Синтез функциональных сульфаматов и аминов на основе реакций производных сульфаминовой кислоты с оксиранами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

введение.

1 методы синтеза 1,2-аминоспиртов и их основные реакции. (литературный обзор).

1.1 получение 1,2-аминоспиртов через эпоксиды.

1.1.1 реакция с аминами.

1.1.2 реакция с амидами металлов.

1.13 реакция с азидами металлов.

1.1.4 реакции с другими нукяеофилам^^^.^^.

1.2 восстановление карбонильных соединений.

1.2.1 восстановление аминокислот.

1.2.2 реакции с участием кетогруппы.

1.2.2.1 через нитроспирты.

1.2.2.2 через цианогидрины.

1.2.2.3 восстановление аминокетонов.

1.3 другие методы синтеза 1,2-аминоспиртов.

1.4 некоторые характерные реакции 1,2-аминоспиртов

2 изучение реакций солей сульфаминовых кислот с оксиранами и синтез на основе получаемых соединений 1,2-аминоспиртов и их производных. (обсуждение результатов).

2.1 реакции солей сульфаминовых кислот с эпихлоргидрином.

2.2 синтез 13-аминопропанолов-2.

2.2.1 изучение реакции к-(3-хлор-2-гидроксипропил)сульфаматов с алкилсульфаматами.

2.2.2 изучение реакции ^(3-хлор-2-гидроксипропил)сульфаматов с аминами.

2.3 синтез 4-амино-з-гидроксибутановой кислоты.

2.4 получение аминоэфиров реакциями сульфаматов с эпоксиэфирами.

2.4.1 реакция диглшзддилового эфира с сульфаматами.

2.4.2 реакция аллилглицидилового эфира с сульфаматами.

2.4.3 синтез 1-амино-3-(ш-аминоалкокси)пропанолов-2.

2.5 синтез 2-аминометилморфолинов и 2-аминометил-1,4-гексагидрооксазепинов.

2.6 синтез moho- и дизамещенных 1,4-диоксанов

3 экспериментальная часть

4 выводы. литература.

Аминоспирты - класс соединений, находящий широкое применение в различных отраслях медицины, науки и техники. Наиболее широко они используются в качестве отвердителей и модификаторов полимерных композиций. Чаще всего диаминоспирты используют как отвердители эпоксидных смол [1,2], например, для придания полимерным продуктам большей эластичности [3], их применение позволяет снизить время и температуру отверждения составов [4]. При гомополимеризации акрило-нитрила использование 1-аллилокси-3-амино-2-пропанолов как мономеров [5] способствует прокрашиванию получаемых акриловых нитей. Как модификаторы аминоспирты используются для придания полимерным составам самых разнообразных свойств, например: для увеличения прочностных характеристик изделий [6], увеличения водосорбции полиэфирных волокон [7], улучшения окрашиваемости полиамидных композиций [8], придания (в смеси с борной кислотой) огнеупорности древесине [9], в качестве антистатиков в полимерных пленках [10] и т.д. Наличие аминогрупп и низкая летучесть аминоспиртов обусловили их применение для улавливания кислых газов как из паров [11], так и в сухих газовых смесях [12], Способность улавливать кислотные компоненты позволяет использовать аминоспирты как добавку к тошшвам [13] для понижения коррозии. Испытания в агрессивных средах различных замещенных 1-ал-лилокси-3 -амино-2-пропанолов показали их высокую эффективность в качестве ингибиторов коррозии [14] стальных конструкций. Добавка аминоспиртов в качестве присадки к моторным маслам улучшает их текучесть и понижает температуру застывания.

Соединения, содержащие 1,2-аминоспиртовую группировку, входят в состав препаратов применяемых в практической медицине. Это р-адре-ноблокаторы, такие как "Анаприлин" [15], "Бензодиоксин" [16], и их аналоги; противоопухолевые препараты [17]; антидиарейные средства [18].

В последние годы большой интерес проявляется в направлении синтеза ингибиторов протеазы ВИЧ, и ключевым фрагментом подобных соединений являются И-защищенные оптически активные 1,2-аминоспирты [19].

