СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛ- И АЦИЛ-ЗАМЕЩЕННЫХ ТИАЗОЛОВ
METHOD OF PRODUCING ALKYL- AND ACYL-SUBSTITUTED THIAZOLES

Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу алкил- и ацил-замещенных тиазолов, в частности, получения 2-ацетилтиазола, 4-метил-2-изобутилтиазола и 4-метил-2-этилтиазола, которые могут применяться для производства фармацевтических средств, использоваться в химической промышленности, а также для изготовления пищевых ароматизаторов.
Из "Уровня техники" известен способ получения 2-алкил или -арилзамещенных А-3 тиазолинов, заключающийся в получении на первой стадии дигидротиазола из серосодержащего органического соединения 2,5-диалкил-2,5-дигидроксидитиана, алифатического или ароматического альдегида и аммиака. На следующей стадии промежуточный дигидротиазол подвергается окислительной ароматизации различными окислителями, например, п-бензохиноном, или кислородом воздуха в присутствии катализатора, в тиазол. После проведения этой стадии целевое вещество также необходимо подвергать очистке. Выход конечного соединения на 2 стадии небольшой (≤50%) (см. патент США №3816445, кл. МПК C07D 277/10, опубл. 1974-06-11).
Недостатками этого способа получения является использование газообразного аммиака в качестве исходного реагента, что создает дополнительные трудности в области безопасности производства, а также использование дорогого компонента п-бензохинона, что в свою очередь влечет удорожание конечного продукта.
Другим широко применяющимся методом синтеза тиазолов в промышленности является циклизация 2,5-диалкил-2,5-дигидроксидитиана с алифатическими или ароматическими нитрилами (cm.S. Lingaraju, Т. R. Swaroop, А. С.Vinayaka, K. S. S. Kumar, М. P. Sadashiva, K. S. Ragappa, Synthesis, 2012, 44, 1373-1379).
Недостатком данного способа является труднодоступность исходных нитрилов и их высокая токсичность, что при работе с ними увеличивает требования к безопасности производства.
Техническая проблема заключается в высокой трудоемкости способа, большом количестве стадий и увеличении требований к безопасности производства при использовании исходных реагентов.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.
Технический результат заключается в упрощении способа, снижении количества стадий, исключении и снижении используемых реагентов, усложняющих способ и высоком выходе целевых веществ.
Технический результат обеспечивается тем, что способ получения алкил- и ацил-замещенных тиазолов, представляет собой кислотно-катализируемую реакцию циклизации и включающий внесение в реактор, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и обогреваемой рубашкой, 2,5-дизамещенного-2,5-дигидрокси-1,4-дитиана, мочевины в воде в присутствии лимонной кислоты и нагрева суспензии до 94°С. В реактор вносят алифатические или ароматические альдегиды, реакционную смесь нагревают и выдерживают в течение 2 часов с поддержанием температуры до 100°С при постоянном перемешивании. Полученную смесь фракционируют при пониженном давлении 100 мм.рт.ст. и по окончании процесса образования алкил- и ацил-замещенных тиазолов собирают кипящую фракцию.
В соответствии с частными случаями выполнения способ имеет следующие особенности.
В качестве алифатических и ароматических альдегидов используют пропаналь, изобутаналь, метилглиоксаль.
Получение алкил- и ацил-замещенных тиазолов происходит по следующей реакции:
3
2
5
3
3
7
4
10
4
10
4
10
где R1 - -СН, -СН, -СН7, -i-CH, -CH, sec-CtH, tert-CH, -Ar, -Acyl - алкил-, ацил-.
3
2
5
3
3
7
4
10
4
10
4
10
R2 - -CH, -CH –СН7, -i-CH, -CH, sec-CH, tert-CH, -Ar, -Acyl - алкил-, ацил-.
1,2
3
2
5
3
3
7
4
10
4
10
4
10
R=-CH, -CH, -СН7, -i-СН, -CH, sec-CH, tert-CH, -Ar, -Acyl-алкил-, ацил-.
