СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛ 2-(1,11-ДИОКСА-4,8-ДИТИА-6-АЗАЦИКЛОТРИДЕКАН-6-ИЛ)АЛКАНОАТОВ
METHOD FOR PRODUCING ALKYL 2-(1,11-DIOXA-4,8-DITHIA-6-AZACYCLOPENTADECAN-6-YL)ALKANOATES

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоатов общей формулы (1):
O,S,N-содержащие макрогетероциклы находят применение в качестве селективных комплексообразователей [Tian М., Ihmels Н. Chem. Commun., 2009, 3175], ионофоров [Granzhan A., Ihmels Н., Tian М. Arkivoc, 2015, vi, 494], эффективных сорбентов для выделения и очистки драгоценных металлов [Хираока М. Краун-соединения: свойства и применение. М.: Мир, 1986; Akhmetova V.R., Rakhimova Е.В., Vagapov R.A., Minnebaev A.B., Kopylova E.V., Buslaeva T.M., Kunakova R.V. Trends in Heterocycl. Chem., 2011, 15, 9, 33].
Известен способ (Tian M., Ihmels H. Chem. Commun., 2009, 3175) получения 10-(акридин-2-ил)-1,4-диокса-7,13-дитиа-10-азациклопентадекана (2) реакцией бромакридина с 1,4-диокса-7,13-дитиа-10-азациклопентадеканом в этаноле при кипячении.
Известным способом не могут быть получены алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1).
Известен способ (, , , Ros-Lis J.V., Royo S., , Soto J., Costero A.M., Gil S., Parra M. Tetrahedron Letters, 2009, 3885) получения 10-фенил-1,4-диокса-7,13-дитиа-10-азациклопентадекана (3) реакцией дигалогенпроизводного с 3,6-диокса-1,8-октандитиолом в присутствии катализатора на основе цезия.
Известным способом не могут быть получены алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1).
Известен способ (N.N. Makhmudiyarova, L.V. Mudarisova, E.S. Meshcheryakova, A.G. Ibragimov, U.M. Dzhemilev. Tetrahedron, 2015, 259) получения 6-(галогенфенил)-1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридеканов (4) реакцией N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламинов с 3,6-диокса-1,8-октандитиолом в присутствии катализатора на основе меди.
Известным способом не могут быть получены алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1).
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по получению алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоатов общей формулы (1).
Предлагается новый способ получения алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоатов общей формулы (1).
3
2
3
2
Сущность способа заключается во взаимодействии эфира аминокислоты (метиловый эфир L-аланина, или метиловый эфир L-валина, или метиловый эфир L-лейцина, или метиловый эфир L-метионина, или этиловый эфир DL-аланина, или этиловый эфир L-цистеина) с 1,6,9-триокса-3,12-дитиациклотридеканом в присутствии катализатора SmCl⋅6HO, взятыми в мольном соотношении эфир аминокислоты : 1,6,9-триокса-3,12-дитиациклотридекан : SmCl⋅6HO = 1:1:(0.03-0.07), предпочтительно 1:1:0.05, при комнатной температуре (~20°C) и атмосферном давлении в среде растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемное соотношение) в течение 2.5-3.5 ч. Выход алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоатов (1) составляет 77-95%. Реакция протекает по схеме:
3
2
3
2
3
2
Алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1) образуются только лишь с участием эфира аминокислоты и 1,6,9-триокса-3,12-дитиациклотридекана, взятых в стехиометрических количествах. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. Без катализатора SmCl⋅6HO реакция идет с выходом, не превышающим 25%. Проведение реакции в присутствии катализатора SmCl⋅6HO больше 7 мол. % по отношению к эфиру аминокислоты не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование в реакции катализатора SmCl⋅6HO менее 3 мол. % снижает выход (1), что связано с уменьшением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при комнатной температуре ~20°C. При более высокой температуре (например, 60°C) увеличиваются энергозатраты, при меньшей температуре (например, 0°C) снижается скорость реакции. Опыты проводили в среде растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемное соотношение), т.к. в них хорошо растворяются исходные реагенты и целевые продукты.
Существенные отличия предлагаемого способа.
