способ получения пергидро-5-гидрокси-1,3,5-дитиазина, -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола

Формула изобретения

Способ получения пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазина (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309716/946.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола (1в) общей формулы

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-8.gif" BORDER="0" TI="CF" HE="18" WI="24">

где R=ОН (1а);

R=СН(СН₂ СН₃)СН₂OH (1б);

R=СН₂СН₂СН ₂СН₂ОН (1в),

отличающийся тем, что насыщенный сероводородом водный раствор формальдегида взаимодействует с водным раствором аминоспирта общей формулы R-NH ₂, где R=OH, СН(СН₂СН ₃)СН₂OH, СН₂ СН₂СН₂СН ₂ОН, в мольном соотношении аминоспирт : формальдегид : сероводород, равном 1:3:2, при комнатной температуре и перемешивании в течение 3 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения пергидро-5-гидрокси-1,3,5-дитиазина, -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола общей формулы (1)

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" TI="CF" HE="16" WI="21">

R=OH (1a);

R=СН(СН₂СН ₃)СН₂ОН (1б);

R=СН ₂СН₂СН₂СН ₂ОН (1в).

Соединения дитиазинового ряда могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов, специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных средах (от легкой промышленности до нефти), биологически активных веществ по отношению к сульфатредуцирующим бактериям.

Известен способ (С.Р.Хафизова, В.Р.Ахметова, Л.Ф.Коржова, Т.В.Хакимова, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, Э.А.Круглов, У.М.Джемилев. Многокомпонентная конденсация алифатических аминов с формальдегидом и сероводородом. Изв. АН. Сер. хим., 2005, 2, 423.) получения производных 1,3,5-дитиазина, в частности 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанола (2) и 2-пергидро(1,3,5-оксатиазин-5-ил)-1-этанола (3) взаимодействием этаноламина с сероводородом и формальдегидом по схеме

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0">

Известный способ не позволяет получать пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в).

Известен способ (Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler. F.P. 1, 341, 792/1963 (Chem. Abs., 1964, 60, 5528d)) получения производных 1,3,5-дитиазина, в частности 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанола (2), взаимодействием гидросульфида натрия (NaHS) с этаноламином и формальдегидом по схеме

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0">

Известный способ не позволяет получать пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в). Данным способом получен 2-пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил)-1-этанол (2) на основе дорогостоящего и высокочистого гидросульфита натрия, который получают из сероводорода и этилата натрия.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазина (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола (1в).

Предлагается новый способ синтеза пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазина (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола (1в).

Сущность метода заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) с водным раствором аминоспирта общей формулы R-NH₂, где R=ОН (1a); СН(СН₂СН₃)СН ₂ОН (1б); CH₂CH₂ CH₂CH₂OH (1в), взятыми в мольном соотношении аминоспирт : формальдегид : сероводород =1:3:2, при комнатной температуре (20-21°С) и перемешивании в течении 3 часов. Образуется пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а) или при использовании 2-бутаноламина образуется -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б), а при использовании 4-бутаноламина образуется 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в). Реакция протекает по схеме

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0">

где R=ОН (1а); СН(СН₂СН ₃)СН₂ОН (1б); СН₂ СН₂СН₂СН ₂ОН (1в).

Целевые продукты - пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в) образуются только лишь с участием гидроксиламина (2-бутаноламина), формалина и сероводорода. В присутствии других производных аминоспиртов (например, этаноламина), других альдегидов (например, уксусного, пропионового), других меркаптанов (например, этил или амилмеркаптаны) целевые продукты (1) не образуются. Реакции проводили при комнатной температуре (20-21°С). При более высокой температуре не наблюдается существенного увеличения выхода целевых продуктов, а при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания формалина по отношению к аминоспирту не приводит к повышению выхода целевых продуктов (1).

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются гидроксиламин, 2-бутаноламин и 4-бутаноламин, в известном способе в качестве исходного реагента применяют этаноламин и дорогостоящий, высокочистый гидросульфид натрия (NaHS), который, как известно, получают из сероводорода и этилата натрия.

