Синтез и свойства производных 2-метиламино-5-r-5н-тиазоло [4,3-b]-1,3,4-тиадиазола Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №2

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 547.854.1.789

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан М.А.Куканиев, М.М.Акбарова, Ю.Х.Хаджибаев, Т.Р.Раджабов СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ 2-МЕТИЛАМИНО-5-Я-5Н-ТИАЗОЛО [4,Э-Ь]-1,Э,4-ТИАДИАЗОЛА

Производные тиазоло [4,3-Ь] 1,3,4-тиадиазола обладают антимикробной, гербицидной и фунгицидной активностью. Несмотря на уникальную физиологическую активность этих веществ, исследования в данной области практически не ведутся, что связано с ограниченностью методов получения этих веществ.

Имеется два метода получения производных тиазоло [4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазола. Первый - циклизация производных родонина с помощью пятисернистого фосфора.

Второй метод состоит из нескольких стадий и заключается в реакции производных тиосемикарбазида с ароматическими альдегидами с образованием тиосемикарба-зонов, которые, присоединяя тиогликолевую кислоту по азометиновой группе, переходят в тиоуриды, содержащие фрагмент 2Я-4-оксо-тиазолидин-5-он. Внутримолекулярная циклодегидратация тиоурида в среде концентрированной серной кислоты приводит к целевым продуктам [1-3].

Недостаток данного метода заключается в том, что гидразон незамещенного тиосемикарбазида практически не растворяется в бензоле и, соответственно, не вступает в реакцию циклоприсоединения с тиогликолевой кислотой.

В поисках усовершенствованного метода синтеза производных 2-метиламино-5Я-5-гидротиазоло [4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазола было найдено, что при одновременном введении компонентов (тиосемикарбазида, ароматического альдегида и тиогликолевой кислоты) в бензольную среду с азеотропным отгоном воды из реакционной смеси с хорошим выходом синтезируется 2-Я-4-оксо-тиазолидин-3-ил-тиоурид.

На наш взгляд, реакция происходит следующим образом: ароматический альдегид и тиогликолевая кислота образуют полутиоацеталь тиогликолевой кислоты, который, в свою очередь, вступает в реакцию с тиосемикарбазидом и образует тиоэфир, ти-онгидразид которого при дальнейшей внутримолекулярной циклизации образует 2-Я-

4- оксо -тиазолидин-3 -ил-тиоурид.

Полученные факты и результаты дальнейшего исследования показывают, что данный синтез можно провести без выделения промежуточного продукта, без растворителя и без азеотропного отгона воды из реакционной системы, то есть путем трехкомпонентной конденсации в одном реакторе.

Как упоминалось выше, при взаимодействии эквимолярного количества тиогли-колевой кислоты с ароматическими альдегидами легко образуется полутиоацеталь ти-огликолевой кислоты, который, как оказалось, легко присоединяет N метилтиосемикарбазид с образованием тиоэфира тионгидразида. На основе этого факта нами был проведен синтез следующим образом: эквимолярное количество тиоглико-

левой кислоты перемешивали с ароматическим альдегидом, в результате чего образуется полутиоацеталь. Далее к нему добавляли эквимолярное количество N метилтиосемикарбазида, который вступает в реакцию с разогреванием реакционной среды. При этом всё превращается в твердую белую массу, представляющую собой тио-эфир тионгидразида. К этой массе добавляли концентрированную серную кислоту, которая постепенно растворяет в себе тионгидразид и циклизует его до 2-метиламино-5Я-

5-гидротиазоло [4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазола в течение 5-10 часов.

ЯСНО + Н2№ЖС8КНСН3 + ШСН2СООН ---------------►

ОН

-С-

Н

-Б СНо

СООН

Б

ЫН ЫН С ЫНСН3

-С Б СН2—СООН

Н 2

К О.

О

Н2Б04

ЫН—С—ЫНСН3

К О.

