СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНО-(ДИ-, ТЕТРА-)МЕТИЛ-1,2-БИС-(1,3,5-ДИТИАЗИНАН-5-ИЛ)ЭТАНОВ Российский патент 2012 года по МПК C07D417/06 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности, к способу получения моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этанов общей формулы (1-3):

Производные 1,3,5-дитиазинана находят применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов, средств защиты кожи, меха, тканей от биоповреждений, биологически активных веществ по отношению к различным микроорганизмам и сульфатредуцирующим бактериям. Например, 5-[2-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этил]1,3,5-дитиазинан используется в качестве селективного сорбента и экстрагента драгоценных металлов (Fr. Pat. 1963, 1,341,792; Chem. Abstr. 1964. V.60. №5. P.398), 2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]-1-этанол (Патент РФ №2160233; Б.И., 2000, №34) и 2-[1,3,5-дитиазинан-5-ил]-уксусная кислота (Патент РФ №2206726; Б. И., 2003, №17) подавляют развитие сульфатвосстанавливающих бактерий в различных технологических средах, используемых в нефтяной промышленности.

Известен способ (Zhang Y., Chien M., Chi-Tang H. Comparison of the Volatile Compounds Obtained from Thermal Degradation of Cysteine and Glutathione in Water. // J.Agr.Food Chem. 1988. №36. P.992-996.) получения 2,4,6-триалкилзамещенных 1,3,5-дитиазинанов общей формулы (4) в смеси с 2,4,6-триалкил-1,3,5-тиадиазинанами (5) термическим разложением цистеина при pH 7.5 и температуре 180°C с общим выходом 42% по схеме:

Известным способом не могут быть получены моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3).

Известен способ (Bruning J., Emberger R., Hopp R., Kopsel M., Send T., Werkhoff P. Unsymmetrishe dihydrodithiazine, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als riech- und gesahmackstoffe. Пат. ФРГ 3447209 // РЖ Хим. 1987. №13. C.77) получения смеси 2,4,6-триалкилзамещенных 1,3,5-дитиазинанов общей формулы (6, 7) взаимодействием NH₄OH, H₂S и MeCHO с (C₃-C₅)-альдегидами, взятыми в соотношении 1:2:2:1, соответственно, при температуре 5°C по схеме:

Известный способ не позволяет получать моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о получении моно-(ди-, тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этанов общей формулы (1-3).

Предлагается новый способ получения моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этанов общей формулы (1-3).

Сущность способа заключается в предварительном насыщении смеси водного раствора (37%) формальдегида (CH₂O) и ацетальдегида (CH₃CHO) сероводородом (H₂S) с последующим добавлением 1,2-диаминоэтана, взятыми в мольном соотношении 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород=10:50:10:40 при получении (1), 10:40:20:40 при получении (2), 10:20:40:40 при получении (3). Смесь перемешивают 2.5-3.5 ч при температуре 40°C и атмосферном давлении, выделяют в зависимости от соотношения исходных реагентов моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3) с выходом 53-64%. Реакция протекает по схеме:

Моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3) образуются только лишь с участием формальдегида, ацетальдегида, сероводорода и 1,2-диаминоэтана, взятыми в мольном соотношении 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород=10:50:10:40 при получении (1), 10:40:20:40 при получении (2), 10:20:40:40 при получении (3). При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других диаминов (например, алкил-, ариламины, фенилендиамины), других альдегидов (например, арилзамещенные альдегиды), других серусодержащих соединений (например, сероуглерод, меркаптаны) целевые продукты (1-3) не образуются.

Реакции проводили при температуре ~40°C. При температуре выше 40°C (например, 80°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, при температуре ниже 40°C (например, 0°C) снижается скорость реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходных соединений водного раствора аммиака, сероводорода, ацетальдегида и (C₃-C₅)-альдегидов, взятых в мольном соотношении 1:2:2:1 при температуре 5°C.

Известный способ не позволяет получать моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3).

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород, взятые в мольном соотношении 10:50:10:40 при получении (1), 10:40:20:40 при получении (2), 10:20:40:40 при получении (3), реакция идет при температуре 40°С. В отличие от известных способов предлагаемый способ позволяет получать в зависимости от соотношения исходных реагентов индивидуальные моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этаны общей формулы (1-3), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами

Пример 1. В стеклянный реактор, снабженный механической мешалкой, газоподводящей трубкой и капельной воронкой помещают 50 ммоль формальдегида (37% водный раствор) и 10 ммоль ацетальдегида, насыщают сероводородом (40 ммоль) в течение 30 мин, затем при температуре 40°C добавляют по каплям 10 моль 1,2-диаминоэтана, перемешивают 3 ч, экстрагируют хлороформом, выделяют 2-метил-α,ω-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этан формулы (1) с выходом 60%.

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

Таблица 1 №№ п/п Мольное соотношение 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород Время реакции, ч Выход (1-3), % 1 10:50:10:40 3 (1), 60 2 -«- 3.5 (1), 64 3 -«- 2.5 (1), 53 4 10:40:20:40 3 (2), 57 5 10:20:40:40 3 (3), 54

Все опыты проводили при температуре ~40°C.

