способ селективного получения 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинанов

Формула изобретения

Способ получения 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинанов общей формулы (1):



отличающийся тем, что дифенилендиамин (диаминодифенилметан, диаминодифенилоксид) подвергают взаимодействию с N-mpem-бутил-1,3,5-дитиазинаном в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H ₂O в атмосфере аргона при мольном соотношении дифенилендиамин : N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинан : Sm(NO₃)₃ ·6H₂O = 1 : 2 :(0,03-0,07) при температуре ~20°С в системе растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемные) в течение 2,5-3,5 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно, к способу селективного получения 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинанов общей формулы (I):

N,S-Содержащие гетероциклы известны как антимикробные и антигрибковые агенты (Hussein M.A., Hashem M. Synthesis of New 3-Substituted-5-(2-hydroxyethyl)-3,4,5,6-tetrahydro-2H-1,3,5-thiadiazine-2-thione Derivatives with Potential Antimicrobial Activity. Archiv der Pharmazie, 2008, 6, 370-376; Abould-Fadl Т., Hussein A.M., El-Shorbagi A., Khallil A.R. New 2H-tetrahydro-l,3,5-thiadiazine-2-thiones incorporating glycine and glycinamide as potential antifugal agents. Archiv der Pharmazie, 2002, 335, 438-442). Они находят применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов (Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler. F.P. 1,341,792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d); Г.Р.Анпилогова, H.C.Ахмадиев, Г.Р.Хабибуллина, В.Р.Ахметова. Сорбционные свойства комплексообразующего сорбента бис-1,3,5-дитиазинан-5-ил-этана по отношению к палладию(П), серебру(1) и ртути(П). ЖПХ, 2011, 84, № 5, 756), а также специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных технических средах (Джемилев У.M., Алеев Р.С., Дальнова Ю.С., Кунакова Р.В., Хафизова С.Р. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Патент РФ № 2206726, 2003).

Известен способ (В.Р.Ахметова, Е.Б.Рахимова, Р.А.Вагапов, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Циклотиометилирование алифатических полиаминов с помощью CH₂O и H₂ S. ЖОрХ., 2008, № 4, 504-509) получения бис-1,3,5-дитиазинанов (2) взаимодействием полиаминов с насыщенным сероводородом водным раствором формальдегида, взятых в мольном соотношении полиамин: формальдегид: сероводород, равном 1:6:4, при температуре 20°С.

Известным способом не могут быть получены 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1).

Известен способ (Murzakova N.N., Rakhimova E.B., Vasilieva I.V., Prokofyev K.I., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. A new method for the synthesis of N-substituted 1,3,5-dithiazinanes via the catalytic recyclization of 1,3,5-trithiane with aryl(benzyl) hydrazines and aryl amines. Tetrahedron Letters, 2011, Vol.52, No.32, P.4090-4092) получения N-арил-1,3,5-дитиазинанов (3) взаимодействием ароматических аминов с 1,3,5-тритианом под действием хлорида железа (III).

Известным способом не могут быть получены 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1).

Известен способ (Ахметова В.Р., Ниатшина З.Т. и др. Синтез, кристаллическая структура и взаимные превращения новых N-арил-1,3,5-дитиазинанов, 1,3,5-тиадиазинанов и 1,5-дитиа-3,7-диазациклооктанов. Изв. АН Сер. хим., 2010, 5, 980-987) получения N-арил-1,3,5-дитиазинанов (3) взаимодействием анилинов с N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинаном в кипящем хлороформе за 24 ч.

Известным способом не могут быть получены 3,3-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинанов общей формулы (1).

Предлагается новый способ получения 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинанов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии дифенилендиамина общей формулы Н₂Т-С₆Н ₄-R-С₆Н₄-NH₂, где R=CH ₂, О (диаминодифенилметан, диаминодифенилоксид) с N-mpem-бутил-1,3,5 -дитиазинаном в среде аргона в присутствии катализатора Sm(NO ₃)₃·6H₂O при мольном соотношении дифенилендиамин : N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинан : Sm(NO₃ )₃·6H₂O=1:2:(0.03-0.07), предпочтительно 1:2:0.05, при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в системе растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемные) в течение 2.5-3.5 ч. Выход 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис1,3,5-дитиазинанов (1) составляет 50-58%. Реакция протекает по схеме:

3,3'-[Бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1) образуются только лишь с участием дифенилендиамина и N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинана под действием катализатора Sm(NO ₃)₃·6H₂O. В присутствии других диаминов (например, алкандиаминов) целевые продукты (1) не образуются.

