Спосіб одержання n-похідних амінометансульфонової кислоти

Реферат: Спосіб одержання N-похідних амінометансульфонової кислоти здійснюють шляхом барботування оксиду сірки (IV) крізь водний розчин N-похідної гексагідротриазину, з практично кількісним виходом N-похідної АМСК, який утворюється при взаємодії водних розчинів аміну і формальдегіду, використаних як сировина. UA 75340 U (12) UA 75340 U UA 75340 U 5 10 15 Корисна модель належить до органічної хімії та може бути використана для отримання Nпохідних амінометансульфонової кислоти (АМСК). Відомо, що N-похідні АМСК використовуються як препарати антиракової і противірусної дії (див. Neelakantan L., Hartung W.H. -Aminoalkanesulfonic Acids - "J. Org. Chem.". 1959. Vol. 24, N 12. P. 1943-1948). N-похідні АМСК, їх солі - біологічно активні сполуки, що проявляють антиміотичні, цитостатичнi, бактерицидні властивості та можуть бути використані як бактерицидні і інсектицидні препарати (див. Gryaznov P.I., Kataeva O.N., Naumova O.E., Musin R.Z., Аl'fonsov V.A. Reaction of -iminoalcohols with sulfur dioxide. Synthesis of (±)-(2hydroxyalkylamino)phenyl(isopropyl)-methanesulfonic acids // Russ. J. Gen. Chem.-2010. - V. 80, № 4. - P. 761-764). Відомий спосіб синтезу N-похідних -аміноалкансульфонових кислот (в тому числі АМСК) полягає у взаємодії -аміноалкансульфінових кислот з карбонільними сполуками, при трикратному надлишку останнього (див. Badeev Yu. V., Korobkova V.D., Ivanov V.B., Pozdeev O.K., Gil'manova G.Kh., Batyeva É.S., Andreev S.V. Aminoalkanesultonic acids and derivatives: Synthesis and antiviral activity - "Pharm. Chem. J." 1991. Vol. 25, N 4. P. 272-274): R2N-S(=O)-OH+R'C(=O)R'' 20 25 30 35 40 45 50 R2NCR'R''SO3H , (1) де R=C2H5, C4H9; R'=CH3; R"=CH3, C2H5; R'+R"=-(CH2)4-, -(CH2)5-. Недоліком даного способу є велика вартість сировини - -аміноалкансульфінових кислот. N-похідні -аміноалкансульфонових кислот можуть бути отримані також шляхом барботування оксиду сірки (IV) крізь водно-етанольні розчини іміно-сполук при 15-20 °C до досягнення рН 4-5 (див. Gryaznov P.I., Kataeva O.N., Naumova O.E., Musin R.Z., Al'fonsov V.A. Reaction of -iminoalcohols with sulfur dioxide. Synthesis of (±)-(2hydroxyalkylamino)phenyl(isopropyl)-methanesulfonic acids // Russ. J. Gen. Chem.-2010. - V. 80, № 4. - P. 761-764.): RCH=NCR'2CH2OH+SO2+H2O C2H5OH -O S-CHR-NH +-CR'2-CH2-OH 3 2 . (2) Недоліками способу (2) є використання як початкових сполук відносно дорогих iміноспиртів з виходом цільового продукту не більш 90,1 %. Цей спосіб вибраний найближчим аналогом. Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - як сировина для одержання N-похідних АМСК використовуються азотовмісні органічні основи (АОО); - як сульфуючий агент використовується SO2; - процес сульфонування здійснюється в рідкій фазі. