Взаимодействие тетраметилтиурамдисульфида с диаминами ароматического ряда тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РГ6 од

' АМДЕШЯ НАУК МОЛДОВЫ

ИНСТИТУТ »вши

11а правах рукописи УДК:547.496.3

ШГШШШ ПХУСИ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕТРШЕТШ1ТИУРА!Щ1СУЛЬЬИДА С ДШДШЫИ АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА.

02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой сгепени доктора химических; наук

Кишинев - ISS3

йэбота выполнена на кафедре органической химии Государственного университета Молдовы и на кафедре химии аграрного университета Молиопы.

Официальные оппоненты:- доктор хабилитат химических на.-ук, профессор ДАВИДЕНКО Т.И.

- доктор хабилитат химических наук, профессор ЮШТЯ П.К.

- доктор химических наук КУЧКОВА К.И.

40™

Зашита писсзргашш состоится 21 апреля 1393 года в чаоов на заоедании Ппециалпзиропанного совета шифр ДН 02.93.31 по присуждению ученой степени доктора химических наук при Институте химия АН Республики Молдова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке All FM (химический корпус).

Автореферат разослан " / ".. 0*Г. 1993 г, •

Научные руководители: - завкафедрой органической химии доктор хабилитат химических наук, профессор ЕАРБА H.A.

- доктор химических наук, доцент гуиу я.е..

Ученый секретаре Специализированного доктор химических

ощи хтшиюшц ршш

Актуальность темы.

В последние десятилетия интерес к химии эамищеших тиоыо-чевин заметно усилился, Бвагодаря многообразию свойств такие соединения:находят широкое применение в технике, » сельском хозяйстве, » медицине и в органической синтеза, Производные гио-мочевины используют в качестве ускорителей вулканизации, ингибиторов коррозии, антиоксидантов, блескообразоватолей и т.д. Они обладают широкой гаммой биологической активности и били предложены в качества пестицидов в сельском хозяйстве. Многие из них являются действующи началом различных лекарственных препаратов.

Среди многочисленных представителей тиошзчевиш её трехаа-мещеиныо производные менее изучены, хотя среди них выявлены активные препараты, проявляющий Еьсокую геро'ициднуи и акарицидную активность. На кафедрз органической химии государственного уни-; верситета Молдовы был разработан одностадийный способ получения трехзамещвнних тиоыочевш из соответствующих арилаыинов и тет-раметилтиурамдисульфида (ТЬГГД). Аналогичные исследования с участием ароматических диаминов не проводились. В связи с этим задача получения и исследования трехзаыещенных тиомочевин на основе ароматических диаминов представляется весьма актуальной.

Целью работы является изучение закономерностей протекания реакции ароматических. диаминов и их производных с 'МЗД, разработка препаративных методов получения 2-ыеркалтобензимидазолов и тризамещенных арилен-бис-тиомочевнн, а также изучение химических и биологических свойств последних.

. Научндч новизна. Впервые Показано, что о-аыиноацетанилиды реагируют с ИГД и другими производными тионоугольной кислоты с образованием 2-ыеркаптобензимидазолоа.' Аромаитеские диамины и аминоацетанилиды с другим расположешем функциональных групп с указанными реагентами даит соответствующие трехзамещенные тиомочевины. Разработан метод получения арилендиизотиоцианатов, а также 3- и 4-изотиоцианатоацетаншшдов разложением соответствующих проиэводшх тиомочевин хлористым водородом в диоксане. Установлено, что гидразин и арилгидраэшш с ТМГД образуют соответствующие 4,4-даметйз.даосемикарбазиды. Исследована биологическая активность некоторых арилен-бис-тйомочевия и 1-арил-4,4~ диметилтиосемикарбааидов.

Практическая ценность. Разрабсганние методы получения

2-мвркаптобензрмидаэолов, арилен-бис-тиомочевин, н -(ацетамй-дофенил)- н» н-дчметилтиомочевин и арилендиизотиоцианатов могут быть использованы в препаративном синтезе, в производстве пестицидов и фармацевтических препаратов. Синтезированные 1-арил--4|4-диматалтиосемикарбазиде представляют таюке интерес в качестве реагентов для аналитических целей.

