N-Méthyl succinimide

The molecular structure of 1-methylpyrrolidine-2,5-dione, C₅H₇NO₂, corresponds to the dicarbonyl tautomer with an envelope ring conformation. The packing is stabilized by weak intermolecular hydrogen bonds and presents push-pull nucleophile-electrophile interactions of the carbonyl groups.

S1. Comment

L'une des préoccupations actuelles de notre laboratoire est d'effectuer des tautomérizations photochimiques en matrice et à l'état cristallisé et de suivre cette évolution par spectrométrie infrarouge par transformée de Fourier. Nous avons choisi de mener une telle expérience sur le succinimide (Mason, 1961) et le méthyl succinimide, (I), car ces composés qui ne sont pas complexes, sont susceptibles de présenter différentes formes tautomériques. Les spectres infrarouges de ces deux composés avant photoisomérization sont assez différents. En effet, on observe pour le succinimide une bande large avec épaulements à 3379, 3286, 3049 e t 2988 cm^-1 dans le domaine ν_N—H et ν_O—H et quatre bandes dans le domaine ν_C═O situées à 1783, 1773, 1723 e t 1696 cm^-1. Le méthyl succinimide ne présente pas de bande large dans le domaine ν_N—H et ν_O—H mais une raie à 3439 cm^-1. Cette différence notable dans les spectres infrarouges a motivé la détermination structurale du méthyl succinimide en vue d'identifier la structure moléculaire et d'analyser les interactions intermoléculaires avant d'aborder l'étude de la photoisomérization en matrice cryogénique et à l'état cristallisé. \scheme

Les longueurs de liaison sont compatibles avec celles du succinimide (Mason, 1961) et du phényl succinimide (Taira et al., 1988). Les valeurs des distances C3═O3 [1,209 (2) Å] et C5═O5 [1,207 (2) Å] mettent nettement en évidence qu'à l'état cristallisé, l'espèce tautomérique présente est la forme diacétone. Par rapport au succinimide et au phényl succinimide, il n'y a pas d'écart notable en ce qui concerne les angles de valence.

L'analyse de l'empilement moléculaire fait ressortir des interactions de type liaison hydrogène d'une part et nucléophile-électrophile d'autre part. Les liaisons hydrogènes de type faible mais dont l'importance n'est plus à prouver (Puranik et al., 1992; Sarma & Desiraju, 1986; Steiner, 1997), sont caractérisées par les distances interatomiques O3···H12—C1, O3···H43—C4, O3···H21—C2 et O5···H22—C2 (voir Tableau 2). En ce qui concerne les interactions nucléophile-électrophiles (Burgi et al., 1973; Burgi, Lehn & Wipff, 1974; Burgi, Dunitz & Shefter, 1974; Cossu et al., 1987), les carbonyles C3═O3 et C5═O5 subissent l'action du nucléophile O5 caractérisée par les interactions O5···C3═O3 et O5···C5═O5 dont les distances sont respectivement égales à 3,331 (3) e t 3,381 (3) Å.

La détermination de la conformation du cycle à cinq atomes basée sur la méthode de Cremer & Pople (1975) conduit à une valeur de l'angle de phase égale à 4,8°. Cette valeur proche de zéro degré indique que la conformation du cycle est pratiquement une forme enveloppe.

La détermination structurale de ce composé met en évidence la seule présence de la forme diacétone. L'analyse de l'empilement moléculaire montre que les liaisons hydrogènes de type O···H—C couplées avec les interactions nucléophile-électrophiles de type C═ O···C═O assurent la cohésion des molécules dans le cristal.

S2. Experimental

Les cristaux ont été obtenus par évaporation lente du produit Aldrich dans le toluène.

S3. Refinement

Les hydrogènes ont été obtenus par Fourier différence.

Computing details

Data collection: CAD-4 Software (Enraf-Nonius, 1989); cell refinement: CAD-4 Software; data reduction: SDP-Plus (Frenz, 1985); program(s) used to solve structure: MULTAN80 (Main et al., 1980); program(s) used to refine structure: SDP-Plus; molecular graphics: ORTEP-3 for Windows (Farrugia, 1997); software used to prepare material for publication: MolEN (Fair, 1990).

