ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2021, том 91, № 11, с. 1801-1804

КРАТКИЕ

СООБЩЕНИЯ

УДК [547.495.2:547.281.1:547.415.1]:66.095.253.095.832

ПОЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ КОНДЕНСАЦИИ

МОЧЕВИНЫ С ФОРМАЛЬДЕГИДОМ

И ПРОПАН-1,3-ДИАМИНОМ И БУТАН-1,4-ДИАМИНОМ

^aЦентр экологических исследований, Aннаба, 23005 Алжир

^bСанкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет),

Московский пр. 26, Санкт-Петербург, Россия

*е-mail: sramsh@technolog.edu.ru

Поступило в Редакцию 11 сентября 2021 г.

После доработки 10 октября 2021 г.

Принято к печати 17 октября 2021 г.

Трехкомпонентная конденсация между мочевиной, формальдегидом и пропан-1,3-диамином в мольном

соотношении 1:3:1 приводит к трициклическому 1,3,5,7,11,13,15,17-октаазатрицикло[15.3.1.1^7,11]доко-

зан-4,14-диону. Конденсация мочевины с 1,3,7,9,13,15,19,21-октаазапентацикло[19.3.1.1^3,7.1^9,13.1^15,19]-

октакозаном также приводит к указанному трициклическому продукту. В результате конденсации между

мочевиной, формальдегидом и бутан-1,4-диамином в соотношении 2:4:1 образуется 5,5′-бутан-1,4-ди-

илбис(1,3,5-триазинан-2-он).

Ключевые слова: аминометилирование, мочевина, диамины, формальдегид, бисмочевинные макро-

циклы

DOI: 10.31857/S0044460X21110123

Среди производных мочевины 1 известно зна-

азинан-2-оны [2-7]. Аналогичные продукты об-

чительное число лекарственных веществ; соответ-

разуются из диметилолмочевины 2 и аминов: при

ственно, соединения этого класса часто использу-

взаимодействии эквимольных количеств димети-

ются в качестве объектов медицинской химии для

лолмочевины 2 и этаноламина образуется 5-(2-ги-

дроксиэтил)-1,3,5-триазинан-2-он

[8-10], а при

разработки новых лекарств, в частности, предна-

взаимодействии диметилолмочевины 2 с этилен-

значенных для лечения ВИЧ-инфекции [1, 2]. Не-

диамином или гексаметилендиамином в мольном

которые производные мочевины 1 полезны в каче-

отношении

2:1 образуются

5,5′-этан-1,2-диил-

стве гербицидов и фунгицидов [2].

бис(1,3,5-триазинан-2-он) и 5,5′-гексан-1,6-диил-

Данное сообщение посвящено трехкомпонент-

бис(1,3,5-триазинан-2-он) соответственно [9]. В

ной конденсации мочевины 1 с формальдегидом и

работах [4, 5] сообщается о реакциях мочевины с

алифатическим диаминами. Реакция мочевины с

формальдегидом и этилендиамином в мольных от-

формальдегидом и аминами известна с середины

ношениях 1:2:1 и 2:4:1, приводящих к 5-(2-амино-

прошлого столетия. Установлено, что в результате

этил)-1,3,5-триазинан-2-ону и 5,5′-этан-1,2-диил-

конденсации мочевины с формальдегидом и пер-

бис(1,3,5-триазинан-2-ону) соответственно. Одна-

вичными моноаминами получаются 5-R-1,3,5-три-

ко трехкомпонентные конденсации мочевины 1 с

1801

1802

ХАМУД и др.

Схема 1.

CH₂O

NH₂(CH₂)₃NH₂

[11]

HO N

2 ч, EtOH или H₂O, ∆

61 или 52%

N N

H₂N NH₂

2 ч, EtOH, ∆

42%

N N

CH₂O, NH₂(CH₂)₃NH₂

2 ч, EtOH, ∆

76%

Схема 2.

