Способ получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов

Способ получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов обшей формулы (1a-i):

Азот и серусодержащие гетероциклы известны как антибактериальные, антигрибковые и антивирусные агенты (Stillings M.R., Welbourn А.P., Walter D.J. Substituted 1,3,4-thiadiazoles with anticonvulsant activity// Med. Chem. 1986. 29. P.2280-2284. Kidwai M., Negi N., Chaudhary S.R. Cyclothiomethylation of arge hydrazines with formaldehyde// Acta Pharma. 1995. 45. P.511; Тюкавкина H.A., Зурабян С.Э., Белобородов B.Л. и др. Органическая химия. М.: Дрофа, 2008. с.66 - 67). Они перспективны в качестве катализаторов, биологически активных комплексообразователей, селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов [Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Rocssler. F.P. 1,341,792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d)], специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных технических средах (от легкой промышленности до нефти) (Джемилев У.М., Алеев Р.С., Дальнова Ю.С., Кулакова Р.В., Хафизова С.Р., Ковтуненко С.В., Калимуллин А.А., Андрианов В.М., Исмагилов Ф.Р., Гафиатуллин P.P. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Пат. РФ №2160233, 2000; Джемилев У.М., Алеев Р.С, Дальнова Ю.С., Кунакова Р.В., Хафизова С.Р. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Пат. РФ №2206726, 2003).

Известен способ (M.Preiss. 1,2,5-Thiadiazolidin-1,1-dioxid und Homologe. Chem.Ber, 1978, 111, p.1915-1921) получения соединений дитиазоцинанового ряда, а именно, 1,2,8-тиадиазоцин-1,1 -диоксид (2) с выходом 23% взаимодействием пентаметилендиамина с сульфамидом в этаноле при комнатной температуре за 20 ч по схеме:

Известным способом не могут быть получены 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i).

Известен способ (U.Wellmar. Urea as Leaving Group in the Synthesis of 3-(tert-Butyl)perhydro-1,5,3-dithiazepine. J.Heterocyclic Chem., 1998, 35, p.1531) получения соединений 1,5,3-дитиазепинанового ряда, а именно, 3-(трет-бутил)пергидро-1,5,3-дитиазепина (3) с выходом 45% взаимодействием 5-(трет-бутил)-2-оксогексагидро-1,3,5-триазина с 1,2-этандитиолом в присутствии BF₃·2НОАс при комнатной температуре за 2 ч по схеме:

Известным способом не могут быть получены 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по получению 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i).

Предлагается новый способ получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i).

Сущность способа заключается во взаимодействии N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина с ариламином (арил = фенил, m- и p-метилфснил, o-, m- и p-метоксифенил, o-, m- и p-нитрофенил) в присутствии катализатора CuCl₂, взятыми в мольном соотношении N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин: ариламин: CuCl₂ = 10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5 при температуре ~60°С и атмосферном давлении в хлороформе в качестве растворителя в течение 60-90 минут. Выход соответствующих 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i) составляет 64 - 93%. Реакция протекает по схеме:

3-Арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i) образуются только лишь с участием N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина и ариламина, взятых в стехиометрических количествах. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других серусодержащих соединений (например, алкил-, арилтиолы) или других первичных аминов (например, алкиламины) целевые продукты (1a-i) не образуются.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl₂ больше 7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1a-i). Использование катализатора CuCl₂ менее 3 мол.% снижает выход (1a-i), что связано с уменьшением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре ~60°С. При меньшей температуре (например, 10°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в хлороформе, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходного реагента 5-(трет-бутил)-2-оксогексагидро-1,3,5-триазина в присутствии BF₃·2HOAc с образованием 3-(трет-бутил)пергидро-1,5,3-дитиазспина (3).

Известный способ не позволяет получать индивидуальные 3-арил-1,5,3-дитиазоканы обшей формулы (1a-i).

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются ариламины и N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин, реакция идет под действием катализатора CuCl₂.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью индивидуальные 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 10 ммоль N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина и 10 ммоль анилина, 5 мл хлороформа, 0.5 ммоль катализатора CuCl₂, перемешивают при температуре ~60°С в течение 75 мин, выделяют 3-фенил- 1,5,3-дитиазокан (1а) с выходом 75%.

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

Таблица 1
№п/п	Исходный ариламин	Соотношение ариламин: N1,N1,N7,N7-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин: CuCl2, ммоль	Время реакции, час.	Выход (1), %
1	анилин	10:10:0.5	75	75
2	-«-	10:10:0.3	75	64
3	-«-	10:10:0.7	75	81
4	-«-	10:10:0.5	60	68
5	-«-	10:10:0.5	90	77
6	m-метиланилин	10:10:0.5	75	85
7	p-метиланилин	10:10:0.5	75	93
8	o-метоксианилин	10:10:0.5	75	84
9	m-метоксианилин	10:10:0.5	75	80
10	p-метоксианилин	10:10:0.5	75	87
11	o-нитроанилин	10:10:0.5	75	76
12	m-нитроанилин	10:10:0.5	75	79
13	p-нитроанилин	10:10:0.5	75	73

Все опыты проводили в хлороформе при температуре ~60°С.