Ы—ЫН

л

N—N4

О

ОН

О

—^ ЫН—С—

ЫНСН

N-----------ы-

Н3СНЫ Б

1-4

Я= С6Н5 рВгС6Н4 тВгС6Н4 т02МС6Н4

К

К

Б

К

Б

По нашему мнению, этот факт доказывает, что вследствие перемешивания полу-тиоацеталя с тиосемикарбазидом образуется смесь 2-фенил-3-тиоуридо-4-тиазолидинона и тиоэфира тионгидразида. Структура синтезированных соединений 1-4 доказана методами ИК и ПМР спектроскопии, а также элементным анализом.

В ПМР-спектрах соединений 1-4 появляются сигналы в области 2,25 м.д. и 4,01 м.д., относящиеся к протонам метильной группы аминометильного фрагмента. Сигналы метилового протона и протона положения 5 гидратиазольного кольца проявляются при 13,08-13,45 м.д. и, соответственно, 8,22-8,35 м.д.

Резонансные линии протонов фенильного кольца обнаруживаются при 6,55-7,85

м.д.

В ИК-спектре соединений 1-4 обнаружены полосы поглощения в области 1700 см-1, относящейся к валентному колебанию карбонильной группы, а также полосы поглощения в области 1495 и 1180 см-1, соответствующие колебаниям С=Б связи. В ИК-спектрах соединений отсутствует сигнал, соответствующий валентным колебания кар-

бонильной группы в области 1700 см-1, также отсутствуют полосы поглощения в области 1495 и 1180 см-1, относящиеся к колебаниям С = Б, что подтверждает образование в данных условиях гидротиазоло-[4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазольной структуры. В областях 3470 - 3400 см-1 и 1270 - 3250 см-1 имеются две полосы поглощения, которые можно отнести к симметричным и несимметричным валентным колебаниям аминогруппы.

В 3180-2820 см-1 появляются четыре пика, обусловленные валентными колебаниями СН - группы ароматического кольца. Интенсивная полоса поглощения в области 1620-1500 см-1 соответствует колебаниям С=С и С=М связи сопряженной системы конденсированных тиадиазолов.

Разработанный таким образом однореакторный метод синтеза 2-амино-5Я-5-гидротиазол [4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазола дает возможность синтезировать различные производные этого класса.

Дальнейшей задачей нашего исследования являлись реакции №ацилирования соединений 1-4 уксусным ангидридом. Реакция ацилирования 2-МНЯ-5Я-гидротиазоло-[4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазола проводилась в среде уксусного ангидрида при температуре кипения реакционной среды в течение 30 минут. В результате получены 2^(Я)-ацилпроизводные 5Я-гидротиазоло -[4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазолов с хорошим выходом:

О СНз 5_8

Я= С6Н5, рВгС6Н4, тВгС6Н4, тО2ЫС6Н4

Состав и структура вышеописанных соединений подтверждены элементным анализом, ПМР- и ИК-спектроскопией.

В ПМР-спектрах соединений 5-8 сигналы протона МН-группы отсутствуют, что свидетельствует о протекании реакции ^ацилирования в этих реакциях. В ИК-спектрах также отсутствуют полосы поглощения в области 3300-3200 см-1, характерные для вторичной аминогруппы, а в области 1665-1675 см-1 проявляются полосы поглощения, характерные для карбонильной группы в третичных амидах. Важнейшие константы синтезированных соединений приведены в табл. 1 и 2.