Апробация работы. Основные положения работы представлены и докладывались на 1У Всесоюзном совещании по химическим реактивам (г. Баку, 1991 г), на KI Всесоюзной конференции по нематодным болезням растений (г. Кишинев, 19У1 г) , а таюке на ежегодные научных конференциях профессорско-преподавательского состава государственного университета (г. Кишиневi 1991-1993гг)

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи, тезисы трех докладов и получено одно положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и об.ем работы.. Диссертационная работа изложена на У8 стр. машинописного текста к содержит разделы: введение, обзор литературы, обсуждение результатов, экспериментальная часть, выводы и список использованной литературы, включающий 118 наименовании. Работа содержит 19 таблиц.

HPAlKOiä СОДЕИ5АШЕ РАБОТЫ

В обзоре лш'ьрагуры обсуждается реакция тиокарбоншшрова-ния арилендиаминов, приводящая к образовании замещенных тйомо-чевин, иэотиоцианатов и других серосодеркящих производных. Вторая глава работы включает обсуждение полученных результатов реакции арилендиаминов, аминоацетанилидов и других соединений с ТЩ.

I. Взаимодействие о-^'вмиленднаминов с ?МГД

Из литературных данных известно, что о-фенилендиамины, содержащие электронодонорние заместители с ТИД реагируют в среде пропанола-I или бутанола-I с образованием 2-меркаптобензимида-эолов с высоким выходом, а производные, содеркациэ электроноак-цепторные группы (CI, Вг, В О^У в ядре, реагируют с низким выходом. Нами установлено, что в дометилформамиде <Д1ЙА) или ди-метилсульфоксиде (ДМСО) реакция протекает успешно с образованием соответствующих 2-меркаптобензИшдазолов Z с высоким выходом (86-96'/»).

г

ПН Й 8

СЬЬ^ II II

5 исззои„

-Н1ГССЙ3)2

л $ /ОН, ЛЩС!< 0 СН,

Х«Ц, 01, Вг; У-Н, 01, Ьг

о-&ешлендиаши реагирует в этих средах уже при комнатной температуре (20°С, 12 ч) и выход 2 достигает 60,й;£.

'¿. Взаимодействие о-ашноацетанилидов с ТйТД й другими серосодержащими реагентами

Нами изучалась реакция 2-аминоацеташлндов 3 с ТШД, которая должна былапривеоти к образованию тиомочевин 4, представляющих интерес в качестве потенциальных пестицидов. Вопреки ожиданию наш били получена й-меркаптойензимидазолы 2.

Х^ынооси, ГЖд 2.

Нч

СН,, 01, Вг.

ш

+ СЦ5СОЯ(СП3)2

Промену товдые тиоыочевины 4 в реакционно!) смеси не обнаружены, однако 2-аыиноацетанилиди в реакции с Т11ТД цишгаэуются труднее, чем соответствующие о-фешшендаамшш, что связано с уменьшением нуклеофгаьности атома азота в ацетамидной группировке. Найдено, что лучшим растворителем для реакции циклизации является лропанол-1 или бутинол-1 при продолжительности реакции 2 ч и «ояыюм соотношении; 2-ашноацетанилид : Тм'Щ « 2:1,1. Электронодонорные заместители (СН^) в ядре 2-аминоацет-ашлида облегчают реакцию циклизации, тогда как электроноак-цепторные (Вг, С1) - затрудняют ее. Замена спиртов Д(ЙА или ДЖО позволила понизить температуру реакции и получить 2-мер-каптобензимидазоли 2, независимо от природы X.

Нами показано, что о-амшоацеташлид и его аналоги, содержащие элекгронодонорные заместители в ядре, так« циклизуются при использовании и, и-диэтилднтиокариакага натрия или этйл-ксантогената калии в качество реагентов тполаро'онилированил.

При этом 2-меркапгобенэимидазолы образуются с выходом 75-84$.

При гиокарбонилировании о-аминоацетанилида сероуглеродом в присутствии гидроксида калия выход 2-меркаптобензимидаэ ола достигает лишь 67й, а в качестве побочного продукта выделен 2-метилбензимидаэол.

Таким образом нами разработан новый удобный метод получения 2-меркаптобензимидаэолов путем тиокарбонилирования о-амино-ацвтаяилидов.