В известном способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов N,N-бис(метоксиметил)-N-галогенфениламинов и 3,6-диокса-1,8-октандитиола в присутствии катализатора CuCl с образованием 6-(галогенфенил)-1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридеканов (4). Известный способ не позволяет получать алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1).
3
2
В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются эфиры аминокислот и 1,6,9-триокса-3,12-дитиациклотридекан. Реакция осуществляется в присутствии катализатора SmCl⋅6HO.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.
Способ позволяет получать с высокой селективностью индивидуальные алкил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)алканоаты общей формулы (1), синтез которых в литературе не описан.
Способ поясняется следующими примерами:
3
2
2
ПРИМЕР 1. В круглодонную колбу, установленную на магнитной мешалке, помещают 140 мг (1 ммоль) метилового эфира L-аланина в 5 мл этанола, 18 мг (0.05 ммоль) SmCl⋅6HO и 224 мг (1 ммоль) 1,6,9-триокса-3,12-дитиациклотридекана в 5 мл хлороформа. Реакционную смесь перемешивают при температуре ~20°C в течение 3 ч, колоночной хроматографией на SiO выделяют метил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)пропаноат с выходом 84%.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.
Все опыты проводили при комнатной температуре (~20°C) в среде растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемное соотношение), т.к. в них растворяются исходные и целевые продукты.
1
1
1
13
13
1
2
4
3
Спектральные характеристики метил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)пропаноата (контроль реакции осуществляли методом ТСХ на пластинах Sorbfil (ПТСХ-АФ-В), проявляли парами I. Для колоночной хроматографии использовали силикагель КСК (100-200 мкм). Спектры ЯМР 1D (H, C) и 2D (COSY, HSQC, НМВС) сняты на спектрометре Bruker Avance 400 (100.62 МГц для C и 400.13 МГц для H) по стандартным методикам фирмы Bruker, внутренний стандарт MeSi, растворитель - CDCl. Масс-спектры получены на приборе MALDI TOF/TOF AUTOFLEX III фирмы Bruker):
1
3
2
2
3
2
2
а
2
b
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1.37 д (3H, CH, Н-15, J 7 Гц); 2.67-2.69 м (4Н, CH, Н-3,9); 3.65 уш.с (4Н, CH, Н-12,13); 3.71 уш.с (3H, CH, Н-19), 3.80-3.84 м (4Н, CH, Н-2,10); 3.89 д (1Н, СН, Н-14, J 7 Гц); 4.48 д (2Н, CH, Н-5,7, J 13 Гц); 4.53 д (2Н, CH, H-5,7, J 13 Гц).
13
+
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 15.65 (С-15), 29.39 (С-3, С-9), 51.85 (С-19), 55.74 (С-5, С-7), 55.95 (С-14), 70.42 (С-12, С-13), 73.44 (С-2, С-10), 174.68 (С-16). MALDI TOF, m/z: 310 [М+Н] (100%).
Спектральные характеристики метил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)-3-метилбутаноата:
1
3
3
2
2
3
2
а
2
b
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 0.73 д (3H, CH, Н-17, J 6.4 Гц); 0.83 д (3H, CH, Н-16, J 6.4 Гц); 1.89-1.94 м (1Н, СН, Н-15); 2.53-2.60 м (4Н, CH, Н-3,9); 2.98 д (1H, CH, Н-14, J 10.4 Гц); 3.46 уш.с (8Н, CH, Н-2,10,12,13); 3.53 уш.с (3H, CH, Н-21); 3.90 д (2Н, CH, Н-5,7, J 13 Гц), 4.12 д (2Н, CH, H-5,7, J 13 Гц).
13
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 19.43 (С-17), 19.74 (С-16), 27.51 (С-15), 30.65 (С-3, С-9), 51.46 (С-21), 54.46 (С-5, С-7), 69.67 (С-14), 70.13 (С-12, С-13), 71.09 (С-2, С-10), 172.45 (С-18).
+
MALDI TOF, m/z: 338 [М+Н] (100%).
