СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,3,5-ТИАДИАЗИНАН-4-(ТИ)ОНОВ
METHOD OF PRODUCING 1,3,5-THIADIAZINAN-4-(THI)ONES

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов общей формулы (1):
Соединения общей формулы (1) перспективны как модифицированные селективные сорбенты, экстрагенты благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. Наука. М., 1993, с.192], а также бактерицидны [Starkey R.J., Monteith G.A., Aften C.W. Biocide for well stimulation and treatment fluids. Pat. № WO 2008/016662 A2, 2008] и инсектициды [Suyou Liu, Xuhong Qian, Jing Chen, Gonghua Song. Novel fused heterocycles: synthesis and activity of 5,6-dihydro-7-thia-1,3,3a,5-tetraazainden-4-one and 1-thia-3,4a,9-triazafluoren-4-one derivatives // Monatshefte fur Chemie., 2000, 131, p.953-957].
Известен способ [Goerdeler J., Bartsch H.-Ju. Chem. Berichte, 118, 1985, p.4196-4202] получения 1,3,5-тиадиазинан-2-тиона (2) взаимодействием фурфуриламина с сероуглеродом и гидроксидом калия с последующей циклизацией с двумя молями формальдегида и одним молем β-аланина
Известным способом не могут быть получены 1,3,5-тиадиазин-4-(ти)оны формулы (1).
Известен способ [Katritzky A.R., Vakulenko A.V., Xu Y.-J., Steel P.J., Synthesis of 3,4-dihidro-2H-1,3,5-thiadiazines // J. Org. Chem., 2002, 67, №14, p.4960-4962] получения замещенных 5,6-дигидро-1,3,5-тиадиазин-4-онов (3) конденсацией тиоамидов, содержащих изоцианатную группу с кетенами, имидами и карбодиимидами
Известный способ не позволяет синтезировать 1,3,5-тиадиазин-4-(ти)оны общей формулы (1).
Известен способ [Sakamoto М., Takahashi М., Arai W. et al. X-Ray crystallographic analysis and photochemical reaction of asymmetrically substituted α, β-unsaturated thioamides // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1998, p.3731-3736] получения производных пиримидо[6.1-b][1,3,5]тиадиазинана (4) взаимодействием R,R-метиленцианотиоацетамидов с первичными ариламинами и формальдегидом
Известным способом не могут быть получены 1,3,5-тиадиазин-4-(ти)оны общей формулы (1).
Известен способ [Kanno H. An approach to a novel insect growth regulator buprofezin (Applaud) // Pure&Appl. Chem., 59, 1987, №8, p.1027-1032] получения 2,3,5-замещенных 1,3,5-тиадиазинан-4-онов (5) реакцией 1,3-дизамещенной тиомочевины с хлорметил(фенил)карбамидхлоридом через стадию образования иминоформы тиомочевины
Известный способ не позволяет синтезировать 1,3,5-тиадиазин-4-(ти)оны общей формулы (1).
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по селективному синтезу 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов общей формулы (1).
Предлагается новый способ получения 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов общей формулы (1).
2
2
Сущность способа заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом (HS) водного 37%-ного раствора формальдегида (CHO) со смесью (тио)карбамида и свежеприготовленного н-бутилата натрия (н-BuONa) в бутаноле, взятыми в мольном соотношении (тио)карбамид: формальдегид: сероводород: н-BuONa = 10:(15-25):(15-25):(35-45), предпочтительно 10:20:20:40, при температуре 70-90°C и атмосферном давлении в течение 5-7 ч, предпочтительно 6 ч. Выход 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов (1) составляет 42-66%. Реакция протекает по схеме
Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием соответствующих (тио)карбамидов. В присутствии других производных (тио)карбамидов [например, N,N-диалкил(тио)карбамиды] или других альдегидов или меркаптанов (например, уксусный, пропионовый альдегиды, этил-, пропилмеркаптаны) целевые продукты (1) не образуются. Реакции проводили при температуре 70-90°C. При более высокой температуре (например, 100°C) увеличиваются энергозатраты. При меньшей температуре (например, 30°C) снижается скорость реакции. н-Бутилат натрия является промотором и в реакцию не вовлекается.