Некоторые примеры применения 1,2-аминоспиртов в качестве полупродуктов в органическом синтезе будут подробно рассмотрены в Главе 1.4

Известно большое количество разнообразных методов синтеза 1,2-аминоспиртов, однако они имеют ряд недостатков. Наиболее общим методом синтеза подобных соединений является реакции аминов с окси-ранами, однако селективность подобных методов невелика. Другие же методы, хотя и зачастую более селективны, используют труднодоступные исходные реагенты. Поэтому разработка новых способов получения 1,2-аминоспиртов, сочетающих в себе высокую селективность их получения и основанных на применении легкодоступных реагентов остается актуальной задачей.

Задачами данной работы являлись: 1) изучение реакций солей суль-фаминовых кислот с оксиранами; 2) синтез на основе получаемых соединений ряда функционально замещенных 1,2-аминоспиртов и их производных.

В диссертационной работе впервые исследована реакция солей сульфаминовой кислоты и её 1Ч-алкилпроизводных с оксиранами и определены оптимальные условия её протекания.

Синтезирован ряд новых 1,3-диамино-2-пропанолов и аминоэфи-ров, используя в качестве исходных продукты реакции солей сульфами-новых кислот с оксиранами.

Предложены новые пути синтеза 2-аминометил- морфолинов, гек-сагидро-1,4-оксазепинов и 1,4-диоксанов.

Некоторые из полученных аминоспиртов были исследованы на предмет их применения в качестве компонентов полимерных композиций.

В литературном обзоре обобщены опытные данные по наиболее распространенным методам синтеза 1,2-аминоспиртов и их характерным реакциям. Во второй главе обсуждаются полученные в работе результаты. В третьей главе приведены методики экспериментов и характеристики полученных соединений.

4 Выводы.

1. Показана возможность использования производных сульфамино-вой кислоты в качестве синтонов для синтеза целого ряда функциональных аминоспиртов, морфолинов и 1,4-диоксанов.

2. Предложены пути синтеза различных, в том числе неизвестных ранее, 1,3-диамино-2-пропанолов на основе продуктов реакции солей сульфаминовых кислот с эпихлоргидрином.

3. Изучено влияние различных факторов на протекание реакции замещения галогена на аминогруппу в М-(3-хлор-2-гидроксипропил)суль-фаматах калия. Найдены условия, позволяющие получать с высокими выходами и селективностью 1,3-диамино-2-пропанолы.

4. Разработаны новые пути синтеза аминоэфиров различного строения, труднодоступных при получении ранее известными методами.

5. Предложены новые пути получения 2-аминометил- морфолинов и 1,4-гексагидрооксазепинов используя в качестве исходных функциональных 2-гидроксипропилсульфаматов калия.

6. Предложен новый метод синтеза с высокими выходами моно- и диаминометил- 1,4-диоксанов - циклизацией М-((ш-галогенэтокси)-2-гид-роксипропил)сульфаматов калия.

7. Найден новый способ мягкого снятия сульфаматной защиты в производных сульфаминовых кислот при действии спиртов.

1. L. Schecher, J. Wynstra, and R.P. Kurkjy, 1.d. and Eng. Chem., 1956,48,94.

2. W.Fisch, W. Hofmann, and J. Koskikallio, J. Appl. Chem. 1956,6,429.

3. Jpn. Kokai JP 72 39,398 , 07 Dec. 1972. CA 78:P137418x.

4. Czech CS 265,279; 13 Oct 1989. CA118:P82065s.

5. U.S. Pat. 2,712,015; 28 Jun. 1955. CA50:P10137c.

6. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 62,153,316 87,153,316., 08 Jul 1987. CA108:P39031j.

7. U.S. Pat. 4,063,887,20 Dec 1976; CA88:P75278x.

8. Japan Kokai 73,103,819,26 Dec 1973; CA80:P122259p.

9. Appl. WO 9100,327,10 Jan 1989; CA114:P209440k.

10. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 6372,545 8872,545., 02 Apr. 1988. CA109:P74862y.

