CC BY
19
AZ0RBAYCAN KiMYA JURNALI № 4 2012
45
УДК 547. 56. 563. 264
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АМИНОПРОИЗВОДНЫХ 1-БУТИЛТИОПЕНТАНА
И.А.Джафаров, Э.Г.Мамедбейли*, Т.Г.Кязимова*, Х.И.Гасанов, Г.Э.Гаджиева*
Азербайджанский педагогический университет *Институт нефтехимических процессов им. Ю.Г.Мамедалиева Национальной АН Азербайджана
eldar [email protected]
Поступила в редакцию 31.11.2012
Осуществлён синтез аминометоксипроизводных 1-бутилтиопентана на основе конденсации 1-бутилтиопентан-2-ола, вторичных аминов и формальдегида. Строение синтезированных соединений доказано методами элементного анализа, ЯМР 1Н и ИК-спектроскопии, а также масс-спектрометрии. Соединения испытаны в качестве антимикробных присадок к смазочным маслам. Установлено, что они эффективно подавляют жизнедеятельность микроорганизмов. Ключевые слова: бутилтиопентан, реакция Манниха, антимикробные присадки, 1-бутил-тиопентан-2-ол, биологически активные соединения.
Органические соединения, содержащие серу и азот, нашли широкое применение в качестве антиокислительных, противокоррозионных и антимикробных присадок к топливам и маслам [1]. Развитие современной техники связано с повышенными требованиями к работе машин и соответственно к качеству смазочного масла. Поэтому важное значение приобретает синтез новых органических соединений [2]. Замещённые серосодержащие соединения являются биологически активными веществами и входят в состав ряда фармацевтических препаратов, применяемых в настоящее время в медицинской практике [3-5]. Пиримидиновые S- или N-замещённые, а также N-, S-дизамещённые основания проявляют высокий терапевтический эффект, в частности, оказывают противовирусное и противоопухолевое действие [6]. Получение новых представителей вышеуказанных соединений на основе доступного сырья и усовершенствование методов их синтеза весьма актуальны [7-9]. Реакция Манниха является одним из удобных и эффективных методов получения аминометоксипроизводных различных классов [10-12].
В продолжение наших исследований в области азот- и серосодержащих органических соединений [13-15] в данной работе приводятся результаты синтеза и изучения свойств новых ами-нометоксипроизводных 1 -бутилтиопентана. Вначале нами осуществлен синтез ранее неизвестного 1-бутилтиопентан-2-ола (III) на основе реакции 1-бутантиола (I) с 1-бромпентан-2-олом (II) по следующей схеме:
• SH+NaOH+Br
I
+NaBr+H?O
Реакцию проводили при эквимолярном соотношении исходных компонентов I и II в щелочной среде (40%-ный раствор NaOH в воде) при 45-500С в течение 3-4 ч. Выход спирта III составил 72%.
Далее конденсацией по Манниху 1 -бутилтиопентан-2-ола с формальдегидом в присутствии вторичных аминов (IV-VIII) получены новые представители 1 -бутилтио-2-аминометоксипентанов (IX-XIII) по нижеприведённой схеме:
+CH9
OH
HNR
-2
IV, V Z^NH
2 5 6 7 8 9 10
IX, X
O
NR
O' N Z
III VI-VIII XI-XIII
R = C2H5 (IV, IX), C4H9 (V, X), Z=CH2 (VI, XI), O (VII, XII), CH2-CH2 (VIII, XIII).
1
Синтез аминометоксипроизводных IX-XIII из спирта III осуществляли при 55-600С в течение 4-5 ч при эквимолярном соотношении исходных компонентов. Выход целевых продуктов IX-XIII составил 70-79%.
Синтезированные 1-бутилтиопентан-2-ол и его аминометоксипроизводные IX-XIII являются прозрачными жидкостями, обладающими характерным запахом. В воде они не растворимы, но хорошо растворяются в органических растворителях (этанол, ацетон, бензол, CCl4, CHCl3 и др.)