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб одержання N-похідних АМСК з використанням доступної і дешевої сировини, що виробляється промисловим способом, з виходом цільового продукту біля 100 %. Поставлена задача вирішена у способі одержання N-похiдних АМСК шляхом барботування оксиду сірки (IV) крізь розчин АОО, згідно з корисною моделлю, як сировина використовуються доступні та дешеві речовини - амін і формальдегід, при взаємодії водних розчинів яких у результаті реакції конденсації утворюється водний розчин N-похідної гексагідротриазину, а барботування оксиду сірки (IV) здійснюють крізь водний розчин N-похідної гексагідротриазину з практично кількісним виходом N-похідної АМСК. Новим в корисній моделі, що заявляється, є те, що в процесі одержання N-похідної АМСК як АОО використовують N-похiдну гексагідротриазину - напівпродукт, який утворюється на першій стадії в результаті реакції конденсації аміну з формальдегідом, а друга стадія процесу взаємодія оксиду сірки (IV) з АОО здійснюється, наприклад, шляхом барботування газоподібного SO2 крізь водний розчин з практично кількісним виходом N-похідної АМСК. Синтез N-похідних АМСК, у відповідності з пропонованим способом, здійснюється наступним чином: на першій стадії до водного розчину аміну, добавляється параформ у еквімолярному співвідношенні; друга стадія здійснюється шляхом взаємодії SO2 з попередньо отриманим розчином. Вихід при цьому досягає - 100 % (за N та С) при чистоті одержаного продукту - 100 %. N-похідні АМСК (RHNCH2SO3H) одержують за реакціями: 1 UA 75340 U R 3mRNH2 + 3(CH2O)m H2O N m +3mH2O R N N R (3) R N +3SO2 + 3H2O R 5 10 15 N N 3 35 OH O S O OH До моноетаноламіну (0,10 моль), розчиненого у воді (20 мл), додавали параформ у еквімолярному співвідношенні. Отримана гомогенна суміш використовувалась без додаткової 3 -1 обробки. Потім здійснювали крізь отриманий розчин барботування SO2 зі швидкістю 50 см ·хв до рН≤1,0. Одержану реакційну суміш витримували на повітрі до повного випаровування води. Виділено 15,5 г (вихід ~ 100 % за N та С) кристалічного продукту (І) біло-жовтого кольору, який в подальшому не очищували. Структура сполуки, що одержана, підтверджено різними фізико-хімічними методами. Температура плавлення отриманої сполуки становить 136-137 °C. Знайдено, %: С - 21,92; Н - 5,62; N-8,85; S-20,87, C3H9NO4S. Розраховано, %: С 23,22; Н 5,85; N 9,03; S 20,66, М 155,17. -1 ІЧ [v, см ]: 3434 с.ш. [v(OH)]; 3158 пл., 3096 с. [v(NH)]; 3026 с., 2968 пл., 2845 ср. [v(NH),  30 S O R - алкіл, гідроксиалкіл тощо. (4) Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак та досягнутим технічним результатом полягає у наступному: згідно з запропонованим способом одержання дешевих Nпохідних АМСК з практично кількісним виходом ~ 100 % (при чистоті 100 %) досягнуто за рахунок використання способу, де як сировину використовують доступні та дешеві первинні аміни та параформ. Аналіз вмісту азоту, вуглецю та водню проводили з використанням елементного CHNаналізатору. ІЧ-спектри записували на приладі Spectrum BX II FT-IR System (Perkin-Еlmer) у -1 діапазоні 