СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРГИДРО-5-ГИДРОКСИ-1,3,5-ДИТИАЗИНА, β-ЭТИЛДИГИДРО-1,3,5-ДИТИАЗИН-5-ЭТАНОЛА И 4-[4Н-1,3,5-ДИТИАЗИН-5(6Н)-ИЛ]-1-БУТАНОЛА Российский патент 2007 года по МПК C07D285/34 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения пергидро-5-гидрокси-1,3,5-дитиазина, β-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола общей формулы (1)

R=OH (1a);

R=СН(СН₂СН₃)СН₂ОН (1б);

R=СН₂СН₂СН₂СН₂ОН (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

Известный способ не позволяет получать пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), β-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

Известный способ не позволяет получать пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), β-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), β-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), β-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)СН₂ОН (1б); CH₂CH₂CH₂CH₂OH (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 β-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

где R=ОН (1а); СН(СН₂СН₃)СН₂ОН (1б); СН₂СН₂СН₂СН₂ОН (1в).

Целевые продукты - пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазин (1а), β-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), β-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 ЯМР¹Н зарегистрированы на спектрометре «Bruker АМ-300» (300 МГц) и «Tesla BS-487» (100 МГц), ЯМР ¹³С - на спектрометре «Jeol FX 90Q» (89,55 и 22,50 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCI₃ и d₆-ДМСО. Хромато-масс-спектральный анализ соединений проводили на приборе Finigan 4021) 5-гидрокси-4-Н-1,3,5-дитиазина (1а):

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., d₆-ДМСО, J/Гц): 4.12уш.с (2Н, H²), 4.58 уш.с (4Н, Н^4,6).Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д, d₆-ДМСО): 30.63 т (С²),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 β-этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанол (1б) с выходом 58%.

Спектральные характеристики β-этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б):

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д, CDCl₃, J/Гц): 0.72-86 т(3Н, Н⁹), 1.31-1.54 м (2Н, Н⁸), 3.00 с (1Н, Н⁷), 3.66д (2Н, Н¹⁰), 4.11 с (2Н, Н²), 4.38 д (2Н, Н_е ⁴, Н_а ⁶,²J=13.6), 4.48 д (2Н, Н_а ⁴, Н_е ⁶, ²J=13.6).Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃): 9.99 к (С⁹),20.61 т (С⁸), 33.47 т (С²), 55.48 2 т (С^4,6), 59,75 д(С⁷), 62.25 т (С¹⁰).Масс-спектр, m/z (I_ОТН, %): 193 (6) [М]⁺ 177 (13)[М-ОН]⁺, 149 (100) [М-СНСН₂OH]⁺, 121 (21)[HN(CH₂S)₂CH₂]⁺, 104 (34) [CHSCH₂SCH]⁺, 93(32) [SCH₂SCH₃]⁺.

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):

Спектр ЯМР¹Н (δ, м.д, CDCl₃, J/Гц): 1,30-1,52, уш.с (4Н, H^8,9), 2,91 с (2Н, Н⁷), 3,48 с (2Н, Н¹⁰), 3,97 с (2Н,Н²), 4,30 с (2Н, Н^4,6).Спектр ЯМР¹³С (δ, м.д., CDCl₃): 22.82 т (С⁸),29.72 т (С⁹), 33.27 т (С²), 47.96 т (С⁷), 57,43 2т(С^4,6), 61.54 т (С¹⁰).Масс-спектр, m/z (I_ОТН, %):193 (17) [M]⁺, 114 (100) [M-N(CH₂)₄OH]⁺, 84(11) [SCH₂NC₂]⁺, 71 (16) [HO(CH₂)₃C]⁺, 58 (31)[CH₂SC]⁺, 42 (58) [SCH₂]⁺.

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к способу получения пергидро-5-гидрокси-1,3,5-дитиазина, β-этилдигидро-1,3,5-дитиазин-5-этанола и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола. Сущность предлагаемого способа заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом водного раствора формалина с водным раствором солянокислого гидроксиламина (2-бутаноламина или 4-бутаноламина) в мольном соотношении аминоспирт : формальдегид : сероводород, равном 1:3:2, при комнатной температуре и перемешивании в течение 3 часов. Выход целевых соединений составляет пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазина 47%, β-этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола 58% и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола 51%. Технический результат - способ позволяет с высокой региоселективностью получать указанные выше соединения, синтез которых в литературе не описан. Полученные соединения могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов драгметаллов, специальных реагентов для подавления жизнедеятельности бактерий в различных средах.

Способ получения пергидро-5-гидрокси-4Н-1,3,5-дитиазина (1а), β-этилдигидро-4Н-1,3,5-дитиазин-5-этанола (1б) и 4-[4Н-1,3,5-дитиазин-5(6Н)-ил]-1-бутанола (1в) общей формулы

где R=ОН (1а);

R=СН(СН₂СН₃)СН₂OH (1б);

R=СН₂СН₂СН₂СН₂ОН (1в),

отличающийся тем, что насыщенный сероводородом водный раствор формальдегида взаимодействует с водным раствором аминоспирта общей формулы R-NH₂, где R=OH, СН(СН₂СН₃)СН₂OH, СН₂СН₂СН₂СН₂ОН, в мольном соотношении аминоспирт : формальдегид : сероводород, равном 1:3:2, при комнатной температуре и перемешивании в течение 3 ч.