PL213416B1 - N-podstawione pochodne 4-metylo-2-imidazolidynonu(tionu) oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu(tionu) oraz sposób ich otrzymywania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku są nowe związki N-podstawione pochodne 4-metylo-2-imidazolidynonu(tionu) oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu(tionu) o ogólnym wzorze 1, w którym X oznacza atom azotu lub atom siarki, a Y oznacza atom tlenu lub atom siarki, oraz sposób ich otrzymywania.

Istotą wynalazku są nowe N-podstawione pochodne 4-metylo-2-imidazolidynonu(tionu) oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu(tionu) o ogólnym wzorze 1, w którym X i Y mają wyżej podane znaczenie.

Wynalazek dotyczy także sposobu otrzymywania tych związków. Polega on na tym, że związki o ogólnym wzorze 2, w których X i Y mają wyżej podane znaczenie poddaje się reakcji N-alkilowania halogenkiem pentylu, korzystnie 1-bromopentanem, przy czym reakcję prowadzi się na stałym podłożu, którym jest mieszanina bezwodnego węglanu potasu i wodorotlenku potasu w stosunku molowym od 1:3 do 3:1, korzystnie w stosunku 1:1, oraz w obecności niewielkiej ilości bromku tetrabutyloamoniowego, stanowiącej od 0,1% do 10%, korzystnie od 1% do 2% całej ilości podłoża stałego użytego do reakcji. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem reakcję według wynalazku prowadzi się w warunkach promieniowania mikrofalowego. Produkty reakcji wydziela się z mieszaniny reakcyjnej znanymi sposobami, polegającymi na ich wyekstrahowaniu ze stałego podłoża przy użyciu niewielkich ilości lotnych rozpuszczalników, przesączeniu i zagęszczeniu ekstraktu a następnie oczyszczeniu metodą chromatograficzną, korzystnie metodą chromatografii kolumnowej.

Stosowane w sposobie według wynalazku jako substraty, wyjściowe układy heterocykliczne są związkami znanymi.

Nowe związki stanowiące wynalazek, N-podstawione pochodne 4-metylo-2-imidazolidynonu oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu o ogólnym wzorze 1, w którym X i Y mają wyżej podane znaczenie, w zastosowanych warunkach syntezy, korzystnie wspomaganej mikrofalowo, otrzymuje się w sposób szybszy i wydajniejszy (42 do 88%) niż w warunkach klasycznej syntezy organicznej (10 do 15%), a czasy reakcji wynoszą od 2 do 5 minut, podczas gdy konwencjonalne procedury wymagają nawet kilkudziesięciu godzin ogrzewania.

Związki według wynalazku są strukturalnymi analogami jasmonu, reprezentującego grupę jasmonoidów, które należą do grupy wysoko cenionych substancji zapachowych o istotnym znaczeniu dla przemysłu kosmetycznego, a szczególnie perfumiarskiego (Bauer K., Garbe D., Surburg H., Common Fragrance and Flavor Materials: Preparation, Properties and Uses, 3rd ed, Wiley-VCH, Germany 1997). Charakteryzują się one kwiatowym, typowo jaśminowym zapachem oraz pełnią w roślinach rolę fitohormonalną. Te ketonowe składniki powstają w roślinach, w wyniku biosyntezy, z nienasyconych kwasów tłuszczowych, prawdopodobnie na podobnej drodze jak prostaglandyny w organizmach wyższych. Warunkują one kontakt z otoczeniem, wytwarzają barierę ochronną przed insektami, odpowiadają za wiele procesów i funkcji biologicznych zachodzących w organizmach roślinnych tj. produkcję enzymów roślinnych, stymulację procesów biosyntetycznych (Turner J.G., Ellis C., Devoto A.; Plant Cell, (2002) 153). Heterocykliczne analogi jasmonu są to związki otrzymane na drodze strukturalnej modyfikacji jasmonu polegającej na wprowadzeniu heteroatomów, w miejsce wybranych atomów węgla, do jego pięcioczłonowego pierścienia. Znane dotychczas heteroanalogi jasmonu wykazują bardzo interesujące i obiecujące właściwości zapachowe (Pawełczyk A., Zaprutko L., Eur.J.Med.Chem., 41 [2006] 586; Pawełczyk A., Zaprutko L., Eur.J.Med.Chem., (2008) doi: 10.1016/j.ejmech. 2008.07.028).