Физико-химические характеристики моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этанов.

2-Метил-α, ω-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этан (1):

Кристаллы белого цвета, R_f 0.74 (элюент гексан-этилацетат, 2:1) Т_пл=98-105 °C. ¹H NMR (CDCl₃): δ 1.91 (д, 3H, H-7'), 3.05 (уш.с, 8H, H-4',4”,6',6”), 3.34 (с, 1H, H-2”), 4.08 (с, 1H, H-2'), 4.21 (м, 4H, H-1,2); ¹³С NMR (CDCl₃): δ 22.8 (C-7), 33.9 (C-2”), 44.3 (C-2'), 45.9 (C-1), 46.1 (C-2), 58.4 (C-4',6'), 59.0 (C-4”,6”); Масс-спектр, m/z (I_отн (%)): 282 [M]⁺(11), 223 [M-CH₂SCH]⁺(5), 144 [(CH₂)₂N(CH₂)₂NCH₂SCH₂]⁺(23), 98 [(CH₂)₂N(CH₂)₂NCH₂]⁺(31), 71 [CH₃N(CH₂)₂N]⁺(45), 56 [N(CH₂)₂N]⁺(100), 46 [SCH₂]⁺(54), 42 [CH₂CH₂N]⁺(51).

2,2'-Диметил-α, ω-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этан (2):

Кристаллы белого цвета, R_f 0.77 (элюент гексан-этилацетат, 2:1) Т_пл=121-123°C. ¹H NMR (CDCl₃): δ 1.42 (д, 6H, H-7',7”), 2.98 (м, 8H, H-4',4”,6',6”), 4.21 (уш.с, 2H, H-2',2”), 4.39 (уш.с, 4H, H-1,2); ¹³C NMR (CDCl₃): δ 22.5 (C-7',7”), 44.9 (C-2',2”), 58.9 (C-1,2), 67.1 (C-4',4”,6',6”); Масс-спектр, m/z (I_отн (%)): 296 [M]⁺(15), 221 [M-N(CH₂)₂SH]⁺(17), 203 [M-SCH(CH₃)SH]⁺(31), 237 [M-CH₂SCH]⁺(9), 98 [(CH₂)₂N(CH₂)₂NCH₂]⁺(42), 71 [CH₃N(CH₂)₂N]⁺ (34), 56 [N(CH₂)₂N]⁺(100), 46 [SCH₂]⁺(24), 42 [NCH₂CH₂]⁺(58).

2,2',4,4'-Тетраметил-α, ω-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этан (3):

Кристаллы белого цвета, R_f 0.75 (элюент гексан-этилацетат, 2:1) Т_пл=104-106°C. ¹H, NMR (CDCl₃): δ 1.68 (уш.с, 12H, H-7',7”,8',8”), 2.99 (м, 4H, H-6',6”), 4.10 (k, 2H, H-2',2”), 4.25 (т, 4H, H-1,2), 4.15 (уш.с, 4H, H-4',4”); ¹³С NMR (CDCl₃): δ 20.9 (С-8',8”), 22.5 (C-7',7”), 45.0 (C-2',2”), 59.4 (C-1,2), 61.0 (C-6',6”), 67.3 (C-4',4”); Масс-спектр, m/z (I_отн (%)): 338 [M]⁺(9), 262 [M-N(CH₂)₂SH]⁺(17), 245 [M-SCH(CH₃)SH]⁺(32), 144 [(CH₂)₂N(CH₂)₂NCH₂SCH₂]⁺(18), 98 [(CH₂)₂N(CH₂)₂NCH₂]⁺(24), 71 [CH₃N(CH₂)₂N]⁺(45), 56 [N(CH₂)₂N]⁺(100), 42 [CH₂CH₂N]⁺(57).

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5 -дитиазинан-5 -ил)этанов общей формулы (1-3): который заключается в том, что насыщенный сероводородом водный раствор (37%) формальдегида и ацетальдегида подвергают взаимодействию с 1,2-диаминоэтаном при мольном соотношении исходных реагентов 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород=10:50:10:40 при получении (1), 10:40:20:40 при получении (2), 10:20:40:40 при получении (3) при температуре 40°С и атмосферном давлении в течение 2.5-3.5 ч. Технический результат - разработан способ получения новых соединений, которые могут найти применение в качестве селективных сорбентов и экстрагентов драгоценных металлов, средств защиты кожи, меха, тканей от биоповреждений, биологически активных веществ по отношению к различным микроорганизмам и сульфатредуцирующим бактериям. 1 табл., 1 пр.

Способ получения моно-(ди-,тетра-)метил-1,2-бис-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)этанов общей формулы (1-3):

отличающийся тем, что насыщенный сероводородом водный раствор (37%) формальдегида и ацетальдегида подвергают взаимодействию с 1,2-диаминоэтаном при мольном соотношении исходных реагентов 1,2-диаминоэтан:формальдегид:ацетальдегид:сероводород=10:50:10:40 при получении (1), 10:40:20:40 при получении (2), 10:20:40:40 при получении (3) при температуре 40°С и атмосферном давлении в течение 2,5-3,5 ч.