Структура и строение полученных соединений III, IX-XIII подтверждены на основании данных элементного анализа, ЯМР Н, ИК- и масс-спектроскопии. Чистота исходных и синтезированных соединений, а также состав реакционных смесей контролировались методом ГЖХ.
В ИК-спектре соединения III наблюдается широкая полоса поглощения в области 3500 см-1, характерная для гидроксильной группы [16] и отсутствующая в соответствующих спектрах соединений IX-XIII. В ИК-спектрах всех синтезированных соединений обнаружены полосы поглощения в области 730-720 см-1, характерные для связи C-S, а соединений IX-XIII - полосы поглощения в области 1230-1200 см-1, характерные для валентных колебаний N-S-связи. Наряду с этим обнаружены полосы поглощения в областях 2940-2920 и 2880-2840 см-1, характерные для колебаний связи C-Н-групп СН3 и СН2 соответственно.
Спектры ЯМР 1Н синтезированных соединений также подтверждают указанное выше строение.
В спектре ЯМР 1Н вторичного серосодержащего спирта III протон группы ОС7Н даёт сигнал в области 3.60 м.д. в виде мультиплета. Протоны метиленовой группы, находящейся у атомов углерода С4 и С6 рядом с атомом серы (H2C4SC6H2), дают сигналы в области 2.70 м.д. в виде дублета дублетов. Сигналы протона гидроксильной группы (OH) у атома С7 проявляются в области 2.65 м.д. в виде мультиплета, а протонов метиленовых групп (C2H2, C3H2, C8H2 и C9H2) проявляются в области 1.5-1.6 м.д. в виде мультиплета.
В спектрах соединений IX-XIII картина сигналов протонов, находящихся у атомов углерода С1-С10, остается почти неизмененной. Поскольку в составе этих соединений отсутствует гидрок-сильная группа (ОН), в их спектрах исчезают сигналы протонов этой группы. Сигналы протонов фрагментов ОСН2^С^ соединений IX-XIII проявляются в области 4.2 м.д. в виде дублета дублетов, протоны ОСН фрагментов (С7) дают сигналы в области 3.2 м.д. в виде мультиплета. Протоны ме-тильных групп (СН3) соединения IX у диэтиламинного фрагмента (6Н, СН3-СН2-N-CH2-CH3) дают сигналы в области 1.2 м.д. в виде триплета, а сигналы метильных групп (СН3) у дибутиламинного фрагмента соединения Х проявляются при относительно сильном поле
в области 0.9 м.д. в виде триплета. Сигналы протонов метиленовых групп фрагмента (4Н, СН2-К-CH2) соединений IX-XIII проявляются в области 2.4-2.6 м.д. в виде мультиплета. Сигналы, проявляющиеся в области 2.7 м.д. в виде мультиплета, относятся к протонам СЩ-О-CH морфолиново-го фрагмента соединения XII.
В масс-спектрах (ионизация электронным ударом) соединений III, IX-XIII отмечены сигналы соответствующих молекулярных ионов, а также продуктов их фрагментации.
Соединения IX-XIII были испытаны в качестве антимикробных присадок. Испытание проводили в масле "М-11" (ГОСТ 9-052). В качестве тест-культур использованы грибные (Aspergillus niger, Candida tropikalis) и бактериальные (Pseudomonas aeruginosa) культуры.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Результаты испытаний антимикробных свойств аминометоксипроизводных 1-бутилтиогексана (IX-XIII) в
масле "М-11"
Соединение Концентрация присадок, % Диаметр зоны угнетения мик роорганизмов, мм
грибы бактерии
Aspergillus niger Candida tropicalis Pseudomonas aeruginosi
M-11 + IX 1.0 40 36 32
0.50 20 19 17
0.25 15 15 17
M-11 + X 1.0 40 32 36
0.50 20 16 18
0.25 16 14 14
(Продолжение)
Соединение Концентрация присадок, % Диаметр зоны угнетения мик роорганизмов, мм
грибы бактерии
Aspergillus niger Candida tropicalis Pseudomonas aeruginosi
М-11 + XI 1.0 28 32 32
0.50 14 16 16
0.25 12 11 12
М^^П 1.0 28 32 32
0.50 14 16 16
0.25 14 12 11
М^^Ш 1.0 32 32 32
0.50 16 16 18
0.25 11 12 13
М-11+8-оксихинолин 0.0 27 28 30
1.50 14 15 14
0.25 9 8 10
а) М-11 без присадок 0 + + +
Примечание: а) (+) обильный рост микроорганизмов вокруг лунки в чашке Петри.
