Способ получения 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)онов

Описывается новый способ селективного получения 5-алкил-1,3,5-триазинан-2(ти)онов, общей формулы

где X=O, S; Alkyl=t-Bu, циклогексил; R=H, аллил, заключающийся в том, что N,N-бис(метоксиметил)алкиламин общей формулы Alkyl-N(CH₂OMe)₂, где Alkyl имеет указанные выше значения, подвергают взаимодействию с (тио)мочевиной общей формулы H₂NC(X)NHR, где X и R указаны выше, в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида самария SmCl₃·6H₂O при мольном соотношении Alkyl-N(CH₂OMe)₂ : (тио)мочевина : SmCl₃·6H₂O = 10:10:(0.3-0.7) при температуре 60°C и атмосферном давлении в смеси растворителей CH₃Cl-EtOH (1:1, объемные) в течение 6-10 ч. Полученные соединения перспективны в качестве эффективных пестицидов, а также могут служить синтонами для получения алкалоида Agelastatina A. 1 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно," к способу получения 5-алкил-1,3,5-триазинан-2(ти)онов общей формулы (I):

,

где Х=О, S; Alkyl=t-Bu, циклогексил; R=Н, allyl.

1,3,5-Триазинан-2-(ти)оны перспективны в качестве эффективных пестицидов [О.Н.Горбатова, А.В.Жербев, О.В.Королева. Триазиновые пестициды: структура, действие на живые организмы, процессы дегидротации. Успехи биологической химии, т.46, 2006, с.323-348], а также синтонов при получении алкалоида Agelastatina A [M.Movassaghi, D.S.Siegel, and S. Нал. Total Synthesis of all (-)-Agelastatin Alkaloids. J. of the Royal Society of Chemistry, 2010, p.1-140].

Известен способ [Козюков В.П., Козюков Вик.П., Миронов В.Ф. Реакция дедисилоксанирования (элиминирование дисилоксана) при взаимодействии N-силоксиметилпроизводных аминов и амидов с хлор-, ацилокси- и амино-силанами. ЖОХ, 1983, 53 (1), с.119] получения 1,3,5-симм-триазина (2) взаимодействием Et₂NCH₂OSiMes с BuNHSiMe₃ с выходом 89%.

Известным способом не могут быть получены 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)оны общей формулы (1).

Известен способ [Лазарев Д.Б., Рамш С.М., Иваненко А.Г. Циклические тиокарбамиды в качестве ингибиторов окисления кумола. ЖОХ, 2000, 70, 3, с.475] получения 1,3,5-триазинан-2-тионов (3) конденсацией первичных алкиламинов с формальдегидом и (тио)мочевиной.

Известный способ имеет ряд ограничений, связанных с использованием высокой температуры (90-100°С) и низкими выходами (5-40%).

Известен способ [Wm. J. Burke. Synthesis of tetrahydro-5-substituted-2(l)-s-triazones. JACS, 1947, 69, p.2136] получения 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-онов (4) конденсацией диметилолмочевины с первичными аминами с выходом 36-62%:

Известный способ имеет ряд ограничений, связанных с использованием высокой температуры (90-100°С) и получением лишь 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-онов (5).

Предлагается новый способ селективного получения 1,3,5-триазинан-2-(ти)онов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии N,N-бис(метоксиметил)алкиламинов общей формулы Alkyl-N(CH₂OMe)₂, где Alkyl=cyclo-C₆H₁₁, t-Bu. с (тио)мочевиной общей формулы H₂NC(X)NHR, где Х=О, S; R=H, allyl в присутствии катализатора SmCl₃·6H₂O, взятыми в мольном соотношении Alkyl-N(CH₂OMe)₂:(тио)мочевина: SmCl₃·6H₂O=10: 10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5, при температуре 60°С и атмосферном давлении в смеси растворителей CHCl₃ - этиловый спирт (1:1, объемные) в течение 6-10 ч, предпочтительно 8 ч. Выход 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)онов (1) составляет 42-61%. Реакция проходит по схеме

5-Алкил-1,3,5-триазинан-2(ти)оны (1) образуются только лишь с участием N,N-бис(метоксиметил)алкиламинов и (тио)мочевины, взятых в стехиометрическом соотношении. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции и выход целевого продукта (1).

