способ получения 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазинов

Формула изобретения

Способ получения 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазинов общей формулы

отличающийся тем, что насыщенный сероводородом водный раствор формальдегида взаимодействует с водными растворами амидов общей формулы

в присутствии буферного раствора бутанол - бутилат натрия в мольном соотношении амид:формальдегид, равном 1:3, при температуре 40°С и постоянном перемешивании в течение 6 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу синтеза 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазинов общей формулы:

Представленные соединения могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов.

Синтезы 1,3,5-дитиазинов на основе амидов карбоновых кислот в литературе не описаны. Известны синтезы функционально замещенных 1,3,5-дитиазинов (1) тиометилированием аминокислот (Р.В.Кунакова, С.Р.Хафизова, Ю.С.Дальнова, Р.В.Алеев, Л.М.Халилов, У.М.Джемилев. Нефтехимия, 2002, №5, с.382-385) или реакцией взаимодействия аминокислот с гидросульфидом натрия и формальдегидом (A.N.Kurchan, A.G.Kutateladze. Org.Lett., 2002, 4(23), 4129-4131), обладающие высокими комплексообразующими свойствами по отношению к благородным металлам (в частности, емкость 2-[1,3,5-дитиазин-5ил]уксусной кислоты по Ag равна 0.9 г/г).

В литературе описан также метод синтеза замещенных пергидродитиазинов (2), оксатиазинов (3) и диоксазинов (4) тиометилированием алифатических моно- и диаминов с помощью формальдегида и сероводорода (Р.В.Алеев, Ю.С.Дальнова, Ю.И.Попов, P.M.Масагутов, С.Р.Рафиков, Докл. АН СССР, 1988. 303, 873-875; С.Р.Хафизова, Т.В.Тюмкина, В.Р.Ахметова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, У.М.Джемелев. Известия АН, сер. хим., 2004, №9, (рег. №7118))) или реакцией взаимодействия аминов с гидросульфидом натрия и формальдегидом (F.P.1, 341, 792/1963. Chem. Abst., 1964, 60, 552d) при варьировании температуры и концентрации исходных реагентов.

R=н-С₄Н₉, (а); н-С ₆Н₁₃ (b); С₆Н₁₁ (с); н-С ₉Н₁₉ (d); HO(CH₂)₂ (е)

Тиометилирование этилендиамина по способу смешивания диамина с формальдегидом и последующим барботированием реакционной смеси сероводородом (С.Р.Хафизова, Т.В.Тюмкина, В.Р.Ахметова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, У.М.Джемелев. Известия АН, сер. хим., 2004, №9, (рег. №7118)) проходит достаточно селективно с образованием преимущественно 5-(1,3,5-дитиазин-5-ил)этил-1,3,5-дитиазина (7)

содержание которого в реакционной смеси при 80°С составляет ˜90%, наряду с (7) наблюдается образование тиазетидина (8).

Перечисленными выше способами не могут быть получены 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазины из амидов карбоновых кислот алифатического ряда (форм-, ацетамид).

Предлагаемый нами способ синтеза 5-ацил-пергидро-1,3,5-днтиазинов заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) с водными растворами амидов в присутствии буферного раствора бутанол-бутилат натрия. Реакция осуществляется при соотношении амид:формальдегид, равном 1:3, при температуре 40°C и постоянном перемешивании в течение 6 часов. Образуются кристаллические 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазины (9).

Реакция протекает по схеме:

При проведении реакции при более высокой температуре наблюдается осмоление целевого продукта реакции, а при более низкой температуре реакция протекает с низкой конверсией. В присутствии других каталитических систем: Et₃N, EtONa/EtOH, К ₂СО₃, NaOH, HCl образование 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазина не наблюдалось.

Отличия предлагаемого способа

Таким образом, в литературе описаны способы получения замещенных пергидро-дитиазинов, оксатиазинов, диоксазинов и тиазетидина тиометилированием алифатических моно-, диаминов и аминокислот, а в предлагаемом нами способе синтеза получаются 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазины из форм-, трифторацетамидамов карбоновых кислот алифатического ряда.

Преимущества предлагаемого способа

На основании предложенного способа можно селективно получать 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазины, синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газопроводящей трубкой и капельной воронкой, при температуре 40°С помещают 3 моля формальдегида (37% водный раствор), барботированием насыщают раствор формальдегида сероводородом в течение 2 часов. Параллельно в стеклянном стакане формамид при постоянном перемешивании смешивают со свежеприготовленным раствором бутилата натрия в бутаноле в мольном соотношении компонентов 1:2. Приготовленный раствор прикапывают в реактор с насыщенным сероводородом формалин и перемешивают 4 часа, поддерживая необходимую температуру (40°С). После фильтрования выделяют кристаллический 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазин с выходом 40%.

Спектральные характеристики 5-формил-пергидро-1,3,5-дитиазина:

Выход 40%, т.пл. 84-86°С Спектр ЯМР ¹Н ( , м.д., C₆D₆, ТФУК): 2.97 (с, 2Н, Н₂С(2)); 3.62 (с, 4Н, Н₂С(4,6)); 10.50 (с, налож. сигнал растворителя, Н₂С(9)); Спектр ЯМР ¹³С ( , м.д., C₆D₆ ТФУК): 29.57 (т, С(2)); 50.01 (т. С(4,6)); 161.47 (с, С(7)).

ПРИМЕР 2. Аналогичным способом из амида трифторуксусной кислоты получают 5-ацил-пергидро-1,3,5-дитиазин с выходом 95%.

Спектральные характеристики 5-трифторацил-пергидро-1,3,5-дитиазина:

Выход 95%, т.пл. 123-124°С Спектр ЯМР ¹Н ( , м.д., С₆D₆, ТФУК): 3.90 (с, 2Н, Н₂С(2)); 4.5 (с, 4Н, H₂C(4,6)). Спектр ЯМР ¹³C ( , м.д., J/Гц, C₆D₆, ТФУК): 34.64 (т, С(2)); 50.12 (т, С(4,6)); 115.01 (к, ¹J_C-F =1231.0, C(9)); 160.00 (к, ²J_C-F=171.0, C(7)).

* - Спектры ЯМР ¹Н зарегистрированы на спектрометре "Bruker AM-300" (300 МГц) и "Tesla BS-487" (100 МГц), ЯМР ¹³С на спектрометре "Jeol FX 90Q" (89.55 и 22.50 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCl₃ и d-ДМСО.