Figures

Fig. 1. Dessin ORTEP-3 for Windows (Farrugia, 1997) du composé (I). Les ellipsoïdes sont représentés à 50% de probabilité. La représentation des hydrogènes est arbitraire.

N-méthyl succinimide

Crystal data

C5H7NO2	F(000) = 240
Mr = 113.12	Dx = 1.37 Mg m^−3
Monoclinic, P21/n	Mo Kα radiation, λ = 0.71073 Å
a = 9.101 (1) Å	Cell parameters from 25 reflections
b = 6.073 (1) Å	θ = 10–16°
c = 10.312 (1) Å	µ = 0.11 mm^−1
β = 106.28 (1)°	T = 294 K
V = 547.1 (2) Å^3	Prism, colourless
Z = 4.0	0.4 × 0.3 × 0.2 mm

Data collection

Enraf-Nonius CAD-4 diffractometer	θmax = 26.0°, θmin = 2.6°
θ/2θ scans	h = −11→9
1239 measured reflections	k = 0→7
1079 independent reflections	l = 2→12
782 reflections with I > 3σ(I)	3 standard reflections every 60 min
Rint = 0.014	intensity decay: −7.1%

Refinement

Refinement on F	0 restraints
Least-squares matrix: full	H-atom parameters not refined
R[F^2 > 2σ(F^2)] = 0.042	w = 4Fo^2/(σ^2(Fo^2) + 0.0016Fo^4)
wR(F^2) = 0.053	(Δ/σ)max < 0.001
S = 1.87	Δρmax = 0.17 e Å^−3
782 reflections	Δρmin = −0.16 e Å^−3
73 parameters

Fractional atomic coordinates and isotropic or equivalent isotropic displacement parameters (Ų)

	x	y	z	Uiso*/Ueq
C1	0.2900 (2)	−0.1087 (3)	1.0042 (2)	0.0513 (5)
C2	0.1698 (2)	−0.2878 (3)	0.9770 (2)	0.0516 (5)
C3	0.0352 (2)	−0.1921 (3)	0.8737 (2)	0.0433 (4)
N4	0.0788 (1)	0.0054 (2)	0.8319 (1)	0.0398 (4)
C5	0.2292 (2)	0.0578 (3)	0.8959 (2)	0.0421 (4)
O3	−0.0916 (1)	−0.2692 (2)	0.8304 (1)	0.0696 (4)
O5	0.2945 (1)	0.2163 (2)	0.8681 (1)	0.0664 (4)
C4	−0.0179 (2)	0.1313 (3)	0.7206 (2)	0.0617 (6)
H11	0.3940	−0.1570	1.0030	0.0507*
H12	0.2980	−0.0390	1.0880	0.0507*
H21	0.1400	−0.3460	1.0650	0.0507*
H22	0.2010	−0.4230	0.9370	0.0507*
H41	0.0130	0.2740	0.7340	0.0507*
H42	−0.0030	0.0760	0.6260	0.0507*
H43	−0.1350	0.1180	0.7280	0.0507*

Atomic displacement parameters (Ų)

	U^11	U^22	U^33	U^12	U^13	U^23
C1	0.0429 (8)	0.050 (1)	0.056 (1)	−0.0004 (8)	0.0055 (8)	0.0010 (9)
C2	0.0558 (9)	0.0413 (9)	0.0554 (9)	−0.0017 (8)	0.0117 (8)	0.0053 (9)
C3	0.0428 (7)	0.0456 (9)	0.0423 (8)	−0.0066 (7)	0.0131 (6)	−0.0050 (8)
N4	0.0377 (6)	0.0390 (6)	0.0409 (7)	0.0019 (6)	0.0078 (5)	0.0013 (7)
C5	0.0400 (7)	0.0375 (8)	0.0497 (9)	−0.0031 (7)	0.0140 (6)	−0.0035 (8)
O3	0.0504 (6)	0.0764 (8)	0.0753 (9)	−0.0248 (6)	0.0068 (7)	0.0050 (8)
O5	0.0569 (7)	0.0526 (7)	0.0898 (9)	−0.0148 (6)	0.0209 (7)	0.0089 (7)
C4	0.059 (1)	0.062 (1)	0.057 (1)	0.007 (1)	0.0043 (9)	0.017 (1)

