СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-[(ФЕНИЛСУЛЬФАНИЛ)МЕТИЛ]ПЕНТАН-2,4-ДИОНА, ПРОЯВЛЯЮЩЕГО ФУНГИЦИДНУЮ АКТИВНОСТЬ

Изобретение относится к области синтеза соединений с биологической активностью, конкретно к способу получения 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-диона формулы (1).

3-[(Фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1) обладает фунгицидной активностью по отношению к микромицетам фитопатогенных грибов Bipolaris sorokiniana, Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani, вызывающих различные заболевания сельскохозяйственных растений, в том числе корневую гниль зерновых культур [В.И. Билай, Р.И. Гвоздяк, И.Р. Скрипаль и др. Микроорганизмы-возбудители болезней растений. Под ред. Билай В.И. Киев: Наукова думка, 1988, 552 с.].

Известен способ [Р.А.О. Абушев, М.Г.О. Велиев, Р.А.К. Гусейнова, В.М.О. Исмайлов, М.Р.О. Байрамов. 3,4,5-Замещенные пиразолы, обладающие антигрибковой активностью. Патент СССР SU 1824398 А1, 30.06.93. Бюл. 24] получения сульфанилпроизводных 3,5-диметил-1H-пиразола (2), обладающих противогрибковой (Candida albicans) и противобактериальной активностью (Bacillus subtilis, Bacillus anthracoides), реакцией нуклеофильного замещения 4-бромэтил-(3,5-диметилпиразола) с тиолами в присутствии эквимольного количества NaOH в среде пропилового спирта при температуре 80°C в течение 3-4 ч по схеме:

Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1).

Известен способ [Zh. Li, Н. Li, X. Guo, L. Cao, R. Yu, H. Li, and S. Pan. C-H Bond oxidation initiated pummerer- and Knoevenagel-type reactions of benzyl sulfide and 1,3-dicarbonyl compounds. Org. Lett., 2008, 10 (5), p. 803-805] получения 2-[(метилтио)фенил]метил-1,3-дикарбонильных соединений (3) реакцией 1,3-дикарбонильных соединений с бензилсульфидами в присутствии 1.5 мол экв. о-хлоранила при температуре 80°C в течение 30 мин по схеме:

Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1).

Известен способ [L. Li, В. Liu, Q. Wu, X. Lin. Catalyst-free multicomponent synthesis of β-mercapto diketones in water. Chinese J. Chem. 2013, V. 29, №9, p. 1856-1862] получения β-меркаптодикетонов (4) реакцией ацетилацетона с альдегидами и тиолами в водной среде с выходом 58-90% по схеме:

Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1).

Известен многостадийный способ [В. Qiu, Zh. Wang, L. Li, W. Li, Yuan. Selective synthesis and tautomerism of 3-acetyl-2,3/2,5-dihydro-l,5-benzothiazepines. Acta Chimica Sinica, 2011, 69(10), p. 1217-1224] получения 3-[[(2-аминофенил)тио](фенил)метил]пентан-2,4-дионов (5) реакцией 2,4-пентандиона с ароматическими альдегидами с образованием 3-бензилиденпентан-2,4-дионов с последующим взаимодействием с 2-аминотиофенолом в среде вода-метанол в присутствии уксусной кислоты (рН 5-6) при температуре – 5 ~ -7°C в течение 4 ч по схеме:

Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1).

Наиболее близким (прототипом) является способ [Баева Л.А., Бикташева Л.Ф., Фатыхов А.А., Ляпина Н.К. Конденсация ацетилацетона с формальдегидом и тиолами. ЖОрХ. 2013, т. 49. - №9. С. 1300-1303] получения моно(алкилсульфанилметил)земещенных ацетилацетонатов (6) реакцией 2,4-пентандиона с избытком формальдегида и тиолами в присутствии 10 мол. % гидроксида натрия (в течение 2 ч) или в среде воды (в течение 9 ч) при комнатной температуре и атмосферном давлении с выходом ~90% по схеме:

Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1), сведения о получении которого в литературе отсутствуют.

Предлагается способ получения 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-диона (1) на основе доступных товарных продуктов - 2,4-пентандиона, формалина и тиофенола.

