CC BY
115
Органическая химия
УДК 547.794.3
АЛЛИЛИРОВАНИЕ 1,3,4-ТИАДИАЗОЛ-2,5-ДИТИОЛА
Н.М. Тарасова, Д.Г. Ким
Установлено, что взаимодействие 1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиола с 3-бромпропеном и 2-метил-3-хлорпропеном протекает с образованием ди-8-производных, а с 1,3-дихлорпропеном и 1-бром-3-метилбутеном-2 с образованием смеси моно- и ди-8-производных.
Ключевые слова: 1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиол, 2,5-бис(аллилтио)-1,3,4-тиа-диазолы, 5-аллилтио-1,3,4-тиадиазол-2-тионы, иодиды 2-(2-пропенилтио)-
5-иодметил-5,6-дигидротиазоло[2,3-Ь][1,3,4]тиа-диазолия и 2-(2-пропенилтио)-
6-иод-6,7-дигидро-5Н-[1,3,4]тиадиазоло-[2,3-Ь][1,3]тиазиния, иодциклизация, масс-спектры.
Введение
Соединения 1,3,4-тиадиазольного ряда представляют большой интерес для научных исследований. Многие производные данной системы обладают практически ценными свойствами, в том числе высокой биологической активностью. Было выявлено, что соединения ряда 1,3,4-тиадиа-зола могут проявлять противовоспалительную, противомикробную [1, 2], фунгицидную [3] тром-болитическую активность [4]. Кроме того, показана высокая эффективность 8-производных
1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиола как мультифункциональных добавок к смазочным маслам [5].
Согласно обзору [6], 1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиол (1) существует в различных таутомерных формах:
По данным авторов [6], наиболее устойчивой является форма 1Ь. Следует отметить, что мер-каптоазолы, несмотря на таутомерию, реагируют с алкилгалогенидами исключительно по атому серы.
Соединение 1 в зависимости от условий реакций может алкилироваться с образованием как моно-, так и диалкилпроизводных. По литературным данным, соединение 1 алкилируется гало-геналканами в присутствии К2С03 с образованием 8-монозамещенных производных [7]. При кипячении соединения 1 с 2-фенил-5-хлорметил-1,3,4-оксадиазолом в пиридине образуется ди-8-производное [8]. Кроме того, дизамещенные соединения получаются при взаимодействии тиадиазола 1 с избытком алкилгалогенидов в присутствии гидроксида натрия при комнатной температуре [9].
Обсуждение результатов
В настоящей работе нами изучено взаимодействие соединения 1 с 3-бромпропеном (2а), 3-хлор-2-метилпропеном (2Ь), 1,3-дихлорпропеном (2с), 1-бром-3-метилбутеном-2 (2^.
Взаимодействие соединений 1 и 2а, Ь в спиртах в присутствии КОН или этилата натрия ведет независимо от соотношения исходных реагентов к образованию 2,5-бис(2-пропенилтио)-
1,3,4-тиадиазола (4а) и 2,5-бис(2-метил-2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазола (4Ь) соответственно. Га-логенпроизводные 2с и 2d менее активны в реакции с соединением 1. Так, при взаимодействии тиадиазола 1 с галогенпроизводным 2с образуется смесь 5-(3-хлор-2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазол-
2-тиона (3с) и 2,5-бис(3-хлор-2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазола (4с), а с бромпроизводным 2d -
смесь 5-(3-метил-2-бутенилтио)-1,3,4-тиадиазол-2-тиона (3а) и 2,5-бис(3-метил-2-бутенилтио)-
1,3,4-тиадиазола (4ф:
2а, 4а Я=СН2СНСН2; 2Ь, 4Ь Я=СН2С(СН3)СН2; 2с, 3с, 4с Я=СН2СНСНС1;
2а , за, 4а Я^^СН^С^Ь; 2а, а Х=Бг; 2с, Ь Х=С1
В масс-спектрах всех синтезированных соединений присутствует пик молекулярного иона [М] •, однако для соединений 4с, а он имеет весьма низкую интенсивность. Это возможно связано со снижением стабильности молекулярных ионов 2,5-замещенных производных
1,3,4-тиадиазолтиолов при увеличении длины заместителей на атомах серы. Для соединения 4с максимальным является пик [М-С1] , что обусловлено легкостью отрыва галогена от молекулярного иона [10].
