СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-(1,5,3-ДИТИАЗОНАН-3-ИЛ)АМИДОВ
METHOD OF OBTAINING N-(1,5,3-DITHIAZONAN-3-YL)AMIDES

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно, к способу получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1):
5
4
3
3
5
4
, где R=p-CHN (а), (CH)СО (b), m-CHN (с)
Циклические азот- и серусодержащие соединения перспективны 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 [Arya V.P., Shenoy Mrs.J. Synthesis of new heterocycles: Part XV. Synthesis of novel cyclic and acyclic sulfamides. Indian J. Chem., 1976, 14B (10), p.766] получения 1,2,9-тиадиазонин-1,1-диоксида (2) взаимодействием сульфамида с 1,6-пентандиамином с выходом 55%.
Известным способом не могут быть получены N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды общей формулы (1).
Известен способ [Regainia Z. et al. General synthesis of n-membered cyclic sulfamides. Tetrahedron, 2003, 59 (32), p.6051] получения 1,2,9-тиадиазонана (3) внутримолекулярной циклизацией галогенсодержащего сульфамида с выходом 60%.
Известный способ не позволяет получать N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)-амиды общей формулы (1).
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов формулы (1).
Предлагается новый способ селективного получения N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов общей формулы (1).
1
1
8
8
1
1
8
8
2
6
4
3
3
6
4
3
3
2
2
3
3
2
Сущность способа заключается во взаимодействии N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH, где R=p-CHN, (СН)СО, m-CHN (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид) в присутствии катализатора Sm(NO)·6HO, взятыми в мольном соотношении RC(O)NHNH: N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин:Sm(NO)·6HO=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5, при температуре 75-85°C и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ в течение 20-28 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амидов (1) составляет 18-30%. Реакция протекает по схеме:
2
1
1
8
8
1
1
8
8
N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH (например, изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, никотингидразид) и N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина. В присутствии других гидразидов (например, алкилгидразиды) или других диаминодисульфидов (например, N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина) целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания диаминодисульфида по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).
3
3
2
3
3
2
1
1
8
8
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO)·6HO больше 7 мол.% по отношению к N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамину не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO)·6HO менее 3 мол.% 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, 90°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 этиловый спирт-хлороформ, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.
Существенные отличия предлагаемого способа:
1
1
8
8
3
3
2
В предлагаемом способе используются в качестве исходных реагентов N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамин, гидразиды и каталитические количества Sm(NO)·6HO. Реакция идет с селективным образованием целевых продуктов (1).
В известном способе 1,2,9-тиадиазонаны общей формулы (3) получают внутримолекулярной циклизацией галогенсодержащего сульфамида.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
Способ позволяет получать с высокой селективностью и выходами N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)амиды общей формулы (1).
Способ поясняется примерами:
1
1
8
8
3
3
2
Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль N,N,N,N-тетраметил-2,7-дитиаоктан-1,8-диамина (5 мл хороформа), 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора Sm(NO)·6HO в 5 мл этилового спирта, перемешивают реакционную смесь 24 ч при температуре 80°C. Из реакционной массы выделяют N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (1а) с выходом 25%.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.
Таблица 1
№ п/п
Исходный гидразид RC(O)NHNH<sub>2</sub>
Соотношение (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>NCH2S(CH<sub>2</sub>)<sub>4</sub>SCH<sub>2</sub>N(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>:RC(O)NHNH<sub>2</sub>:CH<sub>2</sub>O:Sm(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O, ммоль
Время реакции, час
Температура, °C
Выход (1), %
1
изоникотингидразид
10:10:20:0.5
24
80
25
2
-//-
10:10:20:0.7
24
80
30
3
-//-
10:10:20:0.3
24
80
18
4
-//-
10:10:20:0.5
28
80
27
5
-//-
10:10:20:0.5
20
80
19
6
-//-
10:10:20:0.5
24
85
28
7
-//-
10:10:20:0.5
24
75
20
8
трет-бутилгидразинкарбоксилат
10:10:20:0.5
24
80
22
9
никотингидразид
10:10:20:0.5
24
80
21
Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ (1:1 объемные) при температуре 80°С.
Спектральные характеристики N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)изоникотинамид (Ia)
<img file="00000005.tif" he="25" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>H (δ, м.д, CDCl<sub>3</sub>): 1.72 (с, 4H, CH<sub>2</sub> (7, 8)); 2.70 (с, 4H, CH<sub>2</sub> (6, 9)); 4.27 (с, 4H, H<sub>2</sub>C (2, 4)); 7.64 (уш.с, 2H, HC (13, 17)); 8.74 (уш.с, 2H, HC (14, 16)).
Спектр ЯМР <sup>13</sup>C (δ, м.д., CDCl<sub>3</sub>): 28.60 (C (7, 8)); 31.38 (C (6, 9)); 58.46 (C (2, 4)); 121.12 (C (13, 17)); 140.53 (C (12)); 150.64 (C (14, 16)); 163.00 (C (11)). Масс-спектр, m/z (I<sub>отн.</sub>, %): 280.509 (100) [M-H]<sup>+</sup>. C<sub>12</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>S<sub>2</sub>O.
N-(1,5,3-дитиазонан-3-ил)-трет-бутилкарбамат (Ib)
<img file="00000006.tif" he="25" wi="48" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н (δ, м.д., CDCl<sub>3</sub>): 1.42 (с, 9H, CH<sub>3</sub> (14, 15, 16)); 1.66 (с, 4H, CH<sub>2</sub> (7, 8)), 2.63 (уш.с, 4H, CH<sub>2</sub> (6, 9)), 4.05 (с, 4H, H<sub>2</sub>C (2, 4)); 6.01 (с, 1H,
NH (10)). Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ, м.д., CDCl<sub>3</sub>): 28.32 (С (14, 15, 16)); 28.76 (С (6, 9)); 32.85 (С (7, 8)); 58.76 (С (2, 4)); 80.46 (С (13)); 154.54 (с, С (11)). Масс-спектр, m/z (I<sub>отн.</sub>, %): 278.343 [M]<sup>+ </sup>(100). C<sub>11</sub>H<sub>22</sub>N<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
N-(1,5,3-Дитиазонан-3-ил)никотинамид (1с)
<img file="00000007.tif" he="24" wi="48" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н (δ, м.д., CDCl<sub>3</sub>): 1.75 (с, 4H, H<sub>2</sub>C<sub></sub>С (7, 8)); 2.74 (с, 4H, H<sub>2</sub>C (6, 9)); 4.29 (с, 4H, H<sub>2</sub>C (2, 4)); 7.44, 8.13, 8.79 и 9.01 (уш.с, 4H, Ar);
7.62 (с, 1Н, NH (10)). Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (CDCl<sub>3</sub>, δ, м.д.): 28.40 (С (7,8)); 32.00 (С (6, 9)); 59.00 (С (2, 4)); 124.50 (С (16)); 134.00 (С (12)); 136.50 (С (15)); 148.00 (С(13)); 153.50 (С (17)); 165.48 (С (11)). Масс-спектр, m/z (I<sub>отн.</sub>, %): 284.340 (100) [М+Н]<sup>+</sup>. C<sub>12</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>S<sub>2</sub>O.