СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,3-ДИ(R-ТИО)АДАМАНТАНОВ
METHOD OF PRODUCING 1,3-DI(R-THIO)ADAMANTANES

Изобретение относится к способу получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы
где
которые могут представлять интерес в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных веществ, а также выступать в качестве объектов супрамолекулярной химии [Dendrimers Designed for Functions: From Physical, Photophysical and Supramolecular Properties to Applications in Sensing, Catalysis, Molecular Electronics, Photonics, and Nanomedicine // Didier Astruc, Elodie Boisselier and Ctia Ornelas. / Chem. Rev., 2010, 110 (4), pp. 1857-1959].
Известен способ получения биссульфидов, основанный на взаимодействии дисульфидов с непредельными соединениями, катализируемом соединениями на основе рутения, палладия, родия, титана и других малодоступных соединений. Данные взаимодействия протекают при 100°С в течение 8 часов [Teruyuki Kondo, Shin-ya Uenoyama Ken-ichi Fujita, Take-aki Mitsudo // J.Am. Chem. Soc. 1999,121, pp.482-483].
Недостатком данного метода является высокая продолжительность взаимодействия, повышенная температура, а также высокая стоимость катализатора.
Известен способ получения биссульфидов, заключающийся во взаимодействии дисульфидов с циклогексеном, катализируемом монтмориллонитами металлов, в течение 3-24 ч при 50°С [Takahiro Nishimura, Tomoaki Yoshinaka, Sakae Uemura // Bull. Chem. Soc. Jpn., 78, 1138-1141 (2005)].
Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.
Наиболее близким является способ получения 1,3-ди(4-R-фенилселено)адамантанов [Патент РФ 2333214, МПК C07F 11/00, опубл. 10.09.2008] путем взаимодействия 1,3-дегидроадамантана с соответствующим диселенидом с последующим внедрением адамантильного фрагмента по связи Se-Se.
Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного, универсального и малостадийного метода синтеза 1,3-ди(R-тио)адамантанов, протекающего с высоким выходом по исходному 1,3-дегидроадамантану.
Техническим результатом является расширение ассортимента химических соединений, в частности труднодоступных 1,3-ди(R-тио)адамантанов с высоким выходом в одну стадию.
Поставленный технический результат достигается в новом способе получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы
где
заключающемся в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: дифенилсульфид, n,n'-бис-(4-бромфенил)дисульфид, 2,2'-дибензтиазолилдисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)-дисульфид при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в присутствии каталитических количеств или двукратного мольного избытка по отношению к дисульфиду кристаллического гидроксида натрия в среде диэтилового эфира, тетрагидрофурана или метиленхлорида при температуре 35-65°С в течение 2-9 часов.
Сущностью метода является реакция получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов по реакции внедрения 1,3-дегидроадамантана по связи S-S в соответствующий дисульфид в присутствии гидроксида натрия.
Реакция основана на ранее не известных свойствах 1,3-дегидроадамантана расщеплять дисульфиды по связи S-S в присутствии гидроксида натрия. Реакция является неизвестной, так как в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 1,3-дегидроадамантана с дисульфидами или родственными им соединениями в присутствии щелочи. Также отсутствуют сведения о получении и свойствах соединений заявляемой структурной формулы. Взаимодействие является возможным благодаря высокой реакционной способности 1,3-дегидроадамантана, а также высокой лабильности связи S-S. Данная реакция является первым примером внедрения углеводорода по связи S-S в дисульфидах с образованием биссульфидов заявленной формулы в мягких условиях. Описанные в литературе реакции расщепления связи S-S протекают под действием гидросульфита натрия, гидридов металлов, атомарного водорода, горячей воды под давлением, цианидов, щелочей в присутствии солей тяжелых металлов, монотиофосфорной кислоты, третичных фосфинов, некоторых тиолов, тио-дитиогликолей, а также хлора, брома сульфурилгалогенидов [Химическая энциклопедия. / Под ред. И.Л.Кнунянца. М.: «Советская энциклопедия», 1990. - T.II, с.89].
Преимуществом данного метода является высокий выход (50-82%) образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов, простая методика синтеза данных соединений, а также невысокая температура синтеза.
Проведенные исследования показали, что обязательным условием высокого выхода образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов является использование мольного соотношения дисульфида и 1,3-дегидроадамантана, равного 1,1:1. Десятипроцентный избыток дисульфида используется для увеличения конверсии 1,3-дегидроадамантана. Больший избыток дисульфида приводит к загрязнению им целевых продуктов и усложнению стадии очистки, а избыток 1,3-дегидроадамантана приводит к увеличению доли побочных продуктов на стадии выделения.
