CC BY
11УДК 547.583.2
П.А. Агатьев, А.В. Тарасов, Ю.А. Москвичев
СУЛЬФОХЛОРИРОВАНИЕ 3-МЕТОКСИБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: pavelagatyev@yandex.ru
При сульфохлорировании 3-метоксибензойной кислоты обнаружен факт селективного вступления сульфогруппы в орто-положение по отношению к карбоксильной группе. Последующим сульфохлорированием метилового эфира 3-метоксибензойной кислоты получен орто-сульфохлорид метилового эфира 3-метоксибензойной кислоты, который является удобным исходным продуктом для синтеза 5-метокси-1,2-бензизо-тиазол-3(2Н)-он-1,1-диоксида.
Ключевые слова: сульфохлорирование, производные 2-сульфобензойных кислот, ангидрид, сульфоамид, производные сахарина
Сульфопроизводные 2-, 3-, и 4- бензойных кислот находят широкое применение в качестве лекарственных препаратов, заменителей сахара, вспомогательных добавок при гальванопластике, гербицидных препаратов.
Значительный интерес представляют сульфопроизводные замещенных бензойных кислот, среди которых наиболее важны хлор- и ме-токсипроизводные. На их основе получают ряд лекарственных препаратов, обладающих широким спектром действия: препараты диуретического действия - фуросемид, буфенокс; препараты нейролептического действия, которые находят применение при лечении психотических расстройств - сульпирид, тиаприд, сультоприд [1].
Первой стадией получения большинства подобных соединений является реакция сульфо-хлорирования соответствующих исходных бензойных кислот. В случае замещенных бензойных кислот важную роль играет согласованность ориентирующего влияния карбоксильной группы и заместителей на место вступления сульфогруппы в ароматическое ядро. При сульфировании замещенных бензойных кислот, содержащих заместители первого рода в 2- и 4- положении, образуются ожидаемые 3-сульфонилхлориды с хорошим выходом [2].
Нами было изучено сульфохлорирование ряда бензойных кислот, содержащих ориентант первого рода в 3-положении. В случае сульфохло-рирования 3-метил и 3-галоген бензойных кислот образуется, как и следовало ожидать, смесь изомеров (что соответствует литературным данным) [2-4]. Неожиданные результаты были получены при сульфохлорировании 3-метокси- и 3,4-диме-токсибензойных кислот. В продуктах реакции указанных соединений с хлорсульфоновой кислотой сульфонилхлоридов обнаружено не было.
Выделение продуктов сульфохлорирова-ния 3-метокси и 3,4-диметоксибензойных кислот, как и остальных сульфонилхлоридов, происходило по известной методике [2] выливанием реакционной смеси на лед для разложения избытка хлор-сульфоновой кислоты и предотвращения разогрева реакционной массы и гидролиза образующихся сульфонилхлоридов [2]. При сульфохлорировании 3-метоксибензойной кислоты после разложения реакционной массы и таяния льда вообще не было получено каких-либо водонерастворимых продуктов, а в случае 3,4-диметоксибензойной кислоты удавалось выделить лишь небольшое количество смолообразных веществ (от 5 до 10 % от массы исходной кислоты), извлечь из которых индивидуальные соединения не удалось. Образование только водорастворимых продуктов не укладывается в общую схему получения сульфонилхлори-дов, поскольку последние практически нерастворимы в холодной воде. Анализ ЯМР 'Н спектра нейтрализованной и упаренной водной фазы показал наличие в образующихся солях набора протонов, соответствующих соединению следующей структуры:
О
ONa
8О3№
Таким образом, влияние сильной пара-ориентирующей метоксильной группы приводит к селективному вступлению сульфогруппы в положение 2- к карбоксильной, что, вообще говоря, нехарактерно для производных бензойных кислот, особенно при наличии свободного 3 - положения. Из образовавшейся на первой стадии сульфокис-лоты не образуется сульфонилхлорид, поскольку,
возможно, строение образующейся сульфокислоты способствует образованию не сульфонилхлорида, а смешанного циклического ангидрида, разлагающегося при обработке реакционной массы водой:
\ \
<Х
o
hclso
o
hciso
\ // -hcl
:o
ho
'3
* \ // -hcl
■h2so4
hso/ v= o
ho
o
O
-НС1 -Н2804
ClSO-
O
O
\ 5 \
Полученный сульфонилхлорид 3 является удобным исходным продуктом для получения производных 5-метоксизамещенного сахарина (1,2-бензизотиазол-3(2H)-он-1,1 -диоксида), минуя обязательную в классическом методе стадию окисления [2]. Получение одного из возможных продуктов приведено на схеме.
