СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)-ТИОМОЧЕВИНЫ Российский патент 2011 года по МПК C07D285/15 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к способу синтеза N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины формулы

Представленное соединение может найти применение в качестве модифицированного селективного сорбента благородных и драгоценных металлов [Муринов Ю.И., Майстренко В.Н., Афзалетдинова Н.Г. Экстракция металлов S,N-органическими соединениями, М., Наука, 1993, с 192] и как низкомолекулярный биорегулятор (инсектицид, гербицид, биоцид) [Harvey M. Loux., Patent U.S. №3.466.280, 9, 1969].

Синтез N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины в литературе не описан.

В литературе описан синтез соответствующих 4,6-диимино-1,3,5-дитиазинанов (IV, V) в реакциях взаимодействия 1,5-дифенилтиобиурета (II) с бромистым метиленом [Underwood H.G., Dains F.B. The Actions of Perthiocyanic Acid on Amines // J. Am. Chem. Soc, 1935, V.57, p.1768-1771] или (II) с 1-ароил-2-фенилацетиленами (III) в присутствии BF₃*Et₂O [Глотова Т.Е., Процук Н.И., Албанов А.И. и др. Синтез новых производных 1,3,5-дитиазинана. // ЖОХ, 2003, т.73, вып.5, с 834-838].

Известен способ получения гидробромидов 4,6-диимино-1,3,5-дитиазина (VIIa-г) при взаимодействии тиомочевины (VIa-г) с бромистым метиленом в EtOH [Grogan C.H., Rice L.M. Dithiazanes or Methylenediisothiuronium Salts // J. Org. Chem. 1963, V.28, №9, p.2486-2487], тогда как в реакции тиомочевины (VIa) с дивинилсульфидом (VIII) в присутствии сильных кислот происходит образование ненасыщенного 1,3,5-дитиазинана (IX) [Трофимов Б.А., Гаврилова Г.М., Калабин Г.А., Баиров В.В, Амосова С.В. Циклоприсоединение дивинилсульфида к тиомочевине // Химия гетероциклических соединений, 1979, №11, с.1466-1469].

Из литературных данных известно, что алифатические амиды (Ха-д), вступая в реакцию циклотиометилирования в присутствии BuONa/BuOH, образуют N-ацил-1,3,5-дитиазинаны (XIa-д) [В.Р.Ахметова, P.P.Хайруллина, Г.Р.Надыргулова, Р.В.Кунакова, У.М.Джемилев. Мультикомпонентная гетероциклизация амидов карбоновых кислот с H₂S и CH₂O. Журнал органической химии, 2008, т.44, №21, с 200-206].

Перечисленными выше способами не может быть получена N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевина.

Задачей изобретения является получение N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины однореакторной конденсацией гидразинкарботиоамида (тиосемикарбазида) с формальдегидом и сероводородом.

Предлагаемый нами способ синтеза 1,3,5-дитиазинанов заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом формальдегида со свежеприготовленной смесью тиосемикарбазид-BuONa/BuOH (pH>11.5) при соотношении тиосемикарбазид:BuONa/BuOH, равном 1:3. Реакция осуществляется при соотношении тиосемикарбазид:формальдегид:сероводород, равном 1:3:2. Реакционную смесь перемешивают 7 ч, поддерживая заданную температуру (40°C), затем нейтрализуют расчетным количеством разбавленной HCl. Образующуюся N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину отфильтровывают и промывают EtOH. Реакция протекает по схеме:

Преимущества предлагаемого способа

На основании предложенного способа можно селективно получать N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину, синтез которой в литературе ранее не описан. Предлагаемый способ препаративно прост, в качестве растворителя используется н-бутиловый спирт, процесс не требует больших энергозатрат, и не образуются токсичные отходы.

Способ поясняется примерами

ПРИМЕР. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником, газопроводящей трубкой и капельной воронкой, при 40°C помещали 3 моля формальдегида, барботированием насыщали его сероводородом в течение 20 мин. В другом реакторе при комнатной температуре (20°C) смешивали тиосемикарбазид с BuONa/BuOH при соотношении 1:3 (pH>11.5) и прибавляли по каплям в раствор, полученный барботированием газообразного H₂S в формальдегид. Реакционную смесь перемешивали 7 ч, поддерживая заданную температуру (40°C), затем нейтрализовали расчетным количеством разбавленной HCl. Образующуюся N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевину отфильтровывали и промывали EtOH. Выход составил 92%.

Спектральные характеристики

N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины

Выход 92%, т.пл. 145-146°C. ИК-спектр, ν/см^-1: 710, 1010, 1190, 1270, 1370, 1465, 2920, 3280. Спектр ЯМР ¹H (δ, м.д., ДМСО-d₆): 3.60 (т, 1H, CH_2e(2)), 3.96 (т, 2Н, СН_2е(4,6)), 4.60 (т, 1H, СН_2а(2)), 4.92 (т, 2Н, СН_2а(4,6)); 7.66 (c, 2Н, H₂N(9); 8.22 (c, 1H, HN(7)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., ДМСО-d₆): 31.02 (c C(2)); 58.25 (c С(4,6)); 179.89 (c, C(8)). Масс-спектр, m/z (l_отн., %): 196 (100) [М+1]⁺; 161 (38) [M-S]⁺; 136 (13) [M-CH₂SCH₂]⁺; 122 (31) [M-SCH₂S]⁺; 102 (72) [M-CH₂SCH₂S]⁺; 76 (47) [M-NCH₂SCH₂SCH₂]⁺. Вычислено (%): C, 24.60; H, 4.64; N, 21.51; S, 49.25. C₄H₉N₃S₃. Найдено (%): C, 24.15; H, 4.39; N, 22.10; S, 48.94. * - Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С записаны на спектрометре "Bruker AVANCE 400" с рабочей чистотой 300 и 100 МГц, внутренний стандарт ТМС. ИК-спектры снимали на спектрометре "Specord 75IR" в вазелиновом масле. Хромато-масс-спектрометрический анализ проведен на приборе «Shimadzu LCMS-2010 EV» в режиме химической ионизации при атмосферном давлении (ХИАД). Максимальная температура ионного источника (APCI probe) 500°C; температура нагревателя 200°C, температура испарителя 250°C. Скорость жидкого потока 0.05 мл/мин. Скорость газа-распылителя составила 2.5 мл/мин. Напряжение на источнике ионов (+) 4.5 кВ, (-) 3 кВ. Элементный анализ образцов определяли на элементном анализаторе фирмы Karlo Erba, модель №1106.

Изобретение относится к области органического синтеза. Полученная предлагаемым способом N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевина может найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов благородных и драгоценных металлов. Сущность способа заключается во взаимодействии насыщенного сероводородом формальдегида с предварительно приготовленной смесью тиосемикарбазид-BuONa/BuOH (pH>11.5) при соотношении тиосемикарбазид:BuONa/BuOH: CH₂O:H₂S, равном 1:3:3:2, в течение 7 ч (40°С) с последующей нейтрализацией расчетным количеством разбавленной HCl. Выход целевой N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины составил 92%.

Способ получения N-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)-тиомочевины формулы:

отличающийся тем, что насыщенный сероводородом формальдегид взаимодействует с предварительно приготовленной смесью тиосемикарбазид - BuONa/BuOH (pH>11.5) при соотношении тиосемикарбазид: BuONa/BuOH: CH₂O: H₂S, равном 1:3:3:2, температуре 40°С в течение 7 ч с последующей нейтрализацией расчетным количеством разбавленной HCl.