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 (a), (СН₃)₃СО (b), m-C₅H₄N (c)

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 и-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 1,4-бутандитиола [HS(CH₂)₄SH] с формальдегидом (CH₂O, 37%-ный водный раствор) при 20°C с последующим добавлением гидразида общей формулы RC(О)NHNH₂, где R=p-C₆H₄N, (CH₃)₃CO, m-C₆H₄N (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид) в присутствии катализатора CuCl₂·2H₂O, взятых в мольном соотношении RC(O)NHNH₂:1,4-бутандитиол:формальдегид:CuCl₂·2H₂O=10:10:20:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:20:0.5, при температуре 75-85°C и атмосферном давлении в смеси хлороформ-этиловый спирт (1:1 объемные) в качестве растворителя в течение 44-52 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов (1) составляет 15-25%. Реакция проходит по схеме:

R=p-C₅H₄N (a), (СН₃)₃СО (b), m-C₅H₄N (c)

N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH₂ (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид), формальдегида и 1,4-бутандитиола. В присутствии других гидразидов (например, алкилгидразиды) целевые продукты (1) не образуются. В присутствии других α,ω-дитиолов (например, 1,5-бутандитиол, 1,6-гександитиол) или других альдегидов (например, уксусный, масляный) целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания формальдегида или 1,4-бутандитиола по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl₂·2H₂O больше 7 мол. % по отношению к 1,4-бутандитиолу не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора CuCl₂·2H₂O 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, 100°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 хлороформ-этиловый спирт, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в реакцию с гидразидами вовлекаются водный раствор формальдегида и 1,4-бутандитиол в присутствии каталитических количеств CuCl₂·2H₂O. Реакция идет с селективным образованием N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (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 N-(1,5,3-дитиа-зонан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль 1,4-бутандитиола, 20 ммоль формальдегида и перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре (~20°C). Затем в реактор добавляют 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора CuCl₂·2H₂O в 10 мл смеси растворителей хлороформ-этиловый спирт (1:1 объемные). Реакционную смесь перемешивают 48 ч при температуре 80°C. Из реакционной массы выделяют N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (1a) с выходом 21%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

№ п/п	Исходный гидразид RC(O)NHNH2	Соотношение HS(CH2)4SH:RC(O)NHNH2:CH2O:CuCl2·2H2O, ммоль	Время реакции, час	Темпера-тура, °C	Выход (1), %
1	изоникотингидразид	10	10:20:0.5	48	80	21
2	-//-	10	10:20:0.7	48	80	25
3	-//-	10	10:20:0.3	48	80	17
4	-//-	10	10:20:0.5	52	80	22
5	-//-	10	10:20:0.5	44	80	19
6	-//-	10	10:20:0.5	48	85	23
7	-//-	10	10:20:0.5	48	75	18
8	трет-бутилгидразинкарбоксилат	10	10:20:0.5	48	80	15
9	никотингидразид	10:10:20:0.5	48	80	20

Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ (1:1 объемные).

Спектральные характеристики N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (Ia)

Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl₃): 1.72 (c, 4H, CH₂(7,8)); 2.70 (с, 4Н, СН₂(6,9)); 4.27 (с, 4Н, H₂C(2,4)); 7.64 (уш.с, 2Н, HC(13,17)); 8.74 (уш.с, 2Н, НС(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 (I_отн., %): 280.509 (100) [М-H]⁺. C₁₂H₁₇N₃S₂O.

N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)трет-бутилкарбамат (Ib)

Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl₃): 1.42 (с, 9Н, CH₃(14,15,16)); 1.66(с, 4Н, СН₂(7,8)),2.63 (уш.с, 4Н, f ⁶ СН₂(6,9)), 4.05 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.01 (с, 1H, NH(10)). Спектр ЯМР ¹³C (δ, м.д., CDCl₃): 28.32 (C(14,15,16)); 28.76 (C(6,9)); 32.85 (C(7,8)); 58.76 (C(2,4)); 80.46 (C(13)); 154.54 (с, C(11)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 278.343 [M]⁺(100). C₁₁H₂₂N₂S₂O₂.

N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)никотинамид (Ic)

Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl₃): 1.75 (с, 4Н, H₂C(7,8)); 2.74 (с, 4Н, Н₂С(6,9)); 4.29 (с, 4H, Н₂С(2,4)); 7.44, 8.13, 8.79 и 9.01 (уш.с, 4Н, Ar); 7.62 (с, 1Н, NH(10)). Спектр ЯМР, ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.): 28.40 (C(7,8)); 32.00 (C(6,9)); 59.00 (C(2,4)); 124.50 (C(16)); 134.00 (C(12)); 136.50 (C(15)); 148.00 (C(13)); 153.50 (C(17)); 165.48 (C (11)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 284.340 (100)[M+H]⁺.C₁₂H₁₇N₃S₂O.

Способ получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1): где R = p-C₅H₄N (a), (СН₃)₃СО (b), m-C₅H₄N (c),отличающийся тем, что гидразиды общей формулы RC(O)NHNH₂ (R = указанные выше) подвергаются взаимодействию с 1,4-бутандитиолом, предварительно смешанным при 20°C с водным раствором формальдегида, в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида меди CuCl₂·2H₂O при мольном соотношении 1,4-бутандитиол : CH₂O : RC(O)NHNH₂ : CuCl₂·2H₂O = 10:20:10:(0.3-0.7) при 75-85°C и атмосферном давлении в течение 44-52 ч.