The experimental and theoretical study of tautomerism of 3-substituted 2-methyl-quinoline-4 (1H)-ones

Abstract

4-Hydroxy-/4-oxo tautomerism in the series of 3-substituted 2-methyl-quinolin-4(1H)-ones has been studied by 13C NMR-spectroscopy and quantum-chemical methods in various approximations (restricted Hartree-Fock method, DFT and MP2) for the isolated molecules and for solutions using empirical correction of effects for solvents (PCM COSMO procedure). Substituents that are different in their nature have no significant influence on the value of the chemical shift of carbon in position C4 of the quinolone cycle. The only exception is the carbon shielding associated with the bromine atom in the molecule of 3-bromo-2-methyl-1,4-dihydroquinoline-4-one. Significant deshielding detected in all cases in 13C NMR-spectra of the carbon nuclei in position 4 of the ring is in favour of the existence of all derivatives studied as 4-oxo forms in DMSO-d6 solution. The experimental and calculated values for the chemical shift of carbon in position C4 of 4-oxo and 4-hydroxy isomers differ considerably and can be used as a criterion for assigning quinolin-4 (1H)-ones to a particular tautomeric form

За допомогою ЯМР 13С спектроскопії і квантово-хімічними методами в різних наближеннях (обмежений метод Хартрі-Фока, DFT і МР2) для ізольованих молекул і розчинів з використанням емпіричної корекції ефектів розчинників (процедура РСМ COSMO) досліджена 4-гідрокси оксо-таутомерія в ряду похідних 3-заміщених 2-метилхінолін-4(1Н)-онів. Різні за своїм характером замісники не чинять істотного впливу на значення хімічного зсуву вуглецю в положенні С4 хінолонового циклу. Виняток становить лише екранування вуглецю, пов’язаного з атомом брому в молекулі 3-бромо-2-метил-1,4-дигідрохінолін-4-oну. Значне дезекранування виявлене у всіх випадках у спектрах ЯМР 13С для ядер вуглецю в 4-му положенні кільця вказує на користь існування всіх досліджених похідних у розчині в DMSO-d6 у вигляді 4-оксо-форм. Експериментальні та розрахункові значення хімічного зсуву для вуглецю в положенні С4 для 4-оксо- і 4-гідрокси-ізомерів помітно відрізняються і можуть бути використані в якості критерію для віднесення хінолін-4 (1Н)-онів до тієї чи іншої таутомерної форми

С помощью ЯМР 13С спектроскопии и квантово-химическими методами в различных приближениях (ограниченный метод Хартри-Фока, DFT и МР2) для изолированных молекул и растворов с использованием эмпирической коррекции эффектов растворителей (процедура РСМ COSMO) исследована 4-гидрокси 4-оксо-таутомерия в ряду производных 3-замещенных 2-метилхинолин-4(1Н)-онов. Различные по своему характеру заместители не оказывают существенного влияния на значение химического сдвига углерода в положении С4 хинолонового цикла. Исключение составляет лишь экранирование углерода, связанного с атомом брома в молекуле 3-бромо-2-метил-1,4-дигидрохинолин-4-oна. Значительное дезэкранирование, обнаруженное во всех случаях в спектрах ЯМР 13С для ядер углерода в 4-ом положении кольца, говорит в пользу существования всех исследованных производных в растворе в DMSO-d6 в виде 4-оксо-форм. Экспериментальные и расчетные значения химического сдвига для углерода в положении С4 для 4-оксо- и 4-гидрокси-изомеров заметно отличаются и могут быть использованы в качестве критерия для отнесения хинолин-4(1Н)-онов к той или иной таутомерной форме