СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3,3-ДИАЛКИЛ-7-АРИЛ-1,2,4,5,7-ТЕТРАОКСАЗОКАНОВ Российский патент 2018 года по МПК C07D273/01 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретно, к способу получения 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов (1):

N-Содержащие тетраоксаны применяются в медицине в качестве препаратов, обладающих противомалярийной (Opsenica I., Opsenica D., Lanteri C.A., Anova L., Milhous W.K., Smith K.S., Solaja B.A. // J. Med. Chem. - 2008. - Vol. 51. - p. 2261-2266), противоопухолевой и антигельминтной активностью (Vennerstrom J.L., Arbe-Barnes S., Brun R., Chavman S.A., Chiv F.C.K. // Nature. - 2004. - Vol. 430. - Р. 900-904).

Известен способ получения 1,2,4-диоксазолидинов формулы 3а-с с выходом 60-80% окислением раствора соответствующих иминов 2а-с в смеси петролейного эфира и бензола кислородом воздуха при - 15-20°C (Hawkins, Е.G.Е. // J. Chem. Soc. (С). - 1971. - Р. 160-166) по схеме:

Известным способом не могут быть получены 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы общей формулы (1).

Известен способ получения бициклических 1,2,4-диоксазолидинов формулы 5 окислением озоном производных индена 4а-е в присутствии первичных аминов при -70°C (Y. Ushigoe, S. Satake, A. Masuyama, M. Nojima, K.J. McCullough // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. - 1997. - P. 1939-1942).

Известным способом не могут быть получены 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы общей формулы (1).

Известен способ получения 1,2,4-диоксазолидин-3,5-диона формулы 7 - перспективного соединения с точки зрения промышленного применения в качестве инициатора свободно-радикальной полимеризации (Hagemann, Н. // Angew. Chem., Int. Ed. - 1981. - V. 20. - №9. - P. 784). Реакцию проводили действием Н₂О₂ в цепочных условиях на N-метилиминодикарбонилдихлорид 6.

Известным способом не могут быть получены 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о селективном получении 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов формулы (1).

Предлагается новый способ селективного получения 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии м-,п-галогенанилинов (м,п-хлор, м,п-фторанилинов) с 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксаканами в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃⋅6H₂O, взятыми в мольном соотношении м-,п-галогенанилин : 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксакан : Sm(NO₃)₃⋅6H₂O = 10:(10-12):(0.5-0.7), предпочтительно 10:11:0.5, при комнатной температуре (20°С) и атмосферном давлении в тетрагидрофуране в качестве растворителя в течение 5 ч. Выход 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов (1) составляет 76-95%. Реакция протекает по схеме: -

3,3-Диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы (1) образуются только лишь с участием м-, п-галогенанилинов и 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксаканов. В присутствии других соединений первичных аминов (например, алкиламины, гетариламины) целевые продукты (1) не образуются. Без катализатора реакция не идет.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃ 6H₂O больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO₃)₃⋅6Н₂О менее 3 мол. % снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 20°C. При температуре выше 20°C (например, 60°C) снижается селективность реакции и увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°C (например, -10°C) снижается скорость реакции.

Опыты проводили в тетрагидрофуране, т.к. в нем хорошо растворяются исходные реагенты.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходных соединений N-метилиминодикарбоцилдихлорида, перекиси водорода в присутствии NaOH. Способ не позволяет получать 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы (1).

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются галогенанилины и 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксаканы, а Sm(NO₃)₃⋅6H₂O применяется в каталитических количествах. В отличие от известных способов, предлагаемый способ позволяет синтезировать индивидуальные 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканы (1).

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В сосуд Шленка, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 5 мл тетрагидрофурана, 0.06 г (0.5 ммоль) Sm(NO₃)₃⋅6Н₂О, 1.27 г (10 ммоль) м-хлоранилина, 2.42 г (11 ммоль) 3-метил-3-гексил-1,2,4.5,7-пентаоксакана (N.N. Makhmudiyarova, G.M. Khatmullina, R.Sh. Rakhimov, A.G. Ibragimov and U.M. Dzhemilev. Arkivoc, 2016, V, pp. 427-433). Реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре (~20°C) в течение 5 ч. Из реакционной массы выделяют 3-гексил-3-метил-7-(м-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокан с выходом 80%.

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

Все опыты проводили в тетрагидрофуране при комнатной температуре (~20°С).

Спектральные характеристики 3-гексил-3-метил-7-(м-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°С) 0.84-0.87 (m, 3H, Н₃С), 1.21-1.31 (m, 11Н, Н₃С, СН₂), 1.55-1.58 (m, 11Н, CH₂), 5.34-5.44 (м, 4Н, OH₂CN), 6.94-6.29 (м, 4Н, HC); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°С) 14.36 (СН₃), 18.43 (СН₃), 22.39 (СН₂), 23.87 (СН₂), 29.14 (СН₂), 31.46 (СН₂), 33.19 (CH₂), 85.27 (OCH₂N), 110.60 (С). 115.21 (СН), 116.39 (СН), 120.69 (СН), 130.87 (СН), 134.01 (С), 148.41 (С).

Спектральные характеристики 3-гексил-3-метил-7-(п-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: 0.83-0.85 (м, 3H, Н₃С), 1.20-1.25 (м, 11Н, Н₃С, СН₂), 1.51-1.55 (м, 11Н, CH₂) 5.34-5.43 (м, 4Н, OH₂CN), 7.10-7:31 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°С) 14.37 (СН₃), 18.42 (CH₃), 22.39 (СН₂) 23.91 (СН₂) 29.16 (СН₂), 31.50 (СН₂), 33.20 (СН₂) 85.41 (OCH₂N), 110.54 (С), 118.38 (СН), 124.89 (С), 129.07 (CH), 145.89 (С).