Характеристики соединений 1-8

№ Название соединения Выход % Т.пл. °С % С найд. выч. % Н найд. выч. % N найд выч. % Б найд выч. Брутто формула

1 2-№метиламино-5-фенил-5Н- тиазоло-[4,3-Ь]-1,3,4- тиадиазол 75,5 162-163 52,81 53,01 4,37 4,41 16,52 16,86 25,32 25,70 СпНп№83

2 2-метиламино-5-(п-бромфенил)-5Н-тиазоло-[4.3-Ь]1,3,4-тиадиазоло 83,0 216-217 39,87 53,01 3,01 3,04 24,06 24,39 12,52 12,80 СпНтВг№82

3. 2-метиламино-5-(м-бромфенил)-5Н-тиазоло-[4.3-Ь]1,3,4-тиадиазоло 87 163-164 39,89 40,24 3,01 3,04 24,07 24,39 12,52 12,80 СпНтВг№82

4. 2-метиламино-5-(м-бромфенил)-5Н-тиазоло-[4.3-Ь]1,3,4-тиадиазоло 89 259-260 44,65 44,89 3,31 3,40 18,82 19,04 21,44 21,76 СпНш^0282

5. 2-№метилацетамид-5-фенил-5Н-тиазол-[4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазол 85 195-196 53,29 53,60 4,39 4,46 14,17 14,43 21,65 21,99 СпН13^082

6. 2-№метилацетамид-5-(п- бромфенил)-5Н-тиазоло-[4,3- Ь]-1,3,4-тиадиазол 93 129-130 41,83 42,16 3,18 3,24 11,21 11,35 17,02 17,29 СпН12Вг№О82

7. 2-№метилацетамид-5-(п- бромфенил)-5Н-тиазоло-[4,3- Ь]-1,3,4-тиадиазол 95 121-122 41,83 42,16 3,18 3,14 11,23 11,35 17,04 17,29 СпН12Вг№О82

8. 2-№метилацетамид-5-(п- нитрофенил)-5Н-тиазоло-[4,3- Ь]-1,3,4-тиадиазол 94 154-156 45,93 46,29 3,47 3,56 16,29 16,61 18,62 18,99 СпН12^0382

Спектральные характеристики соединений 1-8

№ ПМР - спектр ( 5 м.д.) ИК - спектр ( см-1 )

1. 11,15 (Н, с, СН); 7,93 (1Н, с, СН); 7,64 (т, рЬ); 7.30 (т, рЬ); 2.25 (3Н, с, СН3); 4.05 (Н, т, с, КН) 3420, 3260, 3180, 2860, 1605, 1550, 1775, 1370, 1300, 1230, 950, 875, 760

2. 11,20 (Н, с, СН); 8,30 (1Н, с, СН); 8,06 (ё, рЬ); 7,26 (т, рЬ); 6,75 (ё, рЬ); 2,23 (3Н, с, СН3); 4,06 . . . 3400, 3250, 3170, 2820, 1595, 1545, 1470, 1375, 1300, 1235, 950, 860, 643

3. 11,20 (Н, с, рЬ); 8,30 (1Н, с, СН); 8,05 (ё, рЬ); 7,22 (т, рЬ); 6,78 (ё, рЬ); 2,25 (3Н, с, СН3); 4,06 . . . 3405, 3250, 3175, 2825, 1605, 1545, 1475, 19378, 1305, 1235, 945, 850, 640

4. 11,20 (Н, с, СН); 7,98 (1Н, с, СН); 8,20 (ё, рЬ); 7,68 (ё, рЬ); 2,20 (3Н, с, СН3); 4,04 . . . 3410, 3260, 3180, 2980, 2850, 1610, 1540, 1360, 1300, 1235, 940, 850, 740

5 11,20 (Н, с, СУ); 7,93 (1Н, с, СН); 7,65 (т, рЬ); 7,30 (т, рЬ); 2,31 (3У, с, СН); 2,10 (3У, с, СН3) 1665, 1605, 1475,1370, 1300, 1230, 950, 875, 760

6. 11,20 (Н, с, СН); 8,30 (1Н, с, СН); 8,06 (ё, рЬ); 7,28 (т, рЬ); 6,75 (ё, рЬ); 2,20 (3Н, с, СН); 2,12 (3Н, с, СН3) 1668, 1595, 1545, 1470, 1375, 1300, 1235, 950, 860, 645

