Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-(м-, п-МЕТИЛФЕНИЛ)-1,5,3-ДИТИАЗЕПАНОВ

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 3-(м-,п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепанов общей формулы (I):

Азот и серусодержащие гетероциклы известны как антибактериальные, антигрибковые и антивирусные агенты (Stillings M.R., Welboum A.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 Н.А., Зурабян С.Э., Белобородов В.Л. и др. Органическая химия. M.: 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 Roessler. 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., Кунакова 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 (U.Wellmar. Urea as Leaving Group in the Synthesis of 3-(tret-Butyl)perhydro-1,5,3-dithiazepine. J.Heterocyclic Chem., 1998, 35, p.1531) получения соединений 1,5,3-дитиазепанового ряда, а именно 3-(трет-бутил)пергидро-1,5,3-дитиазепина (2) с выходом 45% взаимодействием 5-(трет-бутил)-2-оксогексагидро-1,3,5-триазина с 1,2-этандитиолом в присутствии BF₃·2НОАс при комнатной температуре за 2 ч по схеме:

Известным способом не могут быть получены 3-(м-,п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепинаны общей формулы (1).

Известен способ (В.Р.Ахметова, Г.Р.Надыргулова, С.Р.Хафизова, Т.В.Тюмкина, А.А.Яковенко, М.Ю.Антипин, Л.М.Халилов, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Взаимодействие аминофенолов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер. хим., 2006, №3, с.305) получения шестичленных N,S-содержащих гетероциклов, а именно N-арил-1,3,5-дитиазинанов (3) взаимодействием, соответственно, о-, n-аминофенолов, водного формальдегида (37%) и сероводорода при температуре 40°С по схеме:

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 мгновенную смерть. Кроме того, известным способом не могут быть получены 3-(м-,п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепаны общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по получению 3-(м-,n-метилфенил)-1,5,3-дитиазепанов общей формулы (1).

Предлагается новый способ получения 3-(м-,n-метилфенил)-1,5,3-дитиазепанов общей формулы (1).

Сущность способа заключается в предварительном перемешивании формальдегида с 1,2-этандитиолом при комнатной (~20°С) температуре в течение 30 мин с последующим добавлением м-,n-метиланилина и катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O, взятых в мольном соотношении формальдегид:1,2-этандитиол:м-,п-метиланилин:Sm(NO₃)₃·6H₂O=20:10:10:(0.3-0.7). Смесь перемешивают 20-40 минут при температуре ~20°С и атмосферном давлении в хлороформе (CHCl₃) в качестве растворителя, выделяют 3-(м-,п-метоксифенил)-1,5,3-дитиазепаны общей формулы (1) с выходом 73% и 79%, соответственно. Реакция протекает по схеме:

3-(м-,п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепаны общей формулы (1) образуются только лишь с участием формальдегида, 1,2-этандитиола и м-,н-метиланилина, взятых в мольном соотношении 20:10:10 (стехиометрические количества). При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других альдегидов (например, алкилзамещенные альдегиды), других серусодержащих соединений (например, алкил-, арилтиолы) или других замещенных анилинов (например, алкил-, ариланилины) целевые продукты (1) не образуются. Без катализатора реакция идет с выходом, не превышающим 10%.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O больше 7 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O 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) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°С (например, -10°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в хлороформе, т.к. в нем хорошо растворяются целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходного реагента сероводорода с образованием шестичленных N,S-содержащих гетероциклов, а именно N-арил-1,3,5-дитиазинанов (3). Известный способ не позволяет получать индивидуальные 3-(м-,п-метоксифенил)-1,5,3-дитиазепаны общей формулы (1).

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются м-,п-метиланилины, реакция идет под действием катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O. В отличие от известных предлагаемый способ позволяет получать индивидуальные 3-(м-,п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепаны общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона при температуре ~20°С помещают 5 мл хлороформа, 20 ммоль водного раствора (37%) формальдегида и 10 ммоль 1,2-этандитиола, перемешивают в течение 30 мин, затем добавляют 0.5 ммоль Sm(NO₃)₃·6H₂O и 10 ммоль п-метиланилина. Реакционную смесь перемешивают при температуре ~20°С в течение 30 минут, экстрагируют хлороформом, выделяют 3-(п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепан с выходом 79%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Все опыты проводили в хлороформе при комнатной температуре (~20°С).

Спектральные характеристики 3-(м-метилфенил)-1,5,3-дитиазепана:

Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl₃, J/Гц): 2.38 (с, 3Н, СН₃ (14)); 3.10 (с, 4Н, СН₂ (6,7); 4.81 (с, 4Н, СН₂ (2,4)); 6.79-7.23 (м, 4Н, СН (9,10,11,13)).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., J/Гц): 21.83 (С-14); 35.91 (С-6,7) 55.06 (С-2,4); 112.29 (С-13); 116.69 (С-9); 120.93 (С-11); 129.08 (С-10); 138.90 (С-12); 145.95 (С-8).

Спектральные характеристики 3-(п-метилфенил)-1,5,3-дитиазепана:

Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl³, J/Гц): 2.33 (с, 3Н, СН₃ (14)); 3.91 (с, 4Н, СН₂ (6,7); 4.89 (с, 4Н, СН₃ (2,4)); 6.53-6.67 (м, 4Н, СН (9, 10, 11, 13)).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., J/Гц): 21.77 (С-14); 35.83 (С-6,7) 54.95 (С-2,4); 114.76 (С-9,13); 119.43 (С-10,12); 139.04 (С-11); 148.74 (С-8).