Данные масс-спектров исследованных соединений
Таблица 1
Соединение Характеристики ионов: т/г (I, %)
3с (С5Н5^С1) 224 [М]+^ (59), 189 [М-С1]+ (43), 157 (15), 75 (100), 59 (17), 49 (11), 39 (31)
за (С7Н10^83) 218 [М]+\ (34), 185 [М-8Н]+ (12), 150 (29), 69 (100), 41 (59)
4а (С8Н10^83) 230 [МГ (43), 215 [М-СЩ+ (100), 131 (13), 98 (68), 73 (25), 55 (34), 41 (78)
4Ь (С10Н14^83) 258 [МГ (81), 243 [М-СН3]+ (100), 112 (90), 87 (28), 69 (58), 55 (66), 39 (23)
4с (СД^СЬ) 298 [МГ (5), 263 [М-С1]+ (100), 188 (15), 132 (13), 107 (6), 75 [М-С5Н№83С1]+ (79), 39 (26)
4а (С12Н18^283) 286 [МГ (5), 249 [М-8СН2] + (3), 218 (27), 185 (10), 150 (20), 69 (100), 41 (37)
Для соединений 4а, Ь максимальную интенсивность имеет пик [М-СН3]+, обусловленный, как и для 2-(2-метил-2-пропенил)тио-5-метил-1,3,4-тиадиазола [11], образованием устойчивой тиазолотиадиазолиевой системы А:
4а Я=8СН2СНСН2, Я:=Н; 4Ь Я= 8СН2С(СН3)СН2, Я^С^.
Соединение 3d содержит в масс-спектре пик [М-8Н]+, характерный для ароматических ал-лилсульфидов [10, 12], и обусловленный образованием устойчивой азолотиадиазолиевой ароматической системы В:
в
Следует отметить, что в отличие от соединения 3с, в масс-спектрах соединений 4а, Ь, а пик [М-8И] отсутствует, что, по-видимому, связано с трудностями в образовании устойчивой ароматической системы, вызванными наличием второго заместителя по атому серы в положении 5.
На примере соединения 4а была исследована реакция с иодом. Установлено, что иодцикли-зация протекает с аннелированием пяти- и шестичленного циклов и образованием иодидов
2-2-пропенилтио)-5-иодметил-5,6-дигидротиазоло[2,3-Ь][1,3,4]тиадиазолия 6а и 2-(2-пропенилтио)-6-иод-6,7-дигидро-5#-[1,3,4]тиадиазоло[2,3-Ь][1,3]тиазиния 6Ь:
Соотношение соединений 6а и 6b по данным ЯМР 'Н составляет 10 : 3.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 'Н полученных соединений записаны на спектрометре Bruker DRX-400 (400 МГц) в ДМСО-de, внутренний стандарт ТМС. Масс-спектры (ЭУ, 70 эВ) сняты на хромато-масс-спектрометре фирмы SHIMADZU GCMS QP-2010 Ultra.
2.5-Бис(2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазол.(4а). Растворяют 0,16 г (4 ммоль) KOH в 10 мл
2-пропанола и к полученному раствору добавляют 0,65 г (4 ммоль) соединения 1 и, медленно при перемешивании, 0,97 мл (8 ммоль) 3-бромпропена. Смесь кипятят в течение 2 часов, затем фильтруют от осадка бромида калия и испаряют растворитель при комнатной температуре. Остаток растворяют в горячем гексане, при охлаждении выпадает в виде желтого масла. Выход 0,52 г (56 %).
2.5-Бис(2-метил-2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазол (4b). Растворяют 0,18 г (4 ммоль) натрия в 10 мл этанола и к полученному раствору добавляют 0,60 г (8 ммоль) соединения 1 и 0,79 мл (8 ммоль) 3-хлор-2-метилпропена. Смесь кипятят в течение 5 часов. После охлаждения фильтруют, из фильтрата испаряют растворитель, остаток обрабатывают диэтиловым эфиром и снова фильтруют. После испарения эфира остается соединение 4b в виде желтого масла. Выход 0,70 г (68 %).