7. 11,20 (Н, с, СН); 8,30 (1Н, с, СН); 8,08 (ё, рЬ); 7,26 (т, рЬ); 6,70 (ё, рЬ); 2,30 (3Ь, с, 3Н); 2,14 (3Н, с, СН3) 1670, 1600, 1545, 1475, 1370, 1305, 1230, 955, 863, 645

8 11,20 (Н, с, СН); 7,95 (1Н, с, СН); 8,20 (ё, рЬ); 7,65 (ё, рЬ); 2,31 (3Н, с, 3СН); 2,10 (3Н, с, СН3) 1665, 1610, 1540, 1360, 1300, 1235, 940, 850, 740

Экспериментальная часть

ИК-спектры записаны на спектрометре UR-20 в таблетках КВг, спектры ПМР -на приборе «Tesla 5873 С» с частотой 100 МГц (в ДМСО-Эб), внутренний стандарт -ГМДС. Температуры плавления определены на микронагревательном столике Boetius.

Общая методика синтеза 2-метиламино-5^-5Н-тиазоло [4,3-b]-1,3,4-тиадиазолов

Смешивали 0,02 моля ароматического альдегида и 0,02 моля тиогликолевой кислоты и через 10-15 минут добавляли 0,022 моля тиосемикарбазида, а затем - при охлаждении порциями - 10 мл концентрированной серной кислоты и после гомогенизации смесь оставляли на 18-24 ч при ~20°С. Реакционную массу разлагали 30-50 г льда, декантировали выпавший осадок, добавляли воду и полученную суспензию нейтрализовали 40% NaOH до слабощелочной среды. Соединения 1-4 перекристаллизовывали из водного диоксана.

Общая методика синтеза №метил-^(5^-5Н-тиазоло [4,3-b]-1,3,4-тиадиазол-2-ил)ацетамидов

0,01 моля 2-метиламино-5^-5Н-тиазоло [4.3-Ь]-1,3,4-тиадиазолов перемешивают с 10 мл уксусного ангидрида, затем кипятят в течение 30 минут. Охлаждают и оставляют на ночь. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают эфиром (2х10 мл), высушивают при комнатной температуре и перекристаллизовывают из смеси диоксана и воды

(3:1).

Институт химии им. В.И.Никитина Поступило 25.02.2006 г.

АН Республики Таджикистан,

Таджикский государственный национальный университет

ЛИТЕРАТУРА

1. Singh H., Yadan and L.D., Chaudhfry J.P. - J.Indian Chem. Soc., 1983, v.60, p.768.

2. Bayoumy B.E., Skulski L. - Bull. Pol. Acad., Sci. Chem., 1991, v.39, p. 449.

3. Bayoumy B.E. - J.Serb Chem. Soc., 1990, v.55, p.205.

М.А.Куканиев, М.М.Акбарова, Ю.Х.Хочибоев, Т.Р.Рачабов

СИНТЕЗ ВА ХОСИЯТИ ПАЙВАСТАГИ^ОИ

2-МЕТИЛАМИНО-5-Я-5Н-ТИАЗОЛО [4,3-Ь]-1,3,4-ТИАДИА30Л

Дар мак;ола синтез ва хосияти реаксияи ацелиронидани пайвастагих,ои 2-метиламино-5^-5Н-тиазоло [4,3-Ь]-1,3,4-тиадиазол оварда шудааст.

M.A.Kukaniev, M.M.Akbarova, J.H.Hadzhibaev, T.R.Radzhabov

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF DERIVATIVES 2-METHYLAMINO-5-R-5Н-ТHIAZOLO [4,3-b]-l,3,4-ТHIАDIAZOLES

In this article have shown synthesis and properties of derivatives 2-methylamino-5-R-5H-thiazolo [4,3-b]-1,3,4-thiadiazoles.