способ стереоселективного получения 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов

Формула изобретения

Способ получения 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов, имеющих общую формулу



заключающийся в том, что насыщенный сероводородом алифатический альдегид (уксусный, пропионовый, масляный, валерьяновый, капроновый) подвергают взаимодействию с 1,2-диаминоэтаном в мольном соотношении диамин:альдегид:сероводород, равном 1:3:2, при температуре 0°С в течение 3 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов (1-5), имеющих общую формулу:

Соединения 3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1] октанового ряда могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов, а также в качестве антибактериальных, антивирусных, фунгицидных и акарицидных средств.

Известен способ (Le Fevre C.S., Le Fevre R.I.W. The interaction of ammonium and alkylammonium sulphides with agueous formaldehyde. // J. Chem. Soc. - 1932. - P.1142-1148) получения N,S-содержащего 3,7-дитиа-1,5-диазабицикло[3.3.1]нонана (6) из газообразного аммиака, H₂S и СН₂О при температуре 12°С с выходом 41%, имеющего брутто-формулу C₅ H₁₀N₂S₂.

Данный способ не позволяет получить 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октаны (1-5).

Известен способ (V.R.Akhmetova, R.A.Vagapov, G.N.Nadyrgulova, T.V.Tyumkina, Z.A.Starikova, M.Y.Antipin, R.V.Kunakova, U.M.Dzhemilev. Synthesis of thiadiazabicyclane and bis-1,3,5-dithiazinane by cyclotiometylation of aliphatic diamines with CH₂ O and H₂S. Tetrahedron, 2007 Volume 63, Issue 47, Pages 11702-11709) получения 3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов (7, 8) из этилендиамина, H₂S и CH₂O при температуре 0°С и соотношении исходных реагентов этилендиамин:формальдегид:сероводород 1:3:2. Выход соединений составляет 85% (7) и 87% (8).

Известный способ не позволяет получить 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октаны (1-5).

Задачей данного изобретения являлась разработка стереоселективного метода синтеза 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов (1-5).

Поставленная задача стереоселективного синтеза 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов (1-5) достигается взаимодействием 1,2-диаминоэтана с H₂ S и альдегидами. Сущность метода заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом альдегида (уксусного, пропионового, масляного, валерьянового, капронового) с 1,2-диаминоэтаном, взятыми в мольном соотношении диаминоэтан:альдегид:сероводород, равном 1:3:2, и температуре 0°С при перемешивании в течение 3 часов.

Продукты реакции, образующиеся при использовании:

1. Уксусного альдегида - 2,4-цис-8-анти-триметил-3-тиа-1,5-диазабицикло [3.2.1]октан (1);

2. Пропионового альдегида - 2,4-цис-8-анти-триэтил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октан (2);

3. Масляного альдегида - 2,4-цис-8-анти-трипропил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октан (3);

4. Валерьянового альдегида - 2,4-цис-8-анти-трибутил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октан (4);

5. Капронового альдегида - 2,4-цис-8-анти-трипентил-3-тиа-1,5-диазабицикло [3.2.1]октан (5).

Реакция протекает по схеме:

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе стереоселективного получения используются доступные реагенты: этилендиамин, алифатические альдегиды (уксусный, пропионовый, масляный, валерьяновый, капроновый) и газообразный H₂S.

С участием указанных альдегидов образуются целевые 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октаны (1-5). Реакция проводится при 0°С и соотношении исходных реагентов 1:3:2. С повышением температуры реакции продукты (1-5) не образуются.

Преимущества предлагаемого способа:

Данный способ благодаря оптимальному соотношению исходных реагентов (1:3:2) и температуры реакции (0°С) позволяет стереоселективно синтезировать один конформационно чистый изомер 2,А-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октан (1-5) с выходами 40-70%. Способ отличается простотой проведения эксперимента (одна стадия, время реакции 3 часа) и доступностью исходных реагентов. Данные N,S-содержащие гетероциклы раннее не описаны и получены впервые.

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, газоподводящей трубкой и капельной воронкой помещают 1.68 мл (0.03 моль) уксусного альдегида, насыщают его сероводородом при барботировании в течение 30 мин, прикапывают при температуре 0°С 0.6 г (0.01 моль) 1,2-диаминоэтана и перемешивают 3 часа. Экстракцией хлороформом выделяют 2,4-цис-8-анти-триметил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октан (1). В качестве побочных продуктов образуется смесь циклических продуктов - 3,5-диалкил-1,2,4-тритиолан и 3,5,7-триалкил-1,2,4,6-тетратиепан. Продукт очищают от примесей колоночной хроматографией на SiO ₂ (элюент гексан:этилацетат, 4:3; R_f 0.32, проявитель I₂).

Остальные примеры отличаются только используемым альдегидом и приведены в таблице.

Выход 2,4-цис-8-анти-триалкил-3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанов (1-5) - продуктов реакции тиоалкилирования 1,2-диаминоэтана, альдегидов и H2S.
Пример	Альдегид	Т, °С	Соотношение 1,2-диаминоэтан: альдегид:H2S, моль	Выход продуктов реакции (1-5), %
1	Уксусный, R=СН 3	0	1:3:2	41(1)
2	Пропионовый, R=C2H5	0	1:3:2	55(2)
3	Масляный, R=С3 Н7	0	1:3:2	61(3)
4	Валериановый, R=C 4H9	0	1:3:2	70(4)
5	Капроновый, R=С 5Н11	0	1:3:2	68(5)