Синтез и свойства фенилметансульфонамида Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.269.352.1

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ФЕНИЛМЕТАНСУЛЬФОНАМИДА Ю.А.Айзина1

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Хлорированием дифенилметандисульфида осуществлен синтез фенилметансульфонамида -перспективного полупродукта в синтезе соединений, сочетающих в своей структуре сульфонамидный, полигалогеналкильный и фенилметильный фрагменты. Показано, что хлорирование фенилметансульфонамида приводит к образованию М,1М-дихлор(фенил)метансульфонамида, который взаимодействует с трихлорэтиленом с образованием нового высокоэлектрофильного представителя N-сульфонилиминов полигалогенальдегидов - фенил-Ы-(2,2,2-трихлорэтилиден)метансульфонамида. Конденсация фенилметансульфонамида с хлоралем заканчивается образованием фенил-1М-(2,2,2-трихлор-1-гидроксиэтил)метансульфонамида. Продемонстрирован синтез трихлор-этиламидов фенилметансульфокислоты - перспективных полупродуктов для дальнейшего тонкого органического синтеза и потенциальных биологически активных веществ. Библиогр.7 назв.

Ключевые слова: сульфонилимины; дихлорамиды; С-амидоалкилирование; хлорирование; диарилдисульфиды.

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF PHENYLMETHANESULFONAMIDE Y.A. Aizina

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.

By diphenylmethanedisulfide chlorination the synthesis of phenylmethanesulfonamide is performed. The last is a promising intermediate product in the synthesis of compounds combining in their structure sulfonamide, polyhalogenalkylated and phenylmethyl fragments. It is shown that chlorination of phenylmethanesulfonamide results in the formation of N, N-dichloro- (phenyl) methanesulfonamide, which interacts with trichloroethylene with the formation of a new highly electro-philic representative of N-sulfonylimines polyhalogenaldehides - phenyl-N-(2,2,2-trichloroethylidene) methanesulfonamide. The condensation of phenylmethanesulfonamide with chloral results in the formation of phenyl-N-(2,2,2-trichloro-1-hydroxyethyl) of methanesulfonamide. The article demonstrates the synthesis of trichloroethyl amides of phenylmetane sulfonic acid, which are promising intermediate products for further fine organic synthesis and potential biologically active substances. 7 sources.

Key words: sulfonilimines; dichloramides; C-amidoalkylation; chlorination; diaryl disulfides.

Решение проблемы конструирования соединений, сочетающих в своей структуре сульфонамидный, полигалогеналкильный и фенилметильный фрагменты, является актуальной задачей, поскольку из-за наличия фарма-кофорных групп такие объекты являются перспективными биологически активными веществами. Кроме того, они могут быть использованы как полупродукты для дальнейшего тонкого органического синтеза.

Из литературных источников [1] известно, что хлорирование диарилдисульфидов приводит к образованию соответствующих арилсульфохлоридов, которые под действием концентрированного раствора аммиака превращаются в арилсульфонамиды.

Основываясь на литературных данных, нами впервые было осуществлено хлорирование дифенилметандисульфида в растворе ледяной уксусной кислоты. Выделенный фенилметансульфохлорид обработали концентрированным раствором аммиака, что привело к образованию фенилметансульфонамида (I) (схема 1). Схема 1

4>CH2SO2Cl ^ 0-ch2so2nh2

(I)

Синтезированный фенилметансульфонамид (I) представляет собой кристаллическое вещество, растворимое в ацетоне, ДМСО, водных щелочах и не растворимое в воде.

Следует отметить, что производные арилметансульфонамидов находят применение в качестве потенциальных лекарств [2-4], могут быть использованы в качестве реагентов при сонохимическом деалкилировании [5], в синтезе гетероциклических соединений [6].

Известно, что один из наиболее эффективных методов получения сульфонилиминов полигалогенальдегидов и полигалогеналкиламидов сульфокислот основан на взаимодействии W.W-дихлорсульфонамидов с 1,2-полигалогенэтенами [7]. Этот подход позволяет синтезировать целевые соединения в одну стадию с количественными выходами.

1Айзина Юлия Александровна, кандидат химических наук, доцент, тел.: 89645427497, e-mail: [email protected] Aizina Yulia, Candidate of Chemistry, Associate Professor, tel.: 89645427497, e-mail: [email protected]

Изучая химические свойства фенилметансульфонамида (I), мы впервые осуществили его хлорирование.