Geometric parameters (Å, º)

C1—C2	1.512 (2)	C3—O3	1.209 (2)
C1—C5	1.493 (2)	N4—C5	1.380 (2)
C1—H11	0.9933	N4—C4	1.452 (2)
C1—H12	0.9503	C5—O5	1.207 (2)
C2—C3	1.497 (2)	C4—H41	0.9091
C2—H21	1.0787	C4—H42	1.0743
C2—H22	0.9922	C4—H43	1.0935
C3—N4	1.371 (2)
O3···H12^i	2.68	O5···H22^iv	2.52
O3···H43^ii	2.49	O5···C3^v	3.331 (3)
O3···H21^iii	2.66	O5···C5^v	3.381 (3)
C2—C1—C5	104.5 (1)	N4—C3—O3	123.6 (1)
C2—C1—H11	115.30	C3—N4—C5	112.8 (1)
C2—C1—H12	111.06	C3—N4—C4	123.0 (1)
C5—C1—H11	110.35	C5—N4—C4	123.8 (1)
C5—C1—H12	107.30	C1—C5—N4	108.2 (1)
H11—C1—H12	108.01	C1—C5—O5	127.9 (1)
C1—C2—C3	105.0 (1)	N4—C5—O5	124.0 (1)
C1—C2—H21	114.89	N4—C4—H41	106.80
C1—C2—H22	113.43	N4—C4—H42	110.67
C3—C2—H21	112.28	N4—C4—H43	107.05
C3—C2—H22	107.18	H41—C4—H42	108.91
H21—C2—H22	104.05	H41—C4—H43	108.72
C2—C3—N4	108.2 (1)	H42—C4—H43	114.40
C2—C3—O3	128.2 (2)
C1—C2—C3—N4	7.5 (2)	O5—C5—C1—H11	−46.2
C1—C2—C3—O3	−173.1 (2)	O5—C5—C1—H12	71.5
C2—C3—N4—C5	−0.4 (2)	C4—N4—C5—C1	179.9 (2)
C2—C3—N4—C4	172.5 (2)	C4—N4—C5—O5	1.8 (2)
C3—N4—C5—C1	−7.1 (2)	H11—C1—C2—C3	−132.2
C3—N4—C5—O5	174.7 (2)	H11—C1—C2—H21	104.1
C3—N4—C4—H41	155.9	H11—C1—C2—H22	−15.5
C3—N4—C4—H42	−85.8	H12—C1—C2—H21	−19.4
C3—N4—C4—H43	39.3	H12—C1—C2—H22	−139.1
N4—C5—C1—C2	11.3 (2)	H12—C1—C2—C3	104.2
N4—C5—C1—H11	135.7	H21—C2—C3—O3	−47.7
N4—C5—C1—H12	−106.6	H21—C2—C3—N4	132.8
C5—C1—C2—C3	−11.1 (2)	H22—C2—C3—O3	66.2
C5—C1—C2—H21	−134.8	H22—C2—C3—N4	−113.2
C5—C1—C2—H22	105.5	H41—C4—N4—C5	−31.8
O3—C3—N4—C5	179.9 (2)	H42—C4—N4—C5	86.4
O3—C3—N4—C4	−6.9 (2)	H43—C4—N4—C5	−148.4
O5—C5—C1—C2	−170.6 (2)

Symmetry codes: (i) x−1/2, −y−1/2, z−1/2; (ii) −x−1/2, y−1/2, −z+3/2; (iii) −x, −y−1, −z+2; (iv) x, y+1, z; (v) −x+1/2, y+1/2, −z+3/2.