Найденный метод введения сульфонил-хлоридной группы в орто-положение к карбоксильной является весьма удобным и экологичным, так как позволяет уменьшить число стадий и количество кислых и минеральных стоков в сравнении с ранее известными методами, например, через диазотирование соответствующих аминов [2-4].
O
ClSO-
h2n
O
// \
O
O
O
3 O
NH
O
O
O
O
о
/
/Л
2 о о
Известно, что аналогичный ангидрид незамещенной 2-сульфобензойной кислоты существует и достаточно устойчив [2]. В целях выделения ангидрида 2 до его разложения были изменены условия обработки реакционной массы (быстрое разложение холодной водой с последующим непрерывным фильтрованием). В этих условиях удалось выделить ангидрид 2 с выходом до 60 %.
В случае сульфохлорирования эфира 3-ме-токсибензойной кислоты происходит блокировка гидроксильного фрагмента карбоксильной группы, предотвращающая замыкание цикла и позволяющая получить целевой сульфонилхлорид 3 с выходом более 60 %:
ОО
2HClSO3
O
КОН, НС1
SO2Cl
O
NH
O
O
OH
6
Схема Scheme
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры ЯМР регистрировались на приборе «^г^г MSL-300» в 10 % растворе ДМСО^6 относительно внешнего стандарта гексадиметил-дисилоксана.
Общая методика сульфохлорирования (соединения 2 и 3). Реакцию проводили в трех-горлой колбе, снабженной мешалкой, термометром и обратным холодильником. К 0,4 моль све-жеперегнанной хлорсульфоновой кислоты постепенно прибавляли 0,1 моль исходного ароматического соединения при охлаждении. После полного растворения реагентов смесь нагревали до 55 °С в течение 1,5 ч. По истечении указанного времени выливали реакционную массу на лед. Выпавший осадок быстро отфильтровывали и промывали на фильтре до нейтральной среды.
Натриевая соль 5-метокси-2-сульфобен-зойной кислоты 1. Спектр ЯМР :Н (5, м.д.): 7.74 д (1Н), 7.21 с (1Н), 7,05 д (1Н), 3.83 с (3Н).
5-метокси-2,1-бензокситиол-3-он-1,1-ди-оксид 2. Выход 60 %. Т. пл. 68-71 °С.
Метиловый эфир 2-хлорсульфонил-5-метоксибензойной кислоты 3. Выход 74 %. Т. пл. 50-52 °С.
Методика получения метилового эфира 5-метокси-2- [(4-метилфенил)сульфамоил] бензойной кислоты 4. 0,01 моль 3 нагревали с 0,025 моль амина в растворе ацетонитрила с последующим выделением полученных продуктов выливанием в воду и кристаллизацией из уксусной ки-
4
5
слоты. Выход 69 %. Т. пл. 80-82.5 °С. Спектр ЯМР 'Н (5, м.д.): 9.60 с (1Н, NH), 7.69 д (1Н), 7.11 с + д (2Н), 6.95 м (4Н, С6Н4), 3.78 с (6Н, СН3О), 2.23 с (3Н, СН3).