Дихлорамид (II) был синтезирован хлорированием щелочного раствора фенилметансульфонамида (I). Дальнейшее взаимодействие дихлорамида (II) с трихлорэтиленом позволило в одну стадию с хорошим выходом осуществить синтез ранее неизвестного фенил-М-(2,2,2-трихлорэтилиден)метансульфонамида (III). При выдерживании на влажном воздухе либо при действии воды имин (III) количественно превращается в соответствующий по-луаминаль - фенил-М-(2,2,2-трихлор-1-гидрокси этил)метансульфонамид (IV) (схема 2), что свидетельствует о высокой электрофильности азометиновой группы, активированной сильными электроноакцепторными заместителями.

Схема 2

Cl2, NaOH, HO

SO2NCI2

II (68%)

CK

II +

_/Cl 90-92 OC, 10-12 ч.

Cl

-Cl,

SO,

.CCl3

H2O

SO2

CCl

OH

III (95%) ^ IV (100%)

Продолжая изучать химические свойства фенилметансульфонамида (I), мы впервые осуществили его конденсацию с хлоралем. Установлено, что взаимодействие фенилметансульфонамида (I) с хлоралем протекает в присутствии каталитического количества концентрированной серной кислоты и заканчивается через 20 минут. Таким образом был проведен встречный синтез фенил-Ы-(2,2,2-трихлор-1-гидроксиэтил)метансульфонамида (IV) (схема 3). Схема 3

SO2NH2

и

Cl-,,_I/

SO2NHCHCCl3 2 I 3 OH

SO NH

I

Полученный нами фенил-М-(2,2,2-трихлорэтилиден)метансульфонамид (III) был изучен в реакции С-амидоалкилирования ароматических и гетероароматических соединений. Реакция представлена на примере превращений толуола, тиофена и 2-хлортиофена, которые с хорошими выходами превращались в фенил-W-[2,2,2-трихлор-1-(4-метилфенил)этил]метансульфонамид (V), фенил-М-[2,2,2-трихлор-1-(2-тиенил)этил]-метансульфонамид (VI) и соответственно фенил-М-[2,2,2-трихлор-1-(5-хлор-2-тиенил)этил]метансульфонамид (VII) (схема 4).

Схема 4

H2SO4 P4O10 5 ч

' ' " ~ ~ ' SO2NHCHCCl3

III + H-Ar

Ar

Ar = 4-MeC6H4 (V), 2-тиенил (VI), 5-хлор-2-тиенил (VII).

V(81%), VI(85%), VII(80%)

Таким образом, на основе реакции хлорирования дифенилметандисульфида осуществлен синтез фенилметансульфонамида, перспективного полупродукта в синтезе соединений, сочетающих в своей структуре сульфо-намидный, полигалогеналкильный и фенилметильный фрагменты. Показано, что конденсация фенилметансульфонамида с хлоралем приводит к образованию фенил-Ы-(2,2,2-трихлор-1-гидроксиэтил)метансульфонамида. Хлорирование фенилметансульфонамида позволяет выделить Ы,Ы-дихлор(фенил)метансульфонамид (II), который взаимодействует с трихлорэтиленом с образованием нового высокоэлектрофильного представителя Ы-сульфонилиминов полигалогенальдегидов - фенил-Ы-(2,2,2-трихлорэтилиден)метансульфонамида (III). Продемонстрирован синтез трихлорэтиламидов фенилметансульфокислоты - перспективных полупродуктов для дальнейшего тонкого органического синтеза и потенциальных биологически активных веществ.

Фенилметансульфонамид (I). К раствору 2.00 г (0.01 моль) дифенилметандисульфида в 10 мл ледяной уксусной кислоты добавили 2 мл воды и без охлаждения пропускали хлор до насыщения. Жидкость при этом разогревается и после охлаждения в виде бесцветных кристаллов выпадает сульфохлорид. Выделенный фенилме-тансульфохлорид 3.42 г (10 ммоль) смешивали с 75 мл 20%-ной аммиачной воды и оставляли на 20 ч. К полученной смеси приливали 10%-ную соляную кислоту до рН 6.5. Раствор выдерживали 3 ч, образовавшийся осадок сульфонамида (I) отфильтровывали и сушили. Выход 0.92 г (75 %), т.пл. 102-103°С (лит.: т.пл. 98-100°С [13]). ИК спектр (КВг), V, см-1: 1126, 1322 (БС2), 2924-2995 (С-Налк), 3039-3070 (С-Наром), 3245, 3410 (1ЧН). Спектр ЯМР 1Н (СйС13), б, м.д.: 4.87 с (2Н, СН2), 7.48 с (5Н, С6Н5). Спектр ЯМР 13С (СйС13), б, м.д.: 70.8 (СН2), 126.1, 129.1, 130.1, 131.39 (С6Н5). Найдено, %: С 49.60; Н 5.35; N 8.13; Б 18.98. С7Н91ЧО2Б. Вычислено, %: С 49.10; Н 5.30; N 8.18; Б 18.73.