Как видно из таблицы, испытуемые соединения 1Х-Х111 обладают бактерицидными и фун-гицидными свойствами и эффективно действуют на подавление роста микроорганизмов в масле "М-11" при концентрации 0.25-0.5 %. При этом соединения IX и XIII оказывают более высокую эффективность, чем остальные соединения и промышленная присадка 8-оксихинолин, взятая в качестве эталона. Остальные соединения показывают близкие к эталону результаты.
Соединения ГХ-ХШ были испытаны на антимикробную активность. Изучение антимикробных свойств соединений проводили в сравнении с применяемыми на практике препаратами: этанолом, карболовой кислотой (фенол), хлораминами, риванолом, нитрофунгином. Антимикробную активность веществ изучали методом серийных разведений. В качестве тест-культур брали грам-отрицательные (кишечная и синегнойная палочки), грамположительные (золотистый стафилококк), спороносные (антракоид) бактерии и дрожжеподобные грибы (род Кандида). Результаты, полученные при изучении антимикробной активности, показали, что испытуемые соединения IX-XIII проявляют более ярко выраженную антимикробную активность, чем применяемые на практике спирт, карболовая кислота, риванол, нитрофунгин, фурацилин и хлорамин. Поэтому синтезированные соединения IX-XIII рекомендованы нами в качестве антимикробных препаратов.
Таким образом, в результате работы синтезированы и охарактеризованы новые представители аминометоксипроизводных 1-бутилтиопентана - эффективные биологически активные вещества.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ИК-спектры снимали на спектрофотометре иЯ-20 в области 4000-400 см-1, спектры ЯМР 1Н регистрировали на приборе Бгцкег WP-400 (400 МГц), растворитель - СБС13, химические сдвиги приведены относительно ТМС. Масс-спектры получены на масс-спектрометре У0-7070 Е (ионизирующее напряжение 70 эВ). Хроматографический анализ реакционных смесей и определение чистоты синтезированных соединений осуществляли на хроматографе ЛХМ-8 МД [стальная колонка (300x3 мм) с 5% ПЭГС (полиэтиленгликольсукцинант) на динохроме П]. Газ-носитель - гелий (40 см3/мин), детектор - катарометр, температура колонки - 150, испарителя - 2200С.
Влияние соединений IX-XIII на антимикробные свойства масла "М-11" изучали, применяя их растворы в указанном масле в концентрации 0.25-1%. Антимикробные свойства определены в термовлагокамере методом лунки. Опыты проводили при 28-300С в течение 2-3 суток. В качестве тест-микроорганизмов использовали грибные и бактериальные культуры.
Антимикробную активность соединений IX-XIII изучали методом серийных разведений на нескольких штаммах микроорганизмов. В качестве питательной среды использовали МПА с рН 7.2-7.4 (для бактерий) и среду Сабура (для грибов). Степень разведения - 1:200, 1:400, 1:800, 1:1600 и 1:3200. В качестве эталонов для сравнения были исследованы в тех же разведениях спирт, фенол, хлорамин, риванол и нитрофунгин. Высевы проводили через 10, 20, 30, 40 и 60 мин для бактерий и грибов.
