СПОСОБ ПОЭТАПНОГО ПОЛУЧЕНИЯ 1,7,13,19,25,31,37,43-ОКТАТИА-3,5,9,11,15, 17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-ГЕКСАДЕКААЗАЦИКЛООКТАТЕТРАКОНТАН-4,10,16,22,28,34,40,46-ОКТАТИОНА И 5,6-ДИГИДРО-2Н-ТИАДИАЗИН ГИДРОЙОДИДА
METHOD FOR PHASE PRODUCTION OF 1,7,13,19,25,31,37,43-OCTATHIA-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-HEXADECAAZACYCLOOCTATETRACONTANE-4,10,16,22,28,34,40,46-OCTATHIONE AND 5,6-DIHYDRO-2H-THIADIAZINE HYDROIODIDE

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу поэтапного синтеза 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатиона (I), а затем 5,6-дигидро-2Н-тиадиазин гидройодида (II) формул:
Представленные соединения могут найти применение в качестве модифицированных селективных сорбентов, экстрагентов благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. Наука. М. 1993, с 192].
Поэтапный синтез (I) и затем (II) в литературе не описан. Из литературных ссылок известен способ синтеза макрогетероциклов с различным составом гетероатомов О, S и N, который включает конденсацию α,ω-диаминотиоэфиров (III) с хлорангидридами (IV) карбоновых кислот в условиях высокого разбавления с последующим восстановлением образующихся циклических диамидов (V) [Dietrich В., Lehn J. М., Sauvage J.P. Chem. Commun., 1970, p 1055-1056].
2
2
Известен способ получения серосодержащего макроциклического гетероцикла (VII) с выходом ~9% наряду с циклическими сульфидами, а именно 1,2,4-тритиоланом (VII), 1,2,4,6-тетратиепаном (IX) при циклотиометилиро-вании м-аминофенола (VI) с HS и CHO, взятых в соотношении 1:1:2, в EtOH при температуре 40°C [Ахметова В.Р., Надыргулова Г.Р., Хафизова С.Р. и др. Изв. АН. Сер. хим. 2006. №3. с 305-308].
2
2
В литературе [В.Р. Ахметова, Е.Б. Рахимова, Р.А. Вагапов и др. ЖОрХ. 2008. В44. №4. с 504-509] описан способ совместного получения 3,6,10,13-тетракис-{2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил}-1,8-дитиа-3,6,10,13-тетраазациклотетрадекана (XI) и бис-дитиазинана (XII) мультикомпонентной конденсацией триэтилентетраамина (X) с CHO и HS (1:3:2 или 1:6:4) в среде н-BuOH при 0°C.
Известно, что 2,4,6-замещенные 4H-1,3,5-дитиазины (XV) (выход ~80%) могут быть получены конденсацией тиомочевины (XIII) с дивинилсульфидом в присутствии промоторов (минеральные кислоты) [Б.А. Трофимов, Г.М. Гаврилова, Г.А. Калабин и др. ХГС - 1979. - №11. - С.1466-1469].
Перечисленными выше способами не может быть поэтапно получен (I) и затем (II).
2
2
Задачей изобретения является получение (I) однореакторной конденсацией тиокарбамида с СНО-HS и (II) последующим взаимодействием йодистого метила с макрогетероциклом (I).
2
2
Предлагаемый нами способ синтеза (I) заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) со свежеприготовленным раствором тиокарбамида с н-BuONa. Реакция осуществляется при соотношении тиокарбамид: CHO: HS: н-BuONa, 1:3:2:2 при 40°C и постоянном перемешивании в течении 6 часов с последующей нейтрализацией HCl. Выпавший осадок промывают горячими этанолом и водой. Выход макрогетероцикла с т.пл. 178-180°C составил 48%. Реакция протекает по схеме:
3
Полученный макрогетероцикл (I) загружают в ампулу вместе с CHI при соотношении 1:10 и оставляют на 7 дней. Полученный 5,6-дигидро-2H-тиадиазин гидройодид (II) отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход составил 99%, т.пл. 142-145°C. Реакция протекает по схеме:
Преимущества предлагаемого способа:
На основании предложенного способа можно селективно поэтапно получать 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатион (I) и 5,6-дигидро-2H-тиадиазин гидройодид (II), синтезы которых в литературе ранее не описаны. Предлагаемый способ технологически прост, в качестве растворителя используется н-бутанол, этанол и вода, процесс не требует больших энергозатрат и не образуются токсичные отходы.