NH₂(CH₂)₄NH₂, CH₂O

H₂N NH₂

2 ч, EtOH:H₂O = 1:1, ∆

27%

формальдегидом и пропан-1,3-диамином или бу-

заном 4 (макроциклический продукт взаимодей-

тан-1,4-диамином ранее не изучались. Также не изу-

ствия пропан-1,3-диамина с формальдегидом [12])

чалась реакция мочевины с 1,3,7,9,13,15,19,21-окта-

в 96%-ном этаноле при мольном соотношении 2:1

азапентацикло[19.3.1.1^3,7.1^9,13.1^15,19]октакозаном 4.

с выходом 42% (схема 1). Идентичность получен-

ных образцов с описанным в работе [11] соедине-

Ранее мы показали, что конденсация димети-

лолмочевины 2 с пропан-1,3-диамином при моль-

нием 3 подтверждена совокупностью спектраль-

ных данных, совпадающих с приведенными для

ном соотношении 2:1 приводит к трициклическому

этого соединения в указанной работе.

1,3,5,7,11,13,15,17-октаазатрицикло[15.3.1.1^7,11]-

докозан-4,14-диону 3 (схема 1), причем в качестве

С целью получить гомологичный соединению

растворителя в этой реакции можно использо-

3 продукт мы осуществили конденсацию моче-

вать как воду (выход 52%), так и 96%-ный этанол

вины 1 c бутан-1,4-диамином (путресцином) и

(выход 61%) [11]. Целью данной работы было раз-

формальдегидом в 50%-ном этаноле (наибольше-

работать более простой метод получения трицик-

го выхода удалось достичь, когда водный раствор

ла 3, исходя непосредственно из мочевины 1. Дей-

мочевины и формальдегида прибавлялся к спир-

ствительно, мы обнаружили, что однореакторная

товому раствору диамина), взяв реагенты в моль-

конденсация мочевины 1 с формальдегидом и про-

ном соотношении 2:1:4, но в качестве конечного

пан-1,3-диамином в 96%-ном этаноле при мольном

продукта реакции получили не соответствующий

соотношении 1:3:1 также приводит к самосборке

трицикл, а ранее не известный 5,5′-бутан-1,4-ди-

трицикла 3 с выходом 76% (схема 1). Соедине-

илбис(1,3,5-триазинан-2-он) 5 (схема 2). Также не

ние 3 удалось получить и другим путем, а именно

удалось получить и гомологичный соединению 3

конденсацией мочевины 1 с 1,3,7,9,13,15,19,21-ок-

продукт путем конденсации диметилолмочевины

таазапентацикло[19.3.1.13,7.19,13.115,19]октако-

2 с этан-1,2-диамином по методике [9], равно как

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 11 2021

ПОЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ КОНДЕНСАЦИИ МОЧЕВИНЫ

1803

и путем трехкомпонентной конденсации мочеви-

формалина и 15 мл воды. Реакционную массу

ны 1, формальдегида и этан-1,2-диамина по ме-

кипятили 1 ч, затем упаривали при 60°С. Остаток

тодикам [4, 5]. В обоих случаях после удаления

обрабатывали 60 мл этанола, образовавшийся оса-

из реакционной массы растворителя (воды) фор-

док отфильтровывали и сушили в вакуум-эксикато-

мировались ломкие водорастворимые пластины,

ре. Выход 0.88 г (26.6%), т. пл. 289-290°С (этанол).

извлечь из которых индивидуальные вещества не

ИК спектр, ν, см^-1: 1374 (C-N), 1520 (C=O), 1547

получилось.

[C-N, δ(N-H)], 2880, 2930, 2974, 3054, (CH₂), 3210

Таким образом, оптимальным способом полу-

(NH). Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м. д.: 6.23 с

чения трициклического

1,3,5,7,11,13,15,17-окта-

(4Н, NH), 3.98 т (8Н, СН₂-цикл., J 2.1 Гц), 2.58 т

азатрицикло[15.3.1.1^7,11]докозан-4,14-диона

яв-

(4H, NCH₂CH₂, J 6.1 Гц), 1.46 м (4H, NCH₂CH₂).

