Способ получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-фенолов
Владельцы патента RU 2443693:
Учреждение Российской академии наук Институт нефтехимии и катализа РАН (RU)
Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1)
,
который заключается в том, что о- или n-аминофенол подвергают взаимодействию с N-метил-1,3,5-дитиазинаном в присутствии катализатора кристаллогидрата нитрата самария [Sm(NO3)2·6Н2О], взятыми в мольном соотношении о-, n-аминофенол : N-метил-1,3,5-дитиазинан : Sm(NO3)2·6H2O=10:(10-12):(0.3-0.7), в атмосфере аргона в среде ЕtOН-СНСl3 в качестве растворителя при температуре 50-70°С и атмосферном давлении в течение 2.5-3.5 ч. Технический результат - разработан способ, который позволяет получить 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолы с высокой селективностью, снижение токсичности процесса. 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 2- и 4-(1, 3, 5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1)
Фенолы с дитиазинановым заместителем формулы (1) могут найти применение в качестве биологически активных веществ, например лекарственных препаратов с антибактериальными, антигрибковыми, антивирусными свойствами, комплексообразователей, селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов, специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных средах [Патент РФ 2160233. Бюл. №34 (2000); А.С.Заседателев, А.Л.Жузе, К.Циммер, С.Л.Гроховский, В.Г.Туманян, Г.В.Гурский, Б.П.Готтих. ДАН СССР, 1976, 4, с.1006; R.B.Pawar, V.V.Mulwad. XTC, 2004, 2, с.2570; Ю.И.Муринов, В.Н.Майстренко, Н.Г.Афзалетдинова. Экстракция металлов S, N-органическими соединениями, Наука, М., 1993, с.192; А.В.Богатский, Н.Г.Лукьяненко, Ю.А.Попков, К.С.Захаров, В.М.Варавва. ЖОрХ, 1981, 5, с.1063].
Известен способ (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Тиометилирование ароматических аминов - эффективный метод синтеза гетероциклических соединений. Изв. АН. Сер. хим., 2003, №8, с.1722) получения 5-(о-, n-метоксифенил)-1, 3, 5-дитиазинанов общей формулы (2) взаимодействием о-, n-метоксианилинов со смесью водного формальдегида (37%) и сероводорода (H2S) по схеме:
Известный способ не позволяет получать 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолы общей формулы (1).
Известен способ (В.Р.Ахметова, Г.Р.Надыргулова, С.Р.Хафизова, Т.В.Тюмкина, А.А.Яковенко, М.Ю.Антипин, Л.М.Халилов, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Взаимодействие аминофенолов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер. хим., 2006, №3, с.305) получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1) в смеси с 1, 2, 4-тритиоланом (3) взаимодействием соответственно о-, n-аминофенолов, водного формальдегида (37%) и сероводорода при температуре 40°С по схеме:
Известный способ не технологичен, так как предполагает применение водного формальдегида, который является сильным лакриматором, а также газообразного и чрезвычайно токсичного сероводорода, который при высокой концентрации не имеет запаха, но даже однократное его вдыхание может вызвать мгновенную смерть.
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по селективным способам получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1) с использованием нетоксичных и технологичных для практического применения исходных реагентов.
Предлагается новый способ получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1) без применения газообразных и токсичных исходных реагентов.
Сущность способа заключается во взаимодействии N-метил-1, 3, 5-дитиазинана с о- или n-аминофенолами в присутствии в качестве катализатора кристаллогидрата нитрата самария [Sm(NO3)2·6Н2О], взятыми в мольном соотношении о-, n-аминофенол : N-метил-1, 3, 5-дитиазинан : Sm(NO3)2·6Н2О=10:(10-12):(0,3-0,7), предпочтительно 10:11:0,5, в среде ЕtOН-СНСl3 в качестве растворителя при температуре 50-70°С и атмосферном давлении в течение 2.5-3.5 ч, предпочтительно 3 ч. Общий выход 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) фенолов общей формулы (1) составляет 69-92%. Реакции протекают по схеме:
Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием соответствующих о-, n-аминофенолов и N-метил-1, 3, 5-дитиазинана. В присутствии других аминофенолов или других метилзамещенных гетероциклов (например, N-метил-1, 3, 5-тиадиазинана, N-метил-1, 3, 5 -гексагидротриазина) целевые продукты (1) не образуются. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания N-метил-1, 3, 5-дитиазинана по отношению к исходному о-, n-аминофенолу не приводит к существенному повышению выхода целевых продуктов (1).