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д: 1.79-1.84 (м, 2Н, CH₂); 2,74 (т, 4H, CH₂.J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН₂); 6.88-7.37 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 29.00(С⁷); 29.16(С^6.8); 55.16(С^2.4); 114.66(С¹²); 119.58(С¹⁴); 120.94(С¹¹); 128.78(С¹³); 143.31(С¹⁰); 144.38(C⁹). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 225 [M]⁺ (10), 77 [С₆Н₅]⁺ (20), 91 [C₆H₅N]⁺ (80), 107 [C₅H₇N]⁺ (20); 120 [C₈H₁₀N]⁺ (100). М 225.

3-(m-Метилфенил)-1,5,3-дитиазокан (1b)

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1,79 (м, 2Н, СН₂); 2,43 (с, 3H, СН₃); 2.76 (т, 4Н, СН₂ J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН₂); 6.76-7.28 (м, 5Н, CH). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 22.21(С¹⁵); 29.05(С⁷); 32.29(С^6.8); 56.70(С^2.4); 111.01(С¹⁴); 113.25(С¹²); 119.66(С¹³); 129.23(С¹¹); 139.04(С¹⁰); 143.47(С⁹). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 239 [M]⁺ (20), 91 [С₇Н₇]⁺ (80), 105 [C₇H₇N]⁺ (100), 150 [C₈H₉NS]⁺ (50); 180 [C₁₀H₁₆NS]⁺ (100). М 239.

3-(p-Метилфенил)-1,5,3-дитиазокан (1с).

Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1,83 (м, 2Н, СН₂); 2,36 (с, 3Н, СН₃); 2.71 (т, 4H, СН₂, J=5.6); 4.72 (с, 4Н, СН₂); 6.80-7.29 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 22.04(С¹⁵); 30.42(С⁷); 32.92(С^6.8); 56.77(С^2.4); 114.30(С^14.16); 126.51(С^11.13); 138.98(С¹²); 142.90(С⁹).

3-(o-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан(1d)

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1,82 (м, 2H, СН₂); 2,66 (м, 4Н, СH₂); 3.77 (с, 3H, СН₃); 4.72 (с, 4Н, СН₂); 6.77-7.74 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР ¹С, δ, м.д.: 29.17(С⁷); 30.36(С^6.8); 53.79(С¹⁶); 55.16(С^2.4); 106.33(С¹¹); 127.61(С¹⁴); 129.93(C¹³); 131.57(С¹²); 144.81(С⁹); 160.42(С¹⁰). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 255 [М]⁺ (20), 107 [С₇Н₇O]⁺ (10), 121 [C₇H₇NO]⁺ (70); 135 [С₈Н₉NO]⁺ (25); 149 [C₉H₁₁NO]⁺(100). М 255.

3-(m-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан (1е)

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1,78 (м, 2Н, СН₂); 2,83 (т, 4Н, СН₂ J=5.6); 3.83 (с, 3H, СН₃); 4.74 (с, 4Н, СН₂); 6.55-7.28 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 29.00(С⁷); 32.14(С^6.8); 55.24(С¹⁶); 55.59(С^2.4); 100.32(С¹⁰); 103.91(С¹²); 107.91(С¹⁴); 130.07(С¹³); 147.20(С⁹); 160.74(С¹¹).

3-(p-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан (1f).

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1,81 (м, 2Н, СН₂); 2,73 (т, 4H, СН₂ J=5.6); 3.80 (с, 3Н, СН₃); 4.76 (с, 4Н, СН₂); 6.81-7.27 (м, 5H, СН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 29.99(С⁷); 32.26(С^6.8); 55.65(С¹⁶); 57.04(С^2.4); 114.36(С^11.13); 114.89(С^10.14); 137.34(С⁹); 152.85(С¹²).

3-(o-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокана (1g)

Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1,57 (м, 2Н, СН₂); 2,63 (м, 4М, СН); 4.52 (с, 4Н, СН₂); 6.77-7.74 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 38.67(С⁷); 29.47(C^6.8); 55.46(С^2.4); 114.81(С^10.14); 116.85(С¹²); 126.92(С^11.13); 136.02(С⁹). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 270 [M]⁺ (20), 122 [C₆H₄NO₂]⁺ (80), 136 [C₆H₄N₂O₂]⁺ (100); 150 [C₇H₆N₂O₂]⁺ (40); 196 [C₈H₈N₂O₂S]⁺ (20). M 270.

3-(m-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокана (1h)

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д: 1,92 (м, 2Н, СН₂); 2,28 (м, 4Н, СН₂); 4.51 (с, 4Н, СН₂); 7.01-8.23 (м, 5Н, СН).Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д., J/Гц): 27.99(С⁷); 32.00(C^6.8); 53.98(С^2.4); 111.33(С¹⁴); 118.85(С¹²); 121.27(С¹⁰); 129.80(С¹¹); 138.90(С¹³); 141.60(С⁹).

3-(p-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокан (1i).

Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1,84 (м, 2H, СН₂); 2,72 (т, 4Н, СН₂, J=6, J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН₂); 7.93-8.22 (м, 5Н, СН).Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 29.17(С⁷); 31.77(С^6.8); 56.56(С^2.4); 112.87(C^10.14); 125.72(С^11.13); 139.63(С¹²); 148.70(С⁹).

Способ получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i): отличающийся тем, что N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин подвергают взаимодействию с ариламином (арил = фенил, m- и p-метилфенил, o-, m- и p-метоксифенил, o-, m- и p-нитрофенил) в присутствии катализатора CuCl₂ в мольном соотношении N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин:ариламин:CuCl₂=10:10:(0.3-0.7) при температуре ~60°С и атмосферном давлении в хлороформе в качестве растворителя в течение 60-90 минут.