Реакция м-ферроценилбензойной кислоты с тиомочевиной

После открытия ферроцена в 1951 году синтезированы многочисленные его соединения с широким спектром биологической активности. Некоторые ферроценсодержащие соединения нашли применение в производстве синтетических моющих средств, антидетонаторов, комплексонов и др. Производные ферроцена, содержащие золото предложены для использования в нанотехнологии [1,2].

На протяжении ряда лет нами синтезировано большое число производных ферроцена, в том числе ферроценилбензойные кислоты и ферроценилфенолы. Некоторые из этих соединений нашли применение в медицине (клеевые композиции для хирургии, антианемические препараты) и сельском хозяйстве (стимуляторы роста и развития хлопчатника, пшеницы, бобовых) [3,4].

Как известно, тиомочевина используется в органическом синтезе, получении лекарственных препаратов, фунгицидов. Тиомочевину можно использовать как удобрение и стимулятор для растений. Тиомочевину получают в основном двумя сравнительно удобными способами [5].

Ранее нами синтезированы соединения м-ферроценилбензойной кислоты с мочевиной и показана их биологическая активность [6]. С целью получения более доступных и биологически активных тиоамидных производных м-ферроценил-бензойной кислоты, которая проявляет свойства стимулятора роста хлопчатника, нами проведена реакция этой кислоты с тиомочевиной. Реакцию проводили методом диазотирования.

Полученную смесь, образовавшуюся в результате реакции разделили колоночной хроматографией. Выход основного вещества – 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцена (I) составил 95% от общего выхода. Строение этого соединения охарактеризованы с помощью ИК-спектров. Так, в ИК-спектре этого соединения имеется характерные полосы поглощения в области 1000 и 1104 см^-1, относящиеся к валентным колебаниям замещенного циклопента-диенильного кольца в замещенном ферроценовом остатке. Полоса поглощения при 1269 см^-1 свидетельствует о наличии -C(S)-групп, при 814 и 1230 см^-1 фенильной группы, полоса при 3428 см^-1 подтверждает наличие -NH- группы. По данным ИК спектроскопического анализа можно предположить, что реакция протекает по следующей схеме:

Результаты элементого анализа полученных соединений

Строение 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцена анализировали и с помощью хромотомасс-спектроскопии. Основной пик с m/z 419,391 относится к депротонированным тиоамидным группам.

На основе проведенных экспериментов создана технологическая схема синтеза 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцена, приведенная на рисунке.

Рисунок Технологическая схема получения 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцена

1. Реактор 2. м-Аминобензой кислота 3. Ёмкость для нитрита натрия 4. Ёмкость для реактива нейтрализации 5. Соляная кислота. 6. Реактор 7. Ёмкость для тиомочевины 8. Фильтрат. 9. Прибор для разделения. 10. Ёмкость для дистиллированной воды 11. Ёмкость для гидроксида натрия. 12. Прибор для присадки. 13. Соляная кислота.

Таким образом, в результате проведенных работ создана технологическая схема получения 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцена.

Экспериментальная часть

Температуру плавления определяли на приборе SMP10 (Германия), ИК спектры записаны на спектрометре PerkinElmer Spectrum (Версия 10.4.2), масс-спектры регистрированы на жидкостном хромато-масс-спектрометре PerkinElmer AxION 2 TOF MS.

Реакция м-ферроценилбензойной кислоты с тиомочевиной. В трёхгорлую круглодонную колбу, вместимостью 500 мл, оснащённую перемешивающим устройством и капельной воронкой, поместили 0,76 гр (0,01 моль) тиомочевины (растворённой в 50 мл воды), к нему добавили 25 гр льда, 10 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу поместили в ледяную баню. Смесь интенсивно перемешивали при температуре -5°С. Посредством капельной воронки в течение 20 минут в смесь по каплям добавили диазотирующий раствор (3,45 г нитрита натрия, растворённого в 50 мл воды). Затем ледяная баня была заменена водяной баней. В реакционную колбу добавляли 3,306 г (0,01 моль) м-ферроценилбензойной кислоты, растворённой в 100 мл диэтилового эфира, затем реакционную смесь перемешивали при температуре 34-35 °С в течении 3,5 часов. После окончания реакции содержимое колбы была перенесена в делительную воронку. Водную часть отделили от эфирной, органическая часть была экстрагирована насыщенным раствором гидрокарбоната натрия порциями по 50 мл. Щелочные вытяжки и водную часть объединили и нейтрализовали 5% раствором соляной кислоты. 1`-(3-карбоксифенил)-1-дитиоамидферроцен – вещество бурого цвета. Выход 2,2 г (52% по м-ферроценилбензойной кислоте). Т.пл. = 102-103 °С.

В качестве побочных продуктов выделены три вещества с выходом по м-ферроценилбензойной кислоте 0,24%, 0,16%, 0,13% для II, III, IV, соответственно.