wang, L. Yang, H. Sun, Y. Wang, Y. Zhao, R. She, M.-X. Wang, D.-X. Wang, J. Tang, PLoS One, 10, 1-15 (2015).Y. Geng, X. Wang, L. Yang, H. Sun, Y. Wang, Y. Zhao, R. She, M.-X. Wang, D.-X. Wang, J. Tang, PLoS One, 10, 1-15 (2015).A. Pendri, T. L. Troyer, M. J. Sofia, M. A. Walker, B. N. Naidu, J. Banville, N. A. Meanwell, I. Dicker, Z. Lin, M. Krystal, S. W. Gerritz, J. Comb. Chem, 12, 84-90 (2010).A. Pendri, T. L. Troyer, M. J. Sofia, M. A. Walker, B. N. Naidu, J. Banville, N. A. Meanwell, I. Dicker, Z. Lin, M. Krystal, S. W. Gerritz, J. Comb. Chem, 12, 84-90 (2010).K. Ma, P. Wang, W. Fu, X. Wan, L. Zhou, Y. Chu, D. Ye, Bioorg. Med. Chem. Lett, 21, 6724-6727 (2011).K. Ma, P. Wang, W. Fu, X. Wan, L. Zhou, Y. Chu, D. Ye, Bioorg. Med. Chem. Lett, 21, 6724-6727 (2011).V. L. Gein, M. N. Armisheva, N. A. Rassudikhina, M. I. Vakhrin, E. V. Voronina, Pharm. Chem. J, 45, 162-164 (2011).V. L. Gein, M. N. Armisheva, N. A. Rassudikhina, M. I. Vakhrin, E. V. Voronina, Pharm. Chem. J, 45, 162-164 (2011).V. L. Gein, V. A. Mihalev, N. N. Kasimova, E. V. Voronina, M. I. Vakhrin, E. B. Babushkina, Pharm. Chem. J, 41, 208-210 (2007).V. L. Gein, V. A. Mihalev, N. N. Kasimova, E. V. Voronina, M. I. Vakhrin, E. B. Babushkina, Pharm. Chem. J, 41, 208-210 (2007).V. L. Gein, V. V. Yushkov, N. N. Kasimova, N. S. Shuklina, M. Y. Vasil’eva, M. V. Gubanova, Pharm. Chem. J, 39, 484-487 (2005).V. L. Gein, V. V. Yushkov, N. N. Kasimova, N. S. Shuklina, M. Y. Vasil’eva, M. V. Gubanova, Pharm. Chem. J, 39, 484-487 (2005).M. S. F. Franco, G. A. Casagrande, C. Raminelli, S. Moura, M. Rossatto, F. H. Quina, C. M. P. Pereira, A. F. C. Flores, L. Pizzuti, Synth. Commun., 45, 692-701 (2015).M. S. F. Franco, G. A. Casagrande, C. Raminelli, S. Moura, M. Rossatto, F. H. Quina, C. M. P. Pereira, A. F. C. Flores, L. Pizzuti, Synth. Commun., 45, 692-701 (2015).M. Anada, S. Hashimoto, Tetrahedron Lett., 39, 79-82 (1998).M. Anada, S. Hashimoto, Tetrahedron Lett., 39, 79-82 (1998).D.-R. Choi, K.-Y. Lee, Y.-S. Chung, J.-E. Joo, Y.-H. Kim, C.-Y. Oh, Y.-S. Lee, W.-H. Ham, Arch. Pharm. Res, 28, 151-158 (2005).D.-R. Choi, K.-Y. Lee, Y.-S. Chung, J.-E. Joo, Y.-H. Kim, C.-Y. Oh, Y.-S. Lee, W.-H. Ham, Arch. Pharm. Res, 28, 151-158 (2005).L. E. Burgess, A. I. Meyers, J. Org. Chem, 57, 1656-1662 (1992).L. E. Burgess, A. I. Meyers, J. Org. Chem, 57, 1656-1662 (1992).L. E. Overman, T. P. Remarchuk, J. Am. Chem. Soc., 124, 12-13 (2002).L. E. Overman, T. P. Remarchuk, J. Am. Chem. Soc., 124, 12-13 (2002).V. Singh, R. Saxena, S. Batra, J. Org. Chem.,70, 353-356 (2005).V. Singh, R. Saxena, S. Batra, J. Org. Chem.,70, 353-356 (2005).R. Sarkar, C. Mukhopadhyay, Tetrahedron Lett., 54, 3706-3711 (2013).R. Sarkar, C. Mukhopadhyay, Tetrahedron Lett., 54, 3706-3711 (2013).J. Sun, Q. Wu, E.-Y. Xia, C.-G. Yan, Eur. J. Org. Chem, 16, 2981-2986 (2011).J. Sun, Q. Wu, E.-Y. Xia, C.-G. Yan, Eur. J. Org. Chem, 16, 2981-2986 (2011).Q. Zhu, H. Jiang, J. Li, S. Liu, C. Xia, M. Zhang, J. Comb. Chem, 11, 685-696 (2009).Q. Zhu, H. Jiang, J. Li, S. Liu, C. Xia, M. Zhang, J. Comb. Chem, 11, 685-696 (2009).B. M. Awad, H. A. Saad, E. M. Nassar, E. M. Azmy, J. Am. Sci, 9, 566-577 (2013).B. M. Awad, H. A. Saad, E. M. Nassar, E. M. Azmy, J. Am. Sci, 9, 566-577 (2013).P. Skehan, R. Storeng, D. Scudiero, A. Monks, J. McMahon, D. Vistica, J. T. Warren, H. Bokesch, S. Kenney, M. R. Boyd, J. Natl. Cancer Inst, 82, 1107-1112 (1990).P. Skehan, R. Storeng, D. Scudiero, A. Monks, J. McMahon, D. Vistica, J. T. Warren, H. Bokesch, S. Kenney, M. R. Boyd, J. Natl. Cancer Inst, 82, 1107-1112 (1990).H. D. Flack, G. Bernardinelli, Chirality, 20, 681-690 (2008).H. D. Flack, G. Bernardinelli, Chirality, 20, 681-690 (2008).N. R. Guirguis, B. M. Awad, H. A. Saad, J. Prakt. Chem, 332, 414-418 (1990).N. R. Guirguis, B. M. Awad, H. A. Saad, J. Prakt. Chem, 332, 414-418 (1990).N. R. Guirguis, B. M. Awad, H. A. Saad, Liebigs Ann. Chem., No. 6, 1003-1011 (1986).N. R. Guirguis, B. M. Awad, H. A. Saad, Liebigs Ann. Chem., No. 6, 1003-1011 (1986).A. Lausi, M. Polentarutti, S. Onesti, J. R. Plaisier, E. Busetto, G. Bais, L. Barba, A. Cassetta, G. Campi, D. Lamba, A. Pifferi, S. C. Mande, D. D. Sarma, S. M. Sharma, G. Paolucci, Eur. Phys. J. Plus., 130, 1-8 (2015).A. Lausi, M. Polentarutti, S. Onesti, J. R. Plaisier, E. Busetto, G. Bais, L. Barba, A. Cassetta, G. Campi, D. Lamba, A. Pifferi, S. C. Mande, D. D. Sarma, S. M. Sharma, G. Paolucci, Eur. Phys. J. Plus., 130, 1-8 (2015).W. Kabsch, Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 66, 125-132 (2010).W. Kabsch, Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 66, 125-132 (2010).G. M. Sheldrick, Acta Crystallogr. Sect. A Found. Adv., 71, 3-8 (2015).G. M. Sheldrick, Acta Crystallogr. Sect. A Found. Adv., 71, 3-8 (2015).P. W. Betteridge, J. R. Carruthers, R. I. Cooper, K. Prout, D. J. Watkin, J. Appl. Crystallogr., 36, 1487-1489 (2003).P. W. Betteridge, J. R. Carruthers, R. I. Cooper, K. Prout, D. J. Watkin, J. Appl. Crystallogr., 36, 1487-1489 (2003).A. L. Spek, Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 65, 148-155 (2009).A. L. Spek, Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 65, 148-155 (2009).L. J. Farrugia, J. Appl. Crystallogr., 45, 849-854 (2012).L. J. Farrugia, J. Appl. Crystallogr., 45, 849-854 (2012).K. Brandenburg, Cryst. Impact GbR (2012).K. Brandenburg, Cryst. Impact GbR (2012).I. J. Bruno, J. C. Cole, M. Kessler, J. Luo, W. D. S. Motherwell, L. H. Purkis, B. R. Smith, R. Taylor, R. I. Cooper, S. E. Harris, A. G. Orpen, J. Chem. Inform. Comput. Sci., 44, 2133-2144 (2004).I. J. Bruno, J. C. Cole, M. Kessler, J. Luo, W. D. S. Motherwell, L. H. Purkis, B. R. Smith, R. Taylor, R. I. Cooper, S. E. Harris, A. G. Orpen, J. Chem. Inform. Comput. Sci., 44, 2133-2144 (2004).R. Ditchfield, W. J. Hehre, J. A. Pople, J. Chem. Phys, 54, 724-728 (1971).R. Ditchfield, W. J. Hehre, J. A. Pople, J. Chem. Phys, 54, 724-728 (1971).A. D. Becke, J. Chem. Phys, 98, 5648-5652 (1993).A. D. Becke, J. Chem. Phys, 98, 5648-5652 (1993).J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian, Inc, Pittsburgh, P.A. (1996).J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian, Inc, Pittsburgh, P.A. (1996).Gaussian09, Rev, Gaussian, Inc., Wallingford CT (2009).Gaussian09, Rev, Gaussian, Inc., Wallingford CT (2009).A. Frisch, A. B. Nielson, A. J. Holder, Gauss View User Manual, Gaussian Inc., Pittsburgh, Pennsylvania (2005).A. Frisch, A. B. Nielson, A. J. Holder, Gauss View User Manual, Gaussian Inc., Pittsburgh, Pennsylvania (2005).B. D. Joshi, R. Mishra, P. Tandon, A. C. Oliveira, A. P. Ayala, J. Mol. Struct., 1058, 31-40 (2014).B. D. Joshi, R. Mishra, P. Tandon, A. C. Oliveira, A. P. Ayala, J. Mol. Struct., 1058, 31-40 (2014).Munoz-Caro, Nino, Senent, Leal, Ibeas, J. Org. Chem., 65, 405-410 (2000).Munoz-Caro, Nino, Senent, Leal, Ibeas, J. Org. Chem., 65, 405-410 (2000).S. Radhakrishnan, R. Parthasarathi, V. Subramanian, N. Somanathan, Comput. Mater. Sci, 37, 318-322 (2006).S. Radhakrishnan, R. Parthasarathi, V. Subramanian, N. Somanathan, Comput. Mater. Sci, 37, 318-322 (2006).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.