1-Бутилтиопентан-2-ол (III). К смеси 45 г (0.5 моля) NaOH в 30 мл воды (40%-ный раствор) при 45-500C и энергичном перемешивании по каплям добавляли 83.57 г (0.5 моля) 1-бромпентан-2-ола (II). Перемешивание продолжали 3 ч. После охлаждения к смеси добавляли 50 мл бензола, органический слой отделяли и промывали 5%-ным раствором NaOH, затем водой до нейтральной реакции, сушили безводным N2SO4. После отгонки растворителя остаток перегоняли в вакууме. Получали 63.5 г (73%) 1-бутилтиопентан-2-ола (III), с Ткип 93-950C (2 мм рт. ст.), nf0 1.4724, d20 0.9332, MRd 52.92, вычислено 53.27. ИК-спектр, v, см-1: 3450 (ОН), 2930 (СН3), 2870 (СН2), 740 (C-S). Спектр ЯМР :Н, 5, м.д.: 0.95 т (6H, CH, С10Н3), 1.5-1.6 м (8H, 4CH2), 2.65 д.д (OH), 2.7 д.д (4H, CH2SCH2), 3.6 т (OCH). Найдено, %: С 61.16, H 11.34, S 18.06. C9HMOS. Вычислено, %: C 61.31, H 11.43, S 18.19.
2-Аминометоксипроизводные 1-бутилтиопентана (IX-XIII). Общая методика синтеза. К смеси 0.03 моля 1-бутилтиопентан-2-ола (III) и 0.03 моля параформа в 30 мл бензола по каплям при 20-220С и перемешивании добавляли 0.04 моля вторичного амина (IV-VIII). Перемешивание продолжали 3-4 ч при 55-600С. После отгонки бензола остаток перегоняли в вакууме.
1-Бутилтио-2-^^-диэтиламинометокси)пентан (IX) получали из 5.3 г (0.03 моля) 1-бутилтиопентан-2-ола (III), 0.9 г (0.03 моля) формальдегида и 2.19 г (0.03 моля) диэтиламина (IV). Выход - 5.5 г (70%), Ткип - 115-117 (1 мм рт. ст.) n2D° - 1.4628, d420 - 0.9004, MRD найдено 79.99, вычислено 80.48. ИК-спектр, v, см-1: 2930 (CH3), 2850 (CH2), 1230 (ON) 730 (CS). ^ектр ЯМР !Н, 5, м.д.: 4.3 д.д (2H, ОШ^), 3.44 пентет (OCH), 2.55-2.60 т (8H, 2NOT2, 2SCH2), 1.55 м (8H, 4CH2), 1.32 м (6H, 2NСH2СНз), 1.9 т (6H, 2CH3). Масс-спектр (ЭУ), m/z (1отн, %): 262 [М]+ + Н+ (49), 172/ М+- С4Н9S (24), 159/М+ - С5Н12Ш (100), 80 (15). Найдено, %: С 64.08, H 11.84, N 5.28, S 12.12. C14H31NOS. Вычислено, %: C 64.31, H 11.95, N 5.35, S 12.26.
1-Бутилтио-2-^^-дибутиламинометокси)пентан (X) получали из 3.5 г (0.02 моля) 1-бутилтиопентан-2-ола (III), 0.6 г (0.02 моля) формальдегида и 2.58 г (0.02 моля) дибутиламина (V). Выход - 5 г (79%), ТКИп - 146-1480С (2 мм рт. ст.), nf - 1.4608, df - 0.8824, MRd найдено 99.04, вычислено 99.06. ИК-спектр, v, см-1: 730 (CS), 1230 (GN), 2850 (CH2), 2930 (CH3). Cпектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 4.22 д.д (ОСН^), 3.40 т (ОСН), 2.50-2.55 м (8Н, 2NOT2, 2SCH2), 1.32-1.41 т (16Н, 8CH2), 0.9 т (12Н, 4CH3). Масс-спектр (ЭУ), m/z (Imu, %): 317 (8) [М]+, 226 (9) [М]+ - С^, 203 (15) C14H23OS, 128 (100) [М]+ - C10H23OS, 82 (33). Найдено, %: С 67.86, H 12.26, N 4.34, S 9.98. C13H39NOS. Вычислено, % C 68.07, Н 12.37, N 4.41, S 10.09.
