СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2(1,5)-{ БИС[АЛКИЛ-(2-ЦИАНО-3-СУЛЬФАНИЛ)ПРОПАНОАТ]} ЭТАНОВ(СУЛЬФАН-3-ИЛПЕНТАНОВ)
METHOD FOR PRODUCING 1,2(1,5)-{BIS[ALKYL-(2-CYANO-3-SULPHANYL)PROPANOATE]}ETHANE(SULPHANE-3-YLPENTANES)

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности, к способу получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1):
3
Производные сульфанилалканов находят применение в качестве хелатирующих агентов в координационной химии [V.R. Akhmetova, Е.М. Bikbulatova, E.S. Mescheryakova, N.S. Akhmadiev, M.F. Abdullin, A.G. Ibragimov. Synthesis of novel N- and S-derivatives of 2-naphthol - promising ligands for the binuclear copper complexes // Polyhedron, 2020, 187, 114678; N.S. Akhmadiev, E.S. Mescheryakova, R.A. Khisamutdinov, A.N. Lobov, M.F. Abdullin, A.G. Ibragimov, R.V. Kunakova, V.R. Akhmetova. Synthesis, structure and catalytic activity of novel five-membered Pd(II) and Pt(II) metallaheterocycles based on l,2-bis(3,5-dimethylisoxazol-4-yl-methylsulfanyl)ethane // J. Organomet. Chem., 2018, 872, P. 54-62] и биологически активных веществ [A. Francioso, А. В. Conrado, L. Mosca, М. Fontana. Chemistry and biochemistry of sulfur natural compounds: key intermediates of metabolism and redox biology. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, V. 2020, P. 27; Y. Qin, Y. Han, Y. Tang, J. Wei, M. Yang. A general method for site-selective Csp-S bond formation via cooperative catalysis. Chem. Sci., 2020, 11, P. 1276-1282].
Известен способ [A.R. Akhmetova, N.S. Akhmadiev, Z.A. Starikova, A.R. Tulyabaev, E.S. Mescheryakova, A.G. Ibragimov. Catalytic multicomponent thiomethylation of aliphatic 1,3-diketones as efficient one-pot synthesis of novel bis(l,3-diketone-2-ylmethylsulphanyl)alkanes // Tetrahedron, 2015, V. 71, №40. -P. 7722 - 7728] получения 1,2-бис[(1,3-дикетон-2-ил)метилсульфанил]этанов (2) реакцией алифатических 1,3-дикетонов с формальдегидом и 1,2-этандитиолом в присутствии 5 мол% BuONa при комнатной температуре в течение 6 ч с выходом 18 - 85% по схеме:
Известный способ не позволяет получить 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1).
2
2
Известен способ [В.Р. Ахметова, Н.С. Ахмадиев, Р.В. Кунакова, А.Г. Ибрагимов, У.М. Джемилев, Способ получения α-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метокси]-ω-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]алканов. Патент РФ 2605450; заявитель и патентообладатель ИНК РАН, опубл. 20.12.2016 г. Бюл. №35, 8 с.] получения α-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метокси]-ω-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]алканов (3) реакцией 2,4-пентандиона с формальдегидом и α,ω-меркаптоалканолами в присутствии каталитического количества NiCl⋅6HO при комнатной температуре в течение 7 ч с выходом 69 - 76% по схеме:
Известный способ не позволяет получить 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1).
3
2
Наиболее близким является способ [У.М. Джемилев, В.Р. Ахметова, Н.С. Ахмадиев, Р.Ш. Суфиярова, А.Г. Ибрагимов. Способ получения α,ω-(бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов. Патент РФ 2529514; заявитель и патентообладатель ИНК РАН, опубл. 27.09.2014 г. Бюл. №27, 8 с.] получения α,ω-{бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов (4) реакцией 2,4-пентандиона с формальдегидом и α,ω-дитиолами в присутствии каталитического количества BF⋅OEt при комнатной температуре в течение 6 ч с выходом 60 - 85% по схеме:
Предлагается способ получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1) сведения о получении которых в литературе отсутствует.
2
4
2
4
2
Сущность способа заключается в предварительном смешивании α,ω-алкандитиолов общей формулы HS-X-SH (где X=СН; (CH)S) с формальдегидом в течение 30 мин и последующим добавлением алкил-2-цианоацетата (метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат) в присутствии в качестве катализатора пиперидина при мольном соотношении α,ω-алкандитиол : формальдегид : алкил-2-цианоацетат : пиперидин = 1:2:2:(0.03-0.07), предпочтительно 1:2:2:0.05, при температуре 60°С в течение 2-4 ч, предпочтительно 3 ч в этаноле. Выход 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1) составляет 64-93%. Реакции протекают по схеме:
1,2(1,5)-{Бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1) образуются только лишь с участием α,ω-алкандитиолов, формальдегида и алкил-2-цианоацетатов, взятых в стехиометрическом соотношении 1:2:2. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других альдегидов (например, арилзамещенных альдегидов) или с участием других цианидов (например, малононитрил, бензилцианид) целевые продукты общей формулы (1) не образуются. Проведение указанной реакции в присутствии катализатора пиперидина больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1a-d), с участием катализатора пиперидина менее 3 мол. % снижается выход (1a-d). Реакции проводили при температуре 60°С. Правоведение реакции при температуре ниже 60°С (например 40°С) приводит к снижению скорости реакции, а при температуре выше 60°С (например 80°С) увеличиваются энергозатраты.