3. Взаимодействие ТМТД с ароматическими диаминами и амин о аце мнил идами

Биологическая активность соединений, содержащих две тиомо-чевинные группировки, менее изучена, хотя они могли бы найти применение в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, а также послужить исходными продуктами в синтезе диизэтиоцианатов и т.д. Для синтеза новых таких соединений и поиска полезных свойств нами была изучена реакция ТМТД с различными ароматическими диаминами. При этом установлено, что ароматические диамины, аминогруппы которых удалены друг от друга, взаимодействуют с ТМТД по обычной схеме с образованием производных тиомочевины 6, 7:

ин.. Я ^ ^сн, сн, f Ç ^он, .

HJf-Ar-MH, + 5 -, ^.ncmi-Ar-HHGN 5 или

ГАе Ô-(a),0

2 ,Br ci

4 Вг 01

Диамины Sa-г реагируют с ТШД в этаноле, толуола и других растворителях в мольном соотношении 1:1 с образованием арилен-бис-тиомочевин ба-г с високими выходами. При мольном соотношении диамина и ТМТД 2:1 продуктами реакции такке являются соединения 6 (выход лиse 60), а не ожидаемые монотиомочзвины Va-г

В Д1ЯА или Д..1С0 м-фенил^ндиамин реагирует с Т.ИД с образованием некоторого количества побочного продукта, представляющего политиомочевину 8: 4

СИ а ®

он/ V //

а I*

янсн; 3

Совершенно другии путем реагируют с ТМГД арилендиашцш 5 д, а.содержащие в ядре два атоыа галогена. В этом случав наблюдается образование только тиомочевин У д^а.причем одна аминогруппа остается свободной.

В ИК-епектрах тиомочевин ба-д, снятых в вазелиновом масла (В.М.), обнаруживаются полосы поглощения; 3150-3310, ? СШ1), 1325-1340, дС0»Б) 1520-1530 см"1» ?(с-л). • Дня тиомочевин 7 Д.6 кроне указанных полос наблюдается также полоса поглощений в областях 3320-3370 и 3399-3450 см"1,, характерное для аминогруппы.

В сцектрах ПМР (ДЖО-Д^) тиоиачевин ба-д наблюдаются сигналы протадов грущшЖс»3);2г. яв * АгИ в областях 3,473,50г 9,10-9,23 и- 7,33-7,70 м.д, соответственно. В случае тиомочевин Уд,в проявляются также сигналы протонов яи2 гцутог в области.3^95-5*40. м.д,

Наш исследования показали, что в отличив от о-йминоацет-анилидов м- и п-изоиеры 9 а реакции с ПОД дают обычные трек-заыещеннне: тиомочевиш 10;

СНэСОЩ ? вдд СН3С0Ш{Дх 8>СИ.

тюи.

\Ы * -н2з, -а ■

г 2 Ш

3 сн

3

' ХД-Ц, Ег, С1

I I

Получение К-(ацетамидофенил)- К , 'Л-димаиттиомочевины 10 растворт.ш в ДМЗД и ДЦСО и слабо растворили в-большинстве органических растворителей (в бензоле, хлороформе, спиртах, ацетоне и др.).

Строение синтезированных тиомочевин 10 доказано спектральными исследованиями и элементным анализом. В ИК-електрах (В.М.) обнаруживаются интенсивные полоси поглощения 1660-167&, ?(о=0) 1320-1330, 9(0=8) и 3140-3370 см-1, 9(щ)В спектрах ПИ?' (3) наблюдают сигналы протонов групп СН^СО (2,23-2,42 м.д.), И(СН3)У (3,47-3,60 м.д.), С-Л(арил) (7,07-8,23 м.д.) и'

ПН (В,77-10,10 М.Д.).

4. Конденсация- ТЮД с гидразином и его производными

Нами была изучена реакция тетраметилтиурамдисульфида с гидразингидрзтом и установлено, что в отсутствие растворителя процесс протекает бурно с выделением тепла: .

3 И0В80И ^ 4- 2ИЛ»ЯН„ ——»2 5 ИСЯШЦ. ♦ Н-В + В ОН/ "-СН, * £ сн,х ^ £ 3.3 3 11

Реакция протекает гладко в разбавленных водных растворах гидра-эингидрата. Продуктом реакции является 4,4~диметилтиосеиикарба-эид П. Оптимальные выходы ¿1 получены при концентрации гидра-зингидрата 2,5 моль/л и времени реакции 4 ч при мольном соотношении ТМТД и гидразипгидрата £:2.