Проведение реакции в присутствии катализатора Sm(NO ₃)₃·6H₂O больше 7 мол. % по отношению к дифенилендиамину не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование в реакции катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O менее 3 мол. % снижает выход (1), что связано с уменьшением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при комнатной температуре ~20°С. При более высокой температуре (например, 60°С) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в системе растворителей этанол-хлороформ (1:1, объемные), т.к. в них хорошо растворяются исходные реагенты.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В известном способе реакция идет в кипящем растворителе при температуре 60-70°С в течение 24 ч. Известный способ не позволяет получать индивидуальные 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1).

В предлагаемом способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинана и дифенилендиамина (диаминодифенилметан, диаминодифенилоксид) под действием катализатора Sm(NO₃)₃·6H ₂O при температуре 20°С. В отличие от известных предлагаемый способ позволяет получать индивидуальные 3,3'-[бис(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинаны общей формулы (1), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 0.198 г (1 ммоль) диаминодифенилметана в 5 мл этанола, 0.022 г (0.05 ммолей) Sm(NO₃) ₃·6H₂O, затем прикапывают 0.354 г (2 ммоль) N-трет-бутил-1,3,5-дитиазинана в 5 мл хлороформа. Реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре (~20°С) в течение 3 ч, добавляют 2 мл дистиллированной воды и экстрагируют хлороформом. Хлороформную фракцию хроматографируют на колонке с SiO₂ и выделяют 3,3'-[метилен-бис-(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинан с выходом 54%. Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл. 1.

Таблица 1
№ № п/п	Исходный дифенилендиамин	Соотношение дифенилендиамин : N-mpem-бутил-1,3,5-дитиазинан: Sm(NO3)3·6H2O ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	диаминодифенилметан	10:20:0.5	3	54
4	- «-	10:20:0.7	3	58
5	- «-	10:20:0.3	3	50
6	- «-	10:20:0.5	3.5	56
7	- «-	10:20:0.5	2.5	51
8	диаминодифенилоксид	10:20:0.5	3	55

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

Спектральные характеристики 3,3[метилен-бис-(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинана (Контроль реакции осуществляли методом ТСХ на пластинах Silufol W-254, проявляли парами 12. 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.):

R_f 0.80 (Sorbfil, бензол-этанол, 9:1). Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl ₃), , м.д. (J, Гц): 3.37 (4Н, уш. с, Н-6, Н-6'); 3.85 (2Н, уш. с, Н-13); 4.58 (8Н, уш. с, Н-2, Н-2', Н-4, Н-4'); 6.87 (4Н, д, J=8.8 Гц, Н-8, Н-12, Н-8', Н-12'); 7.14 (4Н, д, J= 8.8 Гц, Н-9, Н-11, Н-9', Н-1 Г). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 33.8 (С-6, С-6'); 40.1 (С-13); 55.7 (С-2, С-2', С-4, С-4'); 116.1 (С-8, С-8', С-12, С-12'); 129.6 (С-9, С-9', С-11, С-11'); 133.1 (С-10, С-10'); 144.0 (С-7, С-7'). MALDI ТОГ, т/z 405.219 [M-H]⁺(C ₁₉H₂₁N₂S₄).

Спектральные характеристики 3,3[окси-бис-(1,4-фенилен)]бис-1,3,5-дитиазинана (Контроль реакцииосуществляли методом ТСХ на пластинах Silufol W-254, проявляли парами 12. 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 ¹ Н) по стандартным методикам фирмы Bruker, внутренний стандарт Me4Si, растворитель - CDCb. Масс-спектры получены на приборе MALDI TOF/TOF AUTOFLEX III фирмы Bruker):

R _f 0.85 (Sorbfil, бензол-этанол, 9:1). Спектр ЯМР ¹ Н (400 МГц, CDCl₃), , м.д. (J, Гц): 3.56 (4Н, уш. с, Н-6, Н-6э); 4.75 (8Н, уш. с, Н-2, Н-2', Н-4, Н-4'); 6.89 (4Н, д, J= 9.2 Гц, Н-8, Н-12, Н-8', Н-12'); 6.96 (4Н, д, J= 8.8 Гц, Н-9, Н-11, Н-9', Н-11'). Спектр ЯМР ¹³С, , м. д.: 32.9 (С-6, С-6'); 55.9 (С-2, С-2', С-4, С-4'); 117.7 (С-8, С-8', С-12, С-12'); 119.5 (С-9 С-9', С-11, С-11'); 141.8 (С-7, С-7'); 151.3 (С-10, С-10'). MALDI TOF, m/z 407.164 [M-H]⁺(C₁₈ H₁₉N₂OS₄).