CC BY
11
УДК 547.495.7
А. В. Смолобочкин, А. С. Газизов, А. Р. Бурилов, М. А. Пудовик
СИНТЕЗ у -УРЕИДОАЦЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ 4,4-ДИЭТОКСИБУТАН-1-АМИНА
Ключевые слова: аминоацеталь, мочевина, цианат натрия, фенилизотиоцианат.
В статье рассмотрен синтез функционализированных мочевин на основе 4,4-диэтоксибутан-1-амина, имеющих в своем составе ацетальную группу. Структуры полученных продуктов подтверждены данными ЯМР 1Н, 31Р, ИК-спектроскопии и элементного анализа.
Keywords: aminoacetal, urea, sodium cyanate, phenyl isothiocyanate.
This article describes the synthesis of various urea derivatives containing 4,4-diethoxybutan-1-amine moiety. Structures of products were confirmed by NMR 1H, 31P, IR-spectroscopy and elemental analysis.
Функционализированные ацетали, благодаря высокой реакционной способности, являются удобными предшественниками для синтеза различных органических соединений [1,2]. Соединения, сочетающие в своей структуре азотсодержащий фрагмент и ацетальную группу, широко используются во многих, ставших уже классическими, методах синтеза разнообразных гетероциклических соединений.
Ранее нами был разработан метод синтеза арилзамещенных имидазолидин-2-онов, основанный на кислотно-катализируемой реакции фенолов с а-уреидоацеталями [3]. Кроме того, было обнаружено, что взаимодействие у-уреидоацеталей с фенолами (резорцин, 2-метилрезорцин, пирогаллол, гидрохинон, Р-нафтол), также приводит к образованию гетероциклических соединений - 2-арилпирролидинов [4]. В упомянутой реакции нами были использованы у-уреидоацетали, содержащие арильный заместитель у одного из атомов азота. С целью расширения круга у-уреидоацеталей, втупающих в эту реакцию, нами было решено осуществить синтез у-уреидоацеталей, имеющих у атома азота алкильные, а также фосфорсодержащие заместители.
Существует несколько методов получения целевых у-уреидоацеталей [5,6]. Наиболее эффективным среди них является взаимодействие 4,4-диэтоксибутан-1-амина с соответствующим изоциа-натом. К преимуществам этого метода можно отнести простоту, легкость выделения конечного продукта и высокий выход соответствующих замещенных мочевин. Данная методика ранее нами была отработана на примере у-уреидоацеталя, содержащего ароматический заместитель у атома азота [7].
Синтез целевых у-уреидоацеталей осуществлялся в две стадии. Первоначально взаимодействием цианата натрия с 1-бромбутаном был получен бути-лизоцианат 1, который затем вовлекался в реакцию с 4,4-диэтоксибутан-1-амином 2 с образованием у-уреидоацеталя 3. Следует отметить, что получение бутилизоцианата 1 в чистом виде является весьма трудоемким из-за близости его температуры кипения к температуре кипения используемого для синтеза растворителя, и наиболее целесообразным оказалось проведение реакции без его выделения. Синтез фофорсодержащего у-уреидоацеталя также осуществляли в две стадии. Первоначально взаимодействием цианата натрия с дифенилхлорфосфина-
том 6 был получен изоцианат 7, который вовлекался в реакцию с 4,4-диэтоксибутан-1-амином с образованием фосфорилированного у-уреидоацеталя 8.
NaOCN+n-Bu-Вг 23 С' 6 h „ n_Bu-NCO
DMF
23°C, 6 h
H2N-(CH2)3CH(OEt)2 + n-Bu-NCO ■
V
■(CH2)3 OEt
О MeCN6
23°C, 12 h
6^Ph
•A
7 Ph
H2N-(CH2)3CH(OEt)2 -
^NCO
ГМ и
MeCNe Ph / 23°C, 12 h P^ II
(CH2)3 .OEt
/Г\ /4 ________
/ Й 8 й у
Кроме того, взаимодействием фенилизотиоцианата с 4,4-диэтоксибутан-1-амином была получена соответствующая замещённая тиомочевина 9.
СбНе
H2N-(CH2)3CH(OEt)2+phNCS 23°C,6h» Ph'
Y
■(СН2)з OEt
S 9
Для нас также представлял интерес синтез у-уреидоацеталя 11, имеющего в своем составе третичный атом азота. Поскольку для синтеза подобного соединения ранее использовавшийся нами подход с использованием изоцианатов неприменим, он был получен по несколько отличающейся методике -взаимодействием диметилкарбамоилхлорида 10 с 4,4-диэтоксибутан-1-амином 2.
