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

Формула изобретения

Способ получения N-(1,5,3-дитиазепинан-3-ил)амидов общей формулы (I):

,

где R=p-C₅H₄N (а), (СН ₃)₃СО (b), о-СН₃ОС₆Н ₄ (с), отличающийся тем, что t-бутил-1,5,3-дитиазепинан подвергается взаимодействию с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH ₂ [R = указанные выше] в присутствии катализатора кристаллогидрата хлорида железа FeCl₃·6Н₂О при мольном соотношении t-бутил-1,5,3-дитиазепинан: RC(O)NHNH₂ : FeCl₃·6H₂O=10:10:(0,3-0,7) при температуре 65-75°С и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ в течение 40-48 ч.

Описание изобретения к патенту

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

, где R=p-C₅H₄N (а), (СН₃ )₃СО (b), o-CH₃OC₆H₄ (с)

Амиды с дитиазепинановым заместителем могут найти применение в качестве биологически активных соединений [Z.Brzozowski, F.Saczewski, М.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. М: Наука, 1993, с.192).

Известен способ [В.В.Пакальнис, И.В.Зерова, С.И.Якимович и др., Гетероциклы на основе ароилуксусных альдегидов и SH-содержащих гидразидов. ЖОрХ, т.45, № 2, 2009, с.296] получения производных 1,3,4-тиадиазепинана (2) взаимодействием гидразида 2-меркаптобензойной кислоты с ароилуксусными альдегидами при нагревании с выходами не более 56%.

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

Известен способ [W.Ried, R.Oxenius, W.Merkel. A new Principle for Preparation of Bicyclic Dithiazepine Systems. Angew. Chem. internal. Edit. V.11, 1972, № 6, p.511] получения 1,5,3-дитиазепинановой системы общей формулы (3) взаимодействием тетрагидропиримидинтиона с диацетиленидом ртути и арилизоцианатом в пиридине с выходами до 70%.

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

Известен способ получения 1,5,3-дитиазепинановой системы общей формулы (4) [A.Tsotinis, A.Eleutheriades, L.D.Bari, G.Pescitelli. A new, stereoselective, ring-forming reaction of 1,2-ethanedithiol with N-acylated Indoles. J. Org. Chem., 2007, 72, p.8928] взаимодействием N-ацилиндолов с 1,2-этандитиолом в присутствии BF₃ ·Et₂O с выходом не более 50%.

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

Известен способ получения 1,5,3-дитиазепинановой системы общей формулы (5) [U.Wellmar. Urea as Leaving Group in the Synthesis of 3-(tert-Butyl)perhydro-1,5,3-dithiazepine. J.Heterocyclic Chem., 1998, 35, p.1531] взаимодействием 5-(тэтрет-бутил)пергидро-1,3,5-триазин-2она с 1,2-этандитиолом в присутствии BF₃·Et₂ O с выходом не более 45%.

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

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

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

Сущность способа заключается во взаимодействии t-бутил-1,5,3 -дитиазепинана с гидразидом общей формулы RC(O)NHNH₂, где R=р-C₆H₄ N, (СН₃)₃CO, o-СН₃ОС₆ Н₄ (изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид) в присутствии катализатора FeCl₃ ·6H₂O, взятыми в мольном соотношении RC(O)NHNH ₂: t-бутил-1,5,3-дитиазепинана: FeCl₃·6H ₂O=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5, при температуре 65-75ºС и атмосферном давлении в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ в течение 40-48 ч. Выход N-(1,5,3-дитиазепинан-3-ил)амидов (1) составляет 54-70%. Реакция протекает по схеме

R=p-C₅H₄N (a), (CH₃)₃CO (b), o-CH₃OC₆ H₄ (c)

N-(1,5,3-дитиазепинан-3-ил)амиды (1) образуются только лишь с участием гидразидов общей формулы RC(O)NHNH₂ (например, изоникотингидразид, трет-бутилгидразинкарбоксилат, 2-метоксибензгидразид) и t-бутил-1,5,3-дитиазепинана. В присутствии других гидразидов (например, алкилгид-разиды) целевые продукты (1) не образуются. Изменение стехиометрического соотношения исходных реагентов в сторону увеличения или уменьшения содержания t-бутил-1,5,3-дитиазепинана по отношению к исходному гидразиду приводит к снижению селективности реакции и выхода целевого продукта (1).

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора FeCl₃ ·6H₂O больше 0.7 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора FeCl₃·6H₂O менее 0.3 ммолей снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Реакции проводили при температуре 65-75ºС. При температуре выше 75ºС (например, 80ºС) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 65ºС (например, 40ºС) снижается скорость реакции. В качестве растворителя использовали смесь растворителей этиловый спирт - хлороформ, т.к. в ней хорошо растворимы исходные реагенты и целевые продукты.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе используются в качестве исходных реагентов t-бутил-1,5,3-дитиазепинана, гидразиды и каталитические количества кристаллогидрата хлорида железа FeCl ₃·6H₂O.

Реакция идет с селективным образованием целевых продуктов (1).