ляется однореакторная конденсация мочевины

Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ_С, м. д.: 155.1 (C=O),

с формальдегидом и пропан-1,3-диамином. При

61.3 (NHCH₂N), 49.4 (NCH₂CH₂CH₂CH₂N), 25.6

конденсации мочевины с формальдегидом и бу-

(NCH₂CH₂CH₂CH₂N). Масс-спектр, m/z: 257.1711

тан-1,4-диамином получается не гомологичный

[M + H]⁺ (вычислено для С₁₀Н₂₁N₆O₂: 257.1720).

трицикл, а

5,5′-бутан-1,4-диилбис(1,3,5-триази-

ИК спектры зарегистрированы на спектрофо-

нан-2-он). Изученная конденсация может быть

тометре Shimadzu FTIR-8400S в таблетках KBr.

использована при разработке пролекарственных

Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С зарегистрированы на спек-

форм лекарственных субстанций с уреидным

трометре Bruker Avance III-400 (400 и 100 МГц

фрагментом.

соответственно), в качестве внутреннего стандар-

1,3,5,7,11,13,15,17-Октаазатрицик-

та использованы сигналы остаточных ДМСО-d₆.

ло[15.3.1.1^7,11]докозан-4,14-дион (3). а. К рас-

Масс-спектры получены в Ресурсном центре

твору 2.96 г (40 ммоль, 3.35 мл) пропан-1,3-диа-

Санкт-Петербургского государственного универ-

мина в 15 мл этилового спирта, охлажденному до

ситета «Методы анализа состава вещества» на хро-

5°С, при интенсивном перемешивании в течение

мато-масс-спектрометре MaXis 62 (Bruker Daltonik

15 мин прибавляли по каплям 9.75 г (120 ммоль)

GmbH), оснащенном источником электроспрей-

37%-ного формалина. При продолжающемся ох-

ионизации и квадруполь-времяпролетным масс-

лаждении и перемешивании к реакционной массе

анализатором (ESI-QTOF). Запись масс-спектра

одномоментно прибавляли 2.40 г (40 ммоль) моче-

вели в режиме детектирования положительных ио-

вины 1, после чего убирали охлаждение и давали

нов, растворитель - метанол, напряжение - 4.5 кВ.

температуре подняться до 10°С. Реакционную мас-

Характеристичные изотопные распределения мо-

су кипятили 2 ч и оставляли на ночь. На следую-

лекулярных ионов совпадали с расчетными значе-

щий день отфильтровали образовавшийся осадок

ниями.

и сушили. Выход 5.18 г (76.3%), т. пл. 203-204°С

(ацетонитрил) (т. пл. 205-207°С [11]).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

б. К раствору 1.20 г (20 ммоль) мочевины 1 в

Хамуд Фарес, ORCID: https://orcid.org/

15 мл этилового спирта при интенсивном пе-

0000-0003-0355-2292

ремешивании одномоментно прибавляли 3.92 г

Рамш Станислав Михайлович, ORCID: https://

(10 ммоль) макроцикла 4, затем реакционную

orcid.org/0000-0003-4613-068X

смесь кипятили 2 ч. Выпавший через неделю

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

осадок отфильтровывали и сушили. Выход 1.44 г

(42.3%), т. пл. 202-204°С (ацетонитрил) (т. пл.

Работа выполнена в рамках государственного

205-207°С [11]).

задания Министерства науки и высшего образова-

5,5ʹ-Бутан-1,4-диилбис(1,3,5-триазинан-

ния РФ в сфере научной деятельности (программа

2-он) (5). К раствору 1.16 г (0.013 моль) бу-

785.00X60.19).

тан-1,4-диамина в 15 мл этанола при переме-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

шивании добавляли по каплям раствор 1.56 г

(0.026 моль) мочевины в смеси 4.22 г (0.052 моль)

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 11 2021

1804

ХАМУД и др.

интересов.