Сущность способа заключается во взаимодействии формальдегида CH₂O с тиофенолом (Ph-SH) и 2,4-пентандионом в присутствии катализатора NiCl₂⋅6H₂O при мольном соотношении CH₂O:Ph-SH:2,4-пентандион:NiCl₂⋅6H₂O=1:1:1:(0,03-0,07), предпочтительно 1:1:1:0,05, в растворителе CHCl₃-С₂Н₅ОН (1:1, об.), при комнатной температуре (~20°C) и атмосферном давлении в течение 6-8 ч, предпочтительно 7 ч. Выход 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-диона (1) составляет 78-91%. Реакция протекает по схеме:

3-[(Фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1) образуется только лишь с участием формальдегида, тиофенола и 2,4-пентандиона, взятыми в стехиометрическом соотношении 1:1:1. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. Без катализатора выход продуктов (1) не превышает 45%.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора NiCl₂⋅6H₂O больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора NiCl₂⋅6H₂O менее 3 мол. % снижает выход (1). Реакции проводили при комнатной температуре (~20°C). При температуре выше 20°C (например, 60°C) увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°C (например, -10°C) снижается скорость реакции. Опыты проводили в смеси растворителей хлороформ-этанол (1:1, об.), т.к. в указанной смеси хорошо растворяются исходные реагенты и целевые продукты (1).

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе применяются тиофенол, катализатор NiCl₂⋅6H₂O. Способ позволяет получать 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1). В известном способе применяются алкилтиолы и катализатор гидроксид натрия (NaOH). Известным способом не может быть получен 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона при комнатной температуре (~20°C) помещают 0,74 мл (10 ммоль) 37% водного раствора формальдегида, 1,02 мл (10 ммоль) тиофенола и перемешивают в течение 30 мин, добавляют 1,5 мл CHCl₃ и 1,5 мл С₂Н₅ОН, 1,03 мл (10 ммоль) 2,4-пентандиона и 0,12 г (0,5 ммоль) NiCl₂⋅6H₂O, перемешивают при ~20°C в течение 7 ч. Из реакционной массы выделяют 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион (1) с выходом 87%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1:

Таблица 1

Все опыты проводили в смеси растворителей хлороформ-этанол (1:1, об.) при комнатной температуре (~20°C).

Спектральные характеристики 3-[(фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-диона (1).

Масло оранжевого цвета, .

ИК-спектр (ν, см^-1): 692, 740 (C-S), 929, 1025 (С-О), 1153, 1283, 1358, 1701, 1728 (C=O), 3058.

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д, J, Гц): 2,12 (с, 6Н, СН₃ (14,15)); 3,79 (с, 2Н, (8)); 7,26-7,40 (м, 5Н, Ar); 16,84 (1H, ОН (енольная форма)).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 22,81 (С-14, 15); 33,47 (С-8); 127,07, 129,08, 131,17, 135,89 (С-Ar); 68,11 и 105,98 (С-9 кетонная и енольная форма); 192,42 и 202,22 (С-10, 12 кетонная и енольная форма).

Масс-спектр, m/z: 284,663 [M+Na+K]⁺. Найдено (%): С, 64,93; Н, 6,59; S, 14,79. C₁₀H₁₈O₂S. М_теор.=222,304. Вычислено (%): С, 64,83; Н, 6,35; S, 14,42.

Оценку фунгицидной активности проводили методом диффузии в агар (Н.С. Егоров. Практикум по микробиологии. М.: МГУ, 1976, 307 с.). Поверхность картофельно-глюкозного агара, разлитого по 20-25 мл в стандартные чашки Петри d 90 мм, засевали суспензией спор тест-культур грибов. Затем в среде сверлом диаметром 10 мм вырезали 3 лунки, в которые помещали по 100 мкл испытываемых растворов. Фунгицидную активность оценивали по диаметру зоны подавления роста микромицетов, а также наблюдая за развитием тест-культур с использованием светового микроскопа «Leika». Контролем служило развитие грибов на питательной среде. Время инкубации 12 суток при 28°C.

В качестве тест-культур были использованы микроскопические грибы Bipolaris sorokiniana ИБ Г-12 (депонирован в Коллекции микроорганизмов Уфимского института биологии РАН), Fusarium oxysporum ВКМ F-137, Rhizoctonia solani BKM-F-895 (каталог Всероссийской коллекции микроорганизмов (www.vkm.ru)).

3-[(Фенилсульфанил)метил]пентан-2,4-дион во всех испытанных концентрациях полностью подавляет развитие Bipolaris sorokiniana, Rhizoctonia solani. Фунгицидное действие по отношению к Fusarium oxysporum проявилось при концентрации 0,5%, меньшие концентрации вещества оказывали фунгистатическое действие на развитие гриба (таблица 2).