Спектральные характеристики метил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)-4-метилпентаноата:
1
3
2
2
2
3
2
а
2
b
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 0.80 т (6Н, CH, Н-17,18, J 7 Гц); 1.42-1.51 м (2Н, CH, Н-15; 1Н, СН, Н-16); 2.52-2.62 м (4Н, CH, Н-3,9); 3.48 уш.с (8Н, CH, Н-2,10,12,13); 3.55 уш.с (3H, CH, Н-22); 3.80-4.00 м (1Н, СН, Н-14); 3.91 д (2Н, CH, Н-5,7, J 13 Гц); 4.08 д (2Н, CH, H-5,7, J 13 Гц).
13
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 21.85 (С-18), 22.72 (С-17), 24.65 (С-16), 30.10 (С-3, С-9), 38.59 (С-15), 51.58 (С-22), 54.19 (С-5, С-7), 59.97 (С-14), 70.15 (С-12, С-13), 71.03 (С-2, С-10), 173.54 (С-19).
+
MALDI TOF, m/z: 352 [М+Н] (100%).
Спектральные характеристики метил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)-4-(метилтио)бутаноата:
1
3
2
2
3
2
2
а
2
b
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 2.10 уш.с (3H, CH, Н-18); 2.54-2.73 м (8Н, CH, Н-3,9,15,16); 3.61-3.64 м (4Н, CH, Н-12,13); 3.70 уш.с (3H, CH, Н-22); 3.78-3.86 м (4Н, CH, Н-2,10; 1H, CH, Н-14); 4.07 д (2Н, CH, Н-5,7, J 13 Гц); 4.23 д (2Н, CH, H-5,7, J 13 Гц).
13
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 15.29 (С-18), 29.06 (С-16), 29.44 (С-3, С-9), 30.85 (С-15), 51.95 (С-22), 56.24 (С-5, С-7), 59.84 (С-14), 70.38 (С-12, С-13), 73.64 (С-2, С-10), 174.09 (С-19).
+
MALDI TOF, m/z: 370 [M+H] (100%).
Спектральные характеристики этил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)пропаноата:
1
3
3
2
2
2
2
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1.28 т (3H, CH, Н-15, J 7 Гц); 1.35 т (3H, CH, Н-20; J 8 Гц); 2.68-2.74 м (4Н, CH, Н-3,9); 3.63 уш.с (8Н, CH, Н-2,10,12,13); 3.80-3.88 м (2Н, CH, Н-19); 4.13-4.19 м (1H, СН, Н-14); 4.49 уш.с (4Н, CH, Н-5,7).
13
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 14.19 (С-15), 15.67 (С-20), 29.42 (С-3, С-9), 55.72 (С-5, С-7), 56.03 (С-19), 60.71 (С-14), 70.44 (С-12, С-13), 73.37 (С-2, С-10), 174.23 (С-16).
+
MALDI TOF, m/z: 324 [М+Н] (100%).
Спектральные характеристики этил 2-(1,11-диокса-4,8-дитиа-6-азациклотридекан-6-ил)-3-меркаптопропаноата:
1
3
2
2
а
2
b
2
2
а
2
2
b
2
а
2
2
b
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1.25 т (3H, CH, Н-21, J 7 Гц); 2.82-2.86 м (2Н, CH, Н-15); 3.11-3.15 м (2Н, CH, Н-3,9); 3.21-3.24 м (2Н, CH, H-3,9); 3.60 уш.с (4Н, CH, Н-12,13); 3.67-3.74 м (1Н, CH, Н-7; 4Н, CH, Н-2,10); 3.84 д (1Н, CH, H-7, J 13 Гц); 4.15-4.19 м (1Н, CH, Н-5; 2Н, CH, Н-20); 4.23-4.26 м (1Н, CH, H-5; 1Н, СН, Н-14).
13
Спектр ЯМР C, δ, м.д.: 14.17 (С-21), 30.29 (С-15), 32.96 (С-3, С-9), 57.47 (С-5, С-7), 61.32 (С-20), 67.47 (С-14), 70.22 (С-12, С-13), 71.14 (С-2, С-10), 170.83 (С-17).
+
+
MALDI TOF, m/z: 378 [M+Na] (100%), 354 [M-H] (68%).