Способ включает внесение в реактор объемом 3 литра, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и обогреваемой рубашкой, суспензии 750 г (4,92 моль) 2,5-диметил-2,5-дигидрокси-1,4-дитиана (1), 200 г мочевины и 2 г лимонной кислоты (2). При взаимодействии с мочевиной получается азотосодержащие соединение (3), которое является промежуточным продуктом реакции. Суспензию нагревают до 94°С. В реактор вносят алифатические или ароматические альдегиды, в частности, пропаналь, изобутаналь, метилглиоксаль небольшими порциями. Затем реакционную смесь нагревают и выдерживают ее в течение 2 часов, осуществляя перемешивание и нагрев с поддержанием температуры до 100°С. Полученную смесь фракционируют при пониженном давлении 100 мм.рт.ст. и по окончании процесса образования алкил- и ацил-замещенных тиазолов собирают кипящую фракцию в соответствующих интервалах 76-112°С, получая 2,5-дизамещенные производные тиазолов (4), теоретический выход составляет 86-98%.
Преимуществами предлагаемого способа получения алкил - и ацил -замещенных тиазолов является использование 2,5-диметил-2,5-дигидрокси-1,4-дитиана в качестве реагента и получение в одну стадию тиазольного ядра без предварительного получения производных дигидротиазола с дальнейшей ароматизацией. Кроме того отсутствуют дорогие и труднодоступные компоненты, а также токсичные реагенты, в результате использования которых усложняется процедура очистки. К преимуществам предлагаемого способа относятся также отсутствие органических растворителей, соответственно отсутствие необходимости его удаления при очистке продукта, катализаторов, вспомогательных реагентов (окислителей), а также высокий выход целевых веществ.
Сущность настоящего изобретения характеризуется следующими примерами.
Пример 1
В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и обогреваемой рубашкой, вносят суспензию 750 г (4,92 моль) 2,5-диметил-2,5-дигидрокси-1,4-дитиана, 200 г мочевины и 2 г лимонной кислоты в 3 л, суспензию нагревают до 94°С и небольшими порциями (50-60 мл/мин) добавляют 1000 г (9,85 моль) изобутаналя, таким образом чтобы температура не поднималась выше 100°С, после окончания добавления (около 20 минут), реакционную смесь перемешивают дополнительно в течение 2 часов при 100°С. По окончании процесса реакции реакционную смесь фракционируют при пониженном давлении 100 мм.рт.ст. Собирают фракцию, кипящую в интервале 110-112°С, которая соответствует 4-метил-2-изопропилтиазолу. Масса фракции составляет 600 г, теоретический выход составляет 86%.
Пример 2
В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и обогреваемой рубашкой, вносят суспензию 750 г (4,92 моль) 2,5-диметил-2,5-дигидрокси-1,4-дитиана, 200 г мочевины и 2 г лимонной кислоты в 3 л, суспензию нагревают до 94°С и небольшими порциями (50-60 мл/мин) добавляют 1000 г (9,85 моль) пропаналя, таким образом чтобы температура не поднималась выше 100°С, после окончания добавления (около 20 минут), реакционную смесь перемешивают дополнительно в течение 2 часов при 100°С. По окончании процесса реакции реакционную смесь фракционируют при пониженном давлении 100 мм.рт.ст. Собирают фракцию, кипящую в интервале 88-90°С, которая соответствует 4-метил-2-этилтиазолу. Масса фракции составляет 700 г, теоретический выход составляет 96%.
Пример 3
В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, капельной воронкой и обогреваемой рубашкой, вносят суспензию 750 г (4,92 моль) 2,5-дигидрокси-1,4-дитиана, 200 г мочевины и 2 г лимонной кислоты в 3 л, суспензию нагревают до 94°С и небольшими порциями (50-60 мл/мин) добавляют 1000 г (9,85 моль) метилглиоксаля, таким образом чтобы температура не поднималась выше 100°С, после окончания добавления (около 20 минут), реакционную смесь перемешивают дополнительно в течение 2 часов при 100°С. По окончании процесса реакции реакционную смесь фракционируют при пониженном давлении 100 мм.рт.ст. Собирают фракцию, кипящую в интервале 76-78°С, которая соответствует 2-ацетилтиазолу. Масса фракции составляет 700 г, теоретический выход составляет 98%.