Существенные отличия предлагаемого способа
3
2
В предлагаемом способе для получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) в качестве исходных реагентов применяются α,ω-алкандитиолы, формальдегид, алкил-2-цианоацетаты и катализатор пиперидин. Реакции протекают при температуре 60°С за 3 ч. Способ позволяет получать 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1). В известном способе для получения α,ω-{бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов применяются в качестве исходных реагентов 2,4-пентандион, формальдегид и в качестве катализатора эфират трифторида бора BF⋅OEt. Реакция протекает при комнатной температуре в течение 6 ч. Известный способ не позволяет получать 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1).
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Получение 1,2-{бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этана 1а. Смесь 0.08 мл (1 ммоль) 1,2-этандитиола и 0.18 мл (2.5 ммоль) 37% водного раствора формальдегида перемешивают в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем добавляют 6 мл этанола, 0.18 мл (2 ммоль) метил-2-цианоацетата и 0.05 ммоль пиперидина. Смесь перемешивают при 60°С в течение 3 ч. Образующийся порошок отфильтровывают, промывают этанолом (1×5) и сушат на воздухе.
Пример 2. Получение 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]} этанов(сульфан-3-илпентанов) (1b-d), осуществляли аналогично примеру 1 и приведены в таблице.
Опыты проводили в этаноле при температуре 60°С. Спектральные характеристики 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) (la-d):
1,2-{Бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этан (1а)
Выход 0.26 г, порошок белого цвета. Т. пл. 108 - 110°С.
max
6
3
2
2
3
6
отн
1
13
ИК-спектр, ν(Вазелин) 683 (C-S), 728, 888, 1013, 1169, 1276, 1735 (С=O), 2256 (C≡N). Спектр ЯМР Н (400 МГц, ДМСО-d), δ, м. д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=12 Hz, СН), 2.81 - 2.87 (4Н, m, CHS), 3.11 - 3.13 (4Н, m, СН), 3.76 (6Н, s, СН); 4.58 (2Н, t, J=6.2 Hz, СН). Спектр ЯМР С (100 МГц, ДМСО-d), δ, м.д.: 24.6, 30.5, 32.1, 39.0, 53.8 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 166.2. Масс-спектр HRMS, m/z (I, %): 339.0443 [М+Na, 100%].
1,2-{Бис[этил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этан (1b)
Выход 0.31 г, порошок белого цвета. Т. пл. 90 - 92°С.
max
6
3
2
2
2
3
6
отн
1
13
Н
ИК-спектр, ν(Вазелин) 665 (C-S), 726, 861, 1027, 1169, 1280, 1300, 1732 (С=O), 2255 (C≡N). Спектр ЯМР H (400 МГц, ДМСО-d), δ, м.д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=7.2 Hz, CH), 2.81 - 2.85 (4H, m, CHS), 3.09 - 3.12 (4H, m, CH), 4.21 (4H, q, J=7.2 Hz, ССН), 4.56 (2H, t, J=6.2 Hz, CH). Спектр ЯМР C (100 МГц, ДМСО-d), δ, м.д.: 14.3, 30.5, 32.1, 39.1, 62.7 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 165.7. Масс-спектр HRMS, m/z (I, %): 367.0760 [М+Na, 100%].
1,5-{Бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}сульфан-3-илпентан (1с)
Выход 0.35 г, порошок белого цвета. Т. пл. 122-124°С.
max
6
2
2
2
3
6
отн
1
13
ИК-спектр, ν(Вазелин) 678 (C-S), 727, 880, 1013, 1195, 1275, 1735 (С=O), 2257 (C≡N): Спектр ЯМР Н (400 МГц, ДМСО-d), δ, м. д. (J, Гц): 2.73 - 2.78 (4Н, m, CHS), 2.82 - 2.85 (4Н, m, CHS), 3.11-3.13 (4Н, m, СН), 3.76 (6Н, s, СН), 4.57 (2Н, t, J=6.2 Hz, СН). Спектр ЯМР С (100 МГц, ДМСО-d), δ, м. д.: 24.8, 30.6, 31.5, 32.4, 39.0, 53.9 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 166.3. Масс-спектр HRMS, m/z (I, %): 399.0477 [М+Na, 100%].
1,5-{Бис[этил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}сульфан-3-илпентан (1d)
Выход 0.26 г, порошок белого цвета. Т. пл. 108 - 110°С.
max
6
3
2
2
2
2
3
6
отн
1
13
Н
ИК-спектр, ν(Вазелин) 678 (C-S), 861, 1027, 1169, 1277, 1733 (С=O), 2255 (C≡N). Спектр ЯМР Н (400 МГц, ДМСО-d), δ, м.д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=5.6 Hz, CH), 2.73 - 2.79 (4H, m, CHS), 2.82 - 2.86 (4H, m, CHS), 3.11 -3.13 (4H, m, CH), 4.22 (4H, q, J=5.6 Hz, ССН), 4.55 (2H, t, J=5.2 Hz, CH). Спектр ЯМР C (100 МГц, ДМСО-d), δ, м.д.: 14.3 (20,25), 30.7, 31.6, 32.4, 39.1, 62.9 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 165.8. Масс-спектр HRMS, m/z (I, %): 427.0791 [M+Na, 100%].