Способ получения n-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов

Изобретение относится к способу получения N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов, общей формулы (1):

, где R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆H₄ (с)

отличающийся тем, что гидразиды общей формулы RC(O)NHNH₂ подвергаются взаимодействию с 1,3-пропандитиолом, предварительно смешанным при 20°C с водным раствором формальдегида, в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида меди CuCl₂·2H₂O при мольном соотношении 1,3-пропандитиол: CH₂O:RC(O)NHNH₂: CuCl₂·2H₂O=10:20:10:(0.3-0.7) при 75-85°C и атмосферном давлении в течение 44-52 ч в смеси хлороформ - этанол. Выход N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов составляет 38-50%. Указанные соединения могут найти применение в качестве биологически активных соединений, селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов. 1 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно, к способу получения N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1):

где R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆H₄ (c)

Циклические азот- и серусодержащие соединения находят применение в качестве биологически активных соединений [Z. Brzozowski, F. Saczewski, М. Gdaniec. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2003, №11, p.3673; R.B. Pawar, V.V. Mulwad. ХГС, 2004, №2, c.257], селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов (Ю.И.Муринов, В.Н.Майстренко, Н.Г.Афзалетдинова. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. М.: Наука, 1993, 192 с.).

Известен способ [Preiss М. 1,2,5-Thiazolidin-1,1-dioxid und Homologe. Chem. Ber., 1978, 111, p. 1915-1921] получения 1,2,8-тиадиазоцин-1,1-диоксида (2) взаимодействием сульфамида с 1,5-пентандиамином с выходом не более 13%.

Известным способом не могут быть получены N-(1,5,3- дитиазоцинан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Известен способ [Z. Regainia, J-Y. Winum, F-Z. Smaine et. al., General synthesis of и-membered cyclic sulfamides. Tetrahedron, 2003, 59, p.6051-6056] получения 1,2,8-тиадиазоцинана (3) конденсацией сульфамидов с дибромал-канами в присутствии K₂CO₃ или NaOH с выходами 30-85%.

Известный способ не позволяет получать N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-амиды общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении N-(1,5,3- дитиазоцинан-3-ил)амидов формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения N-(1,5,3-дитиазо-цинан-3-ил)амидов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии 1,3-пропандитиола [HS(CH₂)₃SH] с формальдегидом (CH₂O, 37%-ный водный раствор) при 20°C с последующим добавлением гидразида общей формулы RC(O)NHNH₂, где R=p-C₅H₄N, (CH₃)₃CO, o-CH₃OC₆H₄ (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид) в присутствии катализатора CuCl₂·2H₂O, взятыми в мольном соотношении RC(O)NHNH₂:1,3-пропандитиол:формальдегид:CuCl₂·2H₂O=10:10:20:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:20:0.5, при температуре 75-85°C и атмосферном давлении в смеси хлороформ - этиловый спирт в качестве растворителя в течение 44-52 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов (1) составляет 38-50%. Реакция протекает по схеме:

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH₂ (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид), формальдегида и 1,3-пропандитиола. В присутствии других гидразидов (например, алкилгидразиды) целевые продукты (1) не образуются. В присутствии других α,ω-дитиолов (например, 1,4-бутандитиол, 1,6-гександитиол) или других альдегидов (например, уксусный, масляный) целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания формальдегида или 1,3-пропандитиола по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl₂·2H₂O больше 0.7 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора CuCl₂·2H₂O менее 0.3 ммолей снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Реакции проводили при температуре 75-85°C. При температуре выше 85°C (например, 100°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 75°C (например, 40°C) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали смесь растворителей хлороформ - этиловый спирт, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе в реакцию с гидразидами вовлекаются водный раствор формальдегида и 1,3-пропандитиол в присутствии каталитических количеств CuCl₂·2H₂O. Реакция идет с селективным образованием N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1).

В известном способе в реакцию с α,ω-диаминами вовлекаются сульфамиды при кипячении в органических растворителях с получением 1,2,8-тиадиазоцинанов общей формулы (3).

