Способ получения 1,3-ди(r-тио)адамантанов

Изобретение относится к химии производных адамантана, а именно к способу получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где ; ;

Способ заключается в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: дифенилсульфид, n,n'-бис-(4-бромфенил)дисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)-дисульфид, при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в расплаве исходного дисульфида при температуре 100-110°С или в бензоле при 80°С течение 2-9 часов. Технический результат - разработан способ получения новых 1,3-ди(R-тио)адамантанов, позволяющий получать соединения заявленной структурной формулы с достаточно высокими выходами. 3 пр.

 

Изобретение относится к способу получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где

; ;

которые могут представлять интерес в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных веществ, а также выступать в качестве объектов супрамолекулярной химии [Dendrimers Designed for Functions: From Physical, Photophvsical, and Supramolecular Properties to Applications in Sensing, Catalysis, Molecular Electronics, Photonics, and Nanomedicine // Didier Astmc, Elodie Boisselier and Ctia Ornelas. / Chem. Rev., 2010, 110 (4), pp. 1857-1959].

Известен способ получения биссульфидов, основанный на взаимодействии дисульфидов с непредельными соединениями, катализируемом соединениями на основе рутения, палладия, родия, титана и других малодоступных соединений. Данные взаимодействия протекают при 100°С в течение 8 часов [Teruyuki Kondo, Shin-ya Uenoyama Ken-ichi Fujita, Take-aki Mitsudo // J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, pp.482-483].

Недостатком данного метода является большая продолжительность реакции, повышенная температура, а также высокая стоимость катализаторов.

Известен способ получения биссульфидов, заключающийся во взаимодействии дисульфидов с циклогексеном, катализируемом монтмориллонитами металлов, в течение 3-24 ч при 50°С [Takahiro Nishimura, Tomoaki Yoshmaka, SakaeUemura // Bull. Chem. Soc. Jpn.,78, 1138-1141 (2005)].

Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.

Наиболее близким является способ получения 1,3-(4-R-фенилселено)адамантанов [патент РФ 2333214, МПК C07F 11/00, опубликован 10.09.2008] путем взаимодействия 1,3-дегидроадамантана с соответствующим диселенидом с последующим внедрением адамантильного фрагмента по связи Se-Se.

Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного, универсального и малостадийного метода синтеза 1,3-ди(R-тио)адамантанов, протекающего с высоким выходом по исходному 1,3-дегидроадамантану.

Техническим результатом является расширение ассортимента химических соединений, в частности 1,3-ди(R-тио)адамантанов, с высоким выходом в одну стадию.

Поставленный технический результат достигается в новом способе получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где

; ;

заключающемся в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: дифенилсульфид, n,n'-бис-(4-бромфенил)дисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)дисульфид при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в расплаве исходного дисульфида при температуре 100-110°С или в бензоле при 80°С течение 2-9 часов.

Сущностью метода является реакция получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов по реакции внедрения 1,3-дегидроадамантана по связи S-S в соответствующий дисульфид.

Реакция основана на ранее не известных свойствах 1,3-дегидроадамантана расщеплять дисульфиды по связи S-S при температуре 80-110°С. Реакция является неизвестной, так как в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 1,3-дегидроадамантана с дисульфидами или родственными им соединениями. Также отсутствуют сведения о получении и свойствах соединений заявляемой структурной формулы. Взаимодействие является возможным благодаря высокой реакционной способности 1,3-дегидроадамантана, а также высокой лабильности связи S-S. Данная реакция является первым примером внедрения углеводорода по связи S-S в дисульфидах с образованием биссульфидов заявленной формулы в мягких условиях. Описанные в литературе реакции расщепления связи S-S протекают под действием гидросульфита натрия, гидридов металлов, атомарного водорода, горячей воды под давлением, цианидов, щелочей в присутствии солей тяжелых металлов, монотиофосфорной кислоты, третичных фосфинов, некоторых тиолов, тио-дитиогликолей, а также хлора, брома сульфурилгалогенидов [Химическая энциклопедия / под ред. И.Л.Кнунянца. М.: Советская энциклопедия, 1990. - Т.II. с.89].

Преимуществом данного метода является высокий выход (50-52%) образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов, а также простая методика синтеза данных соединений.

