способ поэтапного получения 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15, 17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатиона и 5,6-дигидро-2н-тиадиазин гидройодида

Формула изобретения

Способ поэтапного получения 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатиона (I), a затем 5,6-дигидро-2Н-тиадиазин гидройодида (II) формул:



заключающийся во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) со свежеприготовленным раствором тиокарбамид - н-BuONa в соотношении тиокарбамид : CH₂ O : H₂S : н-BuONa, 1:3:2:2 при 40°C и постоянном перемешивании в течении 6 ч, с последующим взаимодействием полученного макрогетероцикла (I) с CH₃I (1:10) в течение 7 дней.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу поэтапного синтеза 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатиона (I), а затем 5,6-дигидро-2Н-тиадиазин гидройодида (II) формул:

Представленные соединения могут найти применение в качестве модифицированных селективных сорбентов, экстрагентов благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями. Наука. М. 1993, с 192].

Поэтапный синтез (I) и затем (II) в литературе не описан. Из литературных ссылок известен способ синтеза макрогетероциклов с различным составом гетероатомов О, S и N, который включает конденсацию , -диаминотиоэфиров (III) с хлорангидридами (IV) карбоновых кислот в условиях высокого разбавления с последующим восстановлением образующихся циклических диамидов (V) [Dietrich В., Lehn J. М., Sauvage J.P. Chem. Commun., 1970, p 1055-1056].

Известен способ получения серосодержащего макроциклического гетероцикла (VII) с выходом ~9% наряду с циклическими сульфидами, а именно 1,2,4-тритиоланом (VII), 1,2,4,6-тетратиепаном (IX) при циклотиометилиро-вании м-аминофенола (VI) с H₂ S и CH₂O, взятых в соотношении 1:1:2, в EtOH при температуре 40°C [Ахметова В.Р., Надыргулова Г.Р., Хафизова С.Р. и др. Изв. АН. Сер. хим. 2006. № 3. с 305-308].

В литературе [В.Р. Ахметова, Е.Б. Рахимова, Р.А. Вагапов и др. ЖОрХ. 2008. В44. № 4. с 504-509] описан способ совместного получения 3,6,10,13-тетракис-{2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]этил}-1,8-дитиа-3,6,10,13-тетраазациклотетрадекана (XI) и бис-дитиазинана (XII) мультикомпонентной конденсацией триэтилентетраамина (X) с CH₂O и H₂S (1:3:2 или 1:6:4) в среде н-BuOH при 0°C.

Известно, что 2,4,6-замещенные 4H-1,3,5-дитиазины (XV) (выход ~80%) могут быть получены конденсацией тиомочевины (XIII) с дивинилсульфидом в присутствии промоторов (минеральные кислоты) [Б.А. Трофимов, Г.М. Гаврилова, Г.А. Калабин и др. ХГС - 1979. - № 11. - С.1466-1469].

Перечисленными выше способами не может быть поэтапно получен (I) и затем (II).

Задачей изобретения является получение (I) однореакторной конденсацией тиокарбамида с СН₂О-H₂S и (II) последующим взаимодействием йодистого метила с макрогетероциклом (I).

Предлагаемый нами способ синтеза (I) заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формальдегида (37%) со свежеприготовленным раствором тиокарбамида с н-BuONa. Реакция осуществляется при соотношении тиокарбамид: CH₂O: H₂S: н-BuONa, 1:3:2:2 при 40°C и постоянном перемешивании в течении 6 часов с последующей нейтрализацией HCl. Выпавший осадок промывают горячими этанолом и водой. Выход макрогетероцикла с т.пл. 178-180°C составил 48%. Реакция протекает по схеме:

Полученный макрогетероцикл (I) загружают в ампулу вместе с CH₃I при соотношении 1:10 и оставляют на 7 дней. Полученный 5,6-дигидро-2H-тиадиазин гидройодид (II) отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход составил 99%, т.пл. 142-145°C. Реакция протекает по схеме:

Преимущества предлагаемого способа:

На основании предложенного способа можно селективно поэтапно получать 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатион (I) и 5,6-дигидро-2H-тиадиазин гидройодид (II), синтезы которых в литературе ранее не описаны. Предлагаемый способ технологически прост, в качестве растворителя используется н-бутанол, этанол и вода, процесс не требует больших энергозатрат и не образуются токсичные отходы.