H2N-(CH2)3CH(OEt)2 + с|
х
C6hVEt3N 2 h, 5 - 7 °С
Y
(СН2)з OEt
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР записаны на спектрометре Bruker Avance 600 рабочей частотой (600 МГц и 150 МГц соответственно) относительно сигналов остаточных протонов дейтерированных растворителей (CDCl3, D6-DMSO). ИК спектры записаны на Фурье-спектрометре Vector 22 фирмы Bruker в интервале 400-4000 см-1. Кристаллические образцы исследовались в виде суспензии в вазелиновом масле. Темпера-
т (2Н, СНаром , Унн 8.34); 7.42 д (2Н, СНаром , Унн 7.68).
3-(4,4-диэтоксибутил)-1,1-диметилмоче-
вина 11
К раствору 3.74 г (23.33 ммоль) 4,4-диэтоксибутан-1-амина и 4.77 г триэтиламина (47.21 ммоль) в 27 мл бензола в токе аргона и при охлаждении (5-7оС) прикапали 2.5 г (23.26 ммоль) диме-тилкарбамоилхлорида. Перемешивали при охлаждении в течении 2 ч. Выдерживали при комнатной температуре в течении 12 ч. Выпавший солянокислый триэтиламин отфильтровали, от фильтрата отогнали растворитель. Полученное после удаления растворителя жёлтое маслообразное вещество высушили в вакууме (1 ч, 0.01 торр) до постоянной массы. Выход 4.39 г (81%). ИК-спектр, (у/см-1): 1636 (С=О); 2926, 3039 (N4). Спектр ЯМР 1Н(СйС!3), б, м.д., (У, Гц): 0.93 т (6Н, СН3, 7.09); 1.27-1.42 м (4Н, СН2); 2.63 с (6Н, СН3); 2.92-2.98 м (2Н, СН2); 3.18-3.27 м (2Н, СН2); 3.33-3.42 м (2Н, СН2); 4.194.24 м (1Н, СН).
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 14-03-00191-а; 14-03-31740 мол_а).
туры плавления определены в стеклянных капиллярах на приборе Stuart SMP 10.
1-бутил-3-(4,4- диэтоксибутил)мочевина 3
Смесь 10.24 г (74.73 ммоль) 1-бромбутана и 5 г (76.92 ммоль) цианата натрия в 165 мл ДМФА перемешивали в течении 6 ч при комнатной температуре. Отфильтровали избыток цианата натрия. Прикапали при охлаждении 4.88 г (30.30 ммоль) 4,4-диэтоксибутан-1-амина. Реакционную смесь перемешивали 6 ч при комнатной температуре. Полученное после удаления растворителя жёлтое воскообразное вещество высушили в вакууме (1 ч, 0.01 торр) до постоянной массы. Выход 3.86 г (49%). ИК-спектр, (v/см-1): 1636 (С=О); 2926, 2972, 3039 (NH). Спектр ЯМР 1Н(ё6-ДМСО), б м.д., (J, Гц): 0.89 т (3Н, СН3, 3JHH 7.38); 1.11 т (6Н, СН3, 3JHH 7.03); 1.28-1.38 м (2Н, СН2); 1.53-1.69 м (6Н, СН2); 2.772.93 м (4Н, СН2); 3.39-3.49 м (2Н, СН2); 3.52-3.62 м (2Н, СН2); 4.46-4.51 м (1Н, СН). Найдено (%): С, 60.24; Н, 10.64; N, 11.06. C13H28N2O3. Вычислено (%): С, 59.97; Н, 10.84; N, 10.76
1-(4,4-диэтоксибутил)-3-(дифенилфосфо-рил)мочевина 8
Смесь 0.55 г (8.45 ммоль) цианата натрия и 2 г (8.45 ммоль) дифенилхлорфосфината в 10 мл ацетонитрила перемешивали 27 часов при комнатной температуре. В реакционную смесь добавили 1.36 г (8.45 ммоль) 4,4-диэтоксибутан-1-амина. Перемешивали в течении 48 часов при комнатной температуре. Отфильтровали осадок, от фильтрата отогнали растворитель. Сырой продукт промыли 10 мл ацетона. Образовавшийся белый порошок высушили в вакууме (1 ч, 0.01 торр) до постоянной массы. Выход 0.26 г (7%). Спектр ЯМР ^(CDCh), б, м.д., (J, Гц): 1.17 т (6Н, СН3, 3Jhh 7.08); 1.44-1.56 м (4Н, СН2); 3.11-3.19 м (2H, СН2); 3.39-3.49 м (2H, СН2); 3.54-3.63 м (2H, СН2); 4.38-4.43 м (1H, СН); 7.437.50 м (4Н, СНаром); 7.53-7.60 м (2Н, СНаром); 7.767.84 м (4Н, СНаром). Спектр ЯМР 31P(CDCl3) , б, м.д., (J, Гц): 24.40. Найдено (%): С, 62.06; Н, 7.56; N, 6.61; P, 7.92. C21H29N2O4P. Вычислено (%): С, 62.36; Н, 7.23; N, 6.93; P, 7.66.