Дальнейшие исследования показали, что арилгидразины также реагируют с ТМТД. 1-Арил-4,4-диметилтиосемикарйазиды 12 получены с выходом, колеблющемся в интервале'38-77$:

Х-Н, СН^, СЛ^О, С^^о, Вг, С1.

5. Химические превращения арилен-бис-тиомочевин и н-Хацетамидофенил)-и , я-диметилтиомо-швин

Замещенные тиомочевины вступают в многочисленные реакции с образованием иэотиоцианатов, Н -ацегилгиомочезин, З-алкил-изотиомочевчн и разнообразных гетероциклов с ценными свойствами.

Арилен-бис-хиомочевины 6 часто дают неудовлетворительные результаты. Они нэ расщепляются на соответствующие изотиоциа-наты при нагревЕШй' с концентрированным раствором соляной кислоты или при пропускании тока хлористого водорода через суспензии этих соединений в толуоле, ксилоле или хлорбензоле при темр пературе кипения• реакционно!! смеси. Отметим, что N-арил- И, К-диметилтиомочевины в таких условиях образуют арилизотиоцианаты с выходом более 90<5. Нами показано, что арилен-бис-тиомочевины 6 разлагаются с образованием соответствующих арклендпизотиоциа-натов 15 с препаративтш выходом только в диоксане в присутст-

г.ии хлористого водорода: 6

сн сн +

(8)НН—Ах—ШЮ(В)И^ 5—EL-, SOB-Аг-ПСЗ + 2(СН^¡JfR^Ï" СЯ3 б сн5 диоксян 12

I *

Близки© по строению И-(ацетамидофенил>- И,И -диметиЛгио-мочевины 10 рЕзлагаются до соогвбгствующих иэотиоцлеиатов 16 • о высокими выходами только при пропускании тока хлористого водорода в течение 4-6 ч через диоисановый раствор таких соединений:

сплоти Л—^ в ей шх ,

С 7-тюл 3 1 t,Hn '„ v )-HCS

\=/ ^сн, * Роксан

г ло i Y

В ИК спвктрах 14 присутствуют полосы поглощения при 16501660 Ъ(с.о), 2030-2ПО 'О (rîcs) и 3140-3290 см~* э iffl , а в ПМР спектрах присутствуют сигналы (б, м.д;) : 2,23-2,40 (СН3С0), 7,05-8,25 (С-Н арил).

6. Биологическая активность соединений, содержащих тиоамидную группировку

Испытания на гербицидную, рострегулирующую, фунгицидную "и инсектоакарицидную активность синтезированных нами соединений •проводились в научно-исследовательском институте химических средств защиты растений /г. Ыосква/. Нематицидная активность ■ определялась на кафедре фитопатологии государственного аграрного университета Молдовы.

Были испытаны производные эрилен-бке-тиомочевин б и I-арил-4,4-диметилтиосемикарбазид1.| 12. Гербицидная активность в отношении овса, сои и горчицы наблюдалась при обработке растений и фазе вегетации (доза 5 кг/га). Соединения б проявляют небольшую активность (процент подавления растений 20-40%). Большинство 1-арил-4,4-диметилгиосешкарбазидов нзактивны.

Результаты испытания на фунгидндную активность показала, что арилон-бис-таомочгвины 6 проявляю1" слабую активность по сравнению со стандартом в соотношении ienfchc&on.-i» яо1.ао»»га» Rhizastonia «oiaci и Ke].«iatho«poriua fptivua и среднюю активность (до ''/<%) в отношении Fu»jriu» гт»»1мапш, «el«ro-tinia «elerotiorun и v«nturia ina»o'Jeli» . Процент подавления развития таких болезней как фитофтороз томатов неэна-

цителеи (0-28), но возрастает с переходов к серной гнили бобов (2)0-37) и мучнистой росы огурцов (28-72).

вунгицидная активность 1-врил-4,4-диыетилти.осешкарбази-дов 12 по всей тестам более выракена, чем. у известных н -арил--И.'.^-диметилтаомачеввн и арилен-бис-тиоыочевин 6. Наибольшая активность наблюдается у Производных 12, содержащих в ядре ракели 'СНд, СНуО и С^Н^О. I-Фонил-4,4-диметилтиосешкарбазид по-^вляет рост шцелли?! грибов. Hliisb«t.o^ia sol «ai на 100% и проходит дополнительные испытания.

