ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
534
УДК 547, 362:547.818:322, 3
1
Ягудеев Т.А.*,
2
Джелдыбаева И.М.,
1
Саменова К.
1
Алматинский технологический университет, г. Алматы
2
ДГП НИИ Новых химических технологий и материалов, г. Алматы
Е-mail: t_yagudeev@mail.ru, us.niinhtm@mail.ru
Синтез и изучение свойств эфиров гетероциклических оксибутадииновых
кислот
Разработан синтез и изучены свойства 2,2-диметил-4-(4карэтоксибутадиин-1,3-ил)-
тетрагидропиранол-4 и 1,2,5-триметил-4- (4 карбэтоксибутадиин)-пиперидола-4,
проведено каталитическое гидрирование синтезированных соединений на никеле Ренея и
скелетном никелевом катализаторе с добавками 15 % W.
Ключевые слова: никелевые катализаторы
1
Ягудеев Т.А.,
2
Джелдыбаева И.М.
1
Саменова К.
Алматы технологиялық университеті, Алматы қ., Қазақстан
2
ЕМК Жаңа химиялық технологиялар мен материалдар ҒЗИ, Алматы қ., Қазақстан
Синтездеу және гетероциклді оксибутадиинді қышқылдың күрделі
эфирлерінің қасиеттерін зерттеу
Мақалада 2,2-диметил-4-(4-карбэтоксибутадиин-1,3-ил)-тетрагидропиранол-4 және
1,2,5-триметил-4-(4-карбэтокси-бутадиин)-пиперидол-4
изомерлерін синтездеу және
касиеттерін зерттеу көрсетілген. Алынған қосылыстардың никель Реней және 15 %W
қосылған никель катализаторларында гидрленуі келтірілген.
Түйін сөздер: никель катализаторлары
1
Yagudeev T .A.,
2
Jeldybayeva I.M.,
1
Samenova K .
1
Almaty Technological University, Almaty, Kazakhstan
1
ASE SRI of New Chemical Technologies and Materials, Almaty, Kazakhstan
Syntheses and studies of properties of esters of heterocyclic oxybutadiyne acids
By catalytically hydrierung on the catalyse nickel Renie and nickel-tungsten catalyst by
addition of wolfram(15% W) have elaborated of synthesis of ismers 2,2-dimethyl-4-(4-
carboetoxybutadiyne-1,3-il)-tetragydropiranol-4 and 1, 2, 5-trimethyl-4-(4-carboetoxybuta-
diyne)-piperidol-4 .
Keywords: nickel catalysts
Введение
С целью разработки синтезов гетероциклических диацетиленовых оксикислот мы
воспользовались реакцией Ходкевича, протекающей в весьма мягких условиях. /1/
Несимметричной конденсацией бромзамещенных гетероциклических ацетиленовых
спиртов (1,2
,
) с этиловым эфиром пропиоловой кислоты синтезировали
гетероциклические бутадииновые кислоты (3,4
,
).
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
535
Эта конденсация легко протекает в присутствии однохлористой меди по следующей
схеме:
Строение синтезированных соединений подтверждены спектральными данными. В
ИК-спектрах синтезированных диацетиленовых соединений (3,4
,
) имеются
характерные полосы в области 2155 см
-1
, 2235-2260см
-1
(-С
С-), 1670-1712см
-1
(С=О) и
3310-3410 (ОН).
Физико-химические данные синтезированных новых соединений сведены в
таблицу1;
При гидролизе эфиров гетероциклических оксибутадииновых кислот водным
растворам щелочи с высоким выходом синтезированы соответствующие кислоты. Мы
исследовали возможность синтеза гетероциклических оксибутадиинкарбоновых кислот из
диацетиленовых
спиртов,
которые
переводились
в
магнийпроизводные
без
предварительной их очистки, а затем карбоксилировались углекислым газом. Оказалось,
что магнийпроизводные легко получаются в обычных условиях, а карбоксилирование
осуществляется пропусканием тока углекислого газа при комнатной температуре, с
выходом 60-70%.
В целях доказательства строение и исследования реакционной способности
сопряженных тройных связей, а также синтеза новых важных
групп физиологических активных соединений нами изучены реакции гидрировании
2,2-диметил-4-(4-карбэтоксибутадиин-1,3-ил)-тетрагидро-пиранола-4 (VII) и
-изомера
1,2,5-триметил-4-(4-карбэтоксибутадиин)-пиперидола-4 (X β) на никеле Ренея и
скелетным никелевом катализаторе с добавками вльфрама (15 весовых % W) в среде
метанола при температуре опыта 30
о
С.