Способ поясняется примером.

ПРИМЕР

В термостатируемый до заданной температуры, стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газо-проводящей трубкой и капельной воронкой при варьировании температуры помещают раствор формальдегида (37% водный раствор), барботированием насыщают раствор формальдегида сероводородом в течение 1 часа. Параллельно в другом реакторе тиокарбамид смешивают со свежеприготовленным раствором н-бутилата натрия в н-бутаноле в мольном соотношении компонентов 1:2 при постоянном перемешивании. Приготовленный раствор прикапывают в реактор с насыщенным сероводородом формалин и перемешивают 6 часов, поддерживая необходимую температуру (40°C), затем полученную смесь нейтрализуют разбавленной хлороводородной кислотой. После фильтрования выделяют кристаллический продукт (I) выход которого составил 48%.

В ампулу помещают 1 моль макрогетероцикла (I), затем добавляют 10 молей йодистого метила, ампулу охлаждают жидким азотом и запаивают. Через 7 дней ампулу вскрывают и отфильтровывают образовавшийся осадок. После фильтрования выделяют кристаллический продукт (II) лимонно-желтого цвета с выходом 99%.

Спектральные характеристики 1,7,13,19,25,31,37,43-октатиа-3,5,9,11,15,17,21,23,27,29,33,35,39,41,45,47-гексадекаазациклооктатетраконтан-4,10,16,22,28,34,40,46-октатнон (I)

Выход 48%, т.пл. 178-180°C. ИК-спектр, /см^-1: 670, 977, 1206, 1378-1468, 1575, 1669, 2910, 3466. Спектр ЯМР ¹H , м.д.: 4.26-4.27 уш.с. (4Н, H^2,6); 8.64 с (2Н, H^3,5). Спектр ЯМР ¹³С , м.д.: 43.63 т (C^2,6); 175.97 с (С⁴ ). М_кр. 1072±10 (1073.8); n=7. Найдено (%): С, 26.43; H, 4.44; N, 21.00; S, 48.02. C₂₄H₄₈ N₁₆S₁₆. Вычислено (%): С, 26.84; H, 4.51; N, 20.87; S, 47.78.

Спектральные характеристики 5,6-дигидро-2Н-тиадиазин гидройодида (II).

Выход 99%, т.пл. 142-145°C. ИК-спектр, /см^-1: 609, 709, 967, 1023, 1203, 1378-1468, 1542, 1601, 2923, 3443. Спектр ЯМР ¹H ( , м.д., ДМСО-d₆): 2.61 с (4Н, Н⁸); 4.62 уш.с (4Н, H^2,6), 10.42 уш.с (2Н, H^3,5 ). Спектр ЯМР ¹³С ( , м.д., ДМСО-d₆): 13.83 м (C⁸); 43.66 т (C^2,6); 164.17 с (C⁴). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 276.410 (100) [M]^-. C₄ H₉IN₂S₂. Вычислено (%): C, 17.40; H, 3.28; I, 45.95; N, 10.14; S, 23.22. Получено (%): C, 17.32; H, 3.24; I, 46.10; N, 10.37; S, 23.17.

* - Спектры ЯМР ¹H, ¹³С зарегистрированы на спектрометре "Bruker AVANCE 400" (400.13 и 100.61 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель ДМСО-d₆. Масс спектр (II) сняли на спектрометре "MALDI-TOF Autoflex III", в качестве матрицы использовали -циано-4-гидроксикоричную кислоту, в качестве растворителя ДМСО. Образец приготовляли методом "высушенной капли": смесь матрицы и (II) в соотношении 1:10. ИК-спектры снимали на спектрометре "Specord 75 IR" в суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ образцов определяли на элементном анализаторе фирмы Karlo Erba, модель № 1106. Максимальная погрешность определения 2.0% отн. Для полученного соединения приведена температура плавления, определенная на приборе РНМК 80/2617.