Спектральные характеристики 3-гексил-3-метил-7-(м-фторфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°С) 0.83-0.87 (m, 3H, Н₃С), 1.21-1.31 (м, 11Н, Н₃С, СН₂), 1.55-1.58 (м, 11Н, СН₂), 5.34-5.41 (м, 4Н, OH₂CN), 6.69-7.30 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°С) 14.35 (СН₃), 18.42 (СН₃), 22.39 (СН₂), 23.88 (СН₂), 29.15 (СН₂), 31.48 (СН₂), 33.19 (СН₂), 85.22 (OCH₂N), 103.58, 103.78 (СН, J=20), 107.20, 107.73 (СН, J=17), 110.56 (C), 112.43 (СН), 130.77, 130.85 (СН, J=8), 148.84, 148.92 (C, J=8), 162/39, 164.29 (C, J=191).

Спектральные характеристики 3,3дибутил-7-(м-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 0.84-0.87 (м, 6Н, Н₃С), 1.23-1-27 (м, 8Н, СН₂), 1.41-1.45 (м, 4H, СН₂), 5.37-5.42 (м, 4Н, OH₂CN). 6.94-6.30 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz. DMSO-d₆, 25°C) 14.24 (СН₃), 12.20 (СН₃), 25.81 (СН₂), 27.67-(СН₂), 85.23 (OCH₂N), 112.41 (С) 115.17 (СН), 116.34 (СН), 120.65 (СН), 130.88 (СН), 134.01 (С), 148.36 (С).

Спектральные характеристики 3,3дибутил-7-(п-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 0.84-0.87 (м, 6Н, Н₃С), 1.22-1.26 (м, 8Н, СН₂), 1.42-1.45 (м, 4Н, СН₂), 5.34-5.42 (м, 4Н, OH₂CN), 7.09-7.30 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 14.21 (СН₃), 22.21 (СН₂), 25.86 (СН₂), 29.30 (СН₂), 85.42 (OCH₂N), 112.36 (С), 118.31 (СН), 129.05 (СН), 124.87 (С), 129.05 (С).

Спектральные характеристики 3-бутил-3-этил-7-(м-хлорфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 0.81-0.86 (м, 6Н, H₃C), 1.21-1.30 (м, 4H, CH₂), 1.50-1.59 (м, 4Н, CH₂), 5.34-5.43 (м, 4Н, OH₂CN), 6.94-7.29 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 8.41 (СН₃), 14.20 (СН₃), 22.67 (СН₂), 25.73 (СН₂), 28.71 (СН₂), 85.29 (OCH₂N), 112.82 (С), 115.16 (СН), 116.34 (СН), 120.66 (СН), 130.87 (СН), 134.02 (С), 148.32 (С).

Спектральные характеристики 3-бутил-3-этил-7-(п-фторфенил)-1,2,4,5,7-тетраоксазокана: δ_H (400 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 0.81-0.87 (м, 6Н, Н₃С), 1.21-1.30 (м, 4Н, СН₂), 1.51-1.60 (м, 4Н, СН₂), 5.32-5.38 (м, 4Н, OH₂CN), 7.10-7.13 (м, 4Н, НС); δ_C (100 MHz, DMSO-d₆, 25°C) 8.44 (СН₃), 14.24 (СН₃), 22.68 (CH₂), 25.73 (СН₂), 28.71 (CH₂), 86.06 (OCH₂N), 112.68 (С), 115.65, 115.83 (CH, J=18), 118.65, 118.71 (CH, J=6), 143.56 (С), 156.49, 158.37 (C, J=188).

Изобретение относится к способу получения 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов (1):

R₁=СН₃, R₂=С₆Н₁₃, R=m-Cl, m-F, p-Cl

R₁=С₄Н₈, R₂=С₄Н₉, R=m-Cl, p-Cl

R₁=С₂Н₄, R₂=С₄Н₉, R=m-Cl, p-F

в котором м-,п-галогенанилины подвергают взаимодействию с 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксаканами в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃⋅6H₂O при мольном соотношении анилин : 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксакан: Sm(NO₃)₃⋅6H₂O = 10 : (10-12) : (0.3-0.7) при комнатной температуре (20°C) и атмосферном давлении в течение 4-6 ч в тетрагидрофуране. Технический результат: предложен способ получения 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов (1) с высоким выходом. 1 табл., 1 пр.

Способ получения 3,3-диалкил-7-арил-1,2,4,5,7-тетраоксазоканов (1):

R₁=СН₃, R₂=С₆Н₁₃, R=m-Cl, m-F, p-Cl

R₁=С₄Н₈, R₂=С₄Н₉, R=m-Cl, p-Cl

R₁=С₂Н₄, R₂=С₄Н₉, R=m-Cl, p-F

отличающийся тем, что м-,п-галогенанилины подвергают взаимодействию с 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксаканами в присутствии катализатора Sm(NO₃)₃⋅6H₂O при мольном соотношении анилин : 3,3-диалкил-1,2,4,5,7-пентаоксакан: Sm(NO₃)₃⋅6H₂O = 10 : (10-12) : (0.3-0.7) при комнатной температуре (20°C) и атмосферном давлении в течение 4-6 ч в тетрагидрофуране.