способ получения 1,3-ди(r-тио)адамантанов

Формула изобретения

Способ получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы



где

; ; ;

заключающийся в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: дифенилдисульфид, n,n'-бис-(4-бромфенил)дисульфид, 2,2'-дибензтиазолилдисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)дисульфид при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в среде инертного растворителя, например диэтилового эфира, тетрагидрофурана или метиленхлорида, в присутствии каталитических количеств гидроксида натрия при температуре 35-65°С в течение 2-3 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где

которые могут представлять интерес в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных веществ, а также выступать в качестве объектов супрамолекулярной химии [Dendrimers Designed for Functions: From Physical, Photophysical and Supramolecular Properties to Applications in Sensing, Catalysis, Molecular Electronics, Photonics, and Nanomedicine // Didier Astruc, Elodie Boisselier and Ctia Ornelas. / Chem. Rev., 2010, 110 (4), pp. 1857-1959].

Известен способ получения биссульфидов, основанный на взаимодействии дисульфидов с непредельными соединениями, катализируемом соединениями на основе рутения, палладия, родия, титана и других малодоступных соединений. Данные взаимодействия протекают при 100°С в течение 8 часов [Teruyuki Kondo, Shin-ya Uenoyama Ken-ichi Fujita, Take-aki Mitsudo // J.Am. Chem. Soc. 1999,121, pp.482-483].

Недостатком данного метода является высокая продолжительность взаимодействия, повышенная температура, а также высокая стоимость катализатора.

Известен способ получения биссульфидов, заключающийся во взаимодействии дисульфидов с циклогексеном, катализируемом монтмориллонитами металлов, в течение 3-24 ч при 50°С [Takahiro Nishimura, Tomoaki Yoshinaka, Sakae Uemura // Bull. Chem. Soc. Jpn., 78, 1138-1141 (2005)].

Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.

Наиболее близким является способ получения 1,3-ди(4-R-фенилселено)адамантанов [Патент РФ 2333214, МПК C07F 11/00, опубл. 10.09.2008] путем взаимодействия 1,3-дегидроадамантана с соответствующим диселенидом с последующим внедрением адамантильного фрагмента по связи Se-Se.

Недостатком данного метода является невозможность получения соединений заявляемой структурной формулы.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного, универсального и малостадийного метода синтеза 1,3-ди(R-тио)адамантанов, протекающего с высоким выходом по исходному 1,3-дегидроадамантану.

Техническим результатом является расширение ассортимента химических соединений, в частности труднодоступных 1,3-ди(R-тио)адамантанов с высоким выходом в одну стадию.

Поставленный технический результат достигается в новом способе получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов общей формулы

где

заключающемся в присоединении к 1,3-дегидроадамантану дисульфидов, выбранных из ряда: дифенилсульфид, n,n'-бис-(4-бромфенил)дисульфид, 2,2'-дибензтиазолилдисульфид, n,n'-бис-(4-аминофенил)-дисульфид при мольном соотношении реагентов, равном 1:1,1, в присутствии каталитических количеств или двукратного мольного избытка по отношению к дисульфиду кристаллического гидроксида натрия в среде диэтилового эфира, тетрагидрофурана или метиленхлорида при температуре 35-65°С в течение 2-9 часов.

Сущностью метода является реакция получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов по реакции внедрения 1,3-дегидроадамантана по связи S-S в соответствующий дисульфид в присутствии гидроксида натрия.

Реакция основана на ранее не известных свойствах 1,3-дегидроадамантана расщеплять дисульфиды по связи S-S в присутствии гидроксида натрия. Реакция является неизвестной, так как в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 1,3-дегидроадамантана с дисульфидами или родственными им соединениями в присутствии щелочи. Также отсутствуют сведения о получении и свойствах соединений заявляемой структурной формулы. Взаимодействие является возможным благодаря высокой реакционной способности 1,3-дегидроадамантана, а также высокой лабильности связи S-S. Данная реакция является первым примером внедрения углеводорода по связи S-S в дисульфидах с образованием биссульфидов заявленной формулы в мягких условиях. Описанные в литературе реакции расщепления связи S-S протекают под действием гидросульфита натрия, гидридов металлов, атомарного водорода, горячей воды под давлением, цианидов, щелочей в присутствии солей тяжелых металлов, монотиофосфорной кислоты, третичных фосфинов, некоторых тиолов, тио-дитиогликолей, а также хлора, брома сульфурилгалогенидов [Химическая энциклопедия. / Под ред. И.Л.Кнунянца. М.: «Советская энциклопедия», 1990. - T.II, с.89].

Преимуществом данного метода является высокий выход (50-82%) образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов, простая методика синтеза данных соединений, а также невысокая температура синтеза.

Проведенные исследования показали, что обязательным условием высокого выхода образующихся 1,3-ди(R-тио)адамантанов является использование мольного соотношения дисульфида и 1,3-дегидроадамантана, равного 1,1:1. Десятипроцентный избыток дисульфида используется для увеличения конверсии 1,3-дегидроадамантана. Больший избыток дисульфида приводит к загрязнению им целевых продуктов и усложнению стадии очистки, а избыток 1,3-дегидроадамантана приводит к увеличению доли побочных продуктов на стадии выделения.

