1
4
СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ N-[3-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)ПРОПИЛ]-N-[4-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)БУТИЛ]АМИНА И N,N-БИС-[3-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)ПРОПИЛ]-1,4-БУТАНДИАМИНА
1
4
METHOD FOR SELECTIVE PRODUCTION OF N[3-(1,3,5-DITHIAZINAN-5-YL)PROPYL]-N-[4-(1,3,5-DITHIAZINAN-5-YL)BUTYL]AMINE AND N,N-BIS[3-(1,3,5-DITHIAZINAN-5-YL)PROPYL]-1,4-BUTANE DIAMINE

1
4
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу селективного получения N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амина (1) и N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамина (2), имеющих формулы:
Подобные N,S-содержащие соединения могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов, средств защиты кожи, меха, тканей от биоповреждений, биологически активных веществ по отношению к различным микроорганизмам и сульфатредуцирующим бактериям. Так, например, соединение 5-[2-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этил]-1,3,5-дитиазинан (3) используется в качестве селективного сорбента и экстрагента драгоценных металлов (Fr. Pat., 1963, 1, 341, 792; Chem. Abstr. 1964. V.60. №5. P.398).
Известны вещества дитиазинанового ряда, такие как 2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]-1-этанол (4) (Патент РФ №2160233; БИ № 34, 2000) и 2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]уксусная кислота (5) (Патент РФ №2206726; БИ №17, 2003), которые способны подавлять развитие сульфатвосстанавдивающих бактерий в различных технологических средах, в частности, в нефтяной промышленности.
Известен способ (Fr.Pat. 1341792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d)) получения 5-[2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил]-1,3,5-дитиазинана (3), взаимодействием гидросульфида натрия (NaHS) с этилендиамином и формальдегидом по схеме:
Известен способ (Патент РФ №2333910; БИ №26, 2008) получения 5-{2-[5-{2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил}-4-метил-1,3,5-тиадиазинан-3-ил]этил}-1,3,5-дитиазинана (6), включающий взаимодействие метилтриэтилтетраамина с насыщенным сероводородом водным раствором формальдегида (в соотношении исходных реагентов полиамин : формальдегид : сероводород 1:6:4 при 20°С в водной среде). Выход соединения (6) составляет 63.5%.
Наиболее близким является способ (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Л.Ф.Коржова, Т.В.Хакимова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, Э.А.Круглов, У.М.Джемилев. Многокомпонентная конденсация алифатических аминов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер.хим. 2005, 2, 423) получения 5-[2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил]-1,3,5-дитиазинана (3) барботированием сероводорода через смесь формальдегида с этилендиамином (в соотношении исходных реагентов диамин : формальдегид : сероводород 1:6:4). Выход соединения (3) составляет 44% при 80°С.
1
4
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амина (1) и N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамина (2).
1
4
Перед авторами стояла задача селективного получения N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амина (1) и N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамина (2).
1
4
Поставленная цель достигается взаимодействием насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) с полиметиленполиамином (спермидином или спермином), взятыми в мольном соотношении полиамин : формальдегид : сероводород, равном 1:6:4, при температуре 20°С в водной среде и перемешивании в течение 3 часов. При этом селективно образуются N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амин (1) с выходом 57% или N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамин (2) с выходом 52%. Реакция протекает по схеме:
Существенные отличия предлагаемого способа:
1
4
В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются полиметиленполиамины (спермидин или спермин). Данный способ позволяет селективно получить N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амин (1) или N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамин (2). В отличие от прототипа (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Л.Ф.Коржова, Т.В.Хакимова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, Э.А.Круглов, У.М.Джемилев. Многокомпонентная конденсация алифатических аминов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер.хим. 2005, 2, 423) реакция проводится при комнатной температуре (20°С) и с большим выходом целевых гетероциклов (1, 2).
Преимущества предлагаемого способа
1
4
Способ позволяет селективно получить N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амин (1) или N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамин (2), синтез которых в литературе не описан. Способ отличается простотой проведения эксперимента при комнатной температуре и не требует применения дорогостоящего и высокоочищенного гидросульфида натрия.
Способ поясняется примерами.
Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, барботером, капельной воронкой и термостатированный при заданной температуре, помещают 6 молей формалина (37% водный раствор). Барботированием насыщают раствор формалина сероводородом в течение 30 мин. Затем при температуре 20°С добавляют по каплям 1 моль спермидина, разбавленного дистиллированной водой. Перемешивают 3 часа. Полученную смесь экстрагируют хлороформом. Из водно-спиртовой фазы при стоянии осаждается N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амин (1) с выходом 57%.
1
4
Пример 2. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, барботером, капельной воронкой и термостатированный при заданной температуре, помещают 6 молей формалина (37% водный раствор). Барботированием насыщают раствор формалина сероводородом в течение 30 мин. Затем при температуре 20°С добавляют по каплям 1 моль спермина, разбавленного дистиллированной водой. Перемешивают 3 часа. Полученную смесь экстрагируют хлороформом. Из водно-спиртовой фазы при стоянии осаждается N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамин (2) с выходом 52%.