Методика получения 5-метокси-2-[(4-метилфенил)сульфамоил] бензойной кислоты
5. Смесь 0,01 моль 4 и 0,03 моль гидрооксида калия, растворенную в воде, нагревали до 90 °С в течение одного часа. Реакционную массу охлаждали до комнатной температуры и высаживали продукт соляной кислотой, затем подвергали кристаллизации из уксусной кислоты. Выход 89 %. Т. пл. 169-171 °С. Спектр ЯМР 'Н (5, м.д.): 9.18 с (1Н, NH), 7.61 д (1Н), 7.15 с (1Н), 6.95 с + м (1Н + 4Н, С6Н4), 3.81 с (3Н, СН3О), 2.22 с (3Н, СН3)
Методика получения 5-метокси-2-(4-метилфенил)-1,2-бензотиазол-3(2H)-она-1,1-ди-оксида 6. К 0,01 моль 5 прибавляли 0,04 моль хлористого тионила. Температура процесса 70 °С, реакцию вели в течение часа. По истечении указанного времени реакционную массу упаривали от
избытка тионила. Продукт подвергали кристаллизации из уксусной кислоты. Выход 75 %. Т. пл. 218.5-219.5 °C. Спектр ЯМР !Н (5, м.д.): 8.20 д (1H), 7.56 c + д (2H), 7,25 м (4H, СбЩ, 3.98 c (3H, CH3O), 2.41 c (3H, CH3).
ЛИТЕРАТУРА
1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Т. 2. М.: Изд-во «Новая волна». 2002. 608 с.;
Mashkovskiy M.D. Medicines. V. 2. M.: Izd. «Nnovaya volna». 2002. 608 p. (in Russian).
2. Сьютер Ч. Химия органических соединений серы. М.: Изд-во иностр. лит-ры. 1951. Т. 3. 234 с.;
Suter C. The organic chemistry of sulfur. M.: Izd. Inostr. Lit. 1951. 234 p. (in Russian).
3. Бартон Д. Общая органическая химия. Т. 5. Соединения фосфора и серы. М.: Химия. 1983. 720 с.;
Barton D. Deneral organic chemistry. V. 5. Phosphorus and sulphur compounds. M.: Khimiya. 1983. 720 p. (in Russian).
4. Джильберт Э.Е. Сульфирование органических соединений. М.: Химия. 1969. 416 с.;
Gilbert E.E. Sulfonation of organic compounds. M.: Khi-miya. 1969. 416 p. (in Russian).
Кафедра химической технологии органических веществ
УДК 543. 426:546:66
Л.А. Алакаева, А.К. Тхамоков
ЭФИРЫ ПРОИЗВОДНЫХ СУЛЬФОСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ КАК НОВЫЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ РЕАГЕНТЫ НА ТЕРБИЙ
(Кабардино-Балкарский государственный университет) e-mail: Alakaeva_L@mail.ru
Путем синтеза получены эфиры производных сульфосалициловой кислоты, которые дают яркие люминесцентные реакции с ионами тербия. Подобраны оптимальные условия комплексообразования и предложены высокочувствительные методы определения тербия в различных объектах.
Ключевые слова: производные сульфосалициловой кислоты, реагент, состав, люминесценция, тербий
Для люминесцентного определения тербия, европия, диспрозия и самария предложен ряд методов, основанных на образовании комплексных соединений с некоторыми органическими лигандами, в которых возбуждение РЗЭ происходит в результате внутримолекулярного переноса энергии от возбужденного триплетного состояния органической части молекулы к ионам лантанидов [1, 2]. Люминесцентные свойства комплексов тербия с сульфопроизводными фенолов и их использование в анализе были изучены ранее [3-5]. Как было установлено, при наличии сульфогруппы -
8О3Н в молекуле фенола наблюдалось улучшение аналитических форм комплексов РЗЭ, т.е. увеличение растворимости, устойчивости комплексов и снижение предела обнаружения ионов РЗЭ.
Нами были синтезированы и предложены 8-амиды сульфосалициловой кислоты (ССК) как новые люминесцентные реагенты на тербий [6-8]. Поэтому представляло интерес исследовать люминесцентные свойства РЗЭ с эфирами производных сульфосалициловой кислоты (ССК).
Для этого синтезированы производные сульфосалициловой кислоты (ССК): метилэтило-
