The interaction of the 4-carboxyphenylglyoxal with N-hydroxyurea and N-alkoxy-N’-alkyl(aryl)ureas. The structure of 5-(4-carboxyphenyl)-4,5- dihy-droxy-1-methyl-3-propyl-oxyimidazolidin-2-one

Abstract

The investigation of the reaction of 4-carboxyphenylglyoxal with N-hydroxyurea, different N-alkoxy-N’- arylureas and N-propyloxy-N’-methylurea in acetic acid medium and the product structure. Methods.1H and 13C NMR, mass spectra and XRD study. Results. 3-Alkoxy-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-ones are the only products of Nalkoxy-N’-alkyl(aryl)ureas interaction with 4-carboxyphenylglyoxal. The possibility of obtaining such dominating products as 3-alkoxy-1-aryl-5-(4-carboxyphenyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-ones and 3-alkoxy-1-alkyl-5-(4- carboxyphenyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-ones with cis orientation of 4-HO- and 5-HO-groups to each other has been proved in the experimental way. The product structure was revealed by the 1H and 13C NMR, mass spectra and XRD study. Also the structure of 5-(4-carboxyphenyl)-4S,5S-dihydroxy-1-methyl-3-propyloxyimidazolidin-2-one is discussed in this article. In this compound the endocyclic C(2)–C(3) bond is elongated to 1.562(2) Å) as compared to the average length of C(sp3)–C(sp3) ordinary bond. The N(1) atom has almost planar configuration whereas the N(2) atom has pyramidal configuration. The N(1)–C(1) bond is shorter than the N(2)–C(1) bond. 4-Carboxyphenylglyoxal reacts with N-hydroxyurea in acetic acid at room temperature with the selective formation of 5-(4-carboxyphenyl)- 3-hydroxyimidazolidine-2,4-dione. Conclusions. 4-Carboxyphenylglyoxal reacts with N-propyloxy-N’-methylurea and N-alkoxy-N-arylureas in acetic acid at room temperature selectively producing 5-(4-carboxyphenyl)-4,5- dihydroxy-1-methyl-3-propyloxyimidazolidin-2-one and 3-alkoxy-1-aryl-5-(4-carboxyphenyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-ones with cis orientation of 4-HO- and 5-HO-groups towards each other. In the same conditions 4- carboxyphenylglyoxal interacts with N-hydroxyurea yielding only 5-(4-carboxyphenyl)-3-hydroxyimidazolidine2,4-dione. Дослідження взаємодії 4-карбоксифенілгліоксалю з N-гідроксисечовиною, різними N-алкокси-N’- арилсечовинами і N-пропілокси-N’-метилсечовиною в оцтовій кислоті та встановлення структури продуктів. Метод. Спектроскопія ЯМР 1H і 13C, мас-спектрометрія та метод рентгеноструктурної дифракції. Знайдено, що 3-алкокси-4,5-дигідроксиімідазолідин-2-они є єдиними продуктами взаємодії N-алкокси-N’- арилсечовин і N-алкокси-N’-алкілсечовин з 4-карбоксифенілгліоксалем у оцтовій кислоті за кімнатної температури. Головними і переважними продуктами реакції є такі діастереомери 3-алкокси-4,5- дигідроксиімідазолідин-2-онів, які мають цис-орієнтацію 4-HO- і 5-HO-груп відповідно одна іншій. Діастереомери з транс-орієнтацією 4-HO- і 5-HO-груп відповідно одна іншій утворюються у вельми незначної кількості. Будову продуктів доведено в сукупності за допомогою спектрів 1Н і 13С ЯМР, масспектрів, а також методом рентгеноструктурної дифракції досліджено будову 4S,5S-дигідрокси-5-(4- карбоксифеніл)-1-метил-3-пропілоксиімідазолідин-2-ону. Наводиться обговорення її особливостей. Встановлено, що в молекулі 4S,5S-дигідрокси-5-(4-карбоксифеніл)-1-метил-3-пропілоксиімідазолідин-2-ону ендоциклічний зв’язок C(2)–C(3) подовжений до 1.562(2) Å порівняно із середньою величиною 1.540 Å для одинарного зв’язку С(sp3)–C(sp3). Атом Нітрогену N(1) має майже планарну конфігурацію, сума валентних кутів складає 354.4(1)°. Атом Нітрогену N(2) має пірамідальну конфігурацію, сума валентних кутів складає 335.2(1)°). Зв’язок N(1)–C(1) коротший (1.357(2) Å), ніж зв’язок N(2)–C(1) (1.393(2) Å). У тих же умовах 4- карбоксифенілгліоксаль реагує з N-гідроксисечовиною з селективним утворенням 3-гідрокси-5-(4- карбоксифеніл)імідазолідин-2,4-діону.