1
13
4
3
Спектральные характеристики N-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-N-[4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)бутил]амина (1). Температуры плавления определяли на приборе РНМК 80/2617. ИК-спектры зарегистрированы на спектрофотометре "Specord 75 IR" в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов определяли на анализаторе фирмы Karbo Erba, модель 1106. Криоскопические определения (Мкр) проводили по методу Раста. Масс-спектры высокого разрешения APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) снимали на приборе Shimadzu LCMS 2010 EV с ионизирующим напряжением 1,5 кВ. Спектры ЯМР Н и С зарегистрированы на спектрометре "Jeol FX 90Q" (89,55 и 22,50 МГц, внутренний стандарт MeSi, растворитель CDCl).
-1
+
+
+
+
+
1
13
13
27
3
4
кр
кр
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Белое кристаллическое вещество. Т.пл. 97-99°С. ИК-спектр, ν, см: 720, 1090, 1160, 1350, 1450, 2900, 3400. Найдено (%): С 43.20; Н 7.50; N 12.32; S 36.0. CHNS. Вычислено (%):С 44.15; Н 7.70; N 11.88; S 36.27. М=360 (найдено). М=353 (вычислено). Масс-спектр, m/z: 371 (10) [М +НO], 279 (10) [M-CHSCHS+HO], 171 (26) [M-(CHSCHS)+2H], 161 (100) [M-(CHSCHSCH)+HO+2H], 111 (60) [M-(CHSCHSCHN)CH+2H]. Спектр ЯМР Н (δ, м.д., CDCl): 0.40 (с, 1Н, NH (10)); 0.72 (д, 2Н, СН(13)); 1.11 (с, 2Н, СН(12)); 2.04 (с, 2Н, СН(8)); 2.45 (с, 2Н, СН(9)); 2.88 (с, 2Н, СН(11)); 3.21(с, 2Н, СН(14)); 3.48 (с, 2Н, СН(7)); 3.69 (уш.с, 4Н, СН(4,6)); 3.88 (уш.с, 2Н, СН(2)); 3.97 (уш.с, 4Н, СН(16,20)); 4.28 (уш.с, 2Н, СН(18)). Спектр ЯМР С (δ, м.д.): 24.57 (т, С-8); 26.27 (т, С-12); 26.43 (т, С-13); 33.10 (т, С-2); 33.66 (т, С-18); 46.62 (т, С-9); 48.05 (т, С-11); 50.04 (т, С-7); 52.15 (т, С-14); 57.82 (т, С-4, С-6); 58.67 (т, С-16, С-20).
1
4
1
13
4
3
Спектральные характеристики N,N-бис-[3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)пропил]-1,4-бутандиамина (2). Температуры плавления определяли на приборе РНМК 80/2617. ИК-спектры зарегистрированы на спектрофотометре "Specord 75 IR" в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов определяли на анализаторе фирмы Karbo Erba, модель 1106. Кроископические определения (Мкр) проводили по методу Раста. Масс-спектры высокого разрешения APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) снимали на приборе Shimadzu LCMS 2010 EV с ионизирующим напряжением 1,5 кВ. Спектры ЯМР Н и С зарегистрированы на спектрометре "Jeol FX 90Q" (89,55 и 22,50 МГц, внутренний стандарт MeSi, растворитель CDCl).
-1
+
+
+
+
+
+
1
13
16
34
4
4
кр
кр
2
2
3
2
2
3
2
2
3
3
2
2
2
3
2
2
2
2
6
3
2
2
2
2
2
2
Белое кристаллическое вещество. Т.пл. 134-135°С. ИК-спектр, ν, см: 680, 710, 1100, 1380, 1450, 2900, 3300. Найдено (%): С 45.9; Н 8.50; N 12.26; S 31.4. CHNS. Вычислено (%): С 46.79; Н 8.34; N 13.64; S 31.23. М=385 (найдено). М=410.7 (вычислено). Масс-спектр, m/z: 411 (10) [М+H] 319 (10) [M-SCHSCH+H], 271 (10) [M-CHSCHSCHSH+H], 256 (10) [M-CHSCHSCHSCH], 169 (70) [M-(CHSCHSCHN)+H], 85 (100) [M-(CHSCHSCHN)(CH)+H]. Спектр ЯМР Н (δ, м.д., CDCl): 1.09 (уш.с, 4Н, СН (12,13)); 1.37 (уш.с, 4Н, СН (8,17)); 2.43 (уш.с, 8Н, СН (9,11,14,16)); 2.92 (уш.с, 4Н, СН (7,18)); 3.99 (уш.с, 8Н, СН (4,6,20,24)); 4.30 (уш.с, 4Н, СН (2,22)). Спектр ЯМР С (δ, м.д.): 22.91 (т, С-12, С-13); 24.70 (т, С-8, С-17); 33.66 (т, С-2, С-22); 46.23 (т, С-11, С-14); 50.10 (т, С-9, С-16); 52.35 (т, С-7, С-18); 57.98 (т, С-4, С-6, С-20, С-24).