11. U.S. Pat. 4,869,884, 26 Sepl989. CA112:P41752w.

12. U.S. Pat. 4,238,206, 09 Dec 1980. CA94:P194239u.

13. U.S. Pat. 4,168,291,18 Sep 1979. CA92:P45659n.

14. Абдинова А.Б., Аюбов Ж.М., Баширов E.A., Азерб. Хим. Журнал. 1986,2,119-22.

15. Belg 640 313,22 May 1964. CA63:P8130d.

16. М.Д. Машковский, Лекарственные средства, 4.1. М. ¡Медицина, 1978. с.278.

17. Hiroaki Suda, Oguz Ersoy, Takeshi Tsumuraya, Jung Lee, et al, J.Am.Chem.Soc. 116(2),487-494(1994).

18. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 08 198 86696 198 866. 06Aug 1996; CA125:P300822z.

19. M.K. Gurjar, S. Pal, A.V. Rama Rao, R.J. Pariza, M.S. Chorghade. Tetrahedron 53(13), 4769-78(1997).

20. A. Wurtz, Annalen, 1860,114, 51.

21. C.L.Browne, R.E. Lutz J. Org. Chem. 1952,17,1187.

22. Simon E. De Sousa, Peter O'Brien, Pierre Poumellec. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1,1998,1483-92.

23. В.Ф. Мартынов. Журнал Общей Химии, 23,1658(1953).

24. Jacques Auge, Frederic Leroy; Tetrahedron Lett.,37,(43),7715-16(1996)

25. Masaki Meguro, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1,18,2597-2601(1994).

26. Marco Chini, Paolo Crotti, Franco Macchia, J. Org. Chem. 1991, 56, 593942.

27. Pierre Van de Weghe, Jacqueline Collin, Tetrahedron Lett.,36,(10),1649-52(1996)

28. Makoto Onaka, Motomitsu Kawai, Yusuke Izumi, Chem. Lett.,6,779-782(1985)

29. T. Colclough, J.I. Cunneen, and C.G. Moore; Tetrahedron,15,187(1961)

30. Вылежанина Е.П., Завельский E.3., Андреев H.C., Петров Ю.А., и др. Пат. СССР 682,508 05 Сент. 1979, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1979,(32),86.

31. A.F. McKay, Н.Н. Brownell, J. Org. Chem.,15,650(1950)

32. Jpn. Kokai Tokkio Koho JP 06 49,000 94 49,000., 22 Feb 1994.

33. T. Colclough, J.I. Cunneen, and C.G. Moore; Tetrahedron,15,187(1961)

34. Вылежанина Е.П., Завельский E.3., Андреев H.C., Петров Ю.А., и др. Пат. СССР 682,508 05 Сент. 1979, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1979,(32),86.

35. Charles L. Kissel, Bruce Rickborn, J. Org. Chem. 37, (13), 2060-3(1972).

36. A. Solladie-Cavallo, M. Bencheqroun J. Org. Chem. 57,5831(1992)

37. Clifford E. Harris, Сагу B. Fisher, David Beardsley, Lawrence Lee et al; J. Org. Chem, 59,(25), 7746-51(1994).

38. М.С. Carre, J.P. Houmounou, P. Caubere, Tetrahedron Lett. 26(26), 3107-3110(1985).

39. Ф.Г. Пономарев, Журнал Общей Химии, 23(3), 656-663(1953).