Таблица 1 – Эфиры гетероциклических диацетиленовых оксикислот
Формула
соединения
Выхо
д
%
Т.пл.
0
С
Брутто
формула
Найдено,%
Вычислено,%
C
H
N
C
H
N
3
78
70-71
C
14
H
18
O
4
67.14
7.86
-
67.20
7.20
-
4
-изомер
75
95
C
15
H
21
NO
3
68.78
7.28
5.24
68.44
7.95
5.30
4 γ-изомер
69
117-
119
C
15
H
21
NO
3
68.52
7.90
5.44
68.44
7.95
5.30
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
536
На рисунке 1 представлены кинетические и потенциометрические кривые
гидрирования
2,2-Диметил-4-(4карэтоксибутадиин-1,3-ил)-тетрагидропиранол-4
на
скелетном никельвольфрамовом катализаторе, содержащим 5 весовых % W (кривая 2) в
метаноле при 30
о
С. Из рисунка видно, что как на никеле Ренея, так и на скелетном
никельвольфрамовом катализаторе гидрирование идет с убывающей скоростью. Реакция
идет до полного насыщения непредельных связей.
В момент внесения вещества, потенциала как скелетного никеля, так и скелетного
никельвольфрамового катализатора смещается на 400-420 мв, затем постепенно
смещается в катодную сторону, превышая значения
о
к концу опыта на 30-50 мв.
1-Никель Ренея, 2 - никель-вольфрамовые катализаторы (5 масс. % W)
Рисунок 1 – Кинетические и потенциометрические кривые
гидрирования 2,2-Диметил-4-(4карэтоксибутадиин-1,3-ил)-
тетрагидропиранол-4, при температуре 30
о
С
Сравнение начальной скорости гидрирования указанного соединения на никеле
Ренея и скелетном никельвольфрамовом катализаторе показывает, что скелетный
никельвольфрамовый катализатор почти в 2 раза активнее никеля Ренея.
Эксперимент
2,2-Диметил-4-(4´-карбэтоксибутадиин-1´,3´-ил)-тетрагидропиранол-4.
В
трехгорлой колбе, снабженной термометром, капельной воронкой, мешалкой помещено
раствор 4,90 г (0,05 моль) этилового эфира пропиловой кислоты в 25 мл метанола
и 0,4 г однохлористой меди, 0,34 г гидроксиламина (хлористоводородная соль), 6,6 г (0,09
моль) бутиламина. Затем прибавили по каплям 11,6 г (0,05 моль) раствора 2,2-диметил-4-
бромэтинилпиранола-4 в 50 мл метанола. Реакционная смесь перемешивалась в
течение 10-12 часов при температуре 65-70
о
С. реакционная смесь обрабатывали 10 %
раствором соляной кислоты до кислой реакции по Конго.
Продукт экстрагировали эфиром. Эфирная вытяжка высушена над безводным
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
537
поташом.
После отгонки эфира продукт закристаллизовался. После перекристаллизации
из бензола получено 9,7 г (78 % от теоретического) 2,2-диметил-4-(4´-
карбэтоксибутадиин-1´, 3´-ил)-тетрагидропиранола-4с т.пл.70-71
о
С.
Найдено %: С 67,14; Н 7,86; С
14
Н
18
О
4
Вычислено %: С 67,20; Н 7,20.
1,2,5-триметил-4-(4´-карбоксибутадиин-1´,3´-ил)-тетрагидропиранол-4. Раствор
2,5 г (0,01 моль) 2,2-диметил-4-(4´-карбэтоксибутадиин-1´,3´-ил)-тетрагидропиранола-4 48
г (0,2 моль) едкого натра в воде перемешивали в течение 3 часов. Затем нейтрализовали
раствором соляной кислоты и экстрагировали эфиром. Эфирный раствор высушен над
поташом. После отгонки растворителя остаток перекристаллизован из бензола. Получено
1,36 г (75% от теоретического) 1,2,5-три5метил-4-(4´-карбоксибутадиин-1´,3´-ил)-
тетрагидропиранола-4 с Т
т.пл
= 95
о
С. В ИК-спектрах: 2155 см
-1
(ОН)
Найдено %: С 64,76; Н 6,18; N 5.32 С
15
Н
14
О
3
N
Вычислено %: С 64,86; Н 6,32 N5.30
Список литературы
1
Ж.К. Диканбаева, Н. У. Алиев, Т.А. Ягудеев. Синтез и исследование свойств
али- и гетероциклических ениновых и полииновых спиртов // Вестник КазНу. Сер. Хим.
