Способ получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к способу получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов, которые могут найти применение в качестве селективных лигандов, для экстракции и разделения катионов металлов, межфазных катализаторов, моделирующих ферментативную активность. Технический результат: предложен новый способ получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов, позволяющий получать целевые соединения с высокой селективностью и выходами. 1 табл., 1 пр.

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов общей формулы (1)

Циклические азот-, кислород- и серосодержащие макроциклы перспективны в качестве селективных лигандов (Eds. Y. Inoue, G.W. Gokel. Cation Binding by Macrocycles. Marcel Dekker. New York. 1990; R.M. Izatt, K. Pawlak, J.S. Bradshaw, R.L. Bruening. Chem. Rev., 1991, 91, 1721 p), для экстракции и разделения катионов металлов (А.Т. Yordanov, D.M. Roundhill. Coord. Chem. Rev., 1998, 170, 93 p; K. Gloe, H. Graubaum, M. Wust, T. Rambusch, W. Seichter. Coord. Chem. Rev., 2001, 222, 103 p), для транспорта ионов через мембраны (P. Bushlmann, Е. Pretsch, Е. Bakker. Chem. Rev., 1998, 98, 1593 р), в фоточувствительных системах (В. Valeur, I. Leray. Coord. Chem. Rev., 2000, 205, 3 p), выступают в роли межфазных катализаторов, моделирующих ферментативную активность (М.С. Feiters. In comprehensive Supramolecular Chemistry. Pergamon Press. Oxford. 1996, 9, 267 p).

Известен способ (К.К. Ellis, В. Wilke, Y. Zhang, S. Diver. A new method for the synthesis of imidazolidinone- and benzimidazalone-containing[2.2]cyclophanes. Organic Letters, 2000, 2, 24, 3785-3788) получения гетероциклофанов (2) взаимодействием производных бензо-1,4-диметантиола с 1,3-бис(метоксиметил)имидазолидин-2-оном при кипячении в хлористом метилене в присутствии 1% трифторуксусной кислоты с выходом 40%.

Известным способом не могут быть получены 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафаны формулы (1).

Известен способ (G.R. Khabibullina, V.R. Akhmetova, M.F. Abdullin, T.V. Tyumkina, L.M. Khalilov, A.G. Ibragimov. Multicomponent reactions of amino alcohols with CH2O and dithiols in the synthesis of 1,3,5-dithiazepanes and macroheterocycles. Tetrahedron, 2014, 70, 3502-3509) получения 2-[18,32-бис(2-гидроксиэтил)-11,25,39-триокса-2,6,16,20,30,34-гексатиа-4,18,32-триазагептацикло[38.2.2.27,10.212,15.221,24.226,29.235,38]тетрапентаконта-1(43),7(54),8,10(53),12(52),13,15(51),21(50),22,24(49),26(48),27,29(47),35(46),36,38(45),40,41-октадекаен-4-ил]-1-этанола (3) с выходом 62% в смеси с побочным макрогетероциклом (4) циклоконденсацией моноэтаноламина с CH2O и 4,4′-димеркаптодифенилоксидом (мольное соотношение 1:2:1) в растворе хлороформа за 4 ч.

Известным способом не могут быть получены 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафаны формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензциклооктафанов формулы (1).

Предлагается новый способ получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфенил(о,м,п-хлорфенил, о,м-фторфенил, о,м,п-бромфенил)амина с 4,4′-димеркаптодифенилсульфидом в присутствии катализатора кристаллогидрата азотнокислого самария Sm(NO3)3*6H2O, взятыми в мольном соотношении N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламин : 4,4′-димеркаптодифенилсульфид : Sm(NO3)3*6H2O=1:1:(0.03-0.07), предпочтительно 1:1:0.05, при комнатной (~20°C) температуре и атмосферном давлении в этиловом эфире уксусной кислоты в качестве растворителя в течение 6-8 ч, предпочтительно 7 ч. Выход соответствующих 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов общей формулы (1) составляет 74-87%. Реакция протекает по схеме:

6-Галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафаны общей формулы (1) образуются только лишь с участием N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламинов и 4,4′-димеркаптодифенилсульфида, взятых в стехиометрических количествах. При другом соотношении исходных реагентов снижается выход целевых продуктов (1). Без катализатора реакция не идет.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO3)3*6H2O больше 7 мол. % в расчете на исходный N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламин 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 20°C. При температуре выше 20°C (например, 60°C) увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°C (например, 0°C) снижается скорость реакции. Опыты проводили в этиловом эфире уксусной кислоты, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в реакцию с N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламинами вовлекается 4,4′-димеркаптодифенилсульфид в присутствии каталитических количеств Sm(NO3)3*6H2O. Реакция идет с селективным образованием 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов формулы (1).

