СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)-ТИОМОЧЕВИНЫ
METHOD OF PRODUCING N-(1,3,5-DITHIAZINAN-5-YL)-THIOUREA

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу синтеза N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины формулы
Представленное соединение может найти применение в качестве модифицированного селективного сорбента благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями, М., Наука, 1993, с 192] и как низкомолекулярный биорегулятор (инсектицид, гербицид, биоцид) [Harvey M. Loux., Patent U.S. №3.466.280, 9, 1969].
Синтез N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины в литературе не описан.
3
2
В литературе описан синтез соответствующих 4,6-диимино-1,3,5-дитиазинанов (IV, V) в реакциях взаимодействия 1,5-дифенилтиобиурета (II) с бромистым метиленом [Underwood H.G., Dains F.B. The Actions of Perthiocyanic Acid on Amines // J. Am. Chem. Soc, 1935, V.57, p.1768-1771] или (II) с 1-ароил-2-фенилацетиленами (III) в присутствии BF*EtO [Глотова Т.Е., Процук Н.И., Албанов А.И. и др. Синтез новых производных 1,3,5-дитиазинана. // ЖОХ, 2003, т.73, вып.5, с 834-838].
Известен способ получения гидробромидов 4,6-диимино-1,3,5-дитиазина (VIIa-г) при взаимодействии тиомочевины (VIa-г) с бромистым метиленом в EtOH [Grogan C.H., Rice L.M. Dithiazanes or Methylenediisothiuronium Salts // J. Org. Chem. 1963, V.28, №9, p.2486-2487], тогда как в реакции тиомочевины (VIa) с дивинилсульфидом (VIII) в присутствии сильных кислот происходит образование ненасыщенного 1,3,5-дитиазинана (IX) [Трофимов Б.А., Гаврилова Г.М., Калабин Г.А., Баиров В.В, Амосова С.В. Циклоприсоединение дивинилсульфида к тиомочевине // Химия гетероциклических соединений, 1979, №11, с.1466-1469].
2
2
Из литературных данных известно, что алифатические амиды (Ха-д), вступая в реакцию циклотиометилирования в присутствии BuONa/BuOH, образуют N-ацил-1,3,5-дитиазинаны (XIa-д) [В.Р.Ахметова, P.P.Хайруллина, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Мультикомпонентная гетероциклизация амидов карбоновых кислот с HS и CHO. Журнал органической химии, 2008, т.44, №21, с 200-206].
Перечисленными выше способами не может быть получена N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевина.
Задачей изобретения является получение N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины однореакторной конденсацией гидразинкарботиоамида (тиосемикарбазида) с формальдегидом и сероводородом.
Предлагаемый нами способ синтеза 1,3,5-дитиазинанов заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом формальдегида со свежеприготовленной смесью тиосемикарбазид-BuONa/BuOH (pH>11.5) при соотношении тиосемикарбазид:BuONa/BuOH, равном 1:3. Реакция осуществляется при соотношении тиосемикарбазид:формальдегид:сероводород, равном 1:3:2. Реакционную смесь перемешивают 7 ч, поддерживая заданную температуру (40°C), затем нейтрализуют расчетным количеством разбавленной HCl. Образующуюся N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину отфильтровывают и промывают EtOH. Реакция протекает по схеме:
Преимущества предлагаемого способа
На основании предложенного способа можно селективно получать N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину, синтез которой в литературе ранее не описан. Предлагаемый способ препаративно прост, в качестве растворителя используется н-бутиловый спирт, процесс не требует больших энергозатрат, и не образуются токсичные отходы.
Способ поясняется примерами
2
ПРИМЕР. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газопроводящей трубкой и капельной воронкой, при 40°C помещали 3 моля формальдегида, барботированием насыщали его сероводородом в течение 20 мин. В другом реакторе при комнатной температуре (20°C) смешивали тиосемикарбазид с BuONa/BuOH при соотношении 1:3 (pH>11.5) и прибавляли по каплям в раствор, полученный барботированием газообразного HS в формальдегид. Реакционную смесь перемешивали 7 ч, поддерживая заданную температуру (40°C), затем нейтрализовали расчетным количеством разбавленной HCl. Образующуюся N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину отфильтровывали и промывали EtOH. Выход составил 92%.
Спектральные характеристики
N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины
<img file="00000007.tif" he="24" wi="45" img-content="undefined" img-format="tif" />
Выход 92%, т.пл. 145-146°C. ИК-спектр, ν/см<sup>-1</sup>: 710, 1010, 1190, 1270, 1370, 1465, 2920, 3280. Спектр ЯМР <sup>1</sup>H (δ, м.д., ДМСО-d<sub>6</sub>): 3.60 (т, 1H, CH<sub>2e</sub>(2)), 3.96 (т, 2Н, СН<sub>2е</sub>(4,6)), 4.60 (т, 1H, СН<sub>2а</sub>(2)), 4.92 (т, 2Н, СН<sub>2а</sub>(4,6)); 7.66 (c, 2Н, H<sub>2</sub>N(9); 8.22 (c, 1H, HN(7)). Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ, м.д., ДМСО-d<sub>6</sub>): 31.02 (c C(2)); 58.25 (c С(4,6)); 179.89 (c, C(8)). Масс-спектр, m/z (l<sub>отн.</sub>, %): 196 (100) [М+1]<sup>+</sup>; 161 (38) [M-S]<sup>+</sup>; 136 (13) [M-CH<sub>2</sub>SCH<sub>2</sub>]<sup>+</sup>; 122 (31) [M-SCH<sub>2</sub>S]<sup>+</sup>; 102 (72) [M-CH<sub>2</sub>SCH<sub>2</sub>S]<sup>+</sup>; 76 (47) [M-NCH<sub>2</sub>SCH<sub>2</sub>SCH<sub>2</sub>]<sup>+</sup>. Вычислено (%): C, 24.60; H, 4.64; N, 21.51; S, 49.25. C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>N<sub>3</sub>S<sub>3</sub>. Найдено (%): C, 24.15; H, 4.39; N, 22.10; S, 48.94.
* - Спектры ЯМР <sup>1</sup>Н и <sup>13</sup>С записаны на спектрометре "Bruker AVANCE 400" с рабочей чистотой 300 и 100 МГц, внутренний стандарт ТМС. ИК-спектры снимали на спектрометре "Specord 75IR" в вазелиновом масле. Хромато-масс-спектрометрический анализ проведен на приборе «Shimadzu LCMS-2010 EV» в режиме химической ионизации при атмосферном давлении (ХИАД). Максимальная температура ионного источника (APCI probe) 500°C; температура нагревателя 200°C, температура испарителя 250°C. Скорость жидкого потока 0.05 мл/мин. Скорость газа-распылителя составила 2.5 мл/мин. Напряжение на источнике ионов (+) 4.5 кВ, (-) 3 кВ. Элементный анализ образцов определяли на элементном анализаторе фирмы Karlo Erba, модель №1106.