СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ [4Н-1,3,5-ДИТИАЗИН-5(6Н)-ГИДРОКСИ]-МЕТАНОЛА, [2-[4Н-1,3,5-ДИТИАЗИН-5(6Н)-ИЛ]ЭТОКСИ]-МЕТАНОЛА, [2-[4Н-1,3,5-ДИТИАЗИН-5(6Н)-ИЛ]БУТОКСИ]-МЕТАНОЛА ИЛИ ДИГИДРО-α-[(ГИДРОКСИМЕТОКСИ)МЕТИЛ]-4Н-1,3,5-ДИТИАЗИН-5-АЦЕТИК АЦИДА
METHOD OF PRODUCING [4N-1,3,5-DITHIAZINE-5(6N)-HYDROXY]-METHANOL, [2-[4N -1,3,5-DITHIAZIN-5 (6N)-YL]ETHOXY]-METHANOL, [2-[4N-1,3,5-DITHIAZIN-5(6N)-YL]BUTOXY]-METHANOL OR DIHYDRO-α-[(HYDROXYMETHOXY)METHYL]-4N-1,3,5-DITHIAZINE-5-ACETIC ACID

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанола, [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанола, [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанола и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацида общей формулы
2
где R=OCHOH (1а);
2
2
2
R=СНСНОСНОН (1б);
2
3
2
2
R=СН(СНСН)CHOCHOH (1в);
2
2
2
2
R=СН(CHOCHOH)СНСООН (1г).
Соединения дитиазинового ряда могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов, специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных средах (от легкой промышленности до нефти), биологически активных веществ по отношению к сульфатредуцирующим бактериям.
Известен способ (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Л.Ф.Коржова, Т.В.Хакимова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, Э.А.Круглов, У.М.Джемилев. Многокомпонентная конденсация алифатических аминов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер. хим. 2005, 2, 423) получения производных 1,3,5-дитиазина, в частности 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанола (2) и 2-пергидро(1,3,5-оксатиазин-5-ил)-1-этанола (3) взаимодействием этаноламина с сероводородом и формальдегидом по схеме:
Известный способ не позволяет получать [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г).
Известен способ (Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler. F.P. 1,341,792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d)) получения производных 1,3,5-дитиазина, в частности 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанола (2), взаимодействием гидросульфида натрия (NaHS) с этаноламином и формальдегидом по схеме:
Известный способ не позволяет получать [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г). Данным способом получен 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанола (2) на основе дорогостоящего и высокочистого гидросульфита натрия, который получают из сероводорода и этилата натрия.
Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении [4Н-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанола (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанола (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанола (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацида(1г).
Предлагается новый способ синтеза [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанола (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанола (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанола (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацида (1г).
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
Сущность метода заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) с водным раствором аминоспирта, общей формулы: R-NH (где R=OCHOH (1a); CHCHOCHOH (1б); СН(СНСН)CHOCHOH (1в); СН(CHOCHOH)СНСООН (1г)), взятыми в мольном соотношении аминоспирт: формальдегид:сероводород = 1:4:2, при температуре 40°С и перемешивании в течение 3 часов. Образуется [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а), ([2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г)). Реакция протекает по схеме:
2
где R=OCHOH (1а);
2
2
2
R=CHCHOCHOH (1б);
2
3
2
2
R=СН(СНСН)CHOCHOH (1в);
2
2
2
2
R=СН(CHOCHOH)СНСООН (1г).
Целевые продукты [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г) образуются только лишь с участием гидроксиламина (этаноламина, 2-амино-3-оксипропановой кислоты, 2-бутаноламина), формалина и сероводорода. В присутствии других производных аминоспиртов (например, 4-аминобутанола, 5-аминобутанола), других альдегидов (например, уксусного, пропионового), других меркаптанов (например, этил- или амилмеркаптаны) целевые продукты (1) не образуются. Реакции проводили при температуре 40°С. При более высокой температуре не наблюдается существенного увеличения выхода целевых продуктов, а при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.
Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания формалина по отношению к аминоспирту не приводит к повышению выхода целевых продуктов (1).