В известном способе макроцикл формулы (3) получают в смеси с побочным гетероциклом (4) трехкомпонентной конденсацией аминоэтанола с формальдегидом и 4,4′-димеркаптодифенилоксидом.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами,

Способ позволяет получать с высокой селективностью и выходами 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафаны формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами,

ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, помещают 0.21 г (1 ммоль) N,N-бис(метоксиметил)-N-(о-фторфенил)амина и 0.25 г (1 ммоль) 4,4′-димеркаптодифенилсульфида, 5 мл этилового эфира уксусной кислоты, 0.02 г [5 мол. % в расчете на N,N-бис(метоксиметил)-N-о-фторфениламин] Sm(NO3)3*6H2O, перемешивают при комнатной (~20°C) температуре 7 ч, выделяют 6-(2-фторфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафан (1) с выходом 79%.

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

Спектральные характеристики 6-(2-фторфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафана:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.76 (с., 12Н, NCH2S); 6.75-6.79 (м, 3Н, Ph); 6.85-6.88 (м, 3Н, Ph); 6.99-7.04 (м, 3Н, Ph); 7.06-7.09 (м, 3Н, Ph); 7.27 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.35 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 50.87 (NCH2S); 114.09; 114.89, 114.74 (J=5 Hz); 118.68, 118.74 (J=15 Hz); 124.57; 132.38; 133.44; 133.83; 135.22; 151.13; 153.03 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(3-фторфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафана:

Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.76 (с., 12Н, NCH2S); 6.77-6.80 (м, 3Н, Ph); 6.84-6.89 (м, 3Н, Ph); 6.99-7.04 (м, 3Н, Ph); 7.06-7.09 (м, 3Н, Ph); 7.27 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.35 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 50.87 (NCH2S); 114.09; 114.89, 114.74 (J=5 Hz); 118.68, 118.73 (J=15 Hz); 124.54; 131.52; 133.30; 133.83; 135.22; 151.04; 153.03 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(2-хлорфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафана:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.77 (с., 12Н, NCH2S); 6.76-6.80 (м, 3Н, Ph); 6.84-6.87 (м, 3Н, Ph); 7.21-7.23 (м, 3Н, Ph); 7.30-7.31 (м, 3Н, Ph); 7.28 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.34 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13С (δ, м.д., J/Гц): 50.88 (NCH2S); 113.28; 119.15; 127.74; 129.39; 131.54; 133.12; 134.11; 134.19; 135.38; 141.00 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(3-хлорфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафан:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.69 (с., 12Н, NCH2S); 6.54-6.57 (м, 3Н, Ph); 6.66-6.67 (м, 3Н, Ph); 6.79-6.80 (м, 3Н, Ph); 7.12-7.14 (м, 3Н, Ph); 7.26 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.34 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 50.83 (NCH2S); 112.48; 114.09; 119.04; 130.30; 131.49; 133.54; 133.69; 135.62; 146.22; 146.70 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(4-хлорфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафан:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.71 (с., 12Н, NCH2S); 6.60-6.63 (м, 6Н, Ph); 7.18-7.20 (м, 6Н, Ph); 7.26 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.34 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 51.21 (NCH2S); 115.45; 129.21; 131.52; 132.06; 133.64; 135.01; 143.52; 144.98 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(2-бромфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафана:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.76 (с., 12Н, NCH2S); 6.70-6.74 (м, 3Н, Ph); 6.83-6.85 (м, 3Н, Ph); 7.25-7.27 (м, 3Н, Ph); 7.44-7.48 (м, 3Н, Ph); 7.29 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.34 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 50.90 (NCH2S); 113.40; 119.68; 128.41; 132.65; 131.57; 133.05; 134.20; 135.41; 141.95; 144.01 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(3-бромфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафан:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.69 (с., 12Н, NCH2S); 6.58-6.61 (м, 3Н, Ph); 6.81-6.82 (м, 3Н, Ph); 6.94-6.95 (м, 3Н, Ph); 7.07-7.09 (м, 3Н, Ph); 7.29 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.35 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 50.81 (NCH2S); 116.97; 119.90; 121.93; 130.59; 131.56; 133.48; 133.62; 135.10; 146.36; 147.79 (Ph).

Спектральные характеристики 6-(4-бромфенил)-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафана:

Спектр ЯМР 1Н (δ, м.д., CDCl3, J/Гц): 4.70 (с., 12Н, NCH2S); 6.56-6.58 (м, 6Н, Ph); 7.25-7.26 (м, 6Н, Ph); 7.29 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph); 7.33 (д, 12Н, J=10 Hz, Ph). Спектр ЯМР 13C (δ, м.д., J/Гц): 51.07 (NCH2S); 115.91; 128.45; 131.52; 132.08; 133.68; 135.07; 143.97; 145.87 (Ph).

Способ получения 6-галогенфенил-2,4,8-тритиа-6-аза-1,3(1,4)-дибензоциклооктафанов общей формулы (1) отличающийся тем, что N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфенил(о,м,п-хлорфенил, о,м-фторфенил, о,м,п-бромфенил)амины подвергают взаимодействию с 4,4′-димеркаптодифенилсульфидом в присутствии катализатора кристаллогидрата азотнокислого самария Sm(NO3)3*6H2O, взятыми в мольном соотношении N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламин : 4,4′-димеркаптодифенилсульфид : Sm(NO3)3*6H2O = 1:1:(0.03-0.07) в этиловом эфире уксусной кислоты в качестве растворителя при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в течение 6-8 ч.