40. Calvin A. VanderWerf, Robert Y. Heisler, William E. McEwen, J. Am. Chem. Soc.,1954 , 76,1231.

41. P. Crotti, M. Chini, G. Uccello-Barretta, F. Macchia, J. Org. Chem., 1989, 54, 4525-9.

42. Makoto Onaka, Keisuke Sugita, Yusuke Izumi, Chem. Lett.,1327-8(1986).

43. Maurice Caron, K.B. Sharpless, J. Org. Chem.1985,50,1557-1560.

44. Marco Chini, Paolo Crotti, Franco Macchia, Tetrah. Lett. 31(39),5941-4(1990)

45. Domenico Albanese, Dario Landini, Michele Penso, Tetrahedron, 53(13), 4787-90

46. P.G. Gassman, T.L. Guggenheim, J. Am. Chem. Soc. 1982,104,5849-50.

47. Changqing Liu, Yukihiko Hoshimoto, Kazuhiko Saigo, Tetrahedron Lett. 37(34), 6177-80(1996).

48. R. Howe, R.G. Shanks, Nature, 1966,210,1336-8.

49. Karrer, P., Portmann, P., Suter, M., Helv. Chim. Acta 1948,31, 1617.

50. G.A. Smith, R.E. Gawley, Organic Syntheses, 1985,63,136.

51. J.V. Bhaskar Kanth, Mariappan Periasamy, Tetrahedron 49(23), 5127-5131(1993).

52. C.F. Stanfield, J.E. Parker, P. Kanellis, J. Org. Chem., 1981,46,4797-8.

53. C.F. Stanfield, J.E. Parker, P. Kanellis, J. Org. Chem., 1981, 46, 47994800.

54. G. Kokotos, Synthesis, 1990, (4), 299-301.

55. M.J. McKennon, A.I. Meyers, J. Org. Chem. 1993, 58,3568-71.

56. J.A. Fehrentz, J.-C. Califano, M. Amblard et al, Tetrahedron Lett., 35(4), 569-571(1994).

57. J. Dauben, H.J. Ringold, R.H. Wade, A.G. Anderson, J. Am. Chem. Soc. 73, 2659-61(1951).

58. E.V. Colvin, D. Seebach, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1978, 16, 689691.

59. D.A. Evans, G.L. Carroll, L.K. Truesdale, J. Org. Chem. 39(7), 914-7(1974).

60. R. Somanathan, H.R. Aguilar, G.R. Ventura, Synthetic Comm. 13(4), 273-280(1983).

61. L.P. Krepski, K.M. Jensen, S.M. Heilmann, J.K. Rasmussen, Synthesis 1986,4,301-3.

62. R. Amouroux, G.P. Axiotis, Synthesis 1981,4,270.

63. T. Ziegler, B. Horsch, F. Effenberger, Synthesis 1990, 7, 575-8.

64. G. Cainelli, E. Mezzina, M. Panunzio, Tetrahedron Lett., 31(24), 3481-4(1990).

65. Л.Д. Томина, Е.И. Клабуновский, Ю.И. Петров, JI.А. Кретова и др. Известия АН. Сер.хим., 10,2181-7(1971).

66. Л.Д. Томина, Е.И. Клабуновский, Ю.И. Петров, Е.Д. Лубуж, Е.М. Черкасова. Известия АН. Сер.хим., 11,2506-10(1972).

67. A.K. Samaddar, S.K. Konar, D. Nasipuri, J. Chem. Soc. Perkin Tr. I , 1983, 7,1449-51.

68. R. Haro-Ramos, A. Jimenes-Tebar, R.Perez-Ossorio, J. Plumet, Tetrahedron Lett., 15, 1355-6(1974).

69. J.H. Satcher, Jr., M.W. Droege, T.J.R. Weakley, R.T. Taylor, Inorg. Chem. 1995,34(12), 3317-28.

70. B.J. Ludwig, W.A. West, D.W. Famsworth, J. Am. Chem. Soc. 76(6), 2891—3(1954).

71. M.A. Аллахвердиев, А.Б. Алиев, К.Б. Курбанов, В.М. Керимов, Ш.М. Омаров, Ж. Прикладной Химии, 65(10), 2313-6(1992).

72. J.A. Marsella, J. Org Chem. 1987,52,467-8.

73. K.B. Sharpless, D.W. Patrick, L.K. Truesdale, S.A. Biller, J. Am. Chem. Soc. 97(8), 2305-7(1975).

74. E. Herranz, S.A. Biller, K.B. Sharpless, J. Am. Chem. Soc. 100(11), 3596-8(1978).

75. Y. Matsumura, T. Ohishi, C. Sonoda, T. Maki, M. Watanabe, Tetrahedron 53(13),4579-92(1997).

76. T. Tsunoda, K. Fujiwara, Y. Yamamoto, S. Ito, Tetrahedron Lett. 32(17), 1975-8(1991).

77. RJ. Stoodley, A. Whiting, Tetrahedron Lett., 25(27), 1835-8(1984).

78. L. Kisfaludy, T. Mohacsi, M. Low, F. Drexler, J. Org. Chem. 44(4), 654-5(1979).

79. M. Bouzoubaa, G. Leclerc, J.-D. Ehrhardt, G. Andermann, Bull. Soc. Chim. Fr., 1985 ,6 ,1230-6.

80. П.А. Смит, Д.Р. Боер, Органические реакции №11,167-98(1965).