Существенные отличия предлагаемого способа
В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов используются промышленно доступные (тио)карбамиды, формальдегид и сероводород. Реакция идет с селективным образованием целевых продуктов (1).
В известном способе в качестве исходных реагентов используются 1,3-дизамещенная тиомочевина и хлорметил(фенил)карбамидхлорид. Известный способ не позволяет получать 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)оны общей формулы (1).
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами
Способ позволяет получать с высокой селективностью 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)оны общей формулы (1) с использованием промышленно доступных исходных реагентов. Предлагаемый способ технологически прост, не образуются токсичные отходы, процесс не требует больших энергозатрат.
Способ поясняется примером
Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 20 ммоль водного 37%-ного раствора формальдегида, барботированием насыщают водный раствор формальдегида сероводородом (20 ммоль) в течение ~30 минут. В другом реакторе смешивают 10 ммоль карбамида с 40 ммоль свежеприготовленного раствора н-бутилата натрия в 10 мл н-бутанола. Эту смесь прикапывают в реактор с насыщенным сероводородом формальдегидом, перемешивают 6 ч при температуре 80°C, выделяют 1,3,5-тиадиазинан-4-он с выходом 58%.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.
№№ п/п
Исходный амид
Соотношение амид: CH<sub>2</sub>O: H<sub>2</sub>S: н-BuONa, ммоль
Время реакции, час
Температура, °C
Выход (1), %
1
Карбамид
10:20:20:40
6
80
58
2
-//-
10:15:20:40
6
80
49
3
-//-
10:25:20:40
6
80
60
4
-//-
10:20:15:40
6
80
45
5
-//-
10:20:25:40
6
80
61
6
-//-
10:20:20:45
6
80
66
7
-//-
10:20:20:35
6
80
42
8
-//-
10:20:20:40
7
80
63
9
-//-
10:20:20:40
5
80
50
10
-//-
10:20:20:40
6
90
59
11
-//-
10:20:20:40
6
70
51
6
Тиокарбамид
10:20:20:40
6
80
56
Спектральные характеристики 1,3,5-тиадиазинан-4-(ти)онов (1):
-1
1
13
2
1,3,5-тиадиазинан-4-он. Т. пл. 215-218°C. ИК-спектр, ν/см: 710, 1020, 1240, 1370, 1450-1540, 1630, 2910, 3320. Спектр ЯМР H δ, м.д.: 4.27 м (4H, CH(2,6)); 6.78 м (2H, NH (3,5)). Спектр ЯМР C δ, м.д.: 44.05 т (C (2,6)); 155.01 с (C (4)).
+
3
6
2
Масс-спектр, m/z: 119.095 [M+H]. Найдено (%): C, 30.93; H, 5.56; O, 13.05; N, 22.67; S, 27.79. CHNSO. Вычислено (%): C, 30.51; H, 5.08; O, 13.56; N, 23.73; S, 27.12.
-1
1
2,6
3,5
13
2,6
1,3,5-тиадиазинан-4-тион. Т. пл. 178-180°C. ИК-спектр, ν/cm: 660, 980, 1212, 1378-1468, 1580, 1670, 2915, 3460. Спектр ЯМР H δ, м.д.: 4.26-4.27 уш.с.(4H, H); 8.64 с (2H, H). Спектр ЯМР C δ, м.д.: 43.63 т (C); 175.97 с (C4).
+
3
6
2
2
Масс-спектр, m/z: 135.105 [M+H]. Найдено (%): C, 26.54; H, 4.44; N, 21.00; S, 48.02. CHNS. Вычислено (%): C, 26.84; H, 4.51; N, 20.87; S, 47.78.