2007.№1(45).С.213-218.
2
Алиев Н.У., Ягудеев Т.А., Абдраимов Б.Н. использование литийалюминий-
органических комплексов для синтеза гетероциклических диендиинов / Материалы
научно-технической конференции «Инновационные пути развития нефтегазовой отрасли
Республики Казахстан»,Алматы. 2007.-С.-282-284.
References
1
Zh.K Dikanbaeva, N.U Aliyev, T.A Yagudeev. Synthesis and research of properties
Ali and heterocyclic eninovyh and polyyne alcohols // Herald penalty. Ser. Chem. 2007.№1 (45).
- P.213-218.
2
2. Aliyev N.U, Yagudeev T.A, Abdraimov B.N. The use of lithium aluminum-organic
complexes for the synthesis of heterocyclic diendiinov / Materials Science and Technology
Conference "Innovative way of development of the oil and gas industry of the Republic of
Kazakhstan", Almaty. 2007, P.282-284.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
538
УДК 547.426+547.304+547.418+541.13
Кенжегалиев Н., Оспанов М.А., Турмуханова М.Ж., Мурзагулова К.Б.
Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
E-mail:
t_mirgul@mail.ru
Теоретические аспекты этерификации пиперидиновых спиртов
Представлены результаты реакции этерификации пиперидиновых спиртов,
являющейся важной стадией в синтезе фармакологически активных соединений.
Установлена структура и роль активного ацилий-катиона в региоселективной
этерификации и определены оптимальные условия реакции ацилирования пиперидиновых
спиртов.
Ключевые слова: пиперидиновые спирты, ацилий-катион, этерификация,
хлористый бензоил..
Кенжегалиев Н., Оспанов М.А., Турмуханова М.Ж., Мурзагулова К.Б.
әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы қ., Қазақстан
*E-mail:
t_mirgul@mail.ru
Пиперидин спирттерін этерификациялаудың теориялық негіздері
Фармакологиялық белсенді қосылыстар синтезіндегі маңызды саты болып
табылатын пиперидин спирттерін этерификациялау реакциясының нәтижелері
келтірілген. Региотаңдамалы этерификациялауда белсенді ацилий-катионының рөлі мен
құрылысы және пиперидин спирттерін ацилдеу реакцияларының оңтайлы жағдайлары
анықталынды.
Кілт сөздер: пиперидин спирттері, ацилий-катион, этерификация, бензоил хлориді.
Kenzhegaliev N., Ospanov M.A., Turmukhova M.Zh., Murzagulova K.B.
al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan
*E-mail:
t_mirgul@mail.ru
Theoretical aspects of the esterification of piperidine alcohols
Presents the results of the reaction of esterification of piperidine alcohols, which is an
important step in the synthesis of pharmacologically active compounds. It is established the
structure and role of active acylium-cation in the regioselective esterification and the optimal
reaction conditions of acylation of piperidine alcohols.
Keywords: piperidine alcohols, acyl cation, esterification, benzoyl chloride.
Введение
Реакция этерификация пиперидиновых спиртов является важной стадией в
производстве отечественного препарата Рихлокаин, обладающего широким спектром
фармакологической активности. В связи с этим представляло интерес изучение реакции
ацилирования α-изомера 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола с целью оптимизации
данной стадии для внедрения ее в производство лекарственного препарата. Кроме того,
возникла необходимость подбора оптимальных условий этерификации, которые
препятствовали бы образованию побочных продуктов и предложить механизм реакции
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
539
ацилирования, объясняющий причину образования побочных продуктов и условий,
предотвращающих их образование.
Экспериментальная часть
Методика этерификации. К хлористому бензоилу в пиридине прикапывают
раствор 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола в толуоле и нагревают при 115
о
С 8 часов
(до прекращения выделения хлористого водорода). При охлаждении выпавший осадок
гидрохлорида бензойного эфира 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола отфильтровывают,
промывают на фильтре ацетоном и перекристаллизовывают из абсолютного 2-пропанола.
Результаты и обсуждения
Для синтеза о-эфиров аминоспиртов используют либо метод N
О
перегруппировки легко доступных амидов этих аминоспиртов [1], либо метод
этерификации путем нагревания хлоргидрата аминоспирта и хлорангидрида кислоты
[2]. В случае трудно этерифицирующихся спиртов при нагревании с хлористым
бензоилом при низких температурах реакция или совсем не идет или приводит к
образования N,О-дибензоата.
