ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2019, том 55, № 3, с. 460-464

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 547.541.1+547.412.12

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ N-ФЕНИЛТРИФЛАМИДА С

КАРБОДИИМИДАМИ

ФГБУН «Иркутский институт химии имени А.Е. Фаворского» СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского 1

*е-mail: bagrat@irioch.irk.ru

Поступила в редакцию 13 июня 2018 г.

После доработки 15 июня 2018 г.

Принята к публикации 2 августа 2018 г.

N-Фенилтрифламид TfNHPh взаимодействует с N,N'-дициклогексилкарбодиимидом в хлористом

метилене c образованием продуктов обмена

- N-циклогексилтрифламида и N-фенил-N'-

циклогексилкарбодиимида. Последний реагирует с трифламидом, давая N-трифлил-N'-фенил-N''-

циклогексилгуанидин.При проведении реакции в ацетонитриле обмен заместителями идет как минорный

процесс, а основной реакцией является димеризация карбодиимида под действием NH-кислоты TfNHPh.

Ключевые слова: N-фенилтрифламид, карбодиимиды, реакция обмена заместителей, димеризация.

DOI: 10.1134/S0514749219030236

Гуанидиновый фрагмент является важным струк-

рения молекулы карбодиимида в молекулы N-заме-

турным элементом многих биологически активных

щенных сульфонамидов на примере сахарина и 4-

соединений. В последние пятнадцать лет активно

метил-N-тозилбензамида [6] продемонстрировала

исследуются N-трифлилгуанидины, нашедшие

возможное принципиально различное поведение

широкое применение в медицинской химии [1-5].

первичных и вторичных сульфонамидов в реакции

с карбодиимидами. Отметим, что необычное

Недавно мы разработали новые методы синтеза

поведение было обнаружено и для N-фенилзаме-

N-трифлилгуанидинов практически с количествен-

щенного трифламида, TfNHPh 1, на примере его

ным выходом по реакции N-сульфинилтрифламида

реакций с α-галогенкетонами [7], дибромэтаном [8]

с мочевинами или присоединения трифламида к

и алкенами [9], в том числе с разрывом связи

системе кумулированных связей N=C=N в карбо-

S-NPh [7-9].

димидах [3, 4] (cхема 1). Позднее был разработан

В настоящей работе мы изучили взаимо-

механохимический вариант присоединения

действие амида

1 с N,N'-дициклогексилкарбо-

первичных аренсульфонамидов к карбодиимидам

диимидом 2 и N,N'-дифенилкарбодиимидом 3. Мы

также с почти количественным выходом соответс-

полагали, что по аналогии с реакцией трифламида

твующих сульфонилгуанидинов

[5]. Факторами,

с карбодиимидами

[3], продукт реакции будет

обеспечивающими успех метода, авторы считают

иметь структуру

N-(N,N'-дициклогексилкарба-

механохимическую активацию и использование

мидоил)-N-фенилтрифламида (cхема 2).

катализатора (CuCl). Остается неизученным

влияние структуры N-сульфонамида на ход

Гуанидины подобной структуры были получены

реакции. Недавно открытая новая реакция внед-

при взаимодействии 4-метокси-2,3,6-триметилфе-

Схема 1.

Схема 2.

+ CyN=C=NCy

CyNH

NPh

TfNH

+ RN=C=NR

RNH

NHR^TfNHPh

NCy

NTf

460

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ N-ФЕНИЛТРИФЛАМИДА С КАРБОДИИМИДАМИ

461

Схема 3.

TfNHPh

CyN=C=NCy

TfNHCy

+ CyN=C=NPh

H₂O

CyNH C NHPh

Схема 4.

CyN

NCy

TfNHPh

CyN

NCy

SO₂CF₃

TfNHCy

CyN C

NPh

нилсульфонил-S-метилизотиомочевины с пипери-

интермедиата и последующую перегруппировку

дином или анилином в присутствии триэтиламина

связей в нем, приводящую к образованию N-

и Hg(ClO₄)₂ в кипящем ТГФ или толуоле с

циклогексилтрифламида

4 и несимметричного

умеренным и хорошим выходом [2]. Вопреки ожи-

карбодиимида 5 (cхема 4).