Способ поясняется примером.
ПРИМЕР
В термостатируемый до заданной температуры, стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газо-проводящей трубкой и капельной воронкой при варьировании температуры помещают раствор формальдегида (37% водный раствор), барботированием насыщают раствор формальдегида сероводородом в течение 1 часа. Параллельно в другом реакторе тиокарбамид смешивают со свежеприготовленным раствором н-бутилата натрия в н-бутаноле в мольном соотношении компонентов 1:2 при постоянном перемешивании. Приготовленный раствор прикапывают в реактор с насыщенным сероводородом формалин и перемешивают 6 часов, поддерживая необходимую температуру (40°C), затем полученную смесь нейтрализуют разбавленной хлороводородной кислотой. После фильтрования выделяют кристаллический продукт (I) выход которого составил 48%.
В ампулу помещают 1 моль макрогетероцикла (I), затем добавляют 10 молей йодистого метила, ампулу охлаждают жидким азотом и запаивают. Через 7 дней ампулу вскрывают и отфильтровывают образовавшийся осадок. После фильтрования выделяют кристаллический продукт (II) лимонно-желтого цвета с выходом 99%.
Спектральные характеристики 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатнон (I)
-1
1
2,6
3,5
13
2,6
4
кр.
24
48
16
16
Выход 48%, т.пл. 178-180°C. ИК-спектр, ν/см: 670, 977, 1206, 1378-1468, 1575, 1669, 2910, 3466. Спектр ЯМР H δ, м.д.: 4.26-4.27 уш.с. (4Н, H); 8.64 с (2Н, H). Спектр ЯМР С δ, м.д.: 43.63 т (C); 175.97 с (С). М 1072±10 (1073.8); n=7. Найдено (%): С, 26.43; H, 4.44; N, 21.00; S, 48.02. CHNS. Вычислено (%): С, 26.84; H, 4.51; N, 20.87; S, 47.78.
Спектральные характеристики 5,6-дигидро-2Н-тиадиазин гидройодида (II).
-1
1
8
2,6
3,5
13
8
2,6
4
-
6
6
отн.
4
9
2
2
Выход 99%, т.пл. 142-145°C. ИК-спектр, ν/см: 609, 709, 967, 1023, 1203, 1378-1468, 1542, 1601, 2923, 3443. Спектр ЯМР H (δ, м.д., ДМСО-d): 2.61 с (4Н, Н); 4.62 уш.с (4Н, H), 10.42 уш.с (2Н, H). Спектр ЯМР С (δ, м.д., ДМСО-d): 13.83 м (C); 43.66 т (C); 164.17 с (C). Масс-спектр, m/z (I, %): 276.410 (100) [M]. CHINS. Вычислено (%): C, 17.40; H, 3.28; I, 45.95; N, 10.14; S, 23.22. Получено (%): C, 17.32; H, 3.24; I, 46.10; N, 10.37; S, 23.17.
1
13
6
* - Спектры ЯМР H, С зарегистрированы на спектрометре "Bruker AVANCE 400" (400.13 и 100.61 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель ДМСО-d. Масс спектр (II) сняли на спектрометре "MALDI-TOF Autoflex III", в качестве матрицы использовали α-циано-4-гидроксикоричную кислоту, в качестве растворителя ДМСО. Образец приготовляли методом "высушенной капли": смесь матрицы и (II) в соотношении 1:10. ИК-спектры снимали на спектрометре "Specord 75 IR" в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов определяли на элементном анализаторе фирмы Karlo Erba, модель №1106. Максимальная погрешность определения 2.0% отн. Для полученного соединения приведена температура плавления, определенная на приборе РНМК 80/2617.