Фенил-М,М-дихлорметансульфонамид (II). К раствору 0.80 г (20 ммоль) NaOH в 20 мл воды при перемешивании добавляли 1.71 г (10 ммоль) сульфонамида (I). Далее через раствор пропускали хлор до прекращения поглощения, а образовавшуюся реакционную массу выдерживали при комнатной температуре в течение 2 ч. Образовавшийся осадок отделяли фильтрованием, промывали холодной водой до отрицательной реакции на анионы хлора, сушили и перекристаллизовывали из хлороформа. Выход 1.63 г (68%), т.пл. 75-76°С. ИК спектр (KBr), v, см-1: 1172, 1376 (SO2), 2851-2957 (С-Налк), 3010-3086 (С-Наром). Спектр ЯМР fH (CDCl3), б, м.д.: 4.86 с (2H, CH2), 7.48 - 7.54 м (5H, C6H5). Спектр ЯМР 13С (CDCI3), б, м.д.: 52.4 (CH2), 125.2, 129.3, 129.9, 132.3 (C6H5). Найдено, %: С 34.87; H 2.81; CI 30.09; N 5.58; S 12.87. C7H7CI2NO2S. Вычислено, %: С 35.02; H 2.94; CI 29.53; N 5.83; S 13.35.

Фенил-М-(2,2,2-трихлорэтилиден)метансульфонамид (III). Кипятили 2.40 г (10 ммоль) дихлорамида (II) и 10.50 г (80 ммоль) трихлорэтилена в атмосфере аргона в течение 10-12 ч до прекращения выделения хлора (проверка йодкрахмальной бумагой). Образовавшийся раствор использовали для дальнейших синтетических целей без выделения имина (III). Спектр ЯМР 1H (CDCI3), б, м.д.: 4.47 с (2H, CH2), 7.29 - 7.36 м (5H, С6Н5), 8.11 с (1H, N^H). Спектр ЯМР 13C (CDCI3), б, м.д.: 58.1 (CH2), 90.8 (CCI3), 125.9, 126.2, 128.5, 130.6 (C6H5), 166.5 (C=N). Фенил-М-(2,2,2-трихлор-1-гидроксиэтил)метансульфонамид (IV).

Способ А. Выдерживали на открытом воздухе в течение суток 1.50 г (5 ммоль) имина (III). Выход 1.59 г (100%).

Способ Б. Смесь 0.80 г (4 ммоль) хлораля, 0.50 г (4 ммоль) фенил-М,М-дихлорметансульфонамида (II) и 1 каплю концентрированной серной кислоты при тщательном перемешивании нагревали до плавления. Реакционную массу выдерживали при температуре 60-70оС в течение 20 мин, далее многократно промывали водой, остаток сушили на воздухе. Выход 0.90 г (66 %), т.пл. 98-99°C. ИК спектр (KBr), v, см-1: 1157, 1314 (SO2), 2886-2973 (C-HeJ, 3033-3089 (C-Hаром), 3205 (NH), 3512 (ОН). Спектр ЯМР 1H (ДМСО-Св), б, м.д.: 3.64 с (1H, ОН), 4.42 AB (2H, CH2), 5.22 д (1H, 2JCH-NH 10.5 Гц, NCH), 7.38 с (5H, C6H5), 8.39 д (1H, 2JCH-NH 10.5 Гц, NH). Спектр ЯМР 13C (ДМСО-С6), б, м.д.: 59.8 (CH2), 85.7 ^СН), 102.0 (CCI3), 128.2, 128.4, 129. 5, 130.9 (C6H5). Найдено, %: С 33.75; H 3.21; а 33.59; N 4.58; S 10.37. C9H10CI3NO3S. Вычислено, %: С 33.93; H 3.16; а 33.38; N 4.40; S 10.06.