даниям, оказалось, что взаимодействие соединения 1

Соединение 5, без выделения из реакционной

с N,N'-дициклогексилкарбодиимидом 2 в присутс-

смеси, реагирует с трифламидом аналогично

твии 5-10% моль CuCl в хлористом метилене при

симметричным карбодиимидам [3], давая гуанидин

комнатной температуре протекает как реакция

6 с умеренным выходом (cхема 5). Структура

обмена (cхема 3).

продукта доказана методами ИК и ЯМР

При соотношении реагентов

1:1 конверсия

спектроскопии и элементного анализа. Интересно

исходного трифламида 1 составляет 50% через

отметить, что трифламид реагирует с дициклогек-

5 сут и

77% через

8 сут. При соотношении

силкарбодимидом 2 с количественным выходом и

реагентов 2:1 полная конверсия карбодиимида 2

не реагирует с дифенилкарбодимидом 3; причины

наблюдается через

7 сут. Микроволновое

этого обсуждались нами ранее [3]. При наличии в

облучение реакционной смеси (в отсутствие

молекуле одновременно циклогексильного и

катализатора CuCl сокращает время реакции до 6

фенильного заместителей реакция идет, но выход

мин, однако приводит к осмолению реакционной

снижается.

смеси. При выделении продуктов методом коло-

Переход от умеренно полярного растворителя

ночной хроматографии происходит гидролиз

CH₂Cl₂ к апротонному диполярному ацетонитрилу

соединения

5 до N-циклогексил-N'-фенилмоче-

неожиданно существенно меняет направление

вины. Вакуумной возгонкой был количественно

реакции амида 1 с карбодиимидом 2. Как и в

выделен и идентифицирован по совпадению

растворе CH₂Cl₂, внедрение карбодиимида по связи

сигналов в спектрах ЯМР

¹H и

¹³C ранее

N-Ph сульфонамида не происходит. Реакция

описанный N-циклогексилтрифламид

[10].

обмена заместителями с образованием продуктов 4

Оставшееся в кубе вещество с т.пл.

49-50°С

и 5 идет в течение 1 сут в ацетонитриле наряду с

представляет собой N-циклогексил-N'-фенилкарбо-

реакцией димеризациисоединения

2, очевидно

диимид 5, спектральные характеристики которого

протекающей под действием сильной NH-кислоты 1

полностью совпадают слитературными [11].

Предполагаемый механизм реакции обмена N-

Схема 5.

фенилтрифламида 1 с N,N'-дициклогексилкарбо-

NTf

диимидом 2, представленный на схеме 4, включает

TfNH

+ CyN

C NPh

CyNH C NHPh

протонирование карбодиимида под действием NH-

кислоты 1c образованием 4-членного циклического

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 3 2019

462

ТОЛСТИКОВА и др.

Схема 6.

NCy

NHCy

TfN

N Ph

1 + 2

CH₃CN

CyN

(cхема 6). Наличие катализатора CuCl не влияет на

хлористого метилена перемешивали при комнат-

выход и соотношение продуктов 4, 5, 7. При

ной температуре в течение 5 сут. Осадок CuCl

взаимодейст-вии амида 1 с карбодиимидом 2 в

отделяли, фильтрат упаривали. Согласно ЯМР ¹⁹F

соотношении 1:1 димер 7 выделен с выходом 22%.

выход продукта 4 составил 77%. MW облучение в

Его образование подтверждается совпадением т.пл.

течение 3 мин реакционной смеси повышает выход

и ИК и ЯМР спектров с описанными ранее [12]. При

N-циклогексилтрифламида

4 до

86%. Далее

соотношении реагентов 1:3 реакция димеризации

возгонкой при 100°С/0.08 мм рт.ст. было выделено

является основным процессом (выход цикло-

0.46 г смеси соединений 4 и 1 в соотношении 8:1.

аддукта 7 составляет 77%).

Кубовый остаток, содержащий соединение 5 (0.31 г)

использовали для получения гуанидина 6 in situ.

Димер

7 нерастворим в ацетонитриле и

выпадает в осадок через ~2 ч после смешения

N-Циклогексилтрифламид (4). Выход 100%,

реагентов. Продукт димеризации смешанного

бесцветные кристаллы, т.пл.

49-50°C. Спектры

карбодиимида 5 в смеси не обнаружен, возможно,

ЯМР ¹Н и ¹³С совпадают с литературными [10].

