CC BY
20ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 55 (10) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012
УДК 547.541.521
А.М. Юровский, А.В. Тарасов, Ю.А. Москвичев
СИНТЕЗ И НЕКОТОРЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВЫХ 3(4)-(БРОМАЦЕТИЛ)БЕНЗОЛСУЛЬФОНИЛАМИДОВ РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]
Исследованы особенности взаимодействия 3(4)-(бромацетил)бензолсульфонил-хлоридов с различными аминами. Предложен общий метод синтеза новых 3(4)-(бром-ацетил)бензолсульфониламидов. Показана возможность использования 3(4)-(бром-ацетил)бензолсульфониламидов для получения гетероциклических соединений на примере реакции с тиомочевиной.
Ключевые слова: 2-аминотиазолы, амины, сульфобензойные кислоты, сульфониламид, тиомо-чевина, фенацилбромид
Ранее нами была предложена схема получения новых замещенных 3-(бромацетил)бензол-сульфонилхлоридов 1 на основе реакции дихло-рангидридов замещенных 3-сульфобензойных кислот с диазометаном [1], являющихся весьма ценными интермедиатами для использования их в органическом синтезе. Наличие в описываемой молекуле двух реакционных центров потенциально дает возможность селективного проведения реакций последовательно по каждому из них.
И сульфонилхлориды [2], и а-галогенке-тоны в целом, а в частности фенацилбромиды [3], широко используются в органическом синтезе благодаря их высокой реакционной способности. На их основе можно синтезировать широкий круг соединений различной структуры. В плане реакционной способности а-галогенкетоны имеют определенные сходства с сульфонилхлоридами - обе эти группировки способны вступать в реакцию с нуклеофилами. Широко известны реакции а-гало-генкетонов с алифатическими [4] и ароматическими аминами [5], а так же фенолами [6]. Аналогичные реакции сульфонилхлоридов так же в достаточной мере описаны [2, 7]. В литературе отсутствуют данные, которые позволили бы сравнить реакционную способность указанных групп в данных процессах, в частности, в реакциях с аминами.
В работе рассматривается вопрос последовательности участия функциональных групп ряда бромацетилбензолсульфонилхлоридов в реакции с аминами.
В молекулах этих соединений имеются два реакционных центра, способных вступать в однотипные реакции. Целью нашего исследования стало изучение относительной реакционной способности сульфонилхлоридной и галогенкетонной групп замещенных 3-(бромацетил)бензолсульфо-нилхлоридов общей формулы 1 в реакции с различными аминами.
Предположение о различной реакционной способности сульфонилхлоридной и галогенке-тонной групп в молекулах замещенных 3-(гало-генацетил)бензолсульфонил хлоридов 1 в реакции с аминами дает возможность реализовать несколько независимых схем получения широкого ряда продуктов на их основе.
Для изучения реакции были взяты димети-ламин, морфолин, анилин, а так же аммиак. Реакция соединений 1 с аминами изучалась в среде ацетонитрила и 1,4-диоксана при комнатной температуре. Контроль за ходом реакции осуществлялся при помощи ТСХ. Исследование влияния молярного соотношения реагентов в реакции (1) показало, что при использовании двукратного молярного избытка амина по отношению к 3-(бром-ацетил)бензолсульфонилхлориду образуется соответствующий сульфамид 2 - продукт реакции по сульфонилхлоридной группе. При увеличении времени реакции и молярного соотношения до четырехкратного при комнатной температуре наблюдается последующее вступление в реакцию и бромкетонной группы, в результате которой образуется продукт 3 с выходом 90 %.
HNu
-HCl
R
SO£l
R
O
Sv O Nu
(1)
1:4
O (2)
R
S.
3
O'
Nu
сульфонилхлориду, что само по себе не противоречит ожиданиям. По реакции (3) был получен ряд 4-(бромацетил)бензолсульфониламидов 5.