Nowe związki według wynalazku, ze względu na swoją strukturę oraz właściwości przejawiające się w specyficznym, przyjemnym zapachu, mogą być stosowane podobnie jak jasmon oraz jego znane pochodne, jako składniki zapachowe wyrobów perfumeryjnych, produktów chemii gospodarczej oraz innych artykułów wymagających ich aromatyzowania.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d I

W wykalibrowanej kolbie przystosowanej do prowadzenia reakcji wspomaganych mikrofalowo umieszczono dokładnie roztartą w moździerzu mieszaninę 2,76 g (20 mmoli) bezwodnego węglanu potasu K2CO3, 1,12 g (20 mmoli) wodorotlenku potasu KOH i 0,16 g (0,5 mmola) bromku tetrabutyloamoniowego (TBAB). Do otrzymanej mieszaniny dodano 0,50 g (5 mmoli) 4-metylo-2-imidazolidynonu, a następnie 0,68 g (4,5 mmola) 1-bromopentanu. Kolbę z dokładnie wymieszanymi reagentami, zaopatrzono w chłodnicę zwrotną i umieszczono w reaktorze mikrofalowym RM800pc o częstotliwości 2,45 GHz poddając działaniu promieniowania mikrofalowego o mocy 100 W przez 2 minuty w temperaturze 100-105°C. Po zakończeniu reakcji, stwierdzonym metodą chromatografii cienkowarstwowej (TLC), mieszaninę produktów ekstrahowano dwukrotnie przy użyciu 20 ml chlorku metylenu.

PL 213 416 B1

Wyciągi organiczne przesączono i zagęszczono pod zmniejszonym ciśnieniem a ciekłą pozostałość oczyszczono metodą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, przy użyciu mieszaniny heksan : octan etylu 1 : 6 jako fazy rozwijającej. Otrzymano 0,32 g 4-metylo-3-pentylo-2-imidazolidynonu (42% wydajności teoretycznej) w postaci blado żółtej cieczy o temperaturze wrzenia 254-258°C.

Rf (heksan : octan etylu 1:6) = 0,37.

MS, m/z (%): 170 (19,8) [M⁺]; 155 (1,2); 141 (3,0); 127 (3,1); 113 (100,0); 99 (7,6); 85 (9,6); 70 (12,9).

¹H NMR (5[ppm], CDCfe): 0,89 (t, J=6,9Hz, 3H, CH3 pentyl); 1,24 (d, J=6,0Hz, 3H, CH3); 1,27-1,38 (m, 4H, 2xCH2); 1,41-1,54 (m, 2H, CH2); 2,89-3,97 (m, 1H, N-CH2); 3,09-3,21 (m, 2H, H-5); 3,48-3,55 (m, 1H, N-CH2); 5,42 (szer. s, 1H, H-4).

¹³C-NMR (5[ppm], CDCl3): 14,07 (CH3); 18,26 (CH3 pentyl); 22,45/27,33/28,94 (3xCH₂); 43,97 (N-CH2); 50,45 (C-5); 51,46 (C-4); 161,22 (C=O).

Zapach: kwiatowy, bardzo zbliżony do cis-jasmonu.