Преимущества предлагаемого способа

Способ позволяет получать с высокой региоселективностью пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в), синтез которых в литературе не описан. Разработанный нами метод отличается простотой проведения эксперимента и не требует применения дорогостоящего и высокоочищенного гидросульфида натрия.

Способ поясняется примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником, газоподводящей трубкой и капельной воронкой, при комнатной (20-21°С) температуре помещают 3 моля формалина (37% водный раствор), барботированием насыщают раствор формалина сероводородом в течение 30 мин, прикапывают 1 моль солянокислого гидроксиламина в воде, перемешивают 3 ч. При 20-21°С выделяют 5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а) с выходом 47%.

Спектральные характеристики (спектры ЯМР ¹Н зарегистрированы на спектрометре «Bruker АМ-300» (300 МГц) и «Tesla BS-487» (100 МГц), ЯМР ¹³ С - на спектрометре «Jeol FX 90Q» (89,55 и 22,50 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCI₃ и d ₆-ДМСО. Хромато-масс-спектральный анализ соединений проводили на приборе Finigan 4021) 5-гидрокси-4-Н-1,3,5-дитиазина (1а):

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" TI="CF" HE="20" WI="26">	Спектр ЯМР 1Н ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д., d6-ДМСО, J/Гц): 4.12
	уш.с (2Н, H2), 4.58 уш.с (4Н, Н4,6).
	Спектр ЯМР 13С ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д, d6-ДМСО): 30.63 т (С 2),
	58.78 т (С 4,6).
	Масс-спектр, m/z (I ОТН, %): 137 (47) [М]+, 120 (6)
	[М-ОН]+, 104 (60) [M-SH]+ 92 (29) [M-SCH] +, 64
	(17) [SS] +, 59 (14) [M-SCH2S] +, 46 (100) [CH2S] +.

ПРИМЕР 2. Аналогичным способом из 2-бутаноламина получают -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) с выходом 58%.

Спектральные характеристики -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="/images/patents/162/2309955/2309955-3.gif" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б):

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" TI="CF" HE="28" WI="38">	Спектр ЯМР 1Н ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д, CDCl3, J/Гц): 0.72-86 т
	(3Н, Н9), 1.31-1.54 м (2Н, Н8), 3.00 с (1Н, Н 7), 3.66
	д (2Н, Н 10), 4.11 с (2Н, Н2), 4.38 д (2Н, Не 4, Н а 6,
	2J=13.6), 4.48 д (2Н, Н а 4, Не 6, 2J=13.6).
	Спектр ЯМР 13С ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д., CDCl3): 9.99 к (С 9),
	20.61 т (С 8), 33.47 т (С2), 55.48 2 т (С 4,6), 59,75 д
	(С 7), 62.25 т (С10).
	Масс-спектр, m/z (IОТН, %): 193 (6) [М] + 177 (13)
	[М-ОН] +, 149 (100) [М-СНСН2OH] +, 121 (21)
	[HN(CH 2S)2CH2] +, 104 (34) [CHSCH2SCH] +, 93
	(32) [SCH 2SCH3]+.

ПРИМЕР 3. Аналогичным способом из 4-бутаноламина получают -4-[4-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанол (1в) с выходом 51%.

Спектральные характеристики 4-бутаноламина-4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола (1в):

-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" TI="CF" HE="23" WI="55">	Спектр ЯМР1 Н ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д, CDCl3, J/Гц): 1,30-1,52,
	уш.с (4Н, H8,9), 2,91 с (2Н, Н7), 3,48 с (2Н, Н 10), 3,97 с (2Н,Н2), 4,30 с (2Н, Н4,6).
	Спектр ЯМР13С ( -этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4н-1,3,5-дитиазин-5(6н)-ил]-1-бутанола, патент № 2309955" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , м.д., CDCl3): 22.82 т (С 8),
	29.72 т (С 9), 33.27 т (С2), 47.96 т (С 7), 57,43 2т
	(С 4,6), 61.54 т (С10).
	Масс-спектр, m/z (IОТН , %):193 (17) [M]+, 114 (100) [M-N(CH 2)4OH]+, 84
	(11) [SCH2NC 2]+, 71 (16) [HO(CH 2)3C]+, 58 (31)
	[CH2 SC]+, 42 (58) [SCH2 ]+.