1-Бутилтио-2-пиперидинометоксипентан (XI) получали из 5.30 г (0.03 моля) 1-бутилтио-пентан-2-ола (III), 0.9 г (0.03 моля) формальдегида и 2.55 г (0.03 моля) пиперидина (VI). Выход -
5.9 г (72%), ТКип - 152-1540С (3 мм рт. ст.), nf - 1.4802, d420 - 0.9348, MRd найдено 83.15, вычислено 83.14. ИК-спектр, v, см-1: 725 (CS), 1100 ^N), 2850 (CH2), 2920 (CH3). ^ектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 4.2 д.д (2Н, ОСН^), 3.40 т (ОСН), 2.55-2.65 м (8Н, 2NOT2, 2SCH2), 1.4-1.6 м (14Н, 7CH2), 0.9 т (6Н, 2CH3). Масс-спектр (ЭУ), m/z (1отн, %): 273 (15) [М]+, 182 (9) [М]+ - С4Н9S, 173 (25), 98 (100), 82 (25), 70 (30), 41 (20). Найдено, %: С 65.59, Н 11.34, N 5.08, S 11.63. C15H31NOS. Вычислено, %: С 65.88, H 11.42, N 5.12, S 11.72.
1-Бутилтио-2-морфолинометоксипентан (XII) получали из 5.3 г (0.03 моля) 1-бутилтио-пентан-2-ола (III), 0.9 г (0.03 моля) формальдегида и 42.6 г (0.03 моля) морфолина (VII). Выход -6.2 г (75%), Ткип - 162-1630С (4 мм рт. ст.), nf0 - 1.4786, d420 - 0.9788, MRD найдено 79.78, вычислено 80.24. ИК-спектр, v, см-1: 720 (CS), 1220 ^N), 2880 (CH2), 2940 (CH3). Cпектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0.9 т (6Н, 2CH3), 1.45-1.50 т (10Н, 5CH2), 2.45-2.60 т (12Н, 2^Н2, 2SCH2, 2ОСН2), 3.40 м (ОСН), 4.2 д.д (ОСН^). Масс-спектр (ЭУ), m/z (I0TH, %): 275 (9) [М]+, 184 (15) [М]+ - С^, 174 (9) [М]+ - С5Н<да, 152 (100) [М]+- С7Н7Ш, 115 (15), 82 (25), 56 (15), 41 (20). Найдено, %: С 60.82, H 10.53, N 5.0, S 11.54. CMH29NO2S. Вычислено, %: C 61.04, H 10.61, N 5.08, S 11.64.
1-Бутилтио-2-гексаметилениминометоксипентан (XIII) получали из 5.3 г (0.03 моля) 1-бутилтиопентан-2-ола (III), 0.9 г (0.03 моля) формальдегида и 2.97 г (0.03 моля) гексаметилен-
имина (VIII). Выход - 6.65 г (77%), Ткип - 171-1730С (4 мм рт.ст.), nf - 1.4826, d20 - 0.93 8 6,MRD найдено 87.42, вычислено 87.73. ИК-спектр, v, см-1: 730 (CS), 1200 ^N), 2840 (CH2), 2920 (CH3). Cпектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0.9-1.0 т (6Н, 2CH3), 1.3-1.35 т (8Н, 4CH2), 2.30-2.35 м (8Н, 2NСН2,
2SCH2), 3.40 т (ОСН), 4.22 д.д (2Н, NCH2O). Масс-спектр (ЭУ), m/z (7^, %): 287 (5) [М]+, 186 (10) [М]+ - C6H5N, 179 (8) [М]+ - C6H5NO, 119 (100), 91 (50). Найдено, %: С 66.56, H 11.48, N 4.82, S 11.06. C16H33NOS. Вычислено, %: C 66.84, H 11.57, N 4.84, S 11.15.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. М.: Химия, 1972. 358 с.