Смесь 5-(3-хлор-2-пропенилтио)-1,3,4-тиадиазол-2-тиона (3с) и 2,5-бис(3-хлор-2-пропе-нилтио)-1,3,4-тиадиазола (4с). Растворяют 0,18 г (4 ммоль) натрия в 10 мл этанола, к полученному раствору добавляют 0,60 г (8 ммоль) соединения 1 и 0,75 мл (8 ммоль) 1,3-дихлорпропена. Смесь кипятят в течение 5 часов. После охлаждения раствор фильтруют. Оставшееся после испа-
рения из фильтрата растворителя вещество обрабатывают диэтиловым эфиром и снова фильтруют. После испарения эфира остается смесь соединений 3с и 4с в виде красно-коричневого масла. Выход 0,57 г.
Смесь 5-(3-метил-2-бутенилтио)-1,3,4-тиадиазол-2-тиона (3d) и 2,5-бис(3-метил-2-буте-нилтио)-1,3,4-тиадиазола (4d). Растворяют 0,20 г (5 ммоль) натрия в 15 мл этанола, к полученному раствору добавляют 0,75 г (5 ммоль) соединения 1 и 1,14 мл (10 ммоль) 1-бром-
3-метилбутена-2. Смесь кипятят в течение 5 часов. После охлаждения, раствор фильтруют. Оставшееся после испарения из фильтрата растворителя вещество обрабатывают диэтиловым эфиром и снова фильтруют. После испарения эфира остается смесь соединений 3d и 4d. Выход 0,75 г.
Смесь иодидов 2-(2-пропенилтио)-5-иодметил-5,6-дигидротиазоло[2,3-Ь][1,3,4]тиадиазолия (6a) и 2-(2-пропенилтио)-6-иод-6,7-дигидро-5Н-[1,3,4]тиадиазоло[2,3-Ь][1,3]тиазиния (6b).
Растворяют 0,5 г (2 ммоль) иода в 4 мл диэтилового эфира, к полученному раствору добавляют 0,23 г (1 ммоль) в 3 мл эфира. Смесь оставляют при комнатной температуре на 24 часа. Раствор декантируют, оставшееся масло черного цвета растворяют в 3 мл ацетона и добавляют раствор 0,37 г (2 ммоль) NaI х 2H2O в 3 мл ацетона. Выпавший желтый осадок смеси соединений 6а и 6b отфильтровывают. Выход 0,27 г.
Соединение 6а, спектр ЯМР :Н, 5, м.д.: 3,70 (1Н, м, СН21); 3,82 (2Н, м, 6-CH2); 4,00 (2Н, м, SCH2); 4,30 (1Н, м, Ш21); 5,27 (1H, м, =CH2); 5,36 (1H, м, NCH); 5,44 (1H, м, =CH2); 5,95 (1H, м, -CH=).
Соединение 6b, спектр ЯМР :Н, 5, м.д.: 3,82 (2Н, м, 6-CH2); 4,00 (2Н, м, SCH2); 4,81 (1H, м, +NCH2); 5,00 (1Н, м, СШ); 5,08 (1H, м, +NCH2); 5,27 (1H, м, =CH2); 5,44 (1H, м, =CH2); 5,95 (1H, м, -CH=).
Заключение
Показано, что взаимодействие 1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиола с 3-бромпропеном и 2-метил-
3-хлорпропеном в присутствии KOH и этилата натрия протекает с образованием ди^-производных, а с 1,3-дихлорпропеном и 1-бром-3-метилбутеном-2 с образованием смеси моно- и ди^-производных. Установлено, что при взаимодействии 2,5-бис(2-пропенилтио)-
1.3.4-тиадиазола с иодом образуется смесь иодидов 2-(2-пропенилтио)-5-иодметил-5,6-дигидро-тиазоло[2,3-Ь][1,3,4]тиадиазолия и 2-(2-пропенилтио)-6-иод-6,7-дигидро-5Н-[1,3,4]тиадиа-золо [2,3-Ь][1,3]тиазиния. Структура синтезированных соединений подтверждена данными хромато-масс-спектрометрии и ЯМР 1Н.
Литература
1. Synthesis, antimicrobial and anti-inflammatory activities of novel 5-(1-adamantyl)-
1.3.4-thiadiazole derivatives / Adnan A. Kadi, Ebtehal S. Al-Abdullah, Ihsan A. Shehata et al. // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2010. - Vol. 45. - P. 5006-5011.
