Способ получения гексаоксатиодиспироалканов

Изобретение относится к способу получения гексаоксатиодиспироалканов и заключается во взаимодействии гептаоксадиспироалканов [6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан или 3,12-диметил-7,8,15,16,18,20,21-гептаоксадиспиро[5.2.5⁹.7⁶]геникозан или 8,9,17,18,20,22,23-гептаоксадиспиро[6.2.6¹⁰.7⁷]трикозан]) с сероводородом в присутствии катализатора TbCl₃⋅6H₂O при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 4-6 ч. Выход 3 гексаоксатиодиспироалканов (1) составляет 79-87%. 1 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения гексаоксатиодиспироалканов общей формулы (1)

Фрагмент восьмичленного циклического азапероксида содержит биологически активный алкалоид фумитреморгин (fumitremorgins) Verruculogen, который производится грибами рода Penicilfium verrucutosum [Cole, R.J.; Kirksey, J.W.; Moore, J.H.; Blankenship, B.R.; Diner, U.L.; Davis N.D. J. Appl. Microbiol. 1972, 24, 248-250], Aspergillus caepitosus [Schroeder, H.W.; Cole, R.J.; Hein, H.; Kirksey, J.W. J Appl Microbiol. 1975, 29, 857-858], A. fumigatus [Dorner, J.W.; Cole, R.J.; Hill, R.A. J. Agric. Food. Chem. 1984, 32, 411-413], A. fisheri [Patterson, D.S.P.; Shreeve, B.J.; Roberts, B.A.; MacDonald, S.M. Appl. Environ. Microbiol. 1981, 42, 916-917], Penicillum piscarium [Gallagher, R.T.; Latch, G.C.M. Appl Environ. Microbiol. 1977, 33, 730-731], P. paxilli [Cockrum, P.A.; Culvenor, C.C.J.; Edgar, J.A.; Payne, A.L. J. Nat. Prod. 1979, 42, 534-536], P. estinogenum [Day, J.B.; Mantle, P.G.; Show, B.I. J. Gen. Microbiol. 1980, 117, 405-410], P. simplicissmum, P. piceum, P. nigricans, P. raistricki [Day, J.B.; Mantle, P.G. Appl. Environ. Microbiol. 1982, 43, 514-516], Eupenicillium sp. [Y.Horie, Y. Maebayashi, and M. Yamazaki, Maikotokishin (Tokyo), 1985, 22, 35 (Chem. Abstr., 1986, 105, 3148)] и Neosartorya fischeri [Nelsen, P.V.; Beuchat, L.R.; Frisvad J.C. // Appl Environ. Microbiol. 1988, 54, 1504-1510].

Известен способ получения 1,4-диалкил-2,3-диокса-7-тиабицикло[2.2.1]гептана формулы 4 фотоокислением раствора соответствующих 2,5-диалкилтиофена 2 в хлористом метилене при -78°С с последующим восстановлением тиоозонида 3 (Waldemar Adam, Henny J. Eggelte // Angew. Chem. - 1978. - 90. - P. 811) по схеме:

Известным способом не могут быть получены гексаоксатиодиспироалканы общей формулы (1).

Известен способ получения тиоозонидов 7 а,b с выходом до 70% озонолизом виниловых эфиров 5 a,d в присутствии тиоадамантан-2-она 6 (Т. Tabuchi, М. Nojima, and S. Kusabayashi // J. Chem. Soc., Chem. Commun. - 1990.- P. 625-627).

R₁=R₂=H(a),

R₁=циклогексилметил, R₂=H(b)

Известным способом не могут быть получены гексаоксатиоспироалканы общей формулы (1).

Известен способ получения тиоозонида формулы 9 фотоокислением 2,5-диметилтиофена 8 в присутствии тетрафенилпорфирина (ТРР) в хлористом метилене при температуре 13°С (K. Gollnick, A. Griesbeck // Tetrahedron Lett. - 1984. - V. 25. - №43. - P. 4921-4924).

Известным способом не могут быть получены гексаоксатиодиспироалканы общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о способах получения гексаоксатиодиспироалканов формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения гексаоксатиодиспироалканов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии гептаоксадиспироалканов (6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан или 3,12-диметил-7,8,15,16,18,20,21-гептаоксадиспиро[5.2.5⁹.7⁶]геникозан или 8,9,17,18,20,22,23-гептаоксадиспиро[6.2.6¹⁰.7⁷]трикозан) с сероводородом в присутствии катализатора TbCl₃⋅6H₂O, взятыми в мольном соотношении гептаоксадиспироалкан : сероводород : TbCl₃⋅6H₂O = 10 : 20 : (0.03-0.07), предпочтительно 10 : 20 : 0.5, при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в ТГФ в качестве растворителя в течение 4-6 ч, предпочтительно 5 ч. Выход гексаоксатиодиспироалканов (1) составляет 79-87%. Реакция протекает по схеме:

Гексаоксатиоспироалканы (1) образуются только лишь с участием гептаоксадиспироалканов и сероводорода. В присутствии других S-содержащих соединений (например, Na₂S, NaHS) целевые продукты (1) не образуются. Без катализатора реакция не идет.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора TbCl₃⋅6H₂O больше 7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора TbCl₃⋅6H₂O менее 3 мол.% снижает выход продукта (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 20°С. При температуре выше 20°С (например, 60°С) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°С (например, -10°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в тетрагидрофуране, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе реакция озонолиза идет с участием в качестве исходных соединений виниловых эфиров в присутствии тиоадамантан-2-она. Способ не позволяет получать гексаоксатиодиспироалканы общей формулы (1).