1-(4,4 -диэтоксибутил)-3-
фенилтиомочевина 9
К раствору 2.26 г (16.77 ммоль) фенилизо-тиоцианата в 10 мл бензола прикапали при охлаждении 2.70 г (16.77 ммоль) 4,4-диэтоксибутан-1-амина. Перемешивали при комнатной температуре в течении 6 ч. Полученное после удаления растворителя жёлтое воскообразное вещество высушили в вакууме (3 ч, 0.01 мм. рт. ст.) до постоянной массы. Выход 3.98 г (80%). ИК-спектр, (v/см-1): 1597 (аром.); 1636 (С=О); 2869, 2874 (NH) . Спектр ЯМР 1Н(ё6-ДМСО), б, м.д., (J, Гц): 1.12 т (6Н, СН3, 3Jhh 7.02); 1.55-1.61 м (4Н, СН2); 3.42-3.47 м (2H, СН2); 3.37-3.50 м (2Н, CH2); 3.54-3.62 м (2Н, CH2); 4.474.52 м (1Н, CH); 7.10 т (1Н, СНаром , 3Jhh 7.35); 7.32
© А. В. Смолобочкин - асп. каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, Smolobochkinav@mail.ru; А. С. Газизов - к.х.н, с.н.с. лаб. элементоорганического синтеза (ЭОС) ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, agazizov@iopc.ru; А. Р. Бурилов - д.х.н., проф., зав. лаб. элементоорганического синтеза ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, burilov@iopc.ru; М. А. Пудовик - д.х.н., проф., г.н.с. лаб. элементоорганического синтеза ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН.
Литература
1. Вагапова Л.И., Газизов А.С., Бурилов А.Р., Харлампи-ди Х.Э., Пудовик М.А. Синтез новых тиофосфорилиро-ванных тиомочевин, содержащих в составе ацетальную группу. Вестник КГТУ. 2012, Т.17, С.26-29.
2. Вагапова Л.И., Павлова Е.Ю., Бурилов А.Р. Исследование взаимодействия фосфорилированного аминоаце-таля с 2-метилрезорцином. Вестник КГТУ. 2013, Т.17, №4, С.56-57.
3. Burilov, A. R.; Khakimov, M. S.; Gazizov, A. S.; Pudovik, M. A.; Syakaev, V. V; Krivolapov, D. B.; Konovalov, A. I. Mendeleev Commun. 2008, 18, 54-55.
4. Смолобочкин А. В., Газизов А. С., Вагапова Л. И., Бурилов А. Р., Пудовик М. А.. Взаимодействие 1-(4,4-диэтоксибутил)мочевины с резорцинами. Синтез новых 2-арилпирролидинов. Изв. АН. Сер. хим. - 2014, -№1, -С. 284-285.
5. Вишнякова Т. П. Замещённые мочевины, методы синтеза и области применения / Вишнякова Т. П., Голубева И. А., Глебова Е. В. // Успехи химии. - 1985. - Т. LIV. -Вып. 3. - С. 629-449.
6. Peng L., Zhiming W., and Xianming H.. Highly Efficient Synthesis of Ureas and Carbamates from Amides by Iodosylbenzene-Induced Hofmann Rearrangement. Eur. J. Org. Chem. 2012, 1994-2000.
7. Khakimov M.S. Reaction of Resorcinol and Its Derivatives with Urea Acetals / M. S. Khakimov, A. S. Gazizov, A. R. Burilov, M. A. Pudovik, and A. I. Konovalov // Russian Journal of General Chemistry. - 2009. - Vol. 79, No. 6, pp. 1163-1166.