Фенил-М-[2,2,2-трихлор-1-(4-метилфенил)этил]метансульфонамид (V). В течение 5 ч перемешивали раствор имина (III), полученный из 2.40 г (10 ммоль) дихлорамида (II) в соответствии с методом, описанным выше, 10 мл толуола и 1 мл олеума (20% SO3) или 1 мл H2SO4 (96%) и 0.5 г P4O10 вместо олеума. Далее толуол упаривали, остаток промывали водой до нейтральной реакции, затем 30 мл 20%-ной аммиачной воды, снова водой и сушили. Выход 3.18 г (81 %), т.пл. 181-183°С. ИК спектр (KBr), v, см-1: 1150, 1330 (SO2), 1510 (C^™), 2960 (C-H^R), 3070, 3090 (C-H^J, 3260 (NH). Спектр ЯМР 1H ^DCy, б, м.д.: 2.38 с (3Н, СН3), 4.11 AB (2H, CH2), 5.30 с (1Н, СН), 5.69 с (1Н, N^, 7.07 д., 7.62 д (4H, С6Н4), 7.18 - 7.25 м (5H, С6Н5). Спектр ЯМР 13C (CDCI3), б, м.д.: 20.3 (СН3), 60.4 (CH2), 72.5 (СН), 102.7 (ССу, 126.8, 128.4, 128.7, 128.9, 129.4, 130.41, 133.0, 139.8 (C6H5 и C6H4). Найдено, %: С 48.87; H 4.08; CI 27.21; N 3.42; S 8.24. C16H16CI3NO2S. Вычислено, %: С 48.93; H 4.11; CI 27.08; N 3.57; S 8.16.

Фенил-М-[2,2,2-трихлор-1-(2-тиенил)этил]метансульфонамид (VI). Синтезирован аналогично соединению (V) с использованием тиофена вместо толуола в качестве реагента. Выход 3.27 г (85 %), т.пл. 134°С. ИК спектр (KBr), v, см-1: 1160, 1330 (SO2), 3255 (NH). Спектр ЯМР 1H ^DC^), б, м.д.: 4.51с (2H, CH2), 5.49 д (1Н, СН), 7.02 д (1Н, N^, 7.18-7.33 м (3Н, 2-тиенил), 7.43 - 7.48 м (5H, С6Н5). Спектр ЯМР 13C (CDCI3), б, м.д.: 60.6 (CH2), 66.7 (СН), 126.8, 128.4, 128.7, 128.9, 129.4, 130.41, 133.0, 139.8 (C6H5 и C6H4). Найдено, %: С 40.73; H 3.08; CI 27.47; N 3.51; S 16.53. C13H12CI3NO2S2. Вычислено, %: С 40.58; H 3.14; CI 27.64; N 3.64; S 16.67.

Фенил-М-[2,2,2-трихлор-1-(5-хлор-2-тиенил)этил]метансульфонамид (VII). Синтезирован аналогично соединению (V) с использованием 2-хлортиофена вместо толуола в качестве реагента. Выход 3.35 г (80 %), т.пл. 125°С. ИК спектр (KBr), v, см-1: 1175, 1315 (SO2), 3233 (NH). Спектр ЯМР 1H ^DCh), б, м.д.: 4.14 кв (2H, CH2), 5.42 д (1Н, СН), 6.78 д, 6.98 д (2Н, 5-хлор-2-тиенил), 7.14 д, 7.28 м (5H, С6Н5). Найдено, %: С 37.25; H 2.65; CI 33.83; N 3.34; S 15.30. C13H12CI3NO2S2. Вычислено, %: С 36.15; H 2.14; CI 30.54; N 3.64; S 17.07.

ЯМР 1H, 13С спектры получены на приборе Bruker DPX-400 (400.61, 100.13 МГц соответственно), внутренний стандарт - ТМС. ИК спектры получены на спектрометре Bruker IFS-25 в таблетках КВг.

Библиографический список

1. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М.: Химия, 1968. 944 с.

2. Lee K.L., FoIey M.A., Chen L., Behnke M.L., Lovering F.E., Kirincich S.J., Wang W., Shim J., Tam S., Shen M.W.H., Khor S.-P., Xu X., Goodwin D.G., Ramarao M.K., Nickerson-Nutter C., Donahue F., Ku M.S., CIark J.D., McKew J.C. J. Med. Chem. 2007, 50, 1380.

3. Chen L., Wang W., Lee K.L., Shen M.W.H., Murphy E.A., Zhang W., Xu X., Tam S., Nickerson-Nutter C., Goodwin D.G., CIark J.D., McKew J.C. J. Med. Chem. 2009, 52, 1156.

4. Eidam O., RomagnoIi C., CaseIIi E., BabaogIu K., PohIhaus D.T., Karpiak J., Bonnet R., Shoichet B.K., Prati F. J. Med. Chem. 2010, 53, 7852.

5. Katohgi M., Togo H. Tetrahedron. 2001, 57, 7481.

6. Айзина Ю.А., Розенцвейг И.Б., Левковская Г.Г., Мирскова А.Н. ЖОрХ. 2003, 39, 1406.

7. Aizina J.A., Rozentsveig I.B., Ushakova I.V., Levkovskaya G.G., Mirskova A.N. Arkivoc. 2004, XI, 25.