способ получения n-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (I):

где R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆H₄ (c)

Циклические азот- и серусодержащие соединения перспективны в качестве биологически активных соединений [Z.Brzozowski, F.Saczewski, M.Gdaniec. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2003, №11, p.3673; R.B.Pawar, V.V.Mulwad. ХГС, 2004, №2, с.257], селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов (Ю.И.Муринов, В.Н.Майстренко, Н.Г.Афзалетдинова. Экстракция металлов S,N- органическими соединениями. M: Наука, 1993, 192 с.).

Известен способ [Preiss M. l,2,5-Thiazolidin-1,1-dioxid und Homologe. Chem. Ber., 1978, 111, p 1915-1921] получения 1,2,8-тиадиазоцин-1,1-диоксида (2) взаимодействием сульфамида с 1,5-пентандиамином с выходом не более 13%.

Известным способом не могут быть получены N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Известен способ [Z.Regainia, J-Y.Winum, F-Z.Smaine et al. General synthesis of n-membered cyclic sulfamides. Tetrahedron, 2003, 59, p.6051-6056] получения 1,2,8-тиадиазоцинана (3) конденсацией сульфамида с 1,5-дибромпентаном в присутствии K₂СО₃ или NaOH.

Известный способ не позволяет получать N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения N-(1,5,3- дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии диаминодисульфида (N ¹ ,N ¹ ,N ⁷ ,N ⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамин) с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH₂, где R=p-C₅H₄N, (СН₃)₃СО, о-СН₃ОС₆Н₄ (изоникотин-гидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид) в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O, взятыми в мольном соотношении RC(O)NHNH₂: диаминодисульфид: Sm(NO₃)₃·6H₂O=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5, при температуре 65-75ºС и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ (1:1 объемные) в течение 20-26 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов (1) составляет 24-42%. Реакция протекает по схеме:

N-(l,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH₂ (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид) и N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамина. В присутствии других гидразидов (например, алкилгидразиды) целевые продукты (1) не образуются. В присутствии других диаминодисульфидов целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания диаминодисульфида по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O больше 0.7 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O менее 0.3 ммолей снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. В отсутствии катализатора целевые N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды (1) не образуются.

Реакции проводили при температуре 65-75ºС. При температуре выше 75ºС (например, 100ºС в автоклаве) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 65ºС (например, 40ºС) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали смесь растворителей хлороформ-этиловый спирт, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе в реакцию с гидразидами вовлекается N¹,N¹,N⁷,N⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамин в присутствии каталитических количеств Sm(NO₃)₃·6H₂O. Реакция идет с селективным образованием N-(1,5,3- дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1).

В известном способе в реакцию с 1,5-дибромпентаном вовлекается сульфамид в присутствии K₂CO₃ или NaOH с получением 1,2,8-тиадиазоцинана общей формулы (3).

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амиды общей формулы (1).

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль N ¹ ,N ¹ ,N ⁷ ,N ⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамина, 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора Sm(NO₃)₃·6H₂O в 10 мл смеси этиловый спирт-хлороформ (1:1), перемешивают реакционную смесь 24 ч при температуре 70ºС. Из реакционной массы выделяют N-(l,5,3-дитиазепан-3-ил)изоникотинамид (1а) с выходом 36%. Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

таблица 1 №п/п Исходный гидразид RC(O)NHNH₂ Соотношение диаминодисульфид: RC(O)NHNH₂: Sm(NO₃)₃·6H₂O, ммоль Т р-ции, ºC Время реакции, час Выход (1), % 1 изоникотингидразид 10:10:0.5 70 24 36 2 -//- 10:10:0.7 70 24 42 3 -//- 10:10:0.3 70 24 24 4 -//- 10:10:0.5 70 26 39 5 -//- 10:10:0.5 70 20 31   -//- 10:10:0.5 65 24 25   -//- 10:10:0.5 75 24 40 6 трет-бутилгидразин-карбоксилат 10:10:0.5 70 24 41 7 2-метоксибензгидразид 10:10:0.5 70 24 27

Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт-хлороформ.

при температуре 70ºС.

Спектральные характеристики N-(1,5,3-дитиазепан-3-ил) амидов.

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-изоникотинамид (Ia).

ИК-спектр, ν/см^-1: 680, 1075, 1165, 1301, 1376, 1490, 1554, 1661, 1679, 2854-2924, 3188. Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., CDCl₃): 2.45 (с, 2Н, СН₂(7)); 2.89 (с, 4Н, СН₂(6,8)); 4.24 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 7.67 (уш.с, 2Н, НС(13,14)); 8.78 (уш.с, 2Н, НС(12,15)); 8.72 (с, 1Н, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃): 29.74 (с, С(7)); 30.00 (с, С(6,8)); 58.43 (с, С(2,4)); 121.26 (д, С(12,15)); 141.00 (д, С(11)); 150.53 (д, С(13,14)); 164.37 (с, С(10)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 302 (80) [М+СН₃ОН+H]⁺, 270 (100) [M+H]⁺.

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-трет-бутилкарбамат(Ib).

ИК-спектр, ν/см^-1: 697, 834, 1051, 1133, 1234, 1364, 1479, 1730, 2851-2967, 3188. Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., ДМСО-d₆): 1.42 (с, 9Н, СН₃(12,13,14)); 2.01 (с, 2Н, СН₂(7)), 2.74 (уш.с, 4Н, СН₂(6,8)), 4.71 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.25 (с, 1Н, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., ДМСО-d₆): 28.25 (с, С(12,13,14)); 30.01 (с, С(6,8)); 31.14 (с, С(7)); 60.41 (с, С(2,4)); 80.62 (с, С(11)); 154.75 (с, С(10)).

N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)-о-метоксибензоиламид (Ic).

ИК-спектр, ν/см^-1: 740, 1005, 1100, 1265, 1370-1445, 1595, 1640, 2840, 2900, 3340. Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., CDCl₃): 1.92 (с, 2Н, СН₂ (7)); 2.74 (с, 4Н, СН₂ (6,8)); 3.96 (с, 3Н, СН₃(17)), 4.69 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.95 уш.с (1Н, Н¹³); 7.03 уш.с (1Н, Н¹⁴); 7.43 уш.с (1Н, Н¹⁵); 8.09 уш.с (1Н, Н¹⁶); 9.38 с (1Н, NH(9)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃): 29.61 с (С(6,8)); 31.25 с (С(7)); 56.24 с (С(17)); 63.63 с (С(2,4)); 111.52 с (С(13)); 120.06 с (С(12)); 121.46 с (С(14)); 132.22 с (С(16)); 133.34 с (С(15)); 157.38 с (С(11)); 164.35 с (С(10)).

Способ получения N-(1,5,3-дитиазоцинан-3-ил)амидов общей формулы (1):
где R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆H₄ (c),
отличающийся тем, что N ¹ ,N ¹ ,N ⁷ ,N ⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамин подвергается взаимодействию с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH₂ [R = указанные выше] в присутствии катализатора кристаллогидрата нитрата саммария Sm(NO₃)₃·6H₂O при мольном соотношении N ¹ ,N ¹ ,N ⁷ ,N ⁷-тетраметил-2,5-дитиагептан-1,7-диамин : RC(O)NHNH₂ : Sm(NO₃)₃·6H₂O = 10 : 10 : (0.3-0.7) при температуре 65-75°С и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ в течение 20-26 ч.