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль 1,3-пропандитиола, 20 ммоль формальдегида и перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре (~20°C). Затем в реактор добавляют 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора CuCl₂·2H₂O в 10 мл смеси растворителей хлороформ - этиловый спирт. Реакционную смесь перемешивают 48 ч при температуре 80°C. Из реакционной массы выделяют N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)изоникотинамид (1а) с выходом 44%.

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

Таблица 1
№ п/п	Исходный гидразид RC(O)NHNH2	Соотношение HS(CH2)3SH:RC(O)NHNH2:CH2O:CuCl2·2H2O, ммоль	Время реакции, час	Температура, °C	Выход (1), %
1	изоникотингидразид	10:10:20:0.5	48	80	44
2	-//-	10:10:20:0.7	48	80	50
3	-//-	10:10:20:0.3	48	80	38
4	-//-	10:10:20:0.5	52	80	47
5	-//-	10:10:20:0.5	44	80	39
6	-//-	10:10:20:0.5	48	85	50
	-//-	10:10:20:0.5	48	75	40
6	трет-бутилгидразинкарбоксилат	10:10:20:0.5	48	80	46
7	2-метоксибензгидразид	10:10:20:0.5	48	80	41

Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ при температуре 80°C.

Спектральные характеристики N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-изоникотинамид (Ia)

ИК-спектр, ν/см^-1: 680, 1075, 1165, 1301, 1376, 1490, 1554, 1661, 1679, 2854-2924, 3188. Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., CDCl₃): 2.45 (с, 2Н, CH₂(7)); 2.89 (с, 4Н, СН₂(6,8)); 4.24 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 7.67 (уш.с, 2Н, НС(13,14)); 8.78 (уш.с, 2Н, НС(12,15)); 8.72 (с, 1Н, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃): 29.74 (с, С(7)); 30.00 (с, С(6,8)); 58.43 (с, С(2,4)); 121.26 (д, С(12,15)); 141.00 (д, С(11)); 150.53 (д, С(13,14)); 164.37 (с, С(10)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 302 (80) [М+СН₃ОН+Н]⁺, 270 (100) [М+H]⁺.

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-трет-бутилкарбамат (Ib)

ИК-спектр, ν/см^-1: 697, 834, 1051, 1133, 1234, 1364, 1479, 1730, 2851-2967, 3188. Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д, ДМСО-d₆): 1.42 (с, 9Н, СН₃(12, 13, 14)); 2.01 (с, 2Н, СН₂(7)), 2.74 (уш.с, 4Н, СН₂(6,8)), 4.71 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.25 (с, 1Н, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д, ДМСО-d₆): 28.25 (с, С(12, 13, 14)); 30.01 (с, С(6,8)); 31.14 (с, С(7)); 60.41 (с, С(2,4)); 80.62 (с, С(11)); 154.75 (с, С(10)).

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-о-метоксибензоиламид (Ic)

ИК-спектр, ν/см^-1: 740, 1005, 1100, 1265, 1370-1445, 1595, 1640, 2840, 2900, 3340. Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д, CDCl₃): 1.92 (с, 2Н, СН₂ (7)); 2.74 (с, 4Н, СН₂ (6,8)); 3.96 (с, 3H, СН₃(17)), 4.69 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.95 уш.с (1Н, Н¹³); 7.03 уш.с (1Н, Н¹⁴); 7.43 уш.с (1Н, Н¹⁵); 8.09 уш.с (1H, Н¹⁶); 9.38 с (1H, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д, CDCl₃): 29.61 с (С(6,8)); 31.25 с (С(7)); 56.24 с (С(17)); 63.63 с (С(2,4)); 111.52 с (С(13)); 120.06 с (С(12)); 121.46 с (С(14)); 132.22 с (С(16)); 133.34 с (С(15)); 157.38 с (С(11)); 164.35 с (С(10)).

Способ получения N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1):
, где R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆H₄ (с)
отличающийся тем, что гидразиды общей формулы RC(O)NHNH₂ (R=указанные выше) подвергаются взаимодействию с 1,3-пропандитиолом, предварительно смешанным при 20°C с водным раствором формальдегида, в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида меди CuCl₂·2H₂O при мольном соотношении 1,3-пропандитиол:CH₂O:RC(O)NHNH₂:CuCl₂·2H₂O=10:20:10:(0.3-0.7) при 75-85°C и атмосферном давлении в течение 44-52 ч в смеси хлороформ - этанол.