P r z y k ł a d II

Prowadzono reakcję analogicznie jak w przykładzie I, stosując jednak warunki konwencjonalne zamiast suchego podłoża i promieniowania mikrofalowego. W kolbie kulistej zawierającej 30 ml toluenu i 1,38 g (10 mmoli) bezwodnego węglanu potasu K2CO3 umieszczono 0,50 g (5 mmoli) 4-metylo2-imidazolidynonu oraz 0,68 g (4,5 mmola) 1-bromopentanu. Mieszaninę taką ogrzewano w temperaturze wrzenia przez 12 godzin. Po ochłodzeniu mieszaninę reakcyjną przesączono a rozpuszczalnik oddestylowano pod zmniejszonym ciśnieniem. Z ciekłej pozostałości wydzielono metodą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, przy użyciu mieszaniny heksan : octan etylu 1 : 6 jako fazy rozwijającej, 0,09 g (wyd. 12%) 4-metylo-3-pentylo-2-imidazolidynonu w postaci blado żółtej cieczy o temperaturze wrzenia 254-258°C, identycznego z opisanym w przykładzie I.

P r z y k ł a d III

Postępując w sposób analogiczny jak w przykładzie I, oraz stosując jako substrat 4-metylo-2-imidazolidynotion otrzymano 0,33 g 4-metylo-3-pentylo-2-imidazolidynotionu (41% wydajności teoretycznej) w postaci blado żółtej cieczy o temperaturze wrzenia 276-279°C.

Rf (chloroform : etanol 10 : 1) = 0,52.

MS, m/z (%): 186 (1,1) [M⁺]; 171 (12,8); 157 (4,1); 143 (0,5); 129 (1,8); 115 (100,0); 100 (3,9); 86 (1,8); 71 (2,9).

¹H NMR (5[ppm], CDCL): 0,90 (t, J=6,9Hz, 3H, CH3 pentyl); 1,28 (d, J=6,1Hz, 3H, CH3); 1,31-1,41 (m, 4H, 2xCH2); 1,46-1,58 (m, 2H, CH2); 2,95-4,03 (m, 1H, N-CH2); 3,12-3,27 (m, 2H, H-5); 3,50-3,59 (m, 1H, N-CH2); 5,53 (szer. s, 1H, H-4).

¹³C-NMR (5[ppm], CDCl3): 14,09 (CH3); 19,23 (CH3 pentyl); 22,53/27,36/29,84 (3xCH₂); 42,98 (N-CH2); 51,63 (C-5); 53,36 (C-4); 168,27 (C=O).

Zapach: lekko ostry, zbliżony do cis-jasmonu.

P r z y k ł a d IV

W wykalibrowanej kolbie przystosowanej do prowadzenia reakcji wspomaganych mikrofalowo umieszczono dokładnie roztartą mieszaninę 0,55 g (4 mmole) bezwodnego węglanu potasu K2CO3, 0,22 g (4 mmole) KOH i 0,03 g (0,1 mmola) bromku tetrabutyloamoniowego (TBAB), do której dodano 0,12 g (1 mmol) 4-metylo-2-tiazolidynotionu, a następnie 0,23 g (1,5 mmola) 1-bromopentanu. Kolbę z dokładnie wymieszanymi reagentami, zaopatrzono w chłodnicę zwrotną i umieszczono w reaktorze mikrofalowym RM800pc o częstotliwości 2,45 GHz poddając działaniu promieniowania mikrofalowego o mocy 450 W przez 4 do 5 minut w temperaturze 100-105°C. Po zakończeniu reakcji, stwierdzonym metodą chromatografii cienkowarstwowej (TLC), produkt wyekstrahowano przy użyciu dwóch porcji po 20 ml chlorku metylenu lub chloroformu, ekstrakt przesączono i zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem a ciekłą pozostałość oczyszczono metodą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, przy użyciu mieszaniny heksan : octan etylu 1 : 6 jako fazy rozwijającej. Otrzymano 0,12 g 4-metylo-3-pentylo-2-tiazolidynonu (63% wydajności teoretycznej) w postaci bezbarwnej cieczy o temperaturze wrzenia 276-280°C.

Rf (heksan : octan etylu 1:6) = 0,85.

MS, m/z (%): 187 (17,8) [M⁺]; 172 (10,2); 158 (1,7); 144 (6,7); 140 (35,2); 130 (74,1); 116 (14,2); 102 (100,0); 74 (17,7).