O
HNu -HCl '
O
(3)
SO2Cl 4
O= S=O I
Nu 5
где R = H, CH3, Hal и др.;
HNu = алифатические, гетероциглические и ароматические амины
Таким образом было показано, что в молекуле 3-(бромацетил)бензолсульфонилхлорида в реакцию с аминами могут вступать оба реакционных центра, но в большинстве случаев реакцию удается остановить на первой стадии при соблюдении мольного соотношения соединение 1 : амин = = 1 : 2.
Выделение продукта производилось путем разбавления реакционной массы водой. Продукт реакции соединений 1 с аммиаком хуже выпадает из сильно разбавленного водой 1,4-диоксана, в то время как из сильно разбавленного водой ацето-нитрила этот продукт выделяется с несколько большим выходом.
Было установлено, что реакция соединения 1 с аммиаком протекает практически мгновенно при порционном внесении раствора аммиака в раствор соединения 1 в ацетонитриле. С алифатическими аминами (диметиламин, морфолин) соединение 1 при комнатной температуре реагирует так же достаточно быстро. В случае использования ароматических аминов необходимо увеличение времени реакции до 1 ч.
Полученный результат подтверждает ранее выдвинутое нами предположение о различной реакционной способности сульфонилхлоридной и галогенкетонной групп в молекуле 3-(бромацетил)-бензолсульфонилхлорида в реакции с аминами.
Еще одним объектом исследования стал 4-(бромацетил)бензолсульфонилхлорид 4, который был получен по предложенной нами в работе [1] методике. В результате проведенного эксперимента было установлено, что 4-(бромацетил)-бензолсульфонилхлорид в реакции с аминами ведет себя аналогично 3-(бромацетил)бензол-
где И№ = алифатические, гетероциклические и ароматические амины
Таким образом, проведенные нами исследования позволили получить не описанные ранее 3- и 4-(бромацетил)бензолсульфониламиды 2 и 5, которые являются интересными реагентами для органического синтеза.
В частности, а-галогенкетоны широко используются для получения различных гетероциклических соединений [3]. В качестве примера пригодности полученных 3- и 4-(бромацетил)-бензолсульфониламидов 2 и 5 для получения гетероциклических соединений с сульфамидной группой проведены их реакции с тиомочевиной, приводящие к образованию соответствующих 2-амино-4-фенилтиазолов 6, 7.
ЫНт
^ / 2
(NH2)2CS ,
O
(4)
S.
R O' "Nu 6
NH2 N
(NH^CS
(5)
O= S=O I
Nu 7
где R = H, CH3, Hal и др.;
HNu = алифатические, гетероциклические и ароматические амины
В целом, отметим, что предложенная нами универсальная схема синтеза 3-, 4-(бромацетил)-
2
1
2
5
бензолсульфониламидов 6 и 7 позволяет собирать (конструировать) широкий ряд различных гетероциклических структур, содержащих сульфонила-мидный фрагмент.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Все синтезированные соединения являются кристаллическими веществами, строение и чистота которых подтверждены спектроскопией :Н ЯМР.
Спектры 1Н ЯМР записаны на приборах «Вгикег DRX 300» и «Вгикег DRX 500» с рабочей частотой 300.13 МГц и 500.13 МГц, соответственно, внутренний стандарт ТМС.
Тонкослойная хроматография проводилась на хроматографических пластинках «Сорбтон ди-ол» УФ-254 нм следующего состава: подложка пластиковая, сорбент - селикагель с привитой ди-польной фазой зернения 5-17 мкм. Элюентом являлась система гексан : этилацетат в объемном соотношении 1 : 1.
Исходные 3(4)-(бромацетил)бензолсульфо-нилхлориды 1 и 4 были получены по методике, описанной в работе [1].