2. Synthesis and evaluation of antitubercular activity of imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole derivatives /
G. Kolavi, V. Hegde, I. А. Khazia, P. Gadad // Bioorg. and Med. Chem. - 2006. - Vol. 14. - P. 30693080.
3. New fungicidally active pyrazolyl-substituted 1,3,4-thiadiazole compounds and their preparation /
H. S. Chen, Z. M. Li, Y. F. Han, Z. W. Wang // Chinese Chemical Letters. - 1999. - Vol. 10. - № 5. -P. 365-366.
4. Methods and compositions for thrombolytic therapy / D.A. Claremon, P.A. Friedman, D.C. Re-my, A.M. Stern // Assignee: Merc & Co Inc. US Pat. 4,968,494. - 1990. - Nov. 6. - 10 p.
5. Karol, T.J. Succinate derivatives of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazoles / T.J. Karol // Assignee: R.T. Vanderbilt Company, Inc. US Pat. 5,177,213. - 1993. - Jan. 5.
6. Штефан, Е.Д. Таутомерия гетероциклических тиолов. Пятичленные гетероциклы / Е.Д. Штефан, В.Ю. Введенский // Успехи химии. - 1996. - Т. 65, № 4. - С. 326-333.
7. Поиск новых пестицидов в ряду производных 1,3,4-тиадиазола / В. Довлатян, Т. Папоян, Ф. Аветисян, А. Енгоян // Доклады НАН РА. - 2006. - № 1. - С. 106.
8. Synthesis and antibacterial activity of some new 1,3,4-oxadiazole and 1,3,4-thiadiazole derivatives / J. Salimon, N. Salih, A. Hameed et al. // Journal of Applied Sciences Research. - 2010. - № 6. - P. 866870.
9. Kuodis, Z. Salts of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole / Z. Kuodis, A. Rutavichyus, S. Valiulene // Chemistry of Heterocyclic Compound. - 2000. - Vol. 36, №. 5. - С. 598-602.
10. Вульфсон, Н.С. Масс-спектрометрия органических соединений / Н.С. Вульфсон, В.Г. Заи-кина, А.И. Микой. - М.: Химия, 1986. - 311 с.
11. Судолова, Н.М. Синтез новых производных тиазоло[2,3-Ь][1,3,4]тиадиазолиевой системы /
Н.М. Судолова, Д.Г. Ким // Бутлеровские сообщения. - 2011. - Т. 26, № 11. - С. 76-80.
12. Исследование S-производных 2-тиоурацилов методом масс-спектрометрии / Т.В. Фролова, А.А. Анучин, Е.И. Бахтеева, Д.Г. Ким // Вестник ЮУрГУ. - 2010. - Вып. 4. - № 31(207). -С. 29-34.
Поступила в редакцию 7 декабря 2011 г.
ALLYLATION OF 1,3,4-THIADIAZOLE-2,5-DITHIOL
It has been found that interaction of 1,3,4-thiadiazole-2-thiol with 3-bromopropene and 2-methyl-
3-chloropropene proceeds with formation of disubstituted S-derivatives but with 1,3-dichloropropene and
1-bromo-3-methylbut-2-ene with formation of mono- and disubstituted S-derivatives mixture.
Keywords: 1,3,4-thiadiazole-2-thiol, 2,5-bis(allylthio)-1,3,4-thiadiazoles, 5-allylthio-1,3,4-thiadiazole-
2-thiones, 2-(2-propeneylthio)-5-iodomethyl-5,6-dihydrothiazolo[2,3-b][1,3,4]thiadiazolium and 2-(2-propenylthio)-
6-iodo-6,7-dihydro-5H-[1,3,4]thiadiazolo[2,3-b]thiazinium iodides, iodocyclization, mass spectrum.
Tarasova Natalya Mikhaylovna - Postgraduate Student of Organic Chemistry Subdepartment, Chemistry Department, South Ural State University. 76, Lenin avenue, Chelyabinsk, 454080.
Тарасова Наталья Михайловна - аспирант кафедры органической химии, химический факультет, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.
E-mail: [email protected]
Kim Dmitriy Gymnanovich - Dr. Sc. (Chemistry), Professor, Organic Chemistry Subdepartment, Chemistry Department, South Ural State University. 76, Lenin avenue, Chelyabinsk, 454080.
Ким Дмитрий Гымнанович - доктор химических наук, профессор, кафедра органической химии, химический факультет, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.
E-mail: [email protected]
