Аллилирование 1,3,4-тиадиазол-2,5-дитиола

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-тиадиазола могут проявлять противовоспалительную, противомикробную [1, 2], фунгицидную [3] тромболитическую активность [4]. Кроме того, показана высокая эффективность S-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 1b. Следует отметить, что меркаптоазолы, 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 K₂CO₃ с образованием S-монозамещенных производных [7]. При кипячении соединения 1 с 2-фенил-5-хлорметил-1,3,4-оксадиазолом в пиридине образуется ди-S-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 ( 2a ), 3-хлор-2-метилпропеном ( 2b ), 1,3-дихлорпропеном ( 2c ), 1-бром-3-метилбутеном-2 ( 2d ).

Взаимодействие соединений 1 и 2a, b в спиртах в присутствии KOH 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 (4b) 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 (3d) и 2,5-бис(3-метил-2-бутенилтио)-1,3,4-тиадиазола (4d):

2a, 4a R=CH 2 CHCH 2 ; 2b , 4b R=CH 2 C(CH 3 )CH 2 ; 2c, 3с, 4с R=CH 2 CHCHCl; 2d , 3d, 4d R=CH 2 CHC(CH 3 ) 2 ; 2a , d X=Br; 2c , b X=Cl

В масс-спектрах всех синтезированных соединений присутствует пик молекулярного иона [M]⁺\ однако для соединений 4с, d 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 [M-Cl]⁺, что обусловлено легкостью отрыва галогена от молекулярного иона [10].

Таблица 1

Данные масс-спектров исследованных соединений

Соединение	Характеристики ионов: m / z ( I , %)
3с (C 5 H 5 N 2 S 3 CI)	224 [M]+ (59), 189 [M-Cl]+ (43), 157 (15), 75 (100), 59 (17), 49 (11), 39 (31)
3d (C 7 H 10 N 2 S 3 )	218 [M]+; (34), 185 [M-SH]+ (12), 150 (29), 69 (100), 41 (59)
4a (C8HwN 2 S 3 )	230 [M]+ (43), 215 [M-CH 3 ]+ (100), 131 (13), 98 (68), 73 (25), 55 (34), 41 (78)
4b (C 10 H 14 N 2 S 3 )	258 | M Г (81), 243 [M-CH 3 ]+ (100), 112 (90), 87 (28), 69 (58), 55 (66), 39 (23)
4c (C8H8N 2 S 3 Cl 2 )	298 |M Г (5), 263 [M-Cl]+ (100), 188 (15), 132 (13), 107 (6), 75 [M-C 5 H 4 N 2 S 3 C1]+ (79), 39 (26)
4d (C 12 H 18 N 2 S 3 )	286 [M]+ (5), 249 [M-SCH 2 ]+ (3), 218 (27), 185 (10), 150 (20), 69 (100), 41 (37)

Для соединений 4а, b максимальную интенсивность имеет пик [M-CH₃]⁺, обусловленный, как и для 2-(2-метил-2-пропенил)тио-5-метил-1,3,4-тиадиазола [11], образованием устойчивой тиазолотиадиазолиевой системы А :

4a R=SCH₃CHCH 2 , R 1 =H; 4b R= SCH 2 C(CH 3 )CH 2 , R 1 =CH 3 .

Соединение 3d содержит в масс-спектре пик [M-SH]⁺, характерный для ароматических ал-лилсульфидов [10, 12], и обусловленный образованием устойчивой азолотиадиазолиевой ароматической системы В :

Органическая химия

Следует отметить, что в отличие от соединения 3с , в масс-спектрах соединений 4a, b, d пик [M–SH]⁺ 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- b ][1,3,4]тиадиазолия 6а и 2-(2-пропенилтио)-6-иод-6,7-дигидро-5 Н -[1,3,4]тиадиазоло[2,3- b ][1,3]тиазиния 6b :

Соотношение соединений 6а и 6b по данным ЯМР ¹Н составляет 10 : 3.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1Н полученных соединений записаны на спектрометре Bruker DRX-400 (400 МГц) в ДМСО-d6, 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 получен -ному 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 × 2H 2 O в 3 мл ацетона. Выпавший желтый осадок смеси соединений 6a и 6b отфильтровывают. Выход 0,27 г.

Соединение 6a , спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 3,70 (1Н, м, СH 2 I); 3,82 (2Н, м, 6-CH 2 ); 4,00 (2Н, м, SCH 2 ); 4,30 (1Н, м, СH 2 I); 5,27 (1H, м, =CH 2 ); 5,36 (1H, м, ⁺NCH); 5,44 (1H, м, =CH 2 ); 5,95 (1H, м, –CH=).

Соединение 6b , спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 3,82 (2Н, м, 6-CH 2 ); 4,00 (2Н, м, SCH 2 ); 4,81 (1H, м, ⁺NCH 2 ); 5,00 (1Н, м, СHI); 5,08 (1H, м, ⁺NCH 2 ); 5,27 (1H, м, =CH 2 ); 5,44 (1H, м, =CH 2 ); 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-S-производных, а с 1,3-дихлорпропеном и 1-бром-3-метилбутеном-2 с образованием смеси моно- и ди-S-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- b ][1,3,4]тиадиазолия и 2-(2-пропенилтио)-6-иод-6,7-дигидро-5 Н -[1,3,4]тиадиа-золо [2,3- b ][1,3]тиазиния. Структура синтезированных соединений подтверждена данными хромато-масс-спектрометрии и ЯМР ¹Н.