СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ 8-(5-ГЕКСИЛТИОФАН-2-ИЛ) КАПРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И 8-(5-ГЕКСИЛ-3,4-ДЕГИДРОТИОФАН-2-ИЛ) КАПРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2009 года по МПК C07D333/40 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу совместного получения 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой кислоты (1) и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты(2) с выходами 56% и 39% соответственно

Соединения тиофан- и тиофенкарбоксильного ряда находят применение в качестве бактерицидных агентов, лекарственных препаратов, а также используются как присадки к маслам или гидравлическим жидкостям (Л.И.Беленький, Е.П.Захаров, М.А.Калик, В.П.Литвинов, Ф.М.Стоянович, С.З.Тайц, Б.П. Фабричный. Новые направления химии тиофена. М.: Наука, 1976, 24 с.)

Известен способ (А.Л.Мнджоян, А.Н.Оганесян. Синтезы гетероциклических соединений - выпуск 5, 1960, стр.47-49) получения тиофан-2,5-дикарбоновой кислоты взаимодействием при температуре 50°С эфира α,α'-дибромадипиновой кислоты с сернистым натрием в среде метилового спирта с последующим омылением соответствующего эфира по схеме 1

Схема 1

Известный способ не позволяет получать 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловую и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловую кислоты.

Известен способ (L, Schotte, Arkiv Kenn, 9, 377 (1956) (С.А. 59 10076 с) получения тиофан-2,5-дикарбоновой кислоты взаимодействием дибромадипиновой кислоты с водным раствором сернистого натрия в присутствии бикарбоната натрия (Nа₂СО₃) по схеме 2

Схема 2

Известный способ не позволяет получать 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловую и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловую кислоты.

Известен способ (R.Tumen, A.Hill, J. Org. Chem.14, 476, 1949) получения тиофан-2,5-дикарбоновой кислоты взаимодействием этилового эфира дибромадипиновой кислоты с кристаллическим сернистым натрием в среде 95%-ного спирта в присутствии йодистого калия с последующим гидролизом соответствующего эфира по схеме 3

Схема 3

Известный способ не позволяет получать 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловую и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты.

Известен способ (F. Ernst, Ber, 19, 3275, 1886) получения тиофан-2,5-дикарбоновой кислоты восстановлением тиофен-2,5-дикарбоновой кислоты в щелочной среде 4%-ной амальгамой натрия по схеме

Известный способ не позволяет получать 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловую и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловую кислоты.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении 8-(5-гексилтиофан-2-ил) (1) и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловых кислот(2).

Предлагается новый способ совместного получения 8-(5-гексил-тиофан-2-ил) каприловой кислоты (1), 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты (2) с выходами 56% и 39% соответственно.

Это достигается взаимодействием 9,12-октадекадиеновой кислоты (линолевая кислота) с элементной серой в мольном соотношении 1:2 под воздействием ультразвуковой кавитации по схеме 4

При ультразвуковой кавитации происходят образование, рост, пульсация и другие типы движения пузырьков, а также их взаимодействие с жидкостью, между собой и с твердыми поверхностями при условиях, когда в жидкости создается пониженное, а затем повышенное давление. При схлопывании пузырьков образуются ударные волны, вызывающие очень высокие локальные температуры и давления, инициирующие микроперемешивание. В этих условиях происходит образование активных частиц (радикалов, ионов, атомов, электронно-возбужденных частиц), инициирующих различные реакции как в кавитационных полостях, так и в самой жидкости.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются доступное сырье: 9,12-октадекадиеновая кислота (линолевая кислота) природного происхождения и техногенная элементная сера (отход в процессе гидроочистки нефтяных дистиллятов) в соотношении 1:2. Реакция протекает одну стадию с образованием ранее не описанных в литературе 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой (1) и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислот (2).

Преимущества предлагаемого способа:

Способ позволяет получать с высокой региоселективностью 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловую кислоту (1) и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловую кислоту (2), синтез которых в литературе не описан. Разработанный нами метод отличается простотой проведения эксперимента и не требует применения дорогостоящих реагентов.

Способ поясняется примером

ПРИМЕР. В стеклянный реактор с обратным холодильником на половину глубины жидкости погружен волновод УЗНД-2Т с рабочей частью диаметром 15 мм и помещена термопара для определения температуры, подсоединенная к вольтметру. При комнатной температуре в реактор помещают 1 моль 9,12-октадекадиеновой кислоты и 2 моля элементной серы. Под действием ультразвука (частотой 22 кГц, мощностью 3-5 Вт/см³) в течение 10 мин происходит повышение температуры до 120°С. Дальнейшее повышение температуры имеет плавный характер: в течение часа температура в кавитационном поле поднимается до 135°С, в последующий час температура поддерживается в интервале 145-160°С. Затем реакционная масса разделена колоночной хроматографией на SiO₂ смесью хлороформ-бутанол-1, (градиентное элюирование от 1/30 до 1/10). После упаривания растворителя получена 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловая кислота (1) с выходом 56% (R_f=0.288) и 8-[5-гексил-дигидро]- тиофен-2-ил каприловая кислота (2) с выходом 39% (R_f=0.33).

