СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2(1,5)-{ БИС[АЛКИЛ-(2-ЦИАНО-3-СУЛЬФАНИЛ)ПРОПАНОАТ]} ЭТАНОВ(СУЛЬФАН-3-ИЛПЕНТАНОВ) Российский патент 2022 года по МПК C07C319/14 C07C323/57 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности, к способу получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1):

Производные сульфанилалканов находят применение в качестве хелатирующих агентов в координационной химии [V.R. Akhmetova, Е.М. Bikbulatova, E.S. Mescheryakova, N.S. Akhmadiev, M.F. Abdullin, A.G. Ibragimov. Synthesis of novel N- and S-derivatives of 2-naphthol - promising ligands for the binuclear copper complexes // Polyhedron, 2020, 187, 114678; N.S. Akhmadiev, E.S. Mescheryakova, R.A. Khisamutdinov, A.N. Lobov, M.F. Abdullin, A.G. Ibragimov, R.V. Kunakova, V.R. Akhmetova. Synthesis, structure and catalytic activity of novel five-membered Pd(II) and Pt(II) metallaheterocycles based on l,2-bis(3,5-dimethylisoxazol-4-yl-methylsulfanyl)ethane // J. Organomet. Chem., 2018, 872, P. 54-62] и биологически активных веществ [A. Francioso, А. В. Conrado, L. Mosca, М. Fontana. Chemistry and biochemistry of sulfur natural compounds: key intermediates of metabolism and redox biology. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, V. 2020, P. 27; Y. Qin, Y. Han, Y. Tang, J. Wei, M. Yang. A general method for site-selective Csp³-S bond formation via cooperative catalysis. Chem. Sci., 2020, 11, P. 1276-1282].

Известен способ [A.R. Akhmetova, N.S. Akhmadiev, Z.A. Starikova, A.R. Tulyabaev, E.S. Mescheryakova, A.G. Ibragimov. Catalytic multicomponent thiomethylation of aliphatic 1,3-diketones as efficient one-pot synthesis of novel bis(l,3-diketone-2-ylmethylsulphanyl)alkanes // Tetrahedron, 2015, V. 71, №40. -P. 7722 - 7728] получения 1,2-бис[(1,3-дикетон-2-ил)метилсульфанил]этанов (2) реакцией алифатических 1,3-дикетонов с формальдегидом и 1,2-этандитиолом в присутствии 5 мол% BuONa при комнатной температуре в течение 6 ч с выходом 18 - 85% по схеме:

Известный способ не позволяет получить 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1).

Известен способ [В.Р. Ахметова, Н.С. Ахмадиев, Р.В. Кунакова, А.Г. Ибрагимов, У.М. Джемилев, Способ получения α-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метокси]-ω-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]алканов. Патент РФ 2605450; заявитель и патентообладатель ИНК РАН, опубл. 20.12.2016 г. Бюл. №35, 8 с.] получения α-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метокси]-ω-[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]алканов (3) реакцией 2,4-пентандиона с формальдегидом и α,ω-меркаптоалканолами в присутствии каталитического количества NiCl₂⋅6H₂O при комнатной температуре в течение 7 ч с выходом 69 - 76% по схеме:

Известный способ не позволяет получить 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1).

Наиболее близким является способ [У.М. Джемилев, В.Р. Ахметова, Н.С. Ахмадиев, Р.Ш. Суфиярова, А.Г. Ибрагимов. Способ получения α,ω-(бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов. Патент РФ 2529514; заявитель и патентообладатель ИНК РАН, опубл. 27.09.2014 г. Бюл. №27, 8 с.] получения α,ω-{бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов (4) реакцией 2,4-пентандиона с формальдегидом и α,ω-дитиолами в присутствии каталитического количества BF₃⋅OEt₂ при комнатной температуре в течение 6 ч с выходом 60 - 85% по схеме:

Предлагается способ получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1) сведения о получении которых в литературе отсутствует.