из-за слишком низкого содержания и отсутствия

Спектр ЯМР ¹⁹F, δ, м.д.: -77.94.

характеристичных сигналов, отличных от сигналов

N-Циклогексил-N'-фенилкарбодиимид

(5).

имеющихся в спектре ароматических и циклогек-

Выход 95%, бесцветная вязкая масса. Спектры ИК

сильных протонов.

и ЯМР ¹Н, ¹³С совпадают с литературными [11].

N-Фенилтрифламид 1 не вступает в реакциюс

N-Трифлил-N'-фенил-N''-циклогексилгуани-

N,N'-дифенилкарбодиимидом 3 ни в ацетонитриле,

дин (6). Смесь 0.45 г (2 ммоль) N-фенилтрифла-

ни в хлористом метилене. Из раствора в

мида 1, 0.41 г (2 ммоль) N,N'-дициклогексилкар-

ацетонитриле был выделен продукт гидролиза

бодиимида 2 и 5-10% мольн. CuCl в 2 мл хлорис-

соединения

3, N,N'-дифенилмочевина, а из

того метилена перемешивали при комнатной

раствора в хлористом метилене после добавления

температуре в течение

5 сут. К полученному

трифламида был получен N-трифлил-N',N''-

раствору прибавляли 0.30 г (2 ммоль) трифламида,

дифенилгуанидин. Примечательно, что отдельно

перемешивали еще 6 сут., растворитель упаривали

взятые N,N'-дифенилкарбодиимид и трифламид не

в вакууме. Из полученной массы (1.15 г) возгонкой

дают N-трифлил-N',N''-дифенилгуанидин [1].

на кипящей водяной бане (0.08 мм рт.ст.) выделили

смесь 0.26 г N-циклогексилтрифламида 4 и N-

Таким образом, обнаружена реакция обмена

фенилтрифламида

1 в соотношении

1.3:1 (по

заместителей между N,N'-дициклогексилкарбоди-

данным ЯМР

¹⁹F). Из оставшейся части

имидом и N-фенилтрифламидом в хлористом

колоночной хроматографией с элюентом гексан-

метилене с образованием N-циклогексилтрифла-

этилацетат, 5:1 выделено 0.50 г (72%) N-трифлил-

мида и N-циклогексил-N'-фенилкарбодиимида.

N'-фенил-N''-циклогексилгуанидина 6 в виде белого

Последний присоединяет трифламид, давая

порошка, т.пл. 96°С. ИК спектр, ν, см^-1: 3333, 3251,

несимметричный N-трифлил-N'-циклогексил-N''-

2934, 2858, 1594, 1572, 1364, 1312, 1206, 1112,

фенилгуанидин. В ацетонитриле, наряду с обменом

1065, 603. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 8.81 уш.с (1H,

заместителей, основным процессом является

NHPh), 7.55-7.46 м (3H, Ph), 7.27-7.25 м (2H, Ph),

димеризация N,N'-дициклогексилкарбодиимида.

5.01 уш.c (1H, NHCy), 3.95 уш.c (1H, NСH), 1.97-

Взаимодействие N-фенилтрифламида

(1) с

1.95 м (2H, СН₂), 1.67-1.63 м (3H, СН₂), 1.42-1.39 м

N,N-дициклогексилкарбодиимидом

(2)

(3H, СН₂), 1.18-1.13 м (2H, СН₂). Спектр ЯМР ¹³С,

хлористом метилене. Смесь 0.45 г (2 ммоль) N-

δ, м.д.: 154.87 (С=NTf), 133.82, 130.52, 128.69,

фенилтрифламида 1, 0.41 г (2 ммоль) N,N'-дицикло-

126.21, 120.16 к (CF₃, J 322.5 Гц), 50.78, 32.43, 24.97,

гексилкарбодиимида 2 и 5-10% мольн. CuCl в 2 мл

24.32. Спектр ЯМР ¹⁹F, δ, м.д.: -78.53. Найдено, %: С

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 3 2019

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ N-ФЕНИЛТРИФЛАМИДА С КАРБОДИИМИДАМИ

463

48.85; Н 5.47; F 15.84; N 12.07; S 10.03. C₁₄H₁₈F₃N₃O₂S.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Вычислено, %: С 48.13; Н 5.19; F 16.31; N 12.03; S 9.18.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

Взаимодействие N-фенилтрифламида

(1) с

интересов.