81. Н. Wenker, J. Am. Chem. Soc. 57(11), 2328(1935).

82. G.D. Jones, J. Org. Chem. 9(6), 490-1(1944).

83. J.W. Kelly, N.L. Eskew, S.A. Evans Jr., J. Org. Chem. 51(1), 95-7(1986).

84. А.Я. Берлин, Т.П. Сычёва, Журнал Общей Химии 20(3), 640-2(1950).

85. F. Loftus, Synth. Commun. 10(1), 59-73(1980).

86. Ger. Offen. 2340874,21 Feb. 1974 (1974) CA 80:P133450v.

87. L.M. Harwood, T.T. Tucker, R. Angell, H. Finch, Tetrahedron Lett., 37(24), 4217-20(1996).

88. Y. Kubota, M. Kodaka, T. Tomohiro, H. Okuno, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993,1, 5-6.

89. Japan 71 10045, 13 Mar 1971; CA75:P23320s.

90. Ger. Offen. 1 915 723,22 Oct 1970; CA74:P5147(1971).

91. Japan 72 14972, 04 May 1972; CA77:P61364h.

92. Brit. 1030376, May 25 1966; CA65:P5366g.

93. C. Nofre, F. Pautet, Bull. Soc. Chim. Fr., 3-4,686-8 (1975).

94. Brit Pat. 1185439,25 Mar 1970; CA73:P25012a.

95. Ger. Offen 2424371, 04 Dec 1975; CA84:P73649n.

96. Ger. 2628195,13 Oct 1977; CA88:P50283g.

97. Ger. Offen 2164197, 05 Jul 1973; CA79:P78098p.

98. D.A. Johnson, J. Amer. Chem. Soc.77,2336-7 (1955).

99. Ф.Г. Пономарев, С.Ф. Попов, Журнал Общей Химии, 20(11), 2064-8 (1950).

100. Ф.Г. Пономарев, Журнал Общей Химии, 22(1), 128-132 (1952).

101. А.М. Пакен, "Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы", (перевод с немецкого) Госхимиздат с.236 (1962).

102. В.В. Мозолис, JI.A. Растяните, (рукопись деп. В ЛитНИИНТИ 04.11.1987, №1813-Ли).

103. Л> 09.157. 244,17Jun 1997; CA127:P65518k.

104. В.А. Тартаковский, A.C. Ермаков, Н.В. Сигай, О.Н. Варфоломеева, Е.Ю. Куликова, Изв. АН, Сер. хим., 1994 , 1063-5 Russ. Chem. Bull., 1994,43, 999 (Engl. Transl.).

105. W.J. Spillane, C.B. Goggin, N. Regan, F.I. Scott, Int. J. Sulfur.Chem., 8,565 (1976).

106. B.M. Лукьянец, Р.Г. Макитра, Я.М. Циканчук, Ж. Общ. Химии, 47(3), 506-513 (1977).

107. М.Е. Jung, T.J. Shaw, J. Amer. Chem. Soc. 102,6304-11 (1980).