Спектральные характеристики* (* Спектры ЯМР ¹Н 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 СDСl₃ и d₆-ДМСО. Хромато-масс-спектральный анализ соединений проводили на приборе Finigan 4021) 8-[5-гексил-тетрагидро]-тиофен-2-ил каприловой кислоты:

Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д.); (CDCL₃) 0.88 т (3Н, Н^{11* 3}J 7 Гц), 1.26-1.29 уш.с (18 H, H^{3,4,5,6,7*,8*,9*, 10*}), 1.6 уш.с (4H, H^3*4*,), 2.34 т (2H,H^{2 3}J 7.6 Гц), 2.74 т (2H, H^{2*5* 3}J 7 Гц), 9.98 c (1H, OH).   Спектр ЯМР ¹³С (σ, м.д.): 48,53 (д. С(2*)), 123.41 (д. С(3*,4*)), 52.23 (д. С(5*)), 31.68 (т. С(8)), 31.11 (т. С(7)),   27.64 (т.С (6)), 28.26 (т.С (5)), 27.12 (т.   С(4)), 24.64 (т.С (3), 35.81 (т.С(2)),   180.35 (с.С(1)), 29.69 (т.С(6*)), 29.1 (т.   С(7*)), 30.11 (т.С(8*)), 24.64 (т.С(9*)),   22.56 (т.С(10*)), 14.3(к.С(11*)).   Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 314 (12) [M]⁺,   271 (2) [М-СН₂СН₂СН₃]⁺, 229 (11) [М-   (СН₂)₅СН₃]⁺, 199 (8) [М-(СН₂)₅СООН]⁺,   171 (37) [M-(СH₂)₇СООН]⁺, 157 (49) [М-   CH₂(CH₂)₇COOH]⁺, 157 (49) [М-   СНСНSСН(СН₂)₅СН₃]⁺, 115 (17) [M- CH₂   CH₂CH₂CHSCH₂CH(CH₂)₅CH₃]⁺, 87 (100)   [CH₃CHSCHCH₂]⁺.

Спектральные характеристики 8-[5-гексил-дигидро]- тиофен-2-ил каприловой кислоты:

Спектр ЯМР 'Н (δ, м.д.); (CDCL₃) 0.88 т (3Н, Н^{11* 3}j 7 Гц), 1.26-1.29 уш.с (18Н, Н^{3,4,5,6,7,7*8*,9*,10*}), 5.4 уш.с (2Н, Н^3*4*,), 2.34 т(2Н, Н^{2 3}J 7.6 Гц), 3.37-3.55 уш.с (2Н, Н^2*5*), 9.98 с (1Н, ОН). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 55.86 (д. С(2*)), 133.05 (д. С(3*,4*)), 52.22 (д. С(5*)), 31.68 (т.С(8)), 31.11 (т.С(7), 27.64 (т.С (6)), 28.26 (т.С (5)), 27.12 (т.С(4)), 24.64 (т. С (3)), 35.81 (т.С(2)), 180.35 (с.С(1)), 29.69 (т.С(6*)), 29.1 (т.С(7*)), 30.11 (т.С(8*)), 24.64 (т.С(9*)), 22.56 (т.С(10*)), 14.3 (к. С(11*)).   Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 312 (13) [М]⁺   269 (4) [М-СН₂СН₂СН₃]⁺, 256 (4) [М-   (СН₂)₃СН₃]⁺, 225 (4) [М-(СН₂)₃ СООН]⁺,   183 (9) [М-(СН₂)₆СООН]⁺, 169 (15) [М-   (CH₂)₇COOH]⁺, 155 (13) [M-CH₂CHSCH   (СН₂)₅СН₃]⁺, 143 (5) [M-CHCHSCHCH   (CH₂)₅CH₃]⁺, 128 (15) [М-СН₃СНСНSСН   CH(CH₂)₅CH₃]⁺, 111 (25) [СНСН(СН₂)₅   СН₃]⁺, 97 (57) [C(CH₂)₅CH₃]⁺ 85(37)   [CHCHSCHCH₂]⁺.

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности к способу совместного получения 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой кислоты и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты, которые могут найти применение в качестве бактерицидных агентов, лекарственных препаратов, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям. Сущность способа заключается во взаимодействии элементной серы с 9,12-октадекадиеновой кислотой в кавитационном поле, создаваемом ультразвуковыми волнами частотой 22 кГц, в течение двух часов. Предложенный способ позволяет получить смесь 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой кислоты и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты одностадийным методом из доступных исходных реагентов с высокой региоселективностью. Выход 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой кислоты составляет 56%, выход 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты - 39%.

Способ совместного получения 8-(5-гексилтиофан-2-ил) каприловой кислоты (1) и 8-(5-гексил-3,4-дегидротиофан-2-ил) каприловой кислоты (2)
,
отличающийся тем, что 9,12-октадекадиеновая кислота (линолевая кислота) взаимодействует с элементной серой в мольном соотношении 1:2 при воздействии ультразвука частотой 22кГц, мощностью 3-5 Вт/см³ в течение двух часов.