СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N,N-БИС-[(1,5,3-ДИТИАЗЕПАН-3-ИЛ)АЛКИЛ]АМИНОВ

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно, к способу селективного получения N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]аминов общей формулы (1):

Сера- и азотсодержащие гетероциклы известны как фунгициды (Е.Б. Рахимова, Р.А. Исмагилов, Р.А. Зайнуллин, Н.Ф. Галимзянова, А.Г. Ибрагимов, ЖПХ, 2013, 86, 10, 1547-1551; В.Р. Ахметова, Е.Б. Рахимова, А.Б. Миннебаев, Р.В. Кунакова, Н.Ф. Галимзянова, ЖОрХ, 2012, 48, 2, 214-220) и селективные комплексообразователи (Akhmetova V.R., Rakhimova Е.В., Vagapov R.A., Minnebaev A.B., Korylova E.V., Buslaeva T.M., Kunakova R.V. Trends in Heterocyclic Chemistry, 2011, 15, 9, 33-41).

Известен способ (В.Р. Ахметова, Е.Б. Рахимова, Р.А. Вагапов, Р.В. Кунакова, У.М. Джемилев. ЖОрХ, 2008, 44, 4, 504-509) получения Ν,Ν-бис{2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил}аминд (2) трехкомпонентной конденсацией диэтилентриамина с формальдегидом и сероводородом, взятых в мольном соотношении 1:6:4, соответственно, в водной среде при температуре 20°С с выходом 34%.

Известный способ не технологичен, так как предполагает применение газообразного и чрезвычайно токсичного сероводорода, который при высокой концентрации не имеет запаха, но даже однократное его вдыхание может вызвать отек легких. Кроме того, известным способом не могут быть получены N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]амины общей формулы (1).

Известен способ (Е.Б. Рахимова, Р.А. Исмагилов, Р.А. Зайнуллин, А.Г. Ибрагимов, У.М. Джемилев. ХГС, 2013, 8, 1325-1330) получения 3,3′-[окса(тиа)алкан-α,ω-диил]-бис-1,5,3-дитиазепанов (3) взаимодействием алифатических гетероцепных α,ω-диаминов, содержащих атомы О и S, с 2,5-дитиагексан-1,6-диамином под действием катализатора SmCl₃·6Н₂О с выходами 54-68%.

Известным способом не могут быть получены N,N-бис-[(l,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]амины общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении Ν,Ν-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]аминов общей формулы (1).

Предлагается новый способ получения N,N-бис-[{1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]аминов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии диамина, выбранного из ряда [N-(2-аминоэтил)этан-1,2-диамин, или N,N′-бис(2-аминоэтил)этан-1,2-диамин, или N-(3-аминопропил)бутан-1,4-диамин] с 1-окса-3,6-дитиациклогептаном в присутствии катализатора SmCl₃·6H₂O, взятых в мольном соотношении диамин : 1-окса-3,6-дитиациклогептан : SmCl₃·6H₂O=1:2:(0.03-0.07), предпочтительно 1:2:0.05. Смесь перемешивают 2.5-3.5 ч при температуре 20°С и атмосферном давлении в среде растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемное соотношение). Выход N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]аминов (1) составляет 50-65%. Реакция протекает по схеме:

N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]амины (1) образуются только лишь с участием 1-окса-3,6-дитиациклогептана и диамина [N-(2-аминоэтил)этан-1,2-диамин, N,N′-бис(2-аминоэтил)этан-1,2-диамин, N-(3-аминопропил)бутан-1,4-диамин], взятых в мольном соотношении 2:1 (стехиометрические количества). При другом соотношении исходных реагентов снижается выход целевого продукта (1). Без катализатора реакция идет с выходом, не превышающим 20%. Проведение указанной реакции в присутствии катализатора SmCl₃·6H₂O больше 7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора SmCl₃·6Н₂О менее 3 мол.% снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 20°С. При температуре выше 20°С (например, 60°С) увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°С (например, 0°С) снижается скорость реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов алифатических гетероцепных α,ω-диаминов, содержащих атомы О и S, с 2,5-дитиагексан-1,6-диамином под действием катализатора SmCl₃·6Н₂О с получением 3,3′-[окса(тиа)алкан-α,ω-диил]-бис-1,5,3-дитиазепанов (3). Известный способ не позволяет получать индивидуальные N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]амины (1).