Установлено, что оптимальное время синтеза составляет 2-3 часа. Продолжительность синтеза менее 2 часов приводит к снижению выхода заявляемых соединений за счет неполной конверсии исходного 1,3-дегидроадамантана. Увеличение продолжительности синтеза более 3 часов не ведет к существенному увеличению выхода целевого продукта.
Выбор того или иного растворителя зависел от растворимости соответствующего дисульфида.
Строение синтезированных соединений подтверждено результатами хромато-масс-спектрометрии.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
1,3-ди(Фенилтио)адамантан
К раствору 1,33 г (0,0061 моль) фенилдисульфида в 10 мл абсолютного диэтилового эфира в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,74 г (0,0055 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение фенилдисульфид:1,3-дегидроадамантан 1,1=1) в 10 мл абсолютного диэтилового эфира. После чего добавляют 0,07 г кристаллического гидроксида натрия (5% от массы фенилдисульфида). Реакционную массу кипятят при температуре 35°С в течение 3 часов. Эфир удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.
Выход 0,98 г (50%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 315°С.
+
+
+
+
+
+
+
4
8
10
13
10
14
3
7
6
5
Масс-спектр, m/z, (I, %): 352 (11%) [M], 243 (100%) [M - PhS], 187 (33%) [M - PhSCH], 133 (44%) [CH], 109 (66%) [PS], 91 (53%) [СН-СН], 77 (26%) [СН].
Пример 2
1,3-ди(n-Бромфенилтио)адамантан
К раствору 0,6 г (0,0016 моль) n,n'-бис(бромфенил)дисульфида в 5 мл диэтилового эфира в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,19 г (0,00145 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n'-бис(бромфенил)дисульфид:1,3-дегидроадамантан=1,1:1) в 5 мл диэтилового эфира. После чего добавляют 0,03 г (0,00075 моль) гидроксида натрия. Реакционную массу кипятят при температуре 35°С в течение 2 часов. Эфир удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.
+
+
+
+
+
6
4
6
4
10
13
Выход 0,39 г (53%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 235°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 510 (6%) [М], 323 (87%) [М-(Br-СН-S)]. 187 (49%) [Br-СН-S], 133 (82%) [СН], 109 (73%) [PhS], 91 (100%)
10
14
3
7
+
[СН-СН].
Пример 3
1,3-ди(Бензтиазолилтио)адамантан
К раствору 5 г (0,0164 моль) 2,2'-дибензтиазолилдисульфида в 20 мл тетрагидрофурана в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 2 г (0,0149 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение 2,2'-дибензтиазолилдисульфид:1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 25 мл тетрагидрофурана. После чего добавляют 0,13 г (0,0328 моль) гидроксида натрия. Реакционную смесь кипятят при 65°С в течение 2 часов, тетрагидрофуран удаляют перегонкой.
+
+
+
+
+
7
4
2
7
5
2
4
7
7
6
2
10
13
Выход 5,55 г (80%). Внешний вид: серые кристаллы. Температура осмоления 320°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 466 (9%) [М], 300 (100%) [М-CHNS], 244 (15%) [М-CHNS-СН], 168 (31%) [СНNS], 133 (25%) [СН].
Пример 4
1,3-ди(n-Аминофенилтио)адамантан
К раствору 0,1 г (0,0004 моль) n,n'-бис-(аминофенил)дисульфида в 10 мл метиленхлорида в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,049 г (0,00037 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n-бис(аминофенил)дисульфид:1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 10 мл метиленхлорида. После чего добавляют 0,032 г (0,0008 моль) гидроксида натрия. Реакционную смесь кипятят при 40°C в течение 3 часов, метиленхлорид удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.
+
+
2
6
4
Выход 0,08 г (57%). Внешний вид: белые кристаллы. Температура плавления 215°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 382 (10%) [М], 258(40%) [М-(NH-CH-S)], 135 (4%)
10
15
2
6
4
+
+
[CH], 124 (100%) [NH-CH-S].
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в различных отраслях промышленности;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».
Выводы
Разработан новый одностадийный способ получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов, позволяющий получать соединения заявляемой структурной формулы с достаточно высокими выходами. Структура полученных соединений подтверждена методом хромато-масс-спектрометрии.