Получение 3- и 4-(бромацетил)бензол-сульфониламидов 2(а-и) и 5(а-б). В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и капельной воронкой помещали раствор 20 ммоль бромацетилбен-золсульфонилхлорида в 30 мл ацетонитрила, в который при перемешивании по каплям вносили раствор 40 ммоль соответствующего амина в том же растворителе при комнатной температуре, после чего реакционную массу дополнительно перемешивали от 2 до 40 мин. (в зависимости от амина) и выливали в холодную воду, выпавший осадок отфильтровывали, кристаллизовали из уксусной кислоты и высушивали на воздухе до постоянной массы.
2-Бромо-1-[3-(морфолиносульфонил)фе-нил]этанон (2а). Выход 83 %, т. пл. 147-149 °С. Спектр ЯМР 1Н (500.13 МГц, Ацетон-d6), 5, м.д.: 3.00 т (4Н, Нморфолин); 3.70 т (4Н, Нморфолин); 4.90 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.88 т (1Н, Наром); 8.16 д (1Н, Нар0м); 8.34 с (1Н, Наром); 8.38 д (1Н, Н^).
2-Бромо-1-[4-метил-3-(морфолиносуль-фонил)фенил]этанон (2б). Выход 85 %, т.пл. 125126 °С. Спектр ЯМР 1Н (500.13 МГц, Ацетон-d6), 5, м.д.: 2.72 с (3Н, СН3); 3.15 т (4Н, Нморфолин); 3.68 т (4Н, Hморфолин); 4.84 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.66 д (1Н, Наром); 8.20 д (1Н, Наром); 8.46 с (1Н, Наром).
2-Бромо-1-[4-хлоро-3-(морфолиносульфо-нил)фенил]этанон (2в). Выход 80 %, т. пл. 161163 °С. Спектр ЯМР :Н (500.13 МГц, Ацетон-d6), 5, м.д.: 3.28 т (4Н, Нморфолин); 3.68 т (4Н, Нморфолин); 4.88 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.88 д (1Н, Наром); 8.30 д
(1Н, Наром); 8.60 с (1Н, Наром).
5-(2-Бромацетил)-^]Ч,2-триметилбешол-сульфамид (2г). Выход 79 %, т. пл. 72-74 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, СDa3), 5, м.д.: 2.70 с (3Н, СН3); 2.85 м (6Н, (СН3)2К); 4.40 с (2Н, COCH2Br); 7.44 д (1Н, Наром); 8.14 д (1Н, Наром); 8.42 с (1Н, Наром).
5-(2-Бромацетил)-2-хлоро-^^диметил-бензолсульфамид (2д). Выход 78 %, т. пл. 99101 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, СDaз), 5, м.д.: 2.85 м (6Н, (СН3Ш; 4.36 м (4Н, Нморфолин); 4.40 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.64 д (1Н, Наром); 8.06 д (1Н, Наром); 8.58 с (1Н, Наром).
3-(2-Бромацетил)-^фенилбензолсульфа-мид (2е). Выход 83 %, т. пл. 101-103 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, СDСlз), 5, м.д.: 4.30 с (2Н, COCH2Br); 7.00-7.14 м (4Н, Нанилин); 7.16-7.28 м (2Н, На_ МИ); 7.56 т (1Н, Наром); 7.96 д (1Н, Наром); 8.10 д (1Н, Наром); 8.32 с (1Н, Наром).
5-(2-Бромацетил)-2-метил-]Ч-фенилбензол-сульфамид (2ж). Выход 85 %, т. пл. 137-139 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, СDa3), 5, м.д.: 2.70 с (3Н, СН3); 4.34 с (2Н, СОСН2ВГ); 6.98-7.12 м (4Н, Нанилин); 7.16-7.26 м (2Н, На_ Ш); 7.4 д (1Н, Наром); 8.00 д (1Н, Наром); 8.46 с (1Н, Наром).