¹H NMR (5[ppm], CDCL): 0,89 (t, J=6,9Hz, 3H, CH3 pentyl); 1,33 (d, J=6,3Hz, 3H, CH3); 1,25-1,35 (m, 4H, 2xCH2); 1,48-1,56 (m, 2H, CH2); 2,84-2,90 (m, 1H, N-CH2); 2,93-3,01 (m, 1H, N-CH2); 3,37-3,43 (m, 1H, H-5); 3,54-3,64 (m, 1H, H-5); 3,87-3,93 (m, 1H, H-4).

PL 213 416 B1 ¹³C-NMR (5[ppm], CDCfe): 13,96 (CH3 pentyl); 18,41 (CH3); 22,35/27,26/28,92 (3xCH₂); 33,16 (C-5); 42,61 (N-CH2); 54,60 (C-4); 171,21 (C=O).

Zapach: słodki, świeży, z wyczuwalną nutą kwiatowo-jaśminową, lekko kokosowo-anyżowy.

P r z y k ł a d V

Postępując w sposób analogiczny jak w przykładzie IV, oraz stosując jako substrat 4-metylo-2-tiazolidynotion otrzymano 0,89 g 4-metylo-3-pentylo-2-tiazolidynotionu (88% wyd. teoret.) w postaci bezbarwnej cieczy o temperaturze wrzenia 293-297°C.

Rf (heksan : octan etylu 1:6) = 0,88.

MS, m/z (%): 203 (29,8) [M⁺]; 188 (2,5); 174 (2,5); 170 (100,0); 159 (2,1); 146 (2,2); 132 (8,5); 117 (4,6); 101 (27,2); 86 (13,3); 71 (1,3); 56 (4,8).

¹H NMR (5[ppm], CDCh): 0,90 (t, J=6,9Hz, 3H, CH3 pentyl); 1,35 (d, J=6,6Hz, 3H, CH3); 1,32-1,41 (m, 4H, 2xCH2); 1,65-1,74 (m, 2H, CH2); 2,97-3,05 (m, 1H, N-CH2); 3,6-3,16 (m, 2H, H-5); 3,44-3,51 (m, 1H, N-CH2); 4,49-4,59 (m, 1H, H-4).

¹³C-NMR (5[ppm], CDCl3): 13,97 (CH3 pentyl); 20,56 (CH3); 22,22/28,95/30,87 (3xCH₂); 32,76 (C-5); 41,39 (N-CH2); 72,14 (C-4); 163,74 (C=S).

Zapach: ostry, słodki, z wyczuwalną nutą kwiatową, lekko kokosowo-anyżowy.

Claims (4)

1. N-podstawione pochodne 4-metylo-2-imidazolidynonu(tionu) oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu(tionu) o ogólnym wzorze 1, w którym X oznacza atom azotu lub atom siarki, a Y oznacza atom tlenu lub atom siarki.

2. Sposób otrzymywania N-podstawionych pochodnych 4-metylo-2-imidazolidynonu(tionu) oraz 4-metylo-2-tiazolidynonu(tionu) o ogólnym wzorze 1, w którym X oznacza atom azotu lub atom siarki, a Y oznacza atom tlenu lub atom siarki, znamienny tym, że związki o ogólnym wzorze 2, w których X i Y mają wyżej podane znaczenie poddaje się reakcji N-alkilowania halogenkiem pentylu, korzystnie 1-bromopentanem, przy czym reakcję prowadzi się na stałym podłożu, którym jest mieszanina bezwodnego węglanu potasu i wodorotlenku potasu w stosunku molowym od 1:3 do 3:1, z dodatkiem niewielkiej ilości bromku tetrabutyloamoniowego.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że bromek tetrabutyloamoniowy stanowi od 0,1% do 10,0% całej ilości podłoża stałego użytego do reakcji.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że reakcję N-alkilowania prowadzi się w warunkach promieniowania mikrofalowego.