7. Dave P.R., Doyle G., Axenrod T., Yazdekhasti H.,

Ammon H.L. // Tetrahedron Lett. 1992. Vol. 33. N 8.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

P. 1021. doi 10.1016/s0040-4039(00)91849-5

1. Ghosh A.K., Brindisi M. // J. Med. Chem. 2020. Vol. 63.

8. Burke W.J. // J. Am. Chem. Soc. 1947. Vol. 69. N 9.

N 6. P. 2751. doi 10.1021/acs.jmedchem.9b01541

P. 2136. doi 10.1021/ja01201a024

2. Dandia A., Arya K., Sati M. // Synth. Commun. 2004.

9. Burke W.J. Pat. 2304624A (1942). USA // C. A. 1943.

Vol. 34. N 6. P. 1141. doi 10.1081/scc-120028646

Vol. 37. N 10. P. 2852.

10. McCormick L.J., McDonnell-Worth C., Platts J.A.,

3. Рамш С.М., Иваненко А.Г., Шпилевый В.А., Медвед-

Alison J. Edwards A.J. Turner D.R. // Chem. Asian J.

ский Н.Л., Кушакова П.М. // ХГС. 2005. № 7. С. 1089;

2013. Vol 8. P. 2642. doi 10.1002/asia.201300530

Ramsh S.M., Ivanenko A.G., Shpilevyi V.A., Medved-

11. Хамуд Ф., Рамш С.М., Певзнер Л.М., Фундамен-

skiy N.L., Kushakova P.M. // Chem. Heterocycl. Compd.

ский В.С., Гуржий В.В., Захаров В.И., Кузнецов В.А.,

2005. Vol. 41. N 7. P. 921. doi 10.1007/s10593-005-

Криворотов Д.В., Храброва Е.С. // ХГС. 2014. № 7.

0249-6

С. 1141; Hamoud F., Ramsh S.M., Pevzner L.M.,

4. Paquin A.M. // Angew. Chem. (A). 1948. Bd 60. N 10.

Fundamensky V.S., Gurzhiy V.V., Zakharov V.I.,

S. 267.

Kuznetsov V.A., Krivorotov D.V., Khrabrova E.S. //

5. Paquin A.M. // J. Org. Chem. 1949. Vol. 14. N 2. P. 189.

Chem. Heterocycl. Compd. 2014. Vol. 50. N 7. P. 1053.

doi 10.1021/jo01154a001

doi 10.1007/s10593-014-1562-8

6. Yawer M.A., Necas M., Sindelar V. // Tetrahedron. 2016.

12. Dale J., Sigvartsen T. // Acta Chem. Scand. 1991. Vol. 45.

Vol. 72. N 22. P. 2943. doi 10.1016/j.tet.2016.04.009

N 10. P. 1064. doi 10.3891/acta.chem.scand.45-1064

Three-Component Condensation of Urea with Formaldehyde

and Propane-1,3-diamine or Butane-1,4-diamine

F. Hamoud^a, Y. Bedouh^a, S. M. Ramshb,*, and E. S. Khrabrova^b

^aEnvironmental Research Center (CRE), Annaba, 23005 Algeria

^bSt. Petersburg State Institute of Technology (Technical University), St. Petersburg, 190013 Russia

*е-mail: sramsh@technolog.edu.ru

Received September 11, 2021; revised October 10, 2021; accepted October 17, 2021

Three-component condensation of urea with formaldehyde and propane-1,3-diamine in a molar ratio of 1:3:1

leads to the tricyclic 1,3,5,7,11,13,15,17-octaazatricyclo[15.3.1.1^7,11]docosane-4,14-dione. Condensation of urea

with 1,3,7,9,13,15,19,21-octaazapentacyclo[19.3.1.1^3,7.1^9,13.1^15,19]octacosane (2:1) also leads to the formation

of tricyclic product. As a result of the condensation of urea with formaldehyde and butane-1,4-diamine in the

ratio of 2:4:1, 5,5′-butane-1,4-diylbis(1,3,5-triazinan-2-one) was obtained.

Keywords: aminomethylation, urea, diamines, formaldehyde, bis-urea macrocycles

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 11 2021