В предлагаемом способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов алифатических гетероцепных α,ω-диаминов, содержащих атомы N, и 1-окса-3,6-дитиациклогептана под действием катализатора SmCl₃·6Н₂О. В отличие от известного, предлагаемый способ позволяет получать индивидуальные N,N-бис-[(1,5,3-дитиазепан-3-ил)алкил]амины (1), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами

Пример 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке при температуре ~20°С помещают 103 мг (1 ммоль) N-(2-аминоэтил)этан-1,2-диамина в 5 мл этанола и 18 мг (0.05 ммоль) SmCl₃·6H₂O, затем добавляют 272 мг (2 ммоль) 1-окса-3,6-дитиациклогептана в 5 мл хлороформа. Реакционную смесь перемешивают при температуре ~20°С в течение 3 ч, добавляют 5 мл H₂O и экстрагируют хлороформом (15 мл). Хлороформную фракцию очищают колоночной хроматографией на SiO₂, выделяют N,N-бис[2-(1,5,3-дитиазепан-3-ил)этил]амин с выходом 62%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Все опыты проводили при комнатной температуре (~20°С) в системе растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемное соотношение).

Спектральные характеристики¹

(¹Контроль реакции осуществляли методом ТСХ на пластинах Sorbfil (ПТСХ-АФ-В), проявляли парами I₂. Для колоночной хроматографии использовали силикагель КСК (100-200 мкм). Спектры ЯМР (¹Н, ¹³С) сняты на спектрометре Bruker Avance 400 (100.62 МГц для ¹³С и 400.13 МГц для ¹Н) по стандартным методикам фирмы Bruker, внутренний стандарт Me₄Si, растворитель - CDCl₃. Масс спектры получены на приборе MALDI TOF/TOF AUTOFLEX III фирмы Bruker.

N,N-бис[2-(1,5,3-дитиазепан-3-ил)этил]амина:

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., CDCl₃): 2.73 уш.с (4Н, СН₂, Н-9,9′), 2.82 уш.с (4Н, СН₂, Н-8,8′), 3.05 уш.с (8Н, СН₂, Н-6,6′, 7,7′), 4.19 уш.с (8Н, СН₂, Н-2,2′, 4,4′).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 35.82 (С-6,6′, 7,7′), 48.28 (С-9,9′), 50.05 (С-8,8′), 59.79 (С-2,2′, 4,4′).

Масс-спектр, m/z: 338 [М-Н]⁺ (100%), 246 [M-HS(CH₂)₂SH+H]⁺ (61%).

Спектральные характеристики

N,N′-бис[2-(1,5,3-дитиазепан-3-ил)этил]этан-1,2-диамина:

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., CDCl₃): 2.70 м (4Н, СН₂, Н-11,11′), 2.93 уш.с (4Н, СН₂, Н-9,9′), 3.05 уш.с (8Н, СН₂, Н-6,6′, 7,7′), 3.31 уш.с (4Н, СН₂, Н-8,8′), 4.16 уш.с (8Н, СН₂, Н-2,2′, 4,4′), 4.36 уш.с (2Н, NH).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 36.51 (С-6,6′, 7,7′), 47.36 (С-11,11′), 51.53 (С-9,9′), 53.77 (С-8,8′), 59.46 (С-2,2′, 4,4′).

Спектральные характеристики N-[4-(1,5,3-дитиазепан-3-ил)бутил]-N-[3-(1,5,3-Дитиазепан-3-ил)пропил]амина:

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 24.73 (С-14), 25.24 (С-13), 27.86 (С-9), 35.92 (С-6,7), 37.18 (С-19,20), 48.75 (С-8), 50.39 (С-10), 50.73 (С-12), 52.44 (С-15), 53.69 (С-2,4), 59.55 (С-17,22).

Масс-спектр, m/z: 380 [М-Н]⁺ (20%), 288 [M-HS(CH₂)₂SH-H]⁺ (20%), 233 [M-CH₂N(CH₂SCH₂)₂] (100%).