Существенные отличия предлагаемого способа
В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются гидроксиламин, этаноламин, 2-амино-3-оксипропановая кислота, 2-бутаноламин в реакции с формальдегидом и сероводородом в соотношении 1:4:2, в известном способе в качестве исходного реагента” применяют этаноламин и дорогостоящий, высокочистый гидросульфит натрия (NaHS) (в соотношении исходных реагентов 1:3:2), который, как известно, получают из сероводорода и этилата натрия.
Преимущества предлагаемого способа
Способ позволяет получать с высокой региоселективностью [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б), [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) и дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г), синтез которых в литературе не описан. Разработанный нами метод отличается простотой проведения эксперимента и не требует применения дорогостоящего и высокоочищенного гидросульфида натрия.
Способ поясняется примерами
ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником, газоподводящей трубкой и капельной воронкой, при комнатной температуре 40°С помещают 3 моля формалина (37% водный раствор), барботированием насыщают раствор формалина сероводородом в течение 30 мин, прикапывают 1 моль солянокислый гидроксиламин в воде, перемешивают 3 ч. При 40°С выделяют [4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанол (1а) с выходом 56%.
Спектральные характеристики*
[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-гидрокси]-метанола (1а):
<img file="00000005.tif" he="24" wi="46" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н, δ, м.д.: (d<sub>6</sub>-ДМСО) 4.50 уш.с (2Н, Н<sup>2</sup>), 4.90 уш.с (4Н, Н<sup>4,6</sup>), 5.19 д (2Н, Н<sup>8</sup>,<sup>3</sup>J 5.4 Гц), 6.99 т (Н, ОН <sup>3</sup>J 5.4 Гц).Спектр ЯМР <sup>13</sup>С, δ, м.д.: 30.44 т (С<sup>2</sup>), 57.22 т (С<sup>4,6</sup>), 89.98 т (С<sup>8</sup>).
Масс-спектр, m/z (I<sub>отн</sub>, %): 167 (5) [М]<sup>+</sup>, 135 (7) [M-S]<sup>+</sup>, 121 (57) [M-SCH<sub>2</sub>]<sup>+</sup>, 110 (8) [M-CSCH]<sup>+</sup>, 91 (10)[CHSCH<sub>2</sub>S]<sup>+</sup>, 75 (32) [HOCH<sub>2</sub>ONHCH<sub>2</sub>]<sup>+</sup>, 57 (29) [ONCH<sub>2</sub>CH]<sup>+</sup>, 46 (76) [CH<sub>2</sub>S]<sup>+</sup>, 45 (100) [CHS]<sup>+</sup>.
*Спектры ЯМР <sup>1</sup>Н зарегистрированы на спектрометре "Bruker АМ-300" (300 МГц) и "Tesla BS-487" (100 МГц), ЯМР <sup>13</sup>С на спектрометре "Jeol FX 90Q" (89.55 и 22.50 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCl<sub>3</sub> и d<sub>6</sub>-ДМСО. Хромато-масс-спектральный анализ соединений проводили на приборе Finigan 4021.
ПРИМЕР 2. Аналогичным способом из этаноламина получают [2-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанол (1б) с выходом 18%.
Спектральные характеристики
[2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]этокси]-метанола (1б)
<img file="00000006.tif" he="23" wi="61" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н, δ, м.д.: (d<sub>6</sub>-ДМСО) 1.95 т (2Н, Н<sup>7</sup>, <sup>3</sup>J 7.1 Гц), 3.60 т (2Н, Н<sup>8</sup>, <sup>3</sup>J 7.1 Гц), 4.50 уш.с (2Н, Н<sup>2</sup>), 4.90 уш.с (4Н, Н<sup>4,6</sup>), 5.19 д (2Н, Н<sup>10</sup>, <sup>3</sup>J 5.4 Гц), 6.99 т (Н, ОН <sup>3</sup>J 5.4 Гц).Спектр ЯМР <sup>13</sup>С, δ, м.д.: 31.52 т (С<sup>2</sup>), 53.53 т (С<sup>7</sup>), 57.11 т (С<sup>4,6</sup>), 63.37 т (С<sup>8</sup>), 88.44 т (С<sup>10</sup>).
