Способ получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов

Способ получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов (1) общей формулы:

, где n=2-5

Азот и серасодержащие гетероциклы перспективны в качестве модифицированных селективных сорбентов, экстрагентов благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. Наука. М. 1993, с.192].

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 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-оны 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 галогеносодержащего сульфамида с выходом 60%.

Известным способом не могут быть получены 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-оны общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов общей формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии α,ω-алкандитиолов общей формулы HS(CH₂)_nSH (где n=2-5) с формальдегидом (37%-ный водный раствор) при комнатной температуре ~20°C с последующим добавлением карбамида H₂NC(O)NH₂ в присутствии промотора н-BuONa, взятыми в мольном соотношении HS(CH₂)_nSH:CH₂O:H₂NC(O)NH₂:н-BuONa=10:20:10:(5-15), предпочтительно 10:20:10:10, при температуре 60°C, атмосферном давлении в н-BuOH в качестве растворителя в течение 6-10 ч. Выход 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов (1) составляет 50-85%. Реакция протекает по схеме:

1,7-Дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-оны (1) образуются только лишь с участием карбамидов и α,ω-алкандитиолов, взятых в стехиометрическом соотношении. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции и выход целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии промотора н-BuONa больше 15 ммолей на 10 ммолей карбамида не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение менее 5 ммолей промотора н-BuONa на 10 ммоль карбамида снижает выход целевого продукта (1). В отсутствие промотора н-BuONa реакция не проходит.

Реакции проводили при температуре 60°C. При температуре выше 60°C (например, 80°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 60°C (например, 40°C) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали н-BuOH, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В предлагаемом способе в реакцию с формальдегидом и α,ω-алкандитиолами вовлекается карбамид в присутствии эквимольного количества н-BuONa. Реакция идет с селективным образованием 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов общей формулы (1).

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

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

Способ позволяет получать с высокой селективностью и выходами 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-оны общей формулы (1).

Способ поясняется примерами.

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 0.3 мл формалина (20 ммоль, 37%-ный водный раствор формальдегида) и 0.1 мл (10 ммоль) 1,2-этандитиола и перемешивают 0.5 ч при комнатной температуре (~20°C). Затем в реактор добавляют 0.06 г (10 ммоль) карбамида и 0.1 г (10 ммоль) н-BuONa в 5 мл н-BuOH, перемешивают реакционную смесь 8 ч при температуре 60°C. Из реакционной массы дробной кристаллизацией выделяют 1,7-дитиа-3,5-диазонан-4-он с выходом 80%.

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

Таблица 1
№ п/п	Исходный карбамид	Исходный α,ω-алкандитиол	Соотношение карбамид : CH2O : дитиол : н-BuONa, ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	мочевина	1,2-этандитиол	10:20:10:10	8	80
2	-//-	-//-	10:20:10:15	8	85
3	-//-	-//-	10:20:10:5	8	50
4	-//-	-//-	10:20:10:10	10	82
5	-//-	-//-	10:20:10:10	6	57
6	-//-	1,3-пропандитиол	10:20:10:10	8	74
7	-//-	1,4-бутандитиол	10:20:10:10	8	68
8	-//-	1,5-пентандитиол	10:20:10:10	8	59

Все опыты проводили в н-BuOH в качестве растворителя при температуре 60°C.

Спектральные характеристики 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов (1)
	1,7-дитиа-3,5-диазонан-4-он
Т.пл. 179-181°C. Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., DMSO-d6): 2.76 с (4H, CH2 (8,9)); 4.28, 4.31 оба с (4H, CH2 (2,6)); 6.79 уш.с (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13C, δ, м.д.: 30.91 (C8.9), 42.15 (C2.6), 157.23 (C4).
	1,7-дитиа-3,5-диазекан-4-он
Т.пл. 135-137°C. Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., DMSO-d6): 1.81 с (2H, CH2 (9)); 2.58 м (4H, CH2 (8,10)); 4.26 уш.с (4H, CH2 (2,6)); 6.66 уш.с (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13C, δ, м.д.: 30.09 (C8.10), 31.14 (C9), 42,18 (C2.6) 157,23 (C4).
	1,7-дитиа-3,5-диазациклоундекан-4-он
Т.пл. 260-263°C (разл). Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., DMSO-d6): 1.59 с (4H, CH2 (9,10)), 2.515 с (4H, CH2 (8,11)), 4.23 с (4H, CH2 (2,6)), 6.79 уш.с (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13C, δ, м.д.: 29.65 (C9.10), 31.76 (C8.11), 42.13 (C2.6) 157.74 (C4).

	1,7-дитиа-3,5-диазациклоундекан-4-он
Т.пл. 80-85°C. Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., DMSO-d6): 0.87 м (2H, CH2 (10)), 1.54 м (4H, CH2 (9,11)), 3.39 с (4H, CH2 (8,12)), 4.25 уш.с (4H, CH2 (2,6)), 6.93 уш.с (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13C, δ, м.д.: 28.14 (C10), 29.48 (C9.11), 30.33 (C8.12), 42.14 (C2.6), 157.60 (C4).

Способ получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-онов (1) общей формулы: , где n=2-5отличающийся тем, что α,ω-алкандитиол общей формулы HS(CH₂)_nSH (где n=2-5), предварительно смешивают при комнатной температуре ~20°C с водным раствором формальдегида и подвергают взаимодействию с карбамидом H₂NC(O)NH₂ в присутствии промотора н-BuONa при мольном соотношении HS(CH₂)_nSH:CH₂O:H₂NC(O)NH₂:н-BuONa=10:20:10:(5-15) в растворе н-бутанола при 60°C и атмосферном давлении в течение 6-10 ч.