3-(2-Бромацетил)бензолсульфамид (2з). Выход 73 %, т. пл. 72-74 °С. Спектр ЯМР !Н (500.13 МГц, Ацетон-^), 5, м.д.: 4.84 с (2Н, СОСН2ВГ); 6.86 с (2Н, МН2); 7.76 т (1Н, Наром); 8.16 д (1Н, Наром); 8.24 д (1Н, Наром); 8.48 с (1Н,
Наром).
5-(2-Бромацетил)-2-хлоробензолсульфа-мид (2и). Выход 75 %, т. пл. 175-177 °С. Спектр ЯМР 1Н (500.13 МГц, Ацетон-^), 5, м.д.: 4.84 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.08 с (2Н, МН2); 7.82 д (1Н, Наром); 8.26 д (1Н, Наром); 8.64 с (1Н, Наром).
1-[4-Метил-3-(морфолиносульфонил)фе-нил]-2-морфолиноэтанон (3). Выход 90 %, т. пл. 177-179 °С. Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, ДМСО^), 5, м.д.: 2.5 с (3Н СН3); 2.65 с, 3.55 с
(8Н, Нморфолин); 3.05 c, 3.65 с (8Н Нморфолин); 3.80 с
(2Н СОСНК); 7.58 д (1Н, Наром); 8.16 д (1Н, Наром); 8.38 с (1Н, Наром).
4-(2-Бромацетил)бензол-1-сульфонилхло-рид (4). Выход 87 %, т. пл. 90-92 °С. Спектр ЯМР 1Н (500.13 МГц, СDСlз), 5, м.д.: 4.45 с (2Н, СОСН2ВГ); 8.18 д (2Н, Наром); 8.22 д (2Н, Наром).
4-(2-Бромацетил)-^]Ч-диэтилбешолсуль-фамид (5а). Выход 82 %, т.пл. 81-83 °С. Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, СDaз), 5, м.д.: 1.14 т (6Н, 2СН3); 3.25 к (4Н, 2СН2); 4.48 с (2Н, СОСН2Вг); 7.90 д (2Н, Наром); 8.06 д (2Н, Наром).
4-(2-бромацетил)-^фенилбензолсульфа-мид (5б). Выход 85 %, т. пл. 117-119 °С. Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, СDСl3), 5, м.д.: 4.48 с (2Н, СОСН2ВГ); 7.10 д (3Н, Нанилин); 7.18 т (2Н, Нанилин);
7.80 д (2Н, Наром); 7.98 д (2Н, Наром); 10.10 с (1Н, NH).
Получение 2-амино-4-фенилтиазолов 6(а-г) и 7(а-б). В одногорлую колбу, оснащенную обратным холодильником помещали 10 ммоль тиомочевины и 10 ммоль соответствующего бромацетилбензолсульфамида 2 (5), растворяли в 30 мл 1,4-диоксана. Реакционную массу выдерживали при температуре 80 °С в течение 1 часа, после чего охлаждали до комнатной температуры. Реакционную массу переносили в стакан, после чего обрабатывали водным раствором аммиака до щелочной реакции. Реакционную массу разбавляли водой, выпавший продукт отфильтровывали и перекристаллизовывали из смеси растворителей этанол:1,4-диоксан = 4:1. Перекристаллизованный продукт отфильтровывали, промывали этанолом (10 мл), водой (30 мл), затем высушивали в сушильном шкафу до постоянной массы.
5-(2-Аминотиазол-4-ил)-2-хлоро-^^диме-тилбензолсульфамид (6а). Выход 91 %, т.пл. 213215 °С. Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, ДМСО-^), 5, м.д.: 2.85 с (6Н, 2СНз); 7.14 д (3Н, Н™^ NH2); 7.62 д (1Н, Наром); 8.02 д (1Н, Наром), 8.40 с (1Н,
Наром).