При температуре плавления дисульфида ниже 110°С его взаимодействие с 1,3-дегидроадамантаном проводили в расплаве с последующей перекристаллизацией продуктов реакции. При температуре плавления дисульфида выше 110°С реакцию с 1,3-дегидроадамантаном проводили в среде инертного растворителя (бензола) при 80°С.

Проведенные исследования показали, что обязательным условием высокого выхода образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов является использованием мольного соотношения дисульфида и 1,3-дегидроадамантана, равного 1,1:1. Десятипроцентный избыток дисульфида используется для увеличения конверсии 1,3-дегидроадамантана. Больший избыток дисульфида приводит к загрязнению им целевых продуктов и усложнению стадии очистки, а избыток 1,3-дегидроадамантана приводит к увеличению доли побочных продуктов на стадии выделения.

Установлено, что оптимальное время синтеза составляет 2-9 часов. Продолжительность синтеза менее 2 часов приводит к снижению выхода заявляемых соединений за счет неполной конверсии исходного 1,3-дегидроадамантана. Увеличение продолжительности синтеза до более 9 часов не ведет к существенному увеличению выхода целевого продукта.

Строение синтезированных соединений подтверждено результатами хромато-масс-спектрометрии.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

1,3-Ди(фенилтио)адамантан

К раствору 1,33 г (0,0061 моль) фенилдисульфида в 10 мл абсолютного диэтилового эфира в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,74 г (0,0055 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение фенилдисульфид : 1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 10 мл абсолютного диэтилового эфира. Эфир удаляют перегонкой и проводят реакцию в течение 2 часов при 100-110°С в расплаве дисульфида. Реакционную массу перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,98 г (50%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 315°С.

Масс-спектр, m/z, (I, %): 352 (11%) [M]⁺, 243 (100%) [M⁺-PhS], 187 (33%) [M-PhSC₄H₈]⁺, 133 (44%) [C₁₀H₁₃]⁺, 109 (66%) [PS]⁺, 91 (53%) [C₁₀H₁₄-C₃H₇]⁺, 77 (26%) [C₆H₅]⁺.

Пример 2

1,3-Ди(n-бромфенилтио)адамантан

К раствору 0,6 г (0,0016 моль) n,n'-бис(бромфенил)дисульфида в 5 мл тетрагидрофурана в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,19 г (0,00145 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n'-бис(бромфенил)дисульфид : 1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 5 мл тетрагидрофурана. Растворитель отгоняют и проводят реакцию в течение 2 часов при 100-110°С в расплаве дисульфида. Реакционную массу кипятят при температуре 35°С в течение 2 часов. Реакционную массу перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,37 г (50%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 235°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 510 (6%) [M]⁺, 323 (87%) [M-(Br-C₆H₄-S)]⁺, 187 (49%) [Br-C₆H₄-S]⁺, 133 (82%) [C₁₀H₁₃]⁺, 109 (73%) [PhS]⁺ 91 (100%) [C₁₀H₁₄-C₃H₇]⁺.

Пример 3

1,3-Ди(n-аминофенилтио)адамантан

К раствору 0,1 г (0,0004 моль) n,n'-бис(аминофенил)дисульфида в 10 мл бензола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,049 г (0,00037 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n'-бис(аминофенил)дисульфид : 1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 10 мл бензола. Реакционную смесь кипятят при 80°С в течение 9 часов, бензол удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,08 г (52%). Внешний вид: белые кристаллы. Температура плавления 215°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 382 (10%) [M]⁺, 258 (40%) [M-(NH₂-C₆H₄-S)]⁺, 135 (4%) [C₁₀H₁₅]⁺, 124 (100%) [NH₂-C₆H₄-S]⁺.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в различных отраслях промышленности;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».

Выводы

Разработан новый одностадийный способ получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов, позволяющий получать соединения заявляемой структурной формулы с достаточно высокими выходами. Структура полученных соединений подтверждена методом хромато-масс-спектрометрии.

Способ получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где
; ;
заключающийся в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: n,n'-бис(4-бромфенил)дисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)-дисульфид при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в расплаве исходного дисульфида при температуре 100-110°С или в бензоле при 80°С течение 2-9 ч.