Установлено, что оптимальное время синтеза составляет 2-3 часа. Продолжительность синтеза менее 2 часов приводит к снижению выхода заявляемых соединений за счет неполной конверсии исходного 1,3-дегидроадамантана. Увеличение продолжительности синтеза более 3 часов не ведет к существенному увеличению выхода целевого продукта.

Выбор того или иного растворителя зависел от растворимости соответствующего дисульфида.

Строение синтезированных соединений подтверждено результатами хромато-масс-спектрометрии.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

1,3-ди(Фенилтио)адамантан

К раствору 1,33 г (0,0061 моль) фенилдисульфида в 10 мл абсолютного диэтилового эфира в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,74 г (0,0055 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение фенилдисульфид:1,3-дегидроадамантан 1,1=1) в 10 мл абсолютного диэтилового эфира. После чего добавляют 0,07 г кристаллического гидроксида натрия (5% от массы фенилдисульфида). Реакционную массу кипятят при температуре 35°С в течение 3 часов. Эфир удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,98 г (50%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 315°С.

Масс-спектр, m/z, (I, %): 352 (11%) [M]⁺, 243 (100%) [M⁺ - PhS], 187 (33%) [M - PhSC₄H₈]⁺ , 133 (44%) [C₁₀H₁₃]⁺, 109 (66%) [PS]⁺, 91 (53%) [С₁₀Н₁₄-С ₃Н₇]⁺, 77 (26%) [С₆Н ₅]⁺.

Пример 2

1,3-ди(n-Бромфенилтио)адамантан

К раствору 0,6 г (0,0016 моль) n,n'-бис(бромфенил)дисульфида в 5 мл диэтилового эфира в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,19 г (0,00145 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n'-бис(бромфенил)дисульфид:1,3-дегидроадамантан=1,1:1) в 5 мл диэтилового эфира. После чего добавляют 0,03 г (0,00075 моль) гидроксида натрия. Реакционную массу кипятят при температуре 35°С в течение 2 часов. Эфир удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,39 г (53%). Внешний вид: желто-коричневые кристаллы. Температура осмоления 235°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 510 (6%) [М]⁺ , 323 (87%) [М-(Br-С₆Н₄-S)]⁺ . 187 (49%) [Br-С₆Н₄-S]⁺, 133 (82%) [С₁₀Н₁₃]⁺, 109 (73%) [PhS] ⁺, 91 (100%)

[С₁₀Н₁₄ -С₃Н₇]⁺.

Пример 3

1,3-ди(Бензтиазолилтио)адамантан

К раствору 5 г (0,0164 моль) 2,2'-дибензтиазолилдисульфида в 20 мл тетрагидрофурана в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 2 г (0,0149 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение 2,2'-дибензтиазолилдисульфид:1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 25 мл тетрагидрофурана. После чего добавляют 0,13 г (0,0328 моль) гидроксида натрия. Реакционную смесь кипятят при 65°С в течение 2 часов, тетрагидрофуран удаляют перегонкой.

Выход 5,55 г (80%). Внешний вид: серые кристаллы. Температура осмоления 320°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 466 (9%) [М]⁺, 300 (100%) [М-C₇H₄ NS₂]⁺, 244 (15%) [М-C₇H ₅NS₂-С₄Н₇]⁺ , 168 (31%) [С₇Н₆NS₂]⁺ , 133 (25%) [С₁₀Н₁₃]⁺.

Пример 4

1,3-ди(n-Аминофенилтио)адамантан

К раствору 0,1 г (0,0004 моль) n,n'-бис-(аминофенил)дисульфида в 10 мл метиленхлорида в атмосфере сухого азота при комнатной температуре дозируют раствор 0,049 г (0,00037 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана (соотношение n,n-бис(аминофенил)дисульфид:1,3-дегидроадамантан = 1,1:1) в 10 мл метиленхлорида. После чего добавляют 0,032 г (0,0008 моль) гидроксида натрия. Реакционную смесь кипятят при 40°C в течение 3 часов, метиленхлорид удаляют перегонкой, остаток перекристаллизовывают из бензола.

Выход 0,08 г (57%). Внешний вид: белые кристаллы. Температура плавления 215°С. Масс-спектр, m/z, (I, %): 382 (10%) [М]⁺ , 258(40%) [М-(NH₂-C₆H₄-S)] ⁺, 135 (4%)

[C₁₀H₁₅ ]⁺, 124 (100%) [NH₂-C₆H ₄-S]⁺.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в различных отраслях промышленности;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».

Выводы

Разработан новый одностадийный способ получения 1,3-ди(R-тио)адамантанов, позволяющий получать соединения заявляемой структурной формулы с достаточно высокими выходами. Структура полученных соединений подтверждена методом хромато-масс-спектрометрии.