5-(2-Аминотиазол-4-ил)-2-метилбензол-сульфамид (6б). Выход 89 %, т. пл. 194-196 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, ДМСО-а6), 5, м.д.: 2.60 с (3Н, СНз); 6.92 с (1Н, Н™); 7.02 с (2Н, NH2); 7.28 м (3Н, Нар0м, SO2NH2); 7.82 д (1Н,
Наром); 8.32 с (1H, Hаром).
5-(2-Аминотиазол-4-ил)-2-хлоробензол-сульфамид (6в). Выход 86 %, т. пл. 244-246 °С. Спектр ЯМР :Н (300.13 МГц, ДМСО-а6), 5, м.д.: 7.06 м (3Н, Нтиазол, NH2); 7.44 с (2H, SO2NH2); 7.52 д (1Н, Наром); 7.82 д (1Н, Наром); 7.92 д (1Н, Наром); 8.44 с (1Н, Наром).
5-(2-Аминотиазол-4-ил)-2-метил-^фенил-бензолсульфамид (6г). Выход 90 %, т. пл. 206-
208 °С. Спектр ЯМР !Н (300.13 МГц, ДМСО-de), 5, м.д.: 2.50 c (3H, СН3); 6.94 c (2H, NH2); 7.06 м (4Н, 3Hанилин, Нтиазол); 7.16 м (2Н Нанилин); 7.28 д (1Н, Наром); 7.84 д (1H, Наром); 8.36 С (1Н, Наром); 10.25 c (1Н, NH).
4-(2-Аминотиазол-4-ил)-^№дготилбензол-сульфамид (7а). Выход 93 %, т. пл. 242-243 °С. Спектр ЯМР !Н (300.13 МГц, ДМСО-d6), 5, м.д.: 1.10 т (6Н, 2СН3); 3.15 д (4Н, 2СН2); 7.04 с (2Н, NH2); 7.15 с (1Н, Нтиазол); 7.72 д (2Н, Наром); 7.96 д
(2Н Наром).
4-(2-Аминотиазол-4-ил)-^фенилбензол-сульфамид (7б). Выход 85 %, т. пл. 224-226 °С. Спектр ЯМР !Н (300.13 МГц, ДМСО^6), 5, м.д.: 7.0 д (3Н, Нтиазол, NH2); 7.10 д (3Н, Нанилин); 7.18 т (2Н, Нанилин); 7.70 д (2Н, Наром); 7.90 д (2Н, Наром); 10.10 с (1Н, NH).
ЛИТЕРАТУРА
1. Юровский А.М. // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. № 6. С. 80-85;
Yurovskiy А.М. // Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Po-volzh'ya. 2011. N 6. С. 80-85. (in Russian).
2. Общая органическая химия. /Под ред. Д. Бартона, У.Д. Ол-лиса. М.: Химия. 1983. Т. 5. 720 с.;
General organic chemistry. /Ed. D. Barton, W.D. Ollis. M.: Khimiya. 1983. V. 5. 720 p. (in Russian).
3. Эльдерфилд Р. Гетероциклические соединения. М.: Ин. лит-ра. 1961. Т. 5. 602 с.;
Elderfield R. Heterocyclic compounds. М.: Inostr. lit-ra. 1961. V. 5. 602 p. (in Russian).
4. De Wang M., Alper H. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. N 18. P. 7018-7024.
5. Kugelman M., Gala D., Jaret R. S., Nyce P. L., McPhail A. T. // Synlett. 1990. V. 2. N 7. P. 431-432.
6. Leadbeater N. E., Schmink J. R. // Tetrahedron. 2007. V. 63. N 29. P. 6764-6773.
7. Быченков А.С., Тарасов А.В., Писарев П.К., Спиридонова В.Н., Москвичев Ю.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2008. Т. 51. Вып. 4. С. 5-6;
Bychenkov A.S., Tarasov A.V., Pisarev P.K., Spiridonova V.N., Moskvichev Yu.A. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2008. V. 51. N 4. P. 5-6 (in Russian).
Кафедра химической технологии органических веществ
