СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-АРИЛ-1,5,3-ДИТИАЗОКАНОВ
METHOD OF OBTAINING 3-ARYL-1,5,3-DITHIAZOCANES

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов обшей формулы (1a-i):
Азот и серусодержащие гетероциклы известны как антибактериальные, антигрибковые и антивирусные агенты (Stillings M.R., Welbourn А.P., Walter D.J. Substituted 1,3,4-thiadiazoles with anticonvulsant activity// Med. Chem. 1986. 29. P.2280-2284. Kidwai M., Negi N., Chaudhary S.R. Cyclothiomethylation of arge hydrazines with formaldehyde// Acta Pharma. 1995. 45. P.511; Тюкавкина H.A., Зурабян С.Э., Белобородов B.Л. и др. Органическая химия. М.: Дрофа, 2008. с.66 - 67). Они перспективны в качестве катализаторов, биологически активных комплексообразователей, селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов [Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Rocssler. F.P. 1,341,792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d)], специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных технических средах (от легкой промышленности до нефти) (Джемилев У.М., Алеев Р.С., Дальнова Ю.С., Кулакова Р.В., Хафизова С.Р., Ковтуненко С.В., Калимуллин А.А., Андрианов В.М., Исмагилов Ф.Р., Гафиатуллин P.P. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Пат. РФ №2160233, 2000; Джемилев У.М., Алеев Р.С, Дальнова Ю.С., Кунакова Р.В., Хафизова С.Р. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Пат. РФ №2206726, 2003).
Известен способ (M.Preiss. 1,2,5-Thiadiazolidin-1,1-dioxid und Homologe. Chem.Ber, 1978, 111, p.1915-1921) получения соединений дитиазоцинанового ряда, а именно, 1,2,8-тиадиазоцин-1,1 -диоксид (2) с выходом 23% взаимодействием пентаметилендиамина с сульфамидом в этаноле при комнатной температуре за 20 ч по схеме:
Известным способом не могут быть получены 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i).
3
Известен способ (U.Wellmar. Urea as Leaving Group in the Synthesis of 3-(tert-Butyl)perhydro-1,5,3-dithiazepine. J.Heterocyclic Chem., 1998, 35, p.1531) получения соединений 1,5,3-дитиазепинанового ряда, а именно, 3-(трет-бутил)пергидро-1,5,3-дитиазепина (3) с выходом 45% взаимодействием 5-(трет-бутил)-2-оксогексагидро-1,3,5-триазина с 1,2-этандитиолом в присутствии BF·2НОАс при комнатной температуре за 2 ч по схеме:
Известным способом не могут быть получены 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i).
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по получению 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i).
Предлагается новый способ получения 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i).
1
1
7
7
1
1
7
7
2
2
Сущность способа заключается во взаимодействии N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина с ариламином (арил = фенил, m- и p-метилфснил, o-, m- и p-метоксифенил, o-, m- и p-нитрофенил) в присутствии катализатора CuCl, взятыми в мольном соотношении N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин: ариламин: CuCl = 10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5 при температуре ~60°С и атмосферном давлении в хлороформе в качестве растворителя в течение 60-90 минут. Выход соответствующих 3-арил-1,5,3-дитиазоканов общей формулы (1a-i) составляет 64 - 93%. Реакция протекает по схеме:
1
1
7
7
3-Арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i) образуются только лишь с участием N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина и ариламина, взятых в стехиометрических количествах. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других серусодержащих соединений (например, алкил-, арилтиолы) или других первичных аминов (например, алкиламины) целевые продукты (1a-i) не образуются.
2
2
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl больше 7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1a-i). Использование катализатора CuCl менее 3 мол.% снижает выход (1a-i), что связано с уменьшением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре ~60°С. При меньшей температуре (например, 10°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в хлороформе, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты и целевые продукты.
Существенные отличия предлагаемого способа:
3
В известном способе реакция идет с участием в качестве исходного реагента 5-(трет-бутил)-2-оксогексагидро-1,3,5-триазина в присутствии BF·2HOAc с образованием 3-(трет-бутил)пергидро-1,5,3-дитиазспина (3).
Известный способ не позволяет получать индивидуальные 3-арил-1,5,3-дитиазоканы обшей формулы (1a-i).
1
1
7
7
2
В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются ариламины и N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин, реакция идет под действием катализатора CuCl.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
Способ позволяет получать с высокой селективностью индивидуальные 3-арил-1,5,3-дитиазоканы общей формулы (1a-i), синтез которых в литературе не описан.
Способ поясняется следующими примерами:
1
1
7
7
2
ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 10 ммоль N,N,N,N-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамина и 10 ммоль анилина, 5 мл хлороформа, 0.5 ммоль катализатора CuCl, перемешивают при температуре ~60°С в течение 75 мин, выделяют 3-фенил- 1,5,3-дитиазокан (1а) с выходом 75%.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.
Таблица 1
№п/п
Исходный ариламин
Соотношение ариламин: N<sup>1</sup>,N<sup>1</sup>,N<sup>7</sup>,N<sup>7</sup>-тетраметил-2,6-дитиагептан-1,7-диамин: CuCl<sub>2</sub>, ммоль
Время реакции, час.
Выход (1), %
1
анилин
10:10:0.5
75
75
2
-«-
10:10:0.3
75
64
3
-«-
10:10:0.7
75
81
4
-«-
10:10:0.5
60
68
5
-«-
10:10:0.5
90
77
6
m-метиланилин
10:10:0.5
75
85
7
p-метиланилин
10:10:0.5
75
93
8
o-метоксианилин
10:10:0.5
75
84
9
m-метоксианилин
10:10:0.5
75
80
10
p-метоксианилин
10:10:0.5
75
87
11
o-нитроанилин
10:10:0.5
75
76
12
m-нитроанилин
10:10:0.5
75
79
13
p-нитроанилин
10:10:0.5
75
73
Все опыты проводили в хлороформе при температуре ~60°С.