2. Аллахвердиев М.А., Мустафаев К.Н., Фарзалиев В.М. // Журн. орган. химии. 2002. Т. 38. № 11. С. 1676.
3. Beletskaya I.P., Ananikov V.P. // Eur. J. Org. Chem. 2007. N 14. P. 3431.
4. Ley S.V., Thomas A.W. // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V. 42. N 19. P. 5400.
5. Маркова И.В., Михайлов И.Б., Неженцев М.В. Фармакология. СПб.: Фолиант, 2001. 415 с.
6. Pospieszny T., Wyrzykiewicz E. // Tetrahedron Lett. 2008. V. 41. N 41. P. 5319.
7. Fernandez-Rodrigurz M.A., Shen Q., Hartwinq J.F. // Amer. Chem. Soc. 2006. V. 128. N 18. P. 2180.
8. Zhu D., Xu L., Wu F., Wan B. // Tetrahedron Lett. 2006. V. 47. P. 5781.
9. Paut L., Sen T.K., Panniyamuthy T. // Angew Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. N 13. P. 2046.
10. Prukala D. // Tetrahedron Lett. 2006. V. 47. N 68. P. 9045.
11. Driedzic P., Ibrahem I., Cordova A. // Tetrahedron Lett. 2008. V. 49. N 4. P. 803.
12. Pete B. // Tetrahedron Lett. 2008. V. 49. N 23. P. 2835.
13. Джафаров И.А., Мамедбейли Э.Г., Рагимова С.К. и др. // Азерб. хим. журн. 2011. № 3. С. 44.
14. Мамедбейли Э.Г., Джафаров И.А., Кочетков К.А. // Журн. прикл. химии. 2010. Т. 80. № 2. С. 798.
15. Мамедбейли Э.Г., Джафаров И.А., Кочетков К.А. и др. // Журн. орган. химии. 2010. Т. 46. № 2. С. 205.
16. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Химия, 1976. С. 200.
1-BUTiLTiOPENTANIN AMiN TOROMOLORiNiN SiNTEZi VO XASSOLORi
LA.Caf3rov, E.H.M3mmadb3yH, T.H.Kazimova, XXHasanov, G.O.Haciyeva
1-Butiltiopentanol, ikili aminlar va formaldehidin kondensasiyasi asasinda 1-butiltiopentanin aminometoksi toramalarinin yeni numayandalari sintez edilmi§dir. Alinmi§ birla§malarin qurulu§lari element analizi, iQ, NMR 1H va kutla-spektroskopiya usullan ila tasdiq edilmi§dir. Gostarilan birla§malar surtku yaglanna antimikrob a§qarlar kimi sinaqdan kegirilmi§ va muayyan edilmi§dir ki, onlar mikroorqanizmlarin hayat faaliyyatini dayandinr.
Agar sozlzr: butiltiopentan, Mannix reaksiyasi, antimikrob a§qarlar, 1-butiltiopentan-2-ol, bioloji aktiv ЬМэ§тэ1эг.
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF AMINO DERIVATIVES OF 1-BUTHYL THIOPENTANE
I.A.Djafarov, E.G.Mamedbeyli, T.G.Kazimova, Kh.I.Gasanov, G.E.Gadjiyeva
By reaction of condensation of 1-buthyl thiopentanol, methylen oxide and secondary amines the amino derivates of 1-buthyl thiopentane have been synthesized. Structure of the synthesized compounds was proved by the methods of elemental analysis, 1H NMR, IR spectroscopier and mass spectrometry. Above mentioned compounds were tested as antimicrobiyal additives to lubricating oils. It is established that they efficiently suppress vital activity of microorganisms.
Keywords: buthyl thiopentane, Mannich's reaction, antimikrobial additives, 1-bythyl thiopentan-2-ol, biologically active compounds.