Известно, что хлорангидриды кислот реагируют с изомерными пипе-ридолами
особенно активно, если третичные амины пиперидолы способны к внутримолекулярному
ацилированию [2].
Например, при смешивании пиперидин-4-олов и хлорангидрида кислоты образуются
довольно устойчивые четвертичные комплексы с ацилирующим агентом.
N
OH
C
6
H
5
H
3
C
(a)
N
OH
C
6
H
5
C
6
H
5
OC
CH
3
+
N
H
3
C
C
6
H
5
+
C
O
H
O
C
6
H
5
N
OCOC
6
H
5
C
6
H
5
H
3
C
H
+
C
6
H
5
COCl
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Комплексы пиперидин-4-олов могут перегруппироваться в эфир только в случае цис-
положения ацильной и гидроксильной групп, так как только в этом случае может
произойти сближение реагирующихся групп при конверсии цикла в "лодку". Так,
например, N-этоксиэтил- и N-бутокси- этил-4-фенил-пиперидин-4-олы этерифицируются
при комнатной температуре с высокими выходами.
-Изомер
1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ол относится (1) к трудно О-
ацилируемым соединениям. Этерификация
-изомера 1-аллид-2,5-диметил-пиперидин-4-
ола (1) хлористым бензоилом в присутствии пиридина была разработана А.Ш.
Шарифкановым с сотр. [3]. Метод вошел в опытно-промышленный регламент
производства рихлокаина [4]. К 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола (1) в сухом
пиридине в 2 порции прибавляют бензоил хлористый и реакционную смесь выдерживают
8 часов при 115 °С. Мольное соотношение реагентов 1:2,5:2, (1-аллил-2,5-
диметилпиперидин-4-ол : пиридин : хлористый бензоил). В полупромышленных условиях
было проведено 5 операций по получению фармакопейного рихлокаина в вышеописанных
условиях. Максимальный выход рихлокаина составил 54,8 % в расчете на загруженный 1-
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
540
аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ол (1).
Хотя этерификация вторичных и третичных спиртов галоидангидридами кислот
широко применяется в практике органического синтеза в промышленном масштабе,
единого мнения о её механизме в настоящее время не существует. С целью повышения
выхода фармакопейного рихлокаина нами были продолжены исследования по изучению
этерификации. 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола (1) хлористым бензоилом как в
присутствии пиридина, так и без него.
Изучение состава маточника показало, что основным побочным продуктом реакции
этерификация является дибензоат (3), содержание которого составляет 40-42 %
N
H
OH
H
3
C
CH
2
- CH = CH
2
N
N
H
OCOC
6
H
5
H
3
C
CH
2
- CH = CH
2
CH
3
N
H
OCOC
6
H
5
H
3
C
COC
6
H
5
CH
3
(2)
(3)
(1)
+
+
+ 2C
6
H
5
COCl
HCl
Дибензоат (3) представляет собой вязкое масло зеленого цвета, не способное к
протонизации при действии концентрированной соляной кислоты. Перегоняется в
вакууме масляного насоса при 210-220
о
С (2 мм.рт.ст).
Образование дибензоата (3) очевидно проходит по схеме: а) при прибавлении к
аллилпиперидолу в растворе пиридина хлористого бензоила с разогревом идут
конкурирующие реакции образования гидрохлоридов третичных аминов и их N-ацильных
четвертичных солей.
N-ацильные четвертичные соли пиперидола и пиридина под действием влаги воздуха
распадаются с образованием соответствующих гидрохлоридов и бензойного ангидрида
N
H OH
H
3
C
CH
2
- CH = CH
2
N
N
H OH
H
3
C
CH
2
- CH = CH
2
CH
3
+
2
+
+ C
6
H
5
COCl
N
H OH
H
3
C
CH
2
- CH = CH
2
CH
3
+
H
5
H
6
CO
N
+
+
1
(C
6
H
5
CO)
2
O +
N
276
HCl
Cl
-
COC
6
H
5
Cl
-
HCl
Хотя основность 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола выше, чем основность
пиридина, однако последнего было взято в реакцию в 2,5 раза больше, и также нужно
учитывать и большую резонансную стабилизацию N-бензоилпиридиний хлорида (3) по
сравнению с комплексом, поэтому образование соединений побочных продуктов
равновероятно.
Гидрохлорид (1) является результатом частичного распада четвертичного комплекса
(4) под влиянием избытка пиридина. Затем при нагревании N-ацилпиридиний хлорид
этерифицирует пиперидин-4-олы (1) и (5) через образование промежуточных структур,
которые далее распадаются с образованием соединений по схеме:
|