Способ получения n-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов

Способ получения n-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно, к способу получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1):

, где R=p-C₅H₄N (а), (CH₃)₃СО (b), m-C₅H₄N (с)

Циклические азот- и серусодержащие соединения перспективны в качестве биологически активных соединений [Z.Brzozowski, F.Saczewski, М.Gdaniec. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2003, №11, p. 3673; R.B.Pawar, V.V.Mulwad. ХГС, 2004, №2, c.257], селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов [Ю.И.Муринов, В.Н.Майстренко, Н.Г.Афзалетдинова. Экстракция металлов S,N- органическими соединениями. М.: Наука, 1993, 192 с.].

Известен способ [Arya V.P., Shenoy Mrs.J. Synthesis of new heterocycles: Part XV. Synthesis of novel cyclic and acyclic sulfamides. Indian J. Chem., 1976, 14B (10), p.766] получения 1,2,9-тиадиазонин-1,1-диоксида (2) взаимодействием сульфамида с 1,6-пентандиамином с выходом 55%.

Известным способом не могут быть получены N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Известен способ [Regainia Z. et al. General synthesis of n-membered cyclic sulfamides. Tetrahedron, 2003, 59 (32), p.6051] получения 1,2,9-тиадиазонана (3) внутримолекулярной циклизацией галогенсодержащего сульфамида с выходом 60%.

Известный способ не позволяет получать N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)-амиды общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH₂, где R=p-C₆H₄N, (СН₃)₃СО, m-C₆H₄N (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид) в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O, взятыми в мольном соотношении RC(O)NHNH₂: N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин:Sm(NO₃)₃·6H₂O=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5, при температуре 75-85°C и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ в течение 20-28 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов (1) составляет 18-30%. Реакция протекает по схеме:

N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH₂ (например, изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид) и N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина. В присутствии других гидразидов (например, алкилгидразиды) или других диаминодисульфидов (например, N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина) целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания диаминодисульфида по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O больше 7 мол.% по отношению к N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамину не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O менее 3 мол.% снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Реакции проводили при температуре 75-85°C. При температуре выше 85°C (например, 90°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 75°C (например, 40°C) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали смесь растворителей этиловый спирт-хлороформ, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе используются в качестве исходных реагентов N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин, гидразиды и каталитические количества Sm(NO₃)₃·6H₂O. Реакция идет с селективным образованием целевых продуктов (1).

В известном способе 1,2,9-тиадиазонаны общей формулы (3) получают внутримолекулярной циклизацией галогенсодержащего сульфамида.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью и выходами N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина (5 мл хороформа), 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O в 5 мл этилового спирта, перемешивают реакционную смесь 24 ч при температуре 80°C. Из реакционной массы выделяют N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (1а) с выходом 25%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п	Исходный гидразид RC(O)NHNH2	Соотношение (CH3)2NCH2S(CH2)4SCH2N(CH3)2:RC(O)NHNH2:CH2O:Sm(NO3)3·6H2O, ммоль	Время реакции, час	Температура, °C	Выход (1), %
1	изоникотингидразид	10:10:20:0.5	24	80	25
2	-//-	10:10:20:0.7	24	80	30
3	-//-	10:10:20:0.3	24	80	18
4	-//-	10:10:20:0.5	28	80	27
5	-//-	10:10:20:0.5	20	80	19
6	-//-	10:10:20:0.5	24	85	28
7	-//-	10:10:20:0.5	24	75	20
8	трет-бутилгидразинкарбоксилат	10:10:20:0.5	24	80	22
9	никотингидразид	10:10:20:0.5	24	80	21

Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ (1:1 объемные) при температуре 80°С.

Спектральные характеристики N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (Ia)
	Спектр ЯМР 1H (δ, м.д, CDCl3): 1.72 (с, 4H, CH2 (7, 8)); 2.70 (с, 4H, CH2 (6, 9)); 4.27 (с, 4H, H2C (2, 4)); 7.64 (уш.с, 2H, HC (13, 17)); 8.74 (уш.с, 2H, HC (14, 16)).
Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., CDCl3): 28.60 (C (7, 8)); 31.38 (C (6, 9)); 58.46 (C (2, 4)); 121.12 (C (13, 17)); 140.53 (C (12)); 150.64 (C (14, 16)); 163.00 (C (11)). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 280.509 (100) [M-H]+. C12H17N3S2O.

N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)-трет-бутилкарбамат (Ib)
	Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3): 1.42 (с, 9H, CH3 (14, 15, 16)); 1.66 (с, 4H, CH2 (7, 8)), 2.63 (уш.с, 4H, CH2 (6, 9)), 4.05 (с, 4H, H2C (2, 4)); 6.01 (с, 1H,
NH (10)). Спектр ЯМР 13С (δ, м.д., CDCl3): 28.32 (С (14, 15, 16)); 28.76 (С (6, 9)); 32.85 (С (7, 8)); 58.76 (С (2, 4)); 80.46 (С (13)); 154.54 (с, С (11)). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 278.343 [M]+ (100). C11H22N2S2O2.
N-(1,5,3-Дитиазонан-3-ил)никотинамид (1с)
	Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3): 1.75 (с, 4H, H2C С (7, 8)); 2.74 (с, 4H, H2C (6, 9)); 4.29 (с, 4H, H2C (2, 4)); 7.44, 8.13, 8.79 и 9.01 (уш.с, 4H, Ar);
7.62 (с, 1Н, NH (10)). Спектр ЯМР 13С (CDCl3, δ, м.д.): 28.40 (С (7,8)); 32.00 (С (6, 9)); 59.00 (С (2, 4)); 124.50 (С (16)); 134.00 (С (12)); 136.50 (С (15)); 148.00 (С(13)); 153.50 (С (17)); 165.48 (С (11)). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 284.340 (100) [М+Н]+. C12H17N3S2O.

Способ получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1) , где R = p-C₅H₄N (а), (CH₃)₃СО (b), m-C₅H₄N (с), отличающийся тем, что N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин подвергается взаимодействию с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH₂ [R = указанные выше] в присутствии катализатора кристаллогидрата нитрата самария Sm(NO₃)₃·6H₂O при мольном соотношении N¹,N¹,N⁸,N⁸-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин : RC(O)NHNH₂ : Sm(NO₃)₃·6H₂O = 10 : 10 : (0.3-0.7) при температуре 75-85°C и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ в течение 20-28 ч.