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются гептаоксадиспироалканы, сероводород и TbCl₃⋅6H₂O в каталитических количествах. В отличие от известных предлагаемый способ позволяет получать индивидуальные гексаоксатиодиспироалканы общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами:

Синтез исходного 6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекана. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, при температуре ~20°С помещают 5 мл тетрагидрофурана, 1.46 мл (20 ммоль) водного раствора (37%) формальдегида и 2.34 г (10 ммоль) 1,1'-пероксибис(1-гидропероксициклопентана), затем добавляют 0.062 г (0.5 ммоль) Sm(NO₃)₂⋅6H₂O. Реакционную смесь перемешивают при температуре ~20°С в течение 5 ч, выделяют 6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан с выходом 79%.

ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, помещают 5 мл тетрагидрофурана, 2.34 г (10 ммоль) 6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекана (Makhmudiyarova NN, Ishmukhametova IR, Tyumkina TV, Ibragimov AG, Dzhemilev UM. Tetrahedron Lett. 2018; 59: 3161-3164), 0.05 ммоль TbCl₃⋅6H₂O, перемешивают в течение 1 часа, затем барботируют 0.68 г (20 ммоль) сероводорода в течение 3 часов при 20°С. Из реакционной массы выделяют 6,7,13,14,18,19-гексаокса-16-тиадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан с выходом 83%.

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

Все опыты проводили в тетрагидрофуране при комнатной температуре (~20°С).

6,7,13,14,18,19-Гексаокса-16-тиадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан. R_f 0.79 (PE/Et₂O=10/1). ¹Н ЯМР (400 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=1.73-1.80 (м, 4Н, СН₂), 1.93-2.09 (м, 4Н, СН₂), 5.13-5.25 (м, 4Н, СН₂). ¹³С ЯМР (100 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=24.5, 24.6, 33.1, 33.3, 33.4, 33.8, 33.9, 81.9, 82.5, 120.3. MALDI TOF/TOF, m/z: 291 [M-H]⁺. Вычислено для C₁₂H₂₀O₆S: С, 49.30; H, 6.90; S, 10.97%. Найдено С, 49.28; Н, 6.89; S, 10.95%.

3,12-Диметил-7,8,15,16,20,21-гексаокса-18-тиадиспиро[5.2.5⁹.76]геникозан. R_f 0.79 (PE/Et₂O=10/1). ¹H ЯМР (400 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=0.93-0.94 (м, 6Н, СН₃), 1.20-1.26 и 1.44-1.57 (м, 8Н, СН₂), 1.60-1.64 и 2.16-2.25 (м, 8Н, СН₂), 1.99-2.00 (м, 2Н, СН), 5.18-5.23 (м, 4Н, СН₂). ¹³С ЯМР (100 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=21.3, 21.4, 22.7, 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.8, 30.5, 30.6, 30.7, 31.6, 31.7, 33.1, 81.8, 81.9, 110.1, 111.1. MALDI TOF/TOF, m/z: 347 [М-Н]⁺. Вычислено для C₁₆H₂₈O₆S: С, 55.15; Н, 8.10; S, 9.20%. Найдено С, 55.13; Н, 8.08; S, 9.17%.

8,9,17,18,22,23-Гексаокса-20-тиадиспиро[6.2.6¹⁰.7⁷]трикозан. R_f 0.80 (PE/Et₂O=10/1). ¹Н ЯМР (400 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=1.58-1.73 (м, 16Н, СН₂), 1.86-2.04 (м, 8Н, СН₂), 5.13-5.31 (м, 4Н, СН₂). ¹³С ЯМР (100 MHz, CDCl₃, 25°С): δ=22.7, 22.8, 29.8, 29.9, 30.2, 30.4, 32.4, 32.8, 32.9, 81.8, 82.5, 115.2, 116.2. MALDI TOF/TOF, m/z: 347 [М-Н]⁺. Вычислено для C₁₆H₂₈O₆S: С, 55.15; Н, 8.10; S, 9.20%. Найдено С, 55.14; Н, 8.08; S, 9.28%.

Способ получения гексаоксатиодиспироалканов общей формулы (1)

характеризующийся тем, что гептаоксадиспироалканы (6,7,13,14,16,18,19-гептаоксадиспиро[4.2.4⁸.7⁵]нонадекан, или 3,12-диметил-7,8,15,16,18,20,21-гептаоксадиспиро[5.2.5⁹.7⁶]геникозан, или 8,9,17,18,20,22,23-гептаоксадиспиро[6.2.6¹⁰.7⁷]трикозан) подвергают взаимодействию с сероводородом в присутствии катализатора TbCl₃⋅6H₂O при мольном соотношении пентаоксокан:сероводород:TbCl₃⋅6H₂O = 10:20:(0.03-0.07), при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в тетрагидрофуране в качестве растворителя в течение 4-6 ч.