Сущность способа заключается в предварительном смешивании α,ω-алкандитиолов общей формулы HS-X-SH (где X=С₂Н₄; (C₂H₄)₂S) с формальдегидом в течение 30 мин и последующим добавлением алкил-2-цианоацетата (метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат) в присутствии в качестве катализатора пиперидина при мольном соотношении α,ω-алкандитиол : формальдегид : алкил-2-цианоацетат : пиперидин = 1:2:2:(0.03-0.07), предпочтительно 1:2:2:0.05, при температуре 60°С в течение 2-4 ч, предпочтительно 3 ч в этаноле. Выход 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1) составляет 64-93%. Реакции протекают по схеме:

1,2(1,5)-{Бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1) образуются только лишь с участием α,ω-алкандитиолов, формальдегида и алкил-2-цианоацетатов, взятых в стехиометрическом соотношении 1:2:2. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. В присутствии других альдегидов (например, арилзамещенных альдегидов) или с участием других цианидов (например, малононитрил, бензилцианид) целевые продукты общей формулы (1) не образуются. Проведение указанной реакции в присутствии катализатора пиперидина больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1a-d), с участием катализатора пиперидина менее 3 мол. % снижается выход (1a-d). Реакции проводили при температуре 60°С. Правоведение реакции при температуре ниже 60°С (например 40°С) приводит к снижению скорости реакции, а при температуре выше 60°С (например 80°С) увеличиваются энергозатраты.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе для получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) в качестве исходных реагентов применяются α,ω-алкандитиолы, формальдегид, алкил-2-цианоацетаты и катализатор пиперидин. Реакции протекают при температуре 60°С за 3 ч. Способ позволяет получать 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1). В известном способе для получения α,ω-{бис[(пентан-2,4-дион-3-ил)метилсульфанил]}-алканов применяются в качестве исходных реагентов 2,4-пентандион, формальдегид и в качестве катализатора эфират трифторида бора BF₃⋅OEt₂. Реакция протекает при комнатной температуре в течение 6 ч. Известный способ не позволяет получать 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Получение 1,2-{бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этана 1а. Смесь 0.08 мл (1 ммоль) 1,2-этандитиола и 0.18 мл (2.5 ммоль) 37% водного раствора формальдегида перемешивают в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем добавляют 6 мл этанола, 0.18 мл (2 ммоль) метил-2-цианоацетата и 0.05 ммоль пиперидина. Смесь перемешивают при 60°С в течение 3 ч. Образующийся порошок отфильтровывают, промывают этанолом (1×5) и сушат на воздухе.

Пример 2. Получение 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]} этанов(сульфан-3-илпентанов) (1b-d), осуществляли аналогично примеру 1 и приведены в таблице.

Опыты проводили в этаноле при температуре 60°С. Спектральные характеристики 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) (la-d):

1,2-{Бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этан (1а)

Выход 0.26 г, порошок белого цвета. Т. пл. 108 - 110°С.

ИК-спектр, ν_max(Вазелин) 683 (C-S), 728, 888, 1013, 1169, 1276, 1735 (С=O), 2256 (C≡N). Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, ДМСО-d₆), δ, м. д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=12 Hz, СН₃), 2.81 - 2.87 (4Н, m, CH₂S), 3.11 - 3.13 (4Н, m, СН₂), 3.76 (6Н, s, СН₃); 4.58 (2Н, t, J=6.2 Hz, СН). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, ДМСО-d₆), δ, м.д.: 24.6, 30.5, 32.1, 39.0, 53.8 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 166.2. Масс-спектр HRMS, m/z (I_отн, %): 339.0443 [М+Na, 100%].

1,2-{Бис[этил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этан (1b)

Выход 0.31 г, порошок белого цвета. Т. пл. 90 - 92°С.

ИК-спектр, ν_max(Вазелин) 665 (C-S), 726, 861, 1027, 1169, 1280, 1300, 1732 (С=O), 2255 (C≡N). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆), δ, м.д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=7.2 Hz, CH₃), 2.81 - 2.85 (4H, m, CH₂S), 3.09 - 3.12 (4H, m, CH₂), 4.21 (4H, q, J=7.2 Hz, СН₂СН₃), 4.56 (2H, t, J=6.2 Hz, CH). Спектр ЯМР ¹³C (100 МГц, ДМСО-d₆), δ, м.д.: 14.3, 30.5, 32.1, 39.1, 62.7 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 165.7. Масс-спектр HRMS, m/z (I_отн, %): 367.0760 [М+Na, 100%].