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO3)2·6H2O больше 0.7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO3)2·6H2O менее 0.3 мол.% снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 50-70°С. При более высокой температуре (например, 90°С) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты. При меньшей температуре (например, 20°С) снижается скорость реакции. Реакции проводили в среде ЕtOН-СНСl3, что связано с хорошей растворимостью исходных реагентов и целевых продуктов (1) в данных растворителях.
Существенные отличия предлагаемого способа
В предлагаемом способе используются N-метил-1, 3, 5-дитиазинан и каталитические количества Sm(No3)2·6H2O. Реакция идет с селективным образованием целевых продуктов (1).
В известных способах используются водный раствор формальдегида и газообразный сероводород. Реакции идут неселективно, что связано с трудностями дозирования газообразного H2S.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.
Способ позволяет получать с высокой селективностью 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолы общей формулы (1) с использованием нетоксичных и технологичных для практического применения исходных реагентов.
Способ поясняется примерами.
Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 10 ммолей n-аминофенола в 5 мл 95%-ного ЕtOН в качестве растворителя, 11 ммолей N-метил-1, 3, 5-дитиазинана в 5 мл CHCl3, 0.5 ммолей катализатора Sm(NO3)2·6H2O, перемешивают 3 ч при температуре 60°С. Из реакционной массы колоночной хроматографией выделяют 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенол (1) с выходом 84%.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.
| №№ п/п | Исходный аминофенол | Соотношение аминофенол : N-метил-1,3,5-дитиазинан : [Sm], ммоль | Время реакции, час | Температура, °С | Выход (1), % |
| 1 | n-аминофенол | 10:11:0.5 | 3 | 60 | 84 |
| 2 | -//- | 10:12:0.5 | 3 | 60 | 86 |
| 3 | -//- | 10:10:0.5 | 3 | 60 | 78 |
| 4 | -//- | 10:11:0.7 | 3 | 60 | 92 |
| 5 | -//- | 10:11:0.3 | 3 | 60 | 69 |
| 6 | -//- | 10:11:0.5 | 3.5 | 60 | 88 |
| 7 | -//- | 10:11:0.3 | 2.5 | 60 | 76 |
| 7 | -//- | 10:11:0.5 | 3 | 70 | 85 |
| 11 | -//- | 10:11:0.5 | 3 | 50 | 73 |
| 12 | o-аминофенол | 10:11:0.5 | 3 | 60 | 75 |
Реакции проводили в среде ЕtOН-СНСl3 в качестве растворителя.
Спектральные характеристики 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов общей формулы (1) идентичны описанным ранее (Ахметова В.Р. и др. // Изв. АН. Сер. Хим., 2006, №2, 305-308).
Способ получения 2- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-фенолов общей формулы (1):
отличающийся тем, что о- или n-аминофенол подвергают взаимодействию с N-метил-1,3,5-дитиазинаном в присутствии катализатора кристаллогидрата нитрата самария [Sm(NO3)2·6Н2О], взятыми в мольном соотношении о-, n-аминофенол: N-метил-1,3,5-дитиазинан: Sm(NO3)2·6Н2О =10:(10-12):(0.3-0.7), в атмосфере аргона в среде ЕtOН-СНСI3 в качестве растворителя при температуре 50-70°С и атмосферном давлении в течение 2.5-3.5 ч.