108. Ger. Offen 2.323.043,22 Nov 1973; CA80:P37450z.

109. Eur. Pat. 269.258, 01 Jun 1988; CA109:P230797p.

110. Ger.Pat. 1.593.796,04 Mar 1971; CA74:P140929n.

111. K. Nakano, H. Jamaguchi, Kogyo Kagaku Zasshi, 67,2055(1964).

112. A.E. Gurgiolo, Rubber Chem. Technol., 42,1028 (1969).

113. R. Howe, Т. Leigh, B.S. Rao, A.H. Todd, J. Med. Chem., 19, 1074 (1976)

114. K. Araki, T. Kuroda S.Uemori et al, J. Med. Chem., 36, 1356 (1993)

115. U.S. Pat. 3.390.167,25 Jim 1968. CA69:P86369.

116. Nishio Sakuza, J. Org. Chem. 1982,47(11), 2154.

117. W.L. Nelson, I.E. Wennerstrom, J.Medic. Chem., 20(7), 880.

118. Ger. Offen 2,637,884 ,03 Mar 1977; CA86:P173054z.

119. M.K. Akkapeddi, J.Polim. Sci., Polym. Chem. Ed. 1979, 17(9),2989-98.

120. B.B. Смирнов, Н.Г. Антонова, С.Б. Зотов, Ф.В. Кваснюк-Мудрый, Н.А. Ситанова, Журнал Орг. Химии, 1968,4(10), 1740-2.

121. B.C. Цивунин, В.Г. Зарипова, В.Ж. Бикулова, В.В. Зыкова, И.В. Капустина, Журнал Орг. Химии, 1983,19(3), 660-1.

122. Б.Ф. Пишнамаззаде, А.Х. Мамшитов, ХГС, 2,161-3(1973).

123. Е.В. Пастушенко, Г.И. Сафиулова, Д.Э. Круглое, Журнал Орг. Химии, 1991,27(11), 2412-8.

124. D.L. Heywood, В. Phillips, J. Am. Chem. Soc. 80,1257-9(1958).

125. К. Shinoda, К. Yasuda, Bull. Chem. Soc. Jpn, 52(2), 633-4 (1981).

126. B.B. Смирнов, Н.Г. Антонова, С.Б. Зотов, Ф.В. Кваснюк-Мудрый, Н.А. Ситанова, ХГС, 3,318-320(1970).

127. Ю.И. Гевада, И.П. Купчик, М.Ю. Корнилов, В.И. Станинец, Укр. Хим. Журнал, 48, 72(1982).

128. А.С. Ермаков, Е.Ю. Куликова, П.В. Булатов, В.А. Тартаковский, Изв.

129. АН, Сер. хим., 1996 , 2693-7 Russ. Chem. Bull., 1996, 45, 2551-6 (Engl.1. Transl.).

130. Российский патент № 2115646.

131. А.С. Ермаков, П.В. Булатов, В.А. Тартаковский, Изв. АН, Сер. хим., 1997, 508-11 Russ. Chem. Bull, 1997,46, 487-90 (Engl. Transl.).

132. В.А. Тартаковский, A.C. Ермаков, Д.Б. Виноградов, П.В. Булатов, Изв. АН, Сер. хим., 1998 , 673-6 Russ. Chem. Bull., 1997,47,652-5 (Engl. Transi.).

133. П.В. Булатов, A.C. Ермаков, В.А. Тартаковский, Изв. АН, Сер. хим., 1998 ,1663-5 Russ. Chem. Bull., 1998,47,1619-21 (Engl. Transi.).

134. П.В. Булатов, A.C. Ермаков, В.А. Тартаковский, Изв. АН, Сер. хим., 1999, №11 (в печати).

135. П.В. Булатов, A.C. Ермаков, В.А. Тартаковский, Изв. АН, Сер. хим., 1999, №12 (в печати).

136. Е.О. Titus, L.C. Craig et al, J. Org. Chem., 13, 39-62 (1948).

137. Aurisicchio, Ind. Chimica, 8, 442(1933).

138. E. Gonick, W.C. Fernelius, B.E. Douglas, J. Amer. Chem. Soc. 77, 65067 (1955).

139. US Pat. 2.715.637,1954; CA50:8742c.

140. Ger. Offen 2.323.043,22 Nov 1973. CA80:P37450z.

141. W. Kawai, S. Tsutsumi, Nippon Kagaku Zasshi, 80, 88-9(1959).

142. A.E. Gurgiolo, Rubber Chem. Technol., 42,1028,1969.

143. JP 61 22,07386 22,073., 30 Jan 1986. CA105:P24173w.

144. M.A. Мамедов, M.M. Гусейнов, H.H. Мамедов, M.T. Агаев, Эпоксидные мономеры. Эпоксидные смолы, Элм, Баку, 1975, 70-3.