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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

, где Х=S, O; n=2-5

Азот и серосодержащие гетероциклы перспективны в качестве селективных сорбентов, экстрагентов благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.И., 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 heterocyclic: 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-(ти)оны общей формулы (1).

Известен способ [Regainia Z. et al. General synthesis of n-membcred 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 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)оны общей формулы (1).

Известен способ [V.R. Akhmetova, R.R. Khairullina, I.S. Bushmarinov, T.V. Tyumkina, V.M. Janibin. Multicomponent reactions of urea and its derivatives with CH₂O and H₂S in the synthesis of 1,3,5-thiadiazinane-4-(thi)ones and macroheterocycles. ARKIVOC, 2011, 8, p.149] получения 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов (4) конденсацией (тио)карбамида с CH₂O и H₂S в присутствии четырехмольного избытка н-BuONa с выходами ~60%.

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

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

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

Сущность способа заключается во взаимодействии N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевины общей формулы (Me)₂NCH₂NHC(X)NHCH₂N(Me)₂ (где X=S, О) с α,ω-алкандитиолом общей формулы HS(CH₂)_nSH (где n=2-5) в присутствии промотора н-BuONa, взятыми в мольном соотношении N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина:н-BuONa:HS(CH₂)_nSH=10:(5-15):10, предпочтительно 10:10:10, при температуре 60°C и атмосферном давлении в н-BuONa в качестве растворителя в течение 57 ч. Выход 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)онов (1) составляет 52-90%. Реакция протекает по схеме:

1,7-Дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)оны (1) образуются только лишь с участием N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевины 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 N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевины не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение в реакции менее 5 ммолей промотора н-BuONa на 10 ммоль N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевины снижает выход целевого продукта (1). В отсутствие промотора н-BuONa реакция не проходит.

Реакции проводили при температуре 55-65°C. При температуре выше 65°C (например, 90°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 55°C (например, 40°C) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали н-BuONa, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В предлагаемом способе используются в качестве исходных реагентов N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина и α,ω-алкандитиолы. Реакция идет с селективным образованием 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)онов общей формулы (1).

В известном способе в качестве исходных реагентов применяются (тио)карбамид, CH₂O и H₂S. В данных условиях реакции целевые продукты (1) не образуются.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

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

Способ поясняется примерами.

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 0.19 г (10 ммоль N,N′-бис[диметиламинометил]тиомочевины) и 0.096 г (10 ммоль) н-BuONa в 5 мл н-BuOH, перемешивают 0.5 ч при комнатной температуре (~20°C). Затем в реактор добавляют 0.094 г (10 ммоль) 1,2-этандитиола и перемешивают реакционную смесь 6 ч при температуре 60°C. Из реакционной массы выделяют 1,7-дитиа-3,5-диазонан-4-тион с выходом 85%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1

Таблица 1
№ п/п	Исходная N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина	Исходный α,ω-алкандитиол	Соотношение N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина:дитиол:н-BuONa, ммоль	Время реакции, ч	Выход (1), %
1	N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина	1,2-этандитиол	10:10:10	6	85
2	-//-	-//-	10:10:15	6	90
3	-//-	-//-	10:10:5	6	52
4	-//-	-//-	10:10:10	7	88
5	-//-	-//-	10:10:10	5	75
6	-//-	1,3-пропандитиол	10:10:10	6	82
7	-//-	1,4-бутандитиол	10:10:10	6	76
8	N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина	1,2-этандитиол	10:10:10	6	84
	-//-	1,3-пропандитиол	10:10:10	6	74
	-//-	1,5-пентандитиол	10:10:10	6	69

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

Спектральные характеристики 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)онов (1)
	1,7-дитиа-3,5-диазонан-4-тион
Т. пл. 98-100°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 2.84 уш.c (4H, СН2 (8,9)); 4.73 уш.с (4Н, СН2 (2,6)); 8.29 уш.с (2Н, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 31.57 (С8.9), 46.05 (С2.6), 183.00 (С4).
	1,7-дитиа-3,5-диазонан-4-он
Т. пл. 179-180°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 2.76 с (4Н, СН2 (8,9)); 4.28, 4.31 оба с (4Н, СН2 (2,6)); 6.79 уш.с (211 NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 30.91 (С8.4), 42.15 (С2.6), 157.23 (С4).
	1,7-дитиа-3,5-диазенан-4-тион
Т. пл. 118-122°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 1.84 м (2Н, СН2 (9)); 2.62 м (4Н, СН2 (8,10)); 4.66 уш.с (4H, СН2 (2,6)); 8.24 уш.с (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 29.20 (С8.10), 29.71 (С9), 46.12 (С2.6), 183.01 (С4).
	1,7-дитиа-3,5-диазенан-4-он
Т. пл. 135-137°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 1.81 м (2Н, СН2 (9)); 2.58 м (414, CH2 (8,10)); 4.26 уш.с (4H, СН2 (2,6)); 6.66 уш.с (2Н, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 30.09 (C8.10), 31.14 (С9), 42,18 (С2.6), 157,23 (С4).
	1,7-дитиа-3,5-диазациклоундекан-4-тион
Т. пл. 92-95°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 1.62 с (4Н, СН2 (9,10)), 2.58 с (4Н, CH2 (8,11)), 4.67 с (4Н, СН2 (2,6)), 8.07 уш.c (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 29.62 (С9.10), 30.20 (С8.11). 45.80 (C2.6), 182.57 (С4).
	1,7-дитиа-3,5-диазациклододекан-4-он
T. пл. 80-85°C. Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., DMSO-d6): 0.87 м (2H. СН2 (10)), 1.54 м (4Н, СН2 (9,11)), 3.39 с (4H, CH2 (8,12)), 4.25 уш.с (4H, CH2 (2,6)), 6.93 уш.с (2Н, NH (3,5)). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 28.14 (С10), 29.48 (С9.11), 30.33 (С8.12). 42.14 (С2.6), 157.60 (С4).

Способ получения 1,7-дитиа-3,5-диазациклоалкан-4-(ти)онов общей формулы (I): , где Х=S, O; n=2-5,отличающийся тем, что N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина общей формулы (Me)₂NCH₂NHC(X)NHCH₂N(Me)₂ (где X=S, О) подвергается взаимодействию с α,ω-алкандитиолом общей формулы HS(CH₂)_nSH (где n=2-5) в присутствии промотора бутилата натрия н-BuONa при мольном соотношении N,N′-бис[диметиламинометил](тио)мочевина:н-BuONa:HS(CH₂)_nSH=10:(5-15):10 в растворе н-бутанола при температуре 60°С и атмосферном давлении в течение 5-7 ч.