1
13
7
6.8
2.4
12
14
11
13
10
9
+
+
+
+
+
2
2
2
отн
6
5
6
5
5
7
8
10
Спектр ЯМР Н, δ, м.д: 1.79-1.84 (м, 2Н, CH); 2,74 (т, 4H, CH.J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН); 6.88-7.37 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 29.00(С); 29.16(С); 55.16(С); 114.66(С); 119.58(С); 120.94(С); 128.78(С); 143.31(С); 144.38(C). Масс-спектр, m/z (I, %): 225 [M] (10), 77 [СН] (20), 91 [CHN] (80), 107 [CHN] (20); 120 [CHN] (100). М 225.
3-(m-Метилфенил)-1,5,3-дитиазокан (1b)
1
13
15
7
6.8
2.4
14
12
13
11
10
9
+
+
+
+
+
2
3
2
2
отн
7
7
7
7
8
9
10
16
Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,79 (м, 2Н, СН); 2,43 (с, 3H, СН); 2.76 (т, 4Н, СН J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН); 6.76-7.28 (м, 5Н, CH). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 22.21(С); 29.05(С); 32.29(С); 56.70(С); 111.01(С); 113.25(С); 119.66(С); 129.23(С); 139.04(С); 143.47(С). Масс-спектр, m/z (I, %): 239 [M] (20), 91 [СН] (80), 105 [CHN] (100), 150 [CHNS] (50); 180 [CHNS] (100). М 239.
3-(p-Метилфенил)-1,5,3-дитиазокан (1с).
1
13
15
7
6.8
2.4
14.16
11.13
12
9
2
3
2
2
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1,83 (м, 2Н, СН); 2,36 (с, 3Н, СН); 2.71 (т, 4H, СН, J=5.6); 4.72 (с, 4Н, СН); 6.80-7.29 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 22.04(С); 30.42(С); 32.92(С); 56.77(С); 114.30(С); 126.51(С); 138.98(С); 142.90(С).
3-(o-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан(1d)
1
1
7
6.8
16
2.4
11
14
13
12
9
10
+
+
+
+
+
2
2
3
2
отн
7
7
7
7
8
9
9
11
Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,82 (м, 2H, СН); 2,66 (м, 4Н, СH); 3.77 (с, 3H, СН); 4.72 (с, 4Н, СН); 6.77-7.74 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 29.17(С); 30.36(С); 53.79(С); 55.16(С); 106.33(С); 127.61(С); 129.93(C); 131.57(С); 144.81(С); 160.42(С). Масс-спектр, m/z (I, %): 255 [М] (20), 107 [СНO] (10), 121 [CHNO] (70); 135 [СНNO] (25); 149 [CHNO](100). М 255.
3-(m-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан (1е)
1
13
7
6.8
16
2.4
10
12
14
13
9
11
2
2
3
2
Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,78 (м, 2Н, СН); 2,83 (т, 4Н, СН J=5.6); 3.83 (с, 3H, СН); 4.74 (с, 4Н, СН); 6.55-7.28 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 29.00(С); 32.14(С); 55.24(С); 55.59(С); 100.32(С); 103.91(С); 107.91(С); 130.07(С); 147.20(С); 160.74(С).
3-(p-Метоксифенил)-1,5,3-дитиазокан (1f).
1
13
7
6.8
16
2.4
11.13
10.14
9
12
2
2
3
2
Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,81 (м, 2Н, СН); 2,73 (т, 4H, СН J=5.6); 3.80 (с, 3Н, СН); 4.76 (с, 4Н, СН); 6.81-7.27 (м, 5H, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 29.99(С); 32.26(С); 55.65(С); 57.04(С); 114.36(С); 114.89(С); 137.34(С); 152.85(С).
3-(o-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокана (1g)
1
13
7
6.8
2.4
10.14
12
11.13
9
+
+
+
+
+
2
2
отн
6
4
2
6
4
2
2
7
6
2
2
8
8
2
2
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1,57 (м, 2Н, СН); 2,63 (м, 4М, СН); 4.52 (с, 4Н, СН); 6.77-7.74 (м, 5Н, СН). Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 38.67(С); 29.47(C); 55.46(С); 114.81(С); 116.85(С); 126.92(С); 136.02(С). Масс-спектр, m/z (I, %): 270 [M] (20), 122 [CHNO] (80), 136 [CHNO] (100); 150 [CHNO] (40); 196 [CHNOS] (20). M 270.
3-(m-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокана (1h)
1
13
7
6.8
2.4
14
12
10
11
13
9
2
2
2
Спектр ЯМР Н, δ, м.д: 1,92 (м, 2Н, СН); 2,28 (м, 4Н, СН); 4.51 (с, 4Н, СН); 7.01-8.23 (м, 5Н, СН).Спектр ЯМР С, δ, м.д., J/Гц): 27.99(С); 32.00(C); 53.98(С); 111.33(С); 118.85(С); 121.27(С); 129.80(С); 138.90(С); 141.60(С).
3-(p-Нитрофенил)-1,5,3-дитиазокан (1i).
1
13
7
6.8
2.4
10.14
11.13
12
9
2
2
2
Спектр ЯМР H, δ, м.д.: 1,84 (м, 2H, СН); 2,72 (т, 4Н, СН, J=6, J=5.6); 4.78 (с, 4Н, СН); 7.93-8.22 (м, 5Н, СН).Спектр ЯМР С, δ, м.д.: 29.17(С); 31.77(С); 56.56(С); 112.87(C); 125.72(С); 139.63(С); 148.70(С).