1,5-{Бис[метил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}сульфан-3-илпентан (1с)

Выход 0.35 г, порошок белого цвета. Т. пл. 122-124°С.

ИК-спектр, ν_max(Вазелин) 678 (C-S), 727, 880, 1013, 1195, 1275, 1735 (С=O), 2257 (C≡N): Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, ДМСО-d₆), δ, м. д. (J, Гц): 2.73 - 2.78 (4Н, m, CH₂S), 2.82 - 2.85 (4Н, m, CH₂S), 3.11-3.13 (4Н, m, СН₂), 3.76 (6Н, s, СН₃), 4.57 (2Н, t, J=6.2 Hz, СН). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, ДМСО-d₆), δ, м. д.: 24.8, 30.6, 31.5, 32.4, 39.0, 53.9 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 166.3. Масс-спектр HRMS, m/z (I_отн, %): 399.0477 [М+Na, 100%].

1,5-{Бис[этил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}сульфан-3-илпентан (1d)

Выход 0.26 г, порошок белого цвета. Т. пл. 108 - 110°С.

ИК-спектр, ν_max(Вазелин) 678 (C-S), 861, 1027, 1169, 1277, 1733 (С=O), 2255 (C≡N). Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, ДМСО-d₆), δ, м.д. (J, Гц): 1.25 (6Н, t, J=5.6 Hz, CH₃), 2.73 - 2.79 (4H, m, CH₂S), 2.82 - 2.86 (4H, m, CH₂S), 3.11 -3.13 (4H, m, CH₂), 4.22 (4H, q, J=5.6 Hz, СН₂СН₃), 4.55 (2H, t, J=5.2 Hz, CH). Спектр ЯМР ¹³C (100 МГц, ДМСО-d₆), δ, м.д.: 14.3 (20,25), 30.7, 31.6, 32.4, 39.1, 62.9 (С-19,24), 117.3 (С-16,21), 165.8. Масс-спектр HRMS, m/z (I_отн, %): 427.0791 [M+Na, 100%].

Изобретение относится к способу получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1), которые могут найти применение в качестве хелатирующих агентов. Способ заключается во взаимодействии дитиолов с формальдегидом и бифункциональными СН-кислотами в присутствии катализатора. Способ характеризуется тем, что в качестве дитиолов используют α,ω-алкандитиолы общей формулы HS-X-SH (где X=С₂Н₄; (C₂H₄)₂S), в качестве бифункциональных СН-кислот используют алкил-2-цианоацетаты (метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат), в качестве катализатора пиперидин. Реакцию проводят предварительным смешиванием α,ω-алкандитиолов с формальдегидом в течение 30 мин, затем добавляют метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат и катализатор при мольном соотношении α,ω-алкандитиол : формальдегид : метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат : пиперидин = 1:2:2:(0.03-0.07) в этаноле, затем перемешивают при температуре 60°С в течение 2-4 ч. Предлагаемый способ позволяет получать 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этаны(сульфан-3-илпентаны) с хорошими выходами. 1 табл., 2 пр.

Способ получения 1,2(1,5)-{бис[алкил-(2-циано-3-сульфанил)пропаноат]}этанов(сульфан-3-илпентанов) общей формулы (1)

взаимодействием дитиолов с формальдегидом и бифункциональными СН-кислотами в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве дитиолов используют α,ω-алкандитиолы общей формулы HS-X-SH (где X=С₂Н₄; (C₂H₄)₂S), в качестве бифункциональных СН-кислот используют алкил-2-цианоацетаты (метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат), в качестве катализатора пиперидин, реакцию проводят предварительным смешиванием α,ω-алкандитиолов с формальдегидом в течение 30 мин, затем добавляют метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат и катализатор при мольном соотношении α,ω-алкандитиол : формальдегид : метил-2-цианоацетат или этил-2-цианоацетат : пиперидин = 1:2:2:(0.03-0.07) в этаноле, затем перемешивают при температуре 60°С в течение 2-4 ч.