Результаты первичных испытаний соединений 6 и Ig на роет-ресулирующую активность не позволили выделить активные препараты для 'последующих1 испытаний. Исследуемые соединения б и Ig оказались цзактиврыш против мух, жуков.и клеще!!, а.также в отношении клубневой нематоды картофеля citjitnthu» d»«tru«tor.

ЩОДЦ.

1. Разработан. препа|)^ивный ыетод синтеза 2-ыэркапто,бен-аиыедазолов нагреваниеи о-адошоацетаншшдов о, тетраметилтиурам-дисульфидом, И,Н -диэтилдитиокарбаыат.ом натрия, зтилксантоге-натои калия или сероуглеродом.

2. Найдены растворители для конденсации тетраматилтиураМ-дисульфвда с феншеадиашнаии, содержащими электроновкцептор-ние заместители в ядре. Б диметилфорьшлзде или диметилсульфок-сиде гал о г енс одеркащие оч$енилеедиашш дают 2-меркалтобензиш-дазолы с выходом 88-96$. Диашны ароматического ряда и соответствующие ашноацетанилида с другим расположением функциональных групп в отличие отррто-изалёЕ'о^'с'ТМГД образуют производные трехзамеченных П!омочев!Ш.

3. Разработан метод получения аридендиизотиоцианатов, а тагае 3- и 4-11зог110циан^тоацетанюшдов разложением соответствующих производных тиомочевины хлористым водородом в диоксане...

4. Установлено, что гидразщ! л арилгидразины с ТШД образует соответствующие 4,4-дшетилтшсешк4рбазиды.

'5. 14 иг 30 синтезированных соединении были испытаны на биологическую активность. Обнаружена высокая фунгицидная активность среди 1-арил-4,4-Дйметилтиосемикарбазидов.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

I. Гуну Я.Е., Инт.сапания Ихуси, Барба H.A. Способ полученья. 2-ыеркаптобензимидааолов // Полокителыюе решение от £6.12.90

о выдаче авторского свидетельства по заявке tí 4bÜ4ú32/04 от Ü

20.03.90.

2. Гуну Я-S., Интхалания П., Мяйга B.C.» Задорожны!! А.П., Барба H.A. Реакция оценилендааминов и о-аминофенолов с производными дитиокарбаммновой кислоты // Координационные и полимерные соединения. Синтез. Свойства. - Кишинев: Штиинца. - 1989. •

- с. 90-103.

3. Гуцу Я.В., Барба H.A.« Интхапания Пхуси, Сидики В.Майга. Тиокарбонилирование о-аминоацетанилидов // Изв. АН Республики Молдова. Сер. биол. и хим. наук. - 1992. - № 5. - с. 45-48.

4. Пуцу Я.Е., БоИ Л.В., Майуа С.Б., Интхапания П., Барба H.A. Химические свойства н-арил-.н, И-диалкилтиомочевин. I. Синтез 5-арил-2-арилимино-1,3-оксатиолЬв // Изв. АН Республики Молдова. Сер. биол. и хим. наук. - 1992. - № 6. - с. 56-59.

5. Г^ЦУ Я.Е., Окопный Н.С., Бой Л.В., Интхапания II., Майга B.C. Ван Н.В. Нематоцидная активность замещенных тиомочевин. // XI Всэсоюзная конференция по нематодным болезням растений. Тезисы докл. - Кишинев. - 1991. - с. 54'.

6. Пуцу Я.Е., Барба H.A.» Интхапания П., Майга Б.С. Новые пути синтеза 2-меркаптобензимидазолов. // Четвертое Всесоюзное совещание по химическим -реактивам. Тезисы докл. - Баку. - 1991.

- Т. I. - с. 46., Г

7. Гуцу Я.Е., Окопный Н.С., В.Бой, Интхапания П., Марга.Б.С., Ван Н.В. Нематицидная активность Н-арил(гегерил)- я» я-диме-тилтиомочевин и производных на их основе // Научные работы (межвузовский сборник научных трудов!). - Кишинев: ГАУМ. - Т. I.

- с. I3I-I33.

8. Gu^u la., Ia^h»p»nia Phuei. Sistaz« »ril»»-bi*-tiour««Xor fi pruprieti^tl« lor fj 09»f«ria^li ^tiiefifi«! a «orpului di-d>«ti«o^tiinfifie. Tez«l« ref. - Chi?in»ui U»iv»reit»t»* d* •tat dill Moldova» - 1992. - Vol. 1. - F. 177.