Способ получения 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты

Изобретение относится к способу получения 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты формулы:

включающий взаимодействие насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида с водным раствором моноамида α-аминоянтарной кислоты. 2,4-Бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляная кислота может найти применение в качестве фармакологически активного соединения, а также в качестве селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу синтеза 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты формулы (1):

Представленное соединение может найти применение в качестве модифицированного селективного сорбента и экстрагента благородных и драгоценных металлов (Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. М. Наука. 1993, 192), а также фармакологически активного соединения (Z.Brzozowski, F.Saczewski and М.Gdaniec. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2003, №11, p.3673-3681).

Синтез 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты в литературе не описан. Из литературных ссылок известно, что при использовании реагента CH₂O-H₂S в соотношении 3:2 по отношению к аминокислотам реакция протекает с образованием мажорного продукта пергидро-1,3,5-дитиазина 2 и минорного 1,3,5-оксатиазина 3, тритиолана и тетратиепана (Р.В.Кунакова, С.Р.Хафизова, Ю.С.Дальнова и др. Нефтехимия, 2002, №5, с.382-385).

Также 1,3,5-дитиазинановые циклы можно получать взаимодействием аминокислот с гидросульфидом натрия и формальдегидом (A.N.Kurchan, A.G.Kutateladze. Org. Lett., 2002, 4 (23), 4129-4131). Полученные соединения обладают высокими комплексообразующими свойствами по отношению к благородным металлам, в частности емкость 2-[1,3,5-дитиазин-5ил]уксусной кислоты по Ag равна 0.9 г/г (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Г.Р.Надыргулова, Нефтехимия, 2005, Т45, №5, 345-349).

В литературе описана реакция тиометилирования бифункционального этилендиамина с селективным образованием преимущественно 5-(1,3,5-дитиазин-5-ил)этил-1,3,5-дитиазина (3), содержание которого в реакционной смеси при 80°С составляет ˜90%, наряду с тиазетидином (4) при смешении диамина с формальдегидом и последующим барботированием реакционной смеси сероводородом (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Т.В.Тюмкина и др. Известия АН, сер. хим., 2005, №2, 423-427).

Перечисленными выше способами не может быть получена 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляная кислота.

Задачей изобретения является получение 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты однореакторной конденсацией моноамида α-аминоянтарной кислоты с формальдегидом и сероводородом.

Предлагается синтез 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты взаимодействием водного раствора моноамида α-аминоянтарной кислоты со смесью сероводород - формалин (37%) при мольном соотношении моноамид α-аминоянтарной кислоты: формальдегид: сероводород = 1:6:4, температуре 40°С и постоянном перемешивании в течение 6 часов. В результате с выходом 65% образуется 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляная кислота (1), представляющая собой кристаллический продукт с т.пл. 147-149°С. Реакция протекает по схеме:

При проведении реакции при 80°С наблюдается образование кристаллогидрата исходной молекулы с водой, а при проведении реакции при 20°С конверсия достигает 40%.

Преимущества предлагаемого способа

На основании предложенного способа можно селективно получать 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляную кислоту, синтез которой в литературе ранее не описан. Предлагаемый способ технологически прост, в качестве растворителя используется вода, процесс не требует энергозатрат и не образуются токсичные отходы.

Характерное для последних десятилетий ухудшение экологической обстановки в ряде регионов Российской Федерации во многом связано с добычей и переработкой сернистой нефти и газа. Выделяющийся при этом высокотоксичный сероводород, как правило, сжигают, что приводит к выбросу в атмосферу миллиарды кубических метров кислого газа, либо используют для получения элементарной серы, качество и количество которой ставит новые проблемы, но уже с ее утилизацией. В то же время сероводород исключительно интересное с химической точки зрения соединение. Вовлечение его в область органической химии способствует решению как экологических проблем, так и созданию новых практически полезных технологий будущего.

Способ поясняется примером.

ПРИМЕР. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газопроводящей трубкой и капельной воронкой при температуре 40°С помещают 6 молей формальдегида (4.42 мл. 37%-ного водного раствора), барботированием насыщают раствор формальдегида сероводородом в течение 30 минут. Затем приготовленный водный раствор (1 моль (1.32 грамма)) моноамида α-аминоянтарной кислоты (аспарагина) прикапывают в реактор с насыщенным сероводородом формалином и перемешивают 6 часов, поддерживая необходимую температуру (40°С). После фильтрования выделяют кристаллическую 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляную кислоту с выходом 65%.

Способ получения 2,4-бис(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-4-оксомасляной кислоты формулы:

заключающийся в том, что насыщенный сероводородом водный раствор формальдегида взаимодействует с водным раствором моноамида α-аминоянтарной кислоты.