В известном способе в качестве исходных реагентов применяются 1,2-этандитиол, N-ацилиндолы и BF₃·Et₂O. В условиях реакции целевые продукты (1) не образуются.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

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

Способ поясняется примерами:

Пример 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммоль t-бутил-1,5,3-дитиазепинана, 10 ммоль изоникотингидразида и 0.5 ммоль катализатора FeCl ₃·6H₂O в 5 мл хлороформа и 5 мл этиловоро спирта, перемешивают реакционную смесь 44 ч при температуре 70ºС. Из реакционной массы выделяют N-(1,5,3-дитиазепинан-3-ил)изоникотинамид (1а) с выходом 65%.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п	Исходный гидразид RC(O)NHNH2	Соотношение t-бутил-1,5,3-дитиазепинан: RC(O)NHNH2: FeCl3·6H2O, ммоль	Т, ºС	Время реакции, час	Выход (1), %
1	изоникотингидразид	10:10:0.5	70	44	65
2	-//-	10:10:0.7	70	44	70
3	-//-	10:10:0.3	70	44	54
4	-//-	10:10:0.5	70	48	67
5	-//-	10:10:0.5	70	40	60
6	-//-	10:10:0.5	65	44	52
7	-//-	10:10:0.5	75	44	67
8	трет-бутилгидразин-карбоксилат	10:10:0.5	70	44	63
9	2-метоксибензгидразид	10:10:0.5	70	44	66

Все опыты проводили в смеси растворителей этиловый спирт - хлороформ при температуре 70ºС.

Спектральные характеристики N-(1,5,3-Дитиазепинан-3-ил)изоникотинамид (Ia)

Т. пл. 187-189ºС. ИК-спектр, /см^-1: 680, 1075, 1165, 1301, 1376, 1490, 1554, 1661, 1679, 2854-2924, 3188. Спектр ЯМР ¹H ( , м.д, ДМСО-d₆): 3.04 (с, 4Н, СН₂ (6,7)), 4.41 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 7.70 (уш.с, 2Н, НС(12,14)); 8.72 (уш.с, 2Н, НС(11,15)); 9.61 (с, 1Н, NH(8)); Спектр ЯМР ¹³С ( , м.д., ДМСО-d₆): 36.19 (т, С(6,7)); 59.83 (т, С(2,4)); 122.00 (д, С(12,14)); 140.99 (д, С(10)); 150.60 (д, С(11,15)); 162.96 (с, С(9)). Масс-спектр, m/z (I_отн. , %): 256.522 (100) [М+H]⁺. C₁₀H₁₃ N₃S₂O. Вычислено (%): С, 47.03; Н, 5.13; N, 16.46; S, 25.11. Получено (%): С, 47.18; Н, 4.94; N, 16.40; S, 25.22.

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

Т. пл. 130-133ºС. ИК-спектр, /см^-1: 697, 834, 1051, 1133, 1234, 1364, 1479, 1730, 2851-2967, 3188. Спектр ЯМР ¹H ( , м.д., ДМСО-d₆): 1.38 (c, 9H, СН₃ (12,13,14)); 2.99 (с, 4Н, СН₂(6,7)), 4.20 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 7.38 (с, 1Н, NH(8)). Спектр ЯМР ¹³ С ( , м.д., ДМСО-d₆): 27.94 (с, С(12,13,14)); 34.74 (с, С(6,7)); 37.03 (с, С(11)); 60.39 (с, С(2,4)); 153.31 (с, С(9)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 289.433 (100) [M+K]⁺; 273.475 (11) [M+Na]⁺. C₉ H₁₈N₂S₂O₂. Вычислено (%): С, 43.17; Н, 7.25; N, 11.19; S, 25.61. Получено (%): С, 43.18; Н, 7.74; N, 10.95; S, 25.22.

N-(1,5,3-дитиазепинан-3-ил)-o-метоксибензоиламид (Ic)

Т. пл. 102-105ºС. ИК-спектр, /см^-1: 740, 1005, 1100, 1265, 1370-1445, 1595, 1640, 2840, 2900, 3340. Спектр ЯМР ¹H ( , м.д., CDCl₃): 3.13 (c,4H,CH₂(6,7)); 4.04 (с, 3Н, СН₃(16)), 4.34 (с, 4Н, Н₂С(2,4)); 6.99 д (1Н, Н¹², J=8.4); 7.07 т (1Н, Н¹³ , J=7.6); 7.46 т (1Н, Н¹⁴, J=7.6); 8.16 д (1Н, Н ¹⁵, J=6.4); 9.99 с (1Н, NH(8)). Спектр ЯМР ¹³ С ( , м.д., CDCl₃): 35.32 с (С(6,7)); 56.41 с (С(16)); 63.80 с (С(2,4)); 111.51 с (С(12)); 120.50 с (С(11)); 121.29 с (С(13)); 132.30 с (С(15)); 133.36 с (С(14)); 157.57 с (С(10)); 163.46 с (С(9)). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 323.243 (100) [M+K]⁺; 307.289 (25) [M+Na]⁺. C ₁₂H₁₆N₂S₂O₂ . Вычислено (%): С, 50.68; Н, 5.67; N, 9.85; S, 22.55. Получено (%): С, 50.48; Н, 5.74; N, 9.98; S, 23.20.