РОЗДІЛ 2
СИНТЕЗ ТА РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ 3,5-ДІАМІНОТІОФЕНІВ
2.1. Синтез напівпродуктів
Велика кількість досліджень за останній час доводить зацікавленість амінами тіофенового ряду, їх гідрованих аналогів та конденсованих систем. На цей час відомо чимало напрямків отримання амінотіофенів: конденсація алкілтіогліколятів з галогенопохідними, заміна функціональних груп у тіофеновому ядрі, описані також рециклізаційні методики з використанням оксатіолових, дитіолових солей, тіазолу. Більшість зазначених методик мають обмежене використання, тому великого практичного значення набуває реакція циклізації нітрилів.
Новим підходом до використання класичного методу синтезу є поєднання його з сучасними комбінаторними технологіями, які дозволяють досить швидко отримувати велику кількість нових субстанцій. Саме тому метою роботи були розробка комбінаторного методу синтезу 3,5-діамінотіофенів, використовуючи як вихідні речовини заміщені ацетонітрили, ізотіоціанати та фенацилгалогеніди.
Синтезу сполук, які є об'єктами вивчення дисертаційної роботи передувало отримання напівпродуктів.
2.1.1. Синтез заміщених ацетонітрилів
Арил(алкіл)сульфонілацетонітрили 2.03 були отримані з відповідних арилсульфохлоридів 2.01 через утворення сульфінових солей 2.02 (схема 2.1).
Схема 2.1
Арил(алкіл)сульфохлориди 2.01 використовували промислового виробництва. Характеристики арил(алкіл)сульфохлоридів 2.01, що були використані у синтезі заміщених арил(алкіл)сульфонілацетонітрилів 2.03, наведені у табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Характеристики арил(алкіл)сульфохлоридів 2.01{1-9}
Код сполукиRМолекулярна формулаМ.мТкип., °С/ Тпл., °С2.01{1}С6Н5C6H5ClO2S176,62251-252/13-152.01{2}4-CH3-С6Н5C7H7ClO2S190,65134 (10 мм.рт.ст)/65-692.01{3}4-OCH3-С6Н5C7H7ClO3S206,65173 (14 мм.рт.ст)/39-422.01{4}4-Cl-С6Н5C6H4Cl2O2S211,07141 (15 мм.рт.ст)/50-522.01{5}4-Br-С6Н5C6H4BrClO2S255,52153 (15 мм.рт.ст)/73-752.01{6}2,4,6-(CH3)3-С6Н5C9H11ClO2S218,70 - /55-572.01{7}CH3CH3ClO2S114,5560 (21 мм.рт.ст)/ - 2.01{8}C2H5C2H5ClO2S128,58177 / - 2.01{9}C3H7C3H7ClO2S142,6178-79 (15 мм.рт.ст)/ -
Реакцію отримання сульфінатів 2.02 проводили в водному розчині натрію сульфіту та натрію гідрокарбонату. Безпосередньо до водного розчину зазначених солей порціями додавали сульфохлорид, ретельно перемішуючи. Для прискорення проходження реакції суміш підігрівали до 50 ?С. Подальше алкілування потребувало видалення води з сульфінатів, для цього був використаний роторний випарник. Суху суміш сульфінових солей 2.02, натрію сульфіту та натрію гідрокарбонату суспендували в ДМФА, додаючи хлорацетонітрил. Кінцевий продукт 2.03 був отриманий при розведенні реакційної суміші водою у вигляді осаду. Додаткового очищення отримані сполуки не потребували.
Наведена методика повністю підходила для отримання арилсульфонілацетонітрилів, але не була ефективною при синтезі алкілпохідних 2.03{7-9}.
По-перше, підігрівання до 50 ?С на етапі алкілування сульфінових солей призводило до різкого зменшення виходу кінцевого продукту, тому алкілування проводили при температурі 20-30 ?С. Іншою проблемою була добра розчинність 2.03{7-9} у воді, тому для виділення проводили екстракцію продукту органічними розчинниками.
Вихід та фізико-хімічні характеристики синтезованих арил(алкіл)сульфонілацетонітрилів 2.03 наведено у табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Характеристики арил(алкіл)сульфонілацетонітрилів 2.03{1-11}
№RМолекулярна формулаМ.мТпл.,
?СВихід,
%S, %Експ.Розр.123456782.03{1}С6Н5C8H7NO2S181,21112-1149417.5417.692.03{2}4-CH3-С6Н5C9H9NO2S195,24123-1258716.6116.422.03{3}4-OCH3-С6Н5C9H9NO3S211,24131-1338915.3715.182.03{4}4-Cl-С6Н5C8H6ClNO2S215,66152-1549114.6614.872.03{5}4-Br-С6Н5C8H6BrNO2S260,11159-1619012.4112.332.03{6}2,4,6-(CH3)3-С6Н5C11H13NO2S223,30140-1427414.1814.362.03{7}CH3C3H5NO2S119,1481-847126.7326.912.03{8}C2H5C4H7NO2S133,1788-907324.0224.082.03{9}C3H7C5H9NO2S147,20117-1196821.6121.782.03{10}3-Cl-4-F-C6H5C8H5ClFNO2S233,65147-1499113.8313.722.03{11}2-NO2-C6H5C8H6N2O4S226,21116-1178314.4014.17
Сульфонільна група як сильний акцептор відтягує на себе електронну густину з сусіднього атому вуглецю, що призводить до послаблення зв'язку між вуглецем та атомами водню. Рухливість атомів водню підтверджує ЯМР 1Н спектр (рис. 2.1.), на якому спостерігається зсув синглету протонів метиленової групи в слабке поле (5,20 м.ч.). Два дублети ароматичних протонів знаходяться в межах 7,52 та 7,85 м.ч. Синглет метильного фрагменту відмічають при 2,60 м.ч.
Рис. 2.1. ЯМР 1Н спектр 4-метилфенілсульфонілацетонітрилу 2.03{2}
Малонодінітрил 2.03{12} та ціанацетамід 2.03{13} були використані промислового виробництва.
2.1.2. Синтез арилізотіоціанатів
Ізотіоціанати 2.05{1-34} отримані взаємодією амінів 2.04{1-34} з тіофосгеном, згідно з методикою [97] (схема 2.2). Як реакційне середовище був використаний хлороформ або дихлорметан, які добре розчиняють як вихідні аміни, так і кінцеві ізотіоціанати. Для зменшення леткості тіофосгену реакцію проводили під шаром водного розчину натрію карбонату, який також є необхідним для нейтралізації хлористоводневої кислоти, яка утворюється в ході реакції. Синтез проводили при перемішуванні, а також при охолодженні реакційного середовища внаслідок екзотермічності реакції. Деякі ізотіоціанати потребували додаткової очистки. Ізотіоціанати в твердому агрегатному стані перекристалізовували з суміші спирт - хлороформ. Рідкі ізотіоціанати переганяли під пониженим тиском. При спробі перегонки при атмосферному тиску відбулось руйнування основної маси ізотіоціанату.
Схема 2.2
Таблиця 2.3
Характеристики арилізотіоціанатів 2.05{1-36}
№RМолекулярна формулаМ.мТкип.,
?СВихід,
%S, %Експ.Розр.123