способ селективного получения 2-, 3- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенолов

Формула изобретения

Способ селективного получения 2-, 3- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)тиофенолов (1-3):



взаимодействием аминофенолов с водным раствором формальдегида, насыщенного сероводородом, при мольном соотношении реагентов 1:3:2 в среде этанола, отличающийся тем, что в качестве исходного аминофенола используют изомерные о-, м- или п-аминотиофенолы и реакцию проводят при 0°С в течение 3 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу селективного получения 2-, 3- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенолов (1-3), имеющих структурную формулу:

Подобные N,S-содержащие гетероциклы могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов, комплексообразователей, средств защиты кожи, меха, тканей от биоповреждений, биологически активных веществ по отношению к различным микроорганизмам и сульфатредуцирующим бактериям (Джемилев У.М., Алеев Р.С., Дальнова Ю.С., Кунакова Р.В., Хафизова С.Р. Средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий. Патент РФ № 2206726 от 20.06.2003 г. Б.И. № 17).

Известен способ (Хафизова С.Р., Ахметова В.Р., Кунакова Р.В., Джемилев У.М. Тиометилирование ароматических аминов - эффективный метод синтеза гетероциклических соединений. // Известия Академии наук. Серия химическая, 2003, № 8, 1722) совместного получения 1,3-тиазетидинов (4a-f), 1,3,5-дитиазинанов (5a-f), 1,3,5-тиадиазинанов (6a-f) и 1,3,5-оксатиазинанов (7a-f) конденсацией замещенных анилинов с CH₂O и H ₂S.

Наиболее близким является способ (Ахметова В.Р., Надыргулова Г.Р., Хафизова С.Р., Тюмкина Т.В., Яковенко А.А., Антипин М.Ю., Халилов Л.М., Кунакова Р.В., Джемилев У.М. Взаимодействие аминофенолов с формальдегидом и сероводородом. // Изв. АН Сер. хим., 2006, № 2, 305) конденсации o- и n-аминофенолов с формальдегидом и сероводородом с получением 2- и 4-(пергидро-1,3,5-дитиазинан-5-ил)фенолов (8, 9) с выходами 86% и 58% соответственно.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении 2-, 3- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)тиофенолов.

Перед авторами стояла задача селективного получения 2-, 3- и 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)тиофенолов.

Поставленная цель достигается взаимодействием насыщенного сероводородом водного 37%-ного раствора формальдегида с изомерным o-, м- или n-аминотиофенолом, взятыми в мольном соотношении исходных реагентов аминотиофенол: формальдегид: сероводород, равном 1:3:2, при температуре 0°C в среде 70%-ного EtOH и перемешивании в течение 3 часов. При этом происходит селективное образование соответственно 2-, 3- или 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенолов, которые выделяются из реакционной смеси экстракцией хлороформом с последующей очисткой методом колоночной хроматографии на SiO₂.

Реакция протекает по схеме:

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются изомерные o-, м-, п-аминотиофенолы. Данный способ позволяет селективно получить 2-, 3- или 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)тиофенолы.

В отличие от прототипа (Ахметова В.Р., Надыргулова Г.Р., Хафизова С.Р., Тюмкина Т.В., Яковенко А.А., Антипин М.Ю., Халилов Л.М., Кунакова Р.В., Джемилев У.М. Взаимодействие аминофенолов с формальдегидом и сероводородом. // Изв. АН Сер. хим., 2006, 2, с.305) реакция проводится в среде EtOH-H₂O при 0°C.

Преимущества предлагаемого способа

Способ позволяет селективно получить 2-, 3- или 4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенолы, синтез которых в литературе не описан и отличается простотой проведения эксперимента.

Способ поясняется примерами

Пример 1: В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и барботером, термостатированную при заданной температуре 0°C, загружали расчетное количество 37%-ного формалина, 30 мин барботировали сероводород (получен из расчетного количества Na₂S и HCl) с образованием смеси CH₂O и H₂S в соотношении 3:2. Затем к реакционной массе прибавляли по каплям расчетное количество моль o-аминотиофенола (0.625 г) в присутствии 20 мл 70%-ного EtOH. Смесь перемешивали при заданной температуре 3 часа. Реакционную массу экстрагировали хлороформом (2×30 мл) и упаривали, затем хроматографировали на колонках с SiO₂ в системе растворителей петролейный эфир: ацетон (5:1). В результате получили 0.8 г (выход 70%) соединения 1.

Пример 2: В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и барботером, термостатированную при заданной температуре 0°C, загружали расчетное количество 37%-ного формалина, 30 мин барботировали сероводород (получен из расчетного количества Na₂S и HCl), с образованием смеси CH₂O и H₂S в соотношении 3:2. Затем к реакционной массе прибавляли по каплям расчетное количество моль м-аминотиофенола (0.625 г) в присутствии 20 мл 70%-ного EtOH. Смесь перемешивали при заданной температуре 3 часа. Реакционную массу экстрагировали хлороформом (2×30 мл) и упаривали, затем хроматографировали на колонках с SiO ₂ в системе растворителей хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1). В результате получили 0.8 г (выход 70%) соединения 2.