Проведение реакции в присутствии катализатора SmCl₃·6H₂O больше 7 мол.% по отношению к (тио)мочевине не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора SmCl₃·6H₂O меньше 3 мол.% снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Реакции проводили при температуре 80°С. При температуре выше 60°С (например, 100°С) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 60°С (например, 40°С) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали смесь CHCl₃ - этиловый спирт (1:1, объемные), т.к. в ней хорошо растворяются исходные реагенты и продукты реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в реакцию с N,N-бис(метоксиметил)алкиламинами вовлекается (тио)мочевина в присутствии каталитических количеств SmCl₃·6H₂O. Реакция идет с селективным образованием 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)онов общей формулы (1).

В известном способе 5-алкил-1,3,5-триазин-2-оны общей формулы (5) получают конденсацией диметилолмрчевины с первичными аминами при температуре 90-100°С.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами

Способ позволяет получать с высокой селективностью как 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-оны, так и 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-тионы общей формулы (1).

Способ поясняется примерами

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, при постоянном перемешивании, помещают 0.187 г (10 ммоль) N,N-бис(метоксиметил)циклогексиламина, 0.06 г (10 ммоль) мочевины, растворенной в 2 мл смеси хлороформ - этиловый спирт (1:1, объемные) и 0.018 г (0.5 ммоль) катализатора SmCl₃·6H₂O и повышают температуру до 60°С. Реакционную массу перемешивают в течение 8 ч и затем выделяют 5-циклогексил-(1,3,5-триазинан)-2-он с выходом 52%. Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1

Таблица 1
№п/п	Исходная(тио)мочевина	Исходный Alkyl-N(CH2OMe)2	Соотношение Alkyl-N(CH2OMe)2:(тио)мочевина: SmCl3·6H2O, ммоль	Время реакции, ч	Выход (1), %
1	мочевина	циклогексиламин	10:10:0.5	8	52
2	“-“	“-“	10:10:0.7	8	61
3	“-“	“-“	10:10:0.3	8	42
4	“-“	“-“	10:10:0.5	10	55
5	“-“	“-“	10:10:0.5	6	45
6	“-“	трет-бутиламин	10:10:0.5	8	48
7	тиомочевина	циклогексил-амин	10:10:0.5	8	58
8	“-“	трет-бутиламин	10:10:0.5	8	56
9	N-аллил-тиомочевина	циклогексиламин	10:10:0.5	8	54
10	“-“	трет-бутиламин	10:10:0.5	8	47

Все опыты проводили в смеси растворителей CHCl₃ - этиловый спирт (1:1, объемные) при температуре 60°С.

Спектральные характеристики 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)онов:

	5-Циклогексил-(1,3,5-триазинан)-2-он. Т. пл. 204-205°С, Rf0.63 (этанол-ацетон, 1:1). Спектр ЯМР 1H δ, м.д.: 1.17 м (5Н, СН2(8,9,10,11,12)), 1.55 с (1Н, СН2(10)), 1.70 с (2Н, H2C(9,11)), 1.89 уш.с (2Н, СН2(8,12)), 2.54 уш.с (1Н, НС(7)), 4.28 с (4Н, CH2 (4,6)), 6.21 с (2Н, NH). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 25.08 (С9,11), 25.96 (С10), 31.05 (С8,12), 54.20 (С7), 58.48 (С4,6), 155.69 (С2). Масс-спектр, m/z (Iотн., %) 184.444 (100) [М+Н]+. М 183.251.
	5-Трет-бутил-(1,3,5-триазинан)-2-он. Т. пл. 182-184°С, Rf0.66 (этанол-ацетон, 1:1). Спектр ЯМР 1H δ, м.д.: 1.12 с (9Н, СН3(8,9,10)), 4.10 с (4Н, СН2(4,6)), 6.23 уш.с (2Н, NH). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 28.71.(С8,9,10), 53.50 (С7), 57.18 (С4,6), 156.12 (С2). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 158.446 (100) [M+H]+. М 157.214.
	5-Циклогексил-(1,3,5-триазинан)-2-тион. Т. пл. 172-174°С, Rf0.76. (этанол-ацетон, 1:1). Спектр ЯМР 1H δ, м.д.: 1.15 м (5Н, СН2(8,9,10,11,12)), 1.53 с (1Н, СН2(10)), 1.70 с (2Н, Н2С(9,11)), 1.85 уш.с (2Н, СН2(8,12)), 2.45 уш.с (1Н, НС(7)), 4.09 с (4Н, СН2 (4,6)), 7,94 с (2Н, NH). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 25.01 (С9,11), 25.89 (С10), 30.88 (С8,12), 55.22 (С7), 58.62 (С4,6), 176.56 (С2).
	5-Трет-бутил-(1,3,5-триазинан)-2-тион. Т. пл. 169-172°С, Rf0.79 (этанол-ацетон, 1:1). Спектр ЯМР 1H δ, м.д.: 1.10 с (9Н, СН3(8,9,10)), 4.11 с (4Н, СН2(4,6)), 7.98 уш.с (2Н, NH). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 28.44 (С8,9,10), 53.71 (С7), 57.19 (С4,6), 176.78 (С2). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 174.380 (100) [М+Н]+. М 173.280.

1-Аллил-5-циклогексил-(1,3,5-триазинан)-2-тион. Т. пл. 107-110°С, Rf033 (этилацетат-гексан, 2:1). Спектр ЯМР 1H, δ, м.д.: 1.11 м (5Н, СН2(8,9,10,11,12)), 1.53 с (1Н, СН2(10)), 1.67 с (2Н, Н2С(9,11)), 1.83 уш.с (2Н, СН2(8,12)), 2.43 уш.с (1Н, НС(7)), 4.11 с (2Н, СН2(4)), 4.22 с (2Н, СН2(6)), 4.27 с (2Н, СН2 (13)), 5.18 м (2Н, СН2 (15)), 5.77 м (1Н, СН (14)), 7.91 с (1Н, NH). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 24.92 (С9,10), 25.74 (С10), 30.80 (С8,12), 52.20 (С13), 55.63 (С7), 58.27 (С4), 63.39 (С6), 118.18 (С15), 133.45 (С14), 177.11 (С2). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 240.435 (100) [М+H]+.

1-Аллил-5-трет-бутил-(1,3,5-триазинан)-2-тион. Т. пл. 65-68°°С, Rf0.3S (этилацетат-гексан, 2:1). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 1.17 с (9Н, СН2(8,9,10)), 4.30 м (4Н, СН2(4,6)), 4.41 д.8 (2Н, СН2(11), J 6 Гц), 5.26 м (2Н, CH2(13)), 5.91 м (1Н, СН(12)), 7.25 уш.с (1Н, NH). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 28.42 (С8,9,10), 53.22 (С11), 54.47 (С7), 57.21 (С4), 61.68 (С6), 118.60 (С13), 132.60 (С12), 177.76 (С2). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 212.377 (100) [М-]+.

Способ получения 5-алкил-1,3,5-триазинан-2-(ти)онов общей формулы (I):
,где X=O, S; Alkyl=t-Bu, циклогексил; R=H, аллил,
отличающийся тем, что N,N-бис(метоксиметил)алкиламин общей формулы Alkyl-N(CH₂OMe)₂, где Alkyl имеет указанные выше значения, подвергают взаимодействию с (тио)мочевиной общей формулы H₂NC(X)NHR, где X и R указаны выше, в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида самария SmCl₃·6H₂O при мольном соотношении
Alkyl-N(CH₂OMe)₂ : (тио)мочевина : SmCl₃·6H₂O = 10:10:(0.3-0.7) при температуре 60°C и атмосферном давлении в смеси растворителей CH₃Cl-EtOH (1:1, объемные) в течение 6-10 ч.