4000-350 см , зразки готовили у вигляді таблеток з КВr. Мас-спектри ЕI записували на приладі MX-1321 (пряме введення зразка в джерело, енергія іонізуючих електронів 70 еВ). Рентгеноструктурниий аналіз (РСА) монокристалічних зразків проводили на автоматичному дифрактометрі Oxford Diffraction, (МоК-випромінювання, графітовий монохроматор, CCDдетектор Sapphire-3). Одержання N-похідних АМСК пропонованим способом ілюструється наступними прикладами. Приклад 1. N-(2-Гідроксіетил)амінометансульфонова кислота (І) N H 25 N H R HO 20 O R  v(CH)]; 2694 ср., 2631 ср., 2570 cл., 2367 ср. [v ( NH )]; 1587 с. [ ( NH 2 )]; 1480 ср.; 1465 ср.; 1454 пл.; 1428 ср.; 1375 ср.; 1358 ср.; 1332 ср.; 1296 с.; 1233 с., 1201 с. [vas(SO2)]; 1181 c.; 1062 с. 1042 с. [vs(SO2)]; 995 ср.; 973 с.; 882 ср.; 853 ср.; 798 пл.; 780 с.; 612 с; 548 с. [v(S-O)]; 534 пл.; 505 пл.; 452 cл.; 421 cл. + Мас-спектр EІ m/z (Iвідн., %): 86 (7), 72 (15), [SO2] 64 (100), 48 (42), 42 (72), 30 (42). РСА: Кристали І: C3H9NO4S, Мr=155,17, моноклині, пр.гр. Р21/с, а=8,7863(7), b=5,3867(4), 3 3 с=13,5574(10), =90°, =96,669(7)°, =90°, V=637,32(8)Å при T=293 К, Z=4, =1,617 г/см , -1 F000=328, =0,453 мм ((МоК)=0.71073Å). Кристалічна структура сполуки І наведена на кресленні. Приклад 2. N-Трис(гідроксиметил)метиламінометансульфонова кислота 2 UA 75340 U HO O HO N H S OH O OH 5 . Умови синтезу аналогічні прикладу 1. Використовували трис(гідроксиметил)амінометан (0,05 моль), розчинений в 20 мл води; після змішування з еквімолярною кількістю параформу крізь отриманий розчин здійснювали барботування SO2. Виділено 10,7 г (вихід ~ 100 % за N та С) кристалічного продукту (II) білого кольору. Температура плавлення отриманої сполуки становить 82-83 °C. Знайдено, %: С - 28,79; Н - 6,41; N-6,72; S-13,85, C5H13NO6S. Розраховано, %: С 27,90; H 6,09; N 6,51; S 14,90, М 215,23. -1 ІЧ [v, см ]: 3440 ср.ш., 3230 с. [v(OH)]; 3106 ср.ш. [v(NH)]; 3039 пл., 2991 пл., 2942 пл., 2891 10 пл., 2835 ср. [v(NH), v(CH)]; 2748 ср., 2694 ср., 2601 ср., 2468 ср., 2382 cл., 2296 cл. [v( NH )]; 1631   15 с., 1552 с., 1516 cл. [( NH 2 )]; 1460 ср.; 1404 ср.; 1397 пл.; 1379 пл.; 1294 с.; 1207 с.ш. [vas(SO2)]; 1133 пл.; 1035 с. [vs(SO2)]; 933 cл.; 907 cл.; 776 ср.; 673 ср.; 628 с.; 597 с.; 526 с. [v(S-O)]; 463 cл.; 430 cл. Мас-спектр EІ m/z (Iвідн., %): 118 (12), 114 (10), 104 (14), 102 (29), 100 (36), 90 (100), 83 (21), + 73 (11), 72 (11), 71 (31), 70 (35), [SO2] 64 (31), 60 (60), 56 (15), 54 (13), 48 (13), 43 (12), 42 (70), 41 (20), 29 (20), 30 (54). Приклад 3. N-Трет-бутиламінометансульфонова кислота (III) O N H 20 25 S O OH Умови синтезу аналогічні прикладу 1. Використовували трет-бутиламін (0,05 моль), розчинений в 20 мл води; після змішування з еквімолярною кількістю параформу отримали гетерогенну суміш (жовту маслоподібну рідину над водним розчином), крізь яку здійснювали барботування SO2. Виділено 8,35 г (вихід ~ 100 % за N та С) кристалічного продукту (III) білого кольору. Температура плавлення отриманої сполуки становить 184-186 °C. Знайдено, %: С - 35,20; Н - 8,31; N-8,50; S-20,05, C5H13NO3S. Розраховано, %: С 35,91; Н 7,84; N 8,38; S 19,17, М 167,23. -1 ІЧ [v, см ]: 3240 пл. [v(NH)]; 3020 с., 2997 с., 2845 ср., 2816 с. [v(NH), v(CH)]; 2682 ср., 2583  30  ср., 2455 ср., 2362 ср. [v( NH )]; 1624 ср. [( NH 2)]; 1487 ср.; 1455 ср.; 1435 пл.; 1408 ср.; 1382 ср.; 1324 ср.; 1286 ср.; 1266 ср., 1245 с., 1234 с. [vas(SO2)]; 1199 пл.; 1164 с.; 1062 с. 1062 с., 1012 ср. [vs(SO2)]; 878 cл.; 852 cл.; 800 ср.; 741 ср.; 605 с.; 549 ср. [v(S-O)]; 520 ср.; 505 пл.; 472 ср.; 444 ср.; 418 cл. + + Мас-спектр EІ m/z (Iвідн., %): 91 (10), 85 (13), 70 (98), [SO2] 64 (87), 59 (50), [(CH3)3C] 57 (100), 48 (38), 41 (94), 38 (27), 30 (29). Приклад 4. N-Бензиламінометансульфонова кислота (IV) O N H 35 40 S O OH Умови синтезу аналогічні прикладу 1. Використовували бензиламін (0,05 моль), розчинений в 20 мл води; після змішування з еквімолярною кількістю параформу отримали гетерогенну суміш (жовту маслоподібну рідину над водним розчином), крізь яку здійснювали барботування SO2. Виділено 10,0 г (вихід ~ 100 % за N та С) кристалічного продукту (IV) білого кольору. Температура плавлення отриманої сполуки становить 144-145 °C. Знайдено, %: С - 45,90; Н - 6,10; N-7,20; S-15,05, C8H11NO3S. Розраховано, %: С 47,75; Н 5,51; N 6,96; S 15,93, М 201,25. -1 ІЧ [v, см ]: 3440 ср.ш., 31748 пл. [v(NH)]; 3044 с., 2940 шт., 2847 ср., 2819 ср. [v(NH), v(CH)];   2780 пл., 2605 ср., 2316 сл. [v( NH )]; 1555 с. [( NH 2)]; 1498 ср.; 1456 ср.; 1445 ср.; 1394 ср.; 1321 3 UA 75340 U 5 10 15 ср.; 1301 ср.; 1237 с., 1214 с. [vas(SO2)]; 1191 с.; 1054 с. 1040 пл., 1014 ср. [vs(SO2)]; 980 ср.; 924 сл.; 852 сл.; 775 ср.; 752 с.; 699 с.; 617 с.; 589 с. [v(S-O)]; 538 ср.; 521 ср.; 499 с.; 462 сл.; 420 сл. + + Мас-спектр EІ m/z (Івідн., %): 119 (18), 114 (10), 106 (67), [С7Н7] 91 (100), 79 (14), [С6Н5] 77 + (15), [SO2] 64 (50), 48 (21), 44 (8), 39 (12), 30 (8). Перевагою запропонованого способу отримання N-похідних АМСК є те, що він не потребує попереднього виділення N-похідної гексагідротриазину, яка утворюється в результаті реакції конденсації аміну з формальдегідом (застосованих як відносно дешева та доступна сировина, що виробляється промисловістю) з практично кількісним виходом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання N-похідних амінометансульфонової кислоти шляхом барботування оксиду сірки (IV) крізь розчин азотовмісної органічної сполуки, який відрізняється тим, що як сировину використовують доступні та дешеві речовини - амін і формальдегід, при взаємодії водних розчинів яких, у результаті реакції конденсації, утворюється водний розчин N-похідної гексагідротриазину, а барботування оксиду сірки (IV) здійснюють крізь водний розчин N-похідної гексагідротриазину з практично кількісним виходом N-похідної АМСК. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4