Пример 3: В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и барботером, термостатированную при заданной температуре 0°C, загружали расчетное количество 37%-ного формалина, 30 мин барботировали сероводород (получен из расчетного количества Na₂S и HCl), с образованием смеси CH ₂O и H₂S в соотношении 3:2. Затем к реакционной массе прибавляли по каплям расчетное количество моль n-аминотиофенола (0.625 г) в присутствии 20 мл 70%-ного EtOH. Смесь перемешивали при заданной температуре 3 часа. Реакционную массу экстрагировали хлороформом (2×30 мл) и упаривали, затем хроматографировали на колонках с SiO₂ в системе растворителей хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1). В результате получили 0.72 г (выход 63%) соединения 3.

Спектральные характеристики (ИК-спектры получали на спектрофотометре «Specord 75IR» в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов (C, H, N, S) определяли на анализаторе фирмы Karlo Erba, модель 1106. Индивидуальность соединений контролировали методом ТСХ на пластинах Silufol UV-254, элюент петролейный эфир: ацетон (5:1), проявление парами йода, а также спектроскопией ЯМР. Спектры ЯМР¹ Н и ЯМР¹³С соединений регистрировали на спектрометре Jeol FX 90Q (22.50 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCl₃)

2-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенола (1):

Выход 70%. Элюент - петролейный эфир: ацетон (5:1), R_f=0,5.

Найдено (%): S 41,81. C₉H₁₁NS₃. Вычислено (%): S 41,94.

ИК-спектр ( , см^-1): 720, 1100, 1310, 1350, 1450, 2600, 2900, 3300.

Масс-спектр, m/z (I_отн(%)): [M]⁺ отсутствует, 197 [M-S]⁺ (35), 136 [M-CH₃SCH₂S]⁺ (100), 109 [M-SPh] ⁺ (33).

Спектр ЯМР¹Н ( , м.д., CDCl₃): 3,83 (уш.с., 2H, CH₂ (2)); 4,83 (уш.с., 4H, CH₂ (4, 6)); 7,28-6,99 (м, 4H, CH (9, 10, 11, 12)).

Спектр ЯМР¹³ С ( , м.д.): 33,23 (т, C-2), 56,06 (т, C-4, C-6), 120,40 (д, C-12), 120,40 (д, C-10), 122,42 (д, C-11), 125,58 (д, C-9), 130,27 (с, C-8), 134,31 (с, C-7).

Спектральные характеристики (ИК-спектры получали на спектрофотометре «Specord 75IR» в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов (C, H, N, S) определяли на анализаторе фирмы Karlo Erba, модель 1106. Индивидуальность соединений контролировали методом ТСХ на пластинах Silufol UV-254, элюент хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1), проявление парами йода, а также спектроскопией ЯМР. Спектры ЯМР¹Н и ЯМР¹³С соединений регистрировали на спектрометре Jeol FX 90Q (22.50 МГц), внутренний стандарт - ТМС, растворитель CDCl ₃)

3-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенола (2):

Выход 70%. Элюент - хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1), R_f=0,5.

Найдено (%): S 41,87. C₉H₁₁NS₃. Вычислено (%): S 41,94.

ИК-спектр ( , см^-1): 720, 1100, 1310, 1350, 1450, 2600, 2900, 3300.

Спектр ЯМР¹Н ( , м.д, CDCl₃): 3,83 (уш.с., 1H, SH (13)); 4,15 (уш.с, 2H, CH₂ (2)); 4,81 (уш.с., 4H, CH₂ (4,6)); 6,92-7,25 (м, 4H, CH (8, 10, 11, 12)).

Спектр ЯМР¹³С ( , м.д.): 37,73 (т, С-2), 54,82 (т, С-4, С-6), 114,83 (д, С-8), 117,18 (д, С-10), 121,85 (д, С-12), 124,67 (с, С-9), 129,94 (д, С-11), 145,34 (с, С-7).

Спектральные характеристики (ИК-спектры получали на спектрофотометре «Specord 75IR» в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов (C, H, N, S) определяли на анализаторе фирмы Karlo Erba, модель 1106. Индивидуальность соединений контролировали методом ТСХ на пластинах Silufol UV-254, элюент хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1), проявление парами йода, а также спектроскопией ЯМР. Спектры ЯМР¹Н и ЯМР¹³С соединений регистрировали на спектрометре Jeol FX 90Q (22.50 МГц), внутренний стандарт - ТМС, растворитель CDCl ₃)

4-(1,3,5-дитиазинан-5-ил) тиофенола (3):

Выход 63%. Элюент - хлороформ: бензол: этилацетат (1:5:1), R_f=0,5.

Найдено (%): S, 41,91. C₉H₁₁NS₃. Вычислено (%): S, 41,94.

ИК-спектр ( , см^-1): 720, 1100, 1350, 1450, 2600, 2900, 3300.

Спектр ЯМР¹Н ( , м.д., CDCl₃): 4,25 (уш.с., 2H, CH₂ (2)); 4,93 (уш.с., 4Н, CH₂ (4,6)); 6,66-7,49 (м, 4H, CH (8, 9, 11, 12)).

Спектр ЯМР¹³ С ( , м.д.): 33,23 (т, С-2), 55,02 (т, С-4, С-6), 114,70 (д, С-8, С-12), 118,03 (д, С-9, С-11), 131,96 (с, С-10), 137,72 (с, С-7).