Масс-спектр, m/z (I<sub>отн</sub>, %): 195 (13) [М]<sup>+</sup>, 193 (89) [М-2]<sup>+</sup>, 148 (26) [M-SCH<sub>2</sub>]<sup>+</sup>, 147 (100) [М-SHCH<sub>3</sub>]<sup>+</sup>, 134 (47) [М-СН<sub>2</sub>ОСН<sub>2</sub>ОН]<sup>+</sup>, 115 (79) [(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>NCH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>OCH<sub>2</sub>OH]<sup>+</sup>, 102 (97) [CHNCH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>OCH<sub>2</sub>OH]<sup>+</sup>, 73 (89) [CCH<sub>2</sub>OCH<sub>2</sub>OH]<sup>+</sup>, 56 (79) [CSC]<sup>+</sup>.
ПРИМЕР 3. Аналогичным способом из 2-бутаноламина получают [2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в) с выходом 52%.
Спектральные характеристики
[2-[4H-1,3,5-дитиазин-5(6H)-ил]бутокси]-метанол (1в):
<img file="00000007.tif" he="29" wi="54" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н (δ, м.д.): 0.82-95 т (3Н, Н<sup>9</sup>), 1.30-1.60 м (2Н, Н<sup>8</sup>), 3.06 т (1Н, Н<sup>7</sup>), 3.35 т (1Н, ОН), 3.92 с (2Н, Н<sup>12</sup>), 3.94 д (2Н, Н<sup>10</sup>), 4.02 с (2Н, Н<sup>2</sup>), 4.33 д (2Н, Н<sub>е</sub> <sup>4</sup>, Н<sub>а</sub> <sup>6</sup>, <sup>2</sup>J=11.5), 4.47 д (2Н,Н<sub>а</sub> <sup>4</sup>, Н<sub>е</sub> <sup>6</sup>, <sup>2</sup>J=11.5).
Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ, м.д.): 10.38 к (С<sup>9</sup>), 25.75 т (С<sup>8</sup>), 32.07 т (С<sup>2</sup>), 55.41 т (С<sup>4,6</sup>), 62.94 д (С<sup>7</sup>), 69.74 т (С<sup>10</sup>), 84.36 т (С<sup>12</sup>).
Масс-спектр, m/z (I<sub>отн</sub> (%)):223 (7) [М]<sup>+</sup>, 162 (20)[М-CH<sub>2</sub>OCH<sub>2</sub>OH<sub>3</sub>]<sup>+</sup>; 130 (8) [M-HSCH<sub>2</sub>SCH<sub>3</sub>]<sup>+</sup>; 116 (7) [M-CH<sub>2</sub>SCH<sub>2</sub>SCH]<sup>+</sup>; 84 (46) [СН<sub>2</sub>СН(СН<sub>2</sub>СН<sub>3</sub>)NCH]<sup>+</sup>; 70 (46) [CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>)N]<sup>+</sup>; 45 (38) [CHS]<sup>+</sup>; 42 (100) [СНСН<sub>2</sub>СН<sub>3</sub>]<sup>+</sup>.
ПРИМЕР 4. Аналогичным способом из 2-амино-3-оксипропановой кислоты получают дигидро-α-[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г) с выходом 64%.
Спектральные характеристики
дигидро-α[(гидроксиметокси)метил]-4H-1,3,5-дитиазин-5-ацетик ацид (1г):
<img file="00000008.tif" he="33" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н (δ, м.д., d<sub>6</sub>-ДМСО, J/Гц): 3.20-3.80 м (9Н,Н<sup>2,4,6,7,8</sup>), 4.25 уш.с (2Н, Н<sup>10</sup>).
Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ, м.д.): 32.47 т (С<sup>2</sup>), 53.96 т (С<sup>4,6</sup>), 60.27 д (С<sup>7</sup>), 64.34 т (С<sup>8</sup>), 87.50 т (С<sup>10</sup>), 166.40 т (С<sup>12</sup>).