N,N'-дициклогексилкарбодиимидом

(2)

ацетонитриле. а. Смесь 0.45 г (2 ммоль) N-фенил-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

трифламида 1, 0.40 г (2 ммоль) N,N'-дицикло-

гексилкарбодиимида 2 и 5-10% мольн. CuCl в 4 мл

1. Thai K., Clement C.W., Gravel M. Tetrahedron Lett.

MeCN перемешивали при комнатной температуре

2009, 50, 6540.doi 10.1016/j.tetlet.2009.09.040

в течение 3 ч и оставляли на ночь. Выпавший осадок

2. Katritzky A.R., Rogovoy B.V. Arkivoc. 2005, iv, 49. doi

димера 7 (0.22 г, 25%) отфильтровывали. После упари-

10.3998/ark.5550190.0006.406

вания фильтрата на водоструйном насосе получено

3. Shainyan B.A., Tolstikova L.L., Schilde U. J.

0.56 г смеси соединений 1, 4, 5. В отсутствие катали-

Fluorine Chem.

2012,

135,

261. doi

10.1016/

затора выход димера 7 практически не меняется

j.tetlet.2009.09.040

(22%). При соотношении реагентов 1:2 = 1:3 [0.1 г

4. Толстикова Л.Л., Чипанина Н.Н., Ознобихина Л.П.,

(0.5 ммоль) N-фенилтрифламида

1 и

0.30 г

Шаинян Б.А. ЖорХ. 2011, 47, 1261. [Tolstikova L.L.,

(1.5ммоль) карбодиимида 2 в 2 мл MeCN] выход

Chipanina N.N., Oznobikhina L.P., Shainyan B.A. Russ.

J. Org. Chem.

2011,

47,

1278.] doi

10.1134/

димера

7 составил

0.23 г

(77%). Бесцветные

S1070428011090028

кристаллы, т.пл. 115-120°C (т.пл. 115-118°C [13]).

5. Tan D., Mottillo C., Katsenis A.D., Štrukil V., Friščić T.

Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9321. doi 10.1002/

ИК спектры регистрировали на приборе Bruker

anie.201404120

Vertex 70. Спектры ЯМР снимали на спектрометре

6. Tan D., Friščić T. Chem. Commun. 2017, 53, 901. doi

Bruker DPX-400 [рабочая частота 400 (1Н),

100

10.1039/c6cc07331j

(¹³С), 376 (¹⁹F) МГц] в CDCl₃, в качестве внутрен-

7. Bergeron R.J., Hoffman P.G., J. Org. Chem. 1980, 45,

него стандарта использовали сигналы остаточных про-

161. doi 10.1021/jo01289a032

тонов (¹Н) или атомов углерода растворителя, хими-

8. Шаинян Б.А., Данилевич Ю.С. ЖорХ. 2016, 52,

ческие сдвиги приведены относительно ТМС (¹Н,

1122.

[Shainyan B.A., Danilevich Yu.S. Russ. J.

¹³С), CCl₃F (¹⁹F). Контроль реакций осуществляли

Org.

Chem.

2016,

52,

1112.] doi

10.1134/

методом ТСХ на пластинах Silufol UV 254.

S1070428016080030

9. Astakhova V.V., Moskalik M.Yu., Ganin A.S.,

БЛАГОДАРНОСТИ

Sterkhova I.V., Shainyan B.A. Chemistry Select. 2018,

Работа выполнена с использованием оборудо-

3, 5960. doi 10.1002/slct.201801379

вания Байкальского аналитического центра

10. Miyamoto K., Ota T., Hoque Md. M., Ochiai M. Org.

Biomol. Chem.

2015,

13,

2129. doi

10.1039/

коллективного пользования СО РАН.

C4OB02160F

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

11. Ali A.R., Ghosh H., Patel Bh.K. Tetrahedron Lett.

2010, 51, 1019. doi 10.1016/j.tetlet.2009.12.017

Работа выполнена при поддержке Российского

12. Kaupp G., Luebben D., Sauerland O. Phosph. Sulfur

фонда фундаментальных исследований (грант

Silicon Relat. Elem.

1990,

53,

109. doi

10.1080/

№ 17-03-00213).

10426509008038018

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 3 2019