Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
- Болаткызы Т., Верховодова С., Оспанов М. А., Турмуханова М.Ж., Мурзагулова К.Б.
- Селективное восстановление сопряженной кратной связи аминодиэфиров
- Болаткызы Т, Верховодова С., Оспанов М. А., Турмуханова М.Ж., Мурзагулова К.Б.
- Аминодиэфирлердің қосарланған қос байланысын таңдамалы түрде тотықсыздандыру Селективное восстановление сопряженной кратной связи аминодиэфиров
- Кілт сөздер
- Selective reduction of the conjugated double bond of aminodiethers
- Keywords
- Синтез непредельных диэфиров (НДЭ) (3-4).
- Синтез аминодиэфиров (ВДЭ) (5-6).
- Результаты и обсуждения
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
541 N H OH H 3 C CH 2 - CH = CH 2 N N H O - C H 3 C CH 2 - CH = CH 2 CH 3 N + (1) N H OCOC 6 H 5 H 3 C CH 2 - CH = CH 2 CH 3 + N + CH 3 COC 6 H 5 + O H C 6 H 5 + 278 + - HCl HCl HCl
Cl - Cl - HCl
N H OH H 3 C CH 2 - CH = CH 2 N N H O H 3 C COC
6 H 5 CH 3 N+ 5 + 4 C 6 H 5 OC . Cl - + COC 6 H 5 + . Cl - - ClCH 2 -CH=CH
2 + O - C 6 H 5 . Cl - N H OCOC 6 H 5 H 3 C 3 + CH 3 N + COC
6 H 5 + CH 3 HCl H HCl C
Промежуточный комплекс (5) при нагревании отщепляет молекулу хлористого аллила с образованием амида более стабильного вследствие наличия сопряжения неподеленной электронной пары атома азота с карбонильной группы, который далее образует дибензоат (3). Образование промежуточных комплексов проходит с разогревом реакционной смеси (при 110 о С в реакционной смеси температура резко подскакивает до 140 о С). Их распад с отщеплением молекулы гидрохлорида пиридина из промежуточных комплексов и проходит во времени (8 часов). Не исключено, что этерифицирующим агентом также является и ангидрид, который легко присоединяет нуклеофилы sp- углеродному атому. Чтобы доказать наши предположения относительно такой схемы этерификации, нами проведены исследования с изменениям порядка прибавления реагентов, их мольных соотношений. Известно, что пиридин с галоидангидридами кислот может реагировать с образованием нескольких соединений [5]:
N
6 H 5 -COCl + N COC 6 H 5 N HCl
Cl - (C 6 H 5 CO) 2 O
При осторожном смешивании пиридина с хлористым бензоилом (к хлористому бензоилу прикалывают пиридин в эфире, бензоле, петролейном эфире или без ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
542 растворителя в атмосфере сухого азота) образуется N-бензоилпиридиний хлорид (278). При обратном порядке смешения реагентов образуется только хлоргидрат пиридина. Однако хлорид N-бензоилпиридиния до сих пор в чистом виде не выделен. N-бензоилпиридиний хлорид обладает несколькими реакционными центрами как в ядре, так и в N-бензоиле. Ацилирование спиртов заключается в атаке нуклеофильного агента по внекольцевому атому углерода, связанному с гетероатомом. Действительно, при осторожном прибавлении пиридина в толуоле к хлористому бензоилу наблюдается экзотермическая реакция образования N- бензоилпиридиний хлорида. Затем добавили к N-бензоилпиридинийхлориду -изомер 1-аллил-2,5- диметилпиперидин-4-ола и реакционную массу подогрели до 110 о С в массе. При этом на- блюдался подъем температуры в массе до 140 о С, З атем реакционная смесь выдерживалась 8 часов при 110-115 о С в массе до прекращения выделения хлористого водорода. В сложившейся в настоящее время для реакций по карбонильной группе N- бензоилпиридиний хлорида допускается равновесное образование тетраэдрического продукта присоединения с последующим его распадом [5].
N H OH H 3 C CH 2 -CH=CH 2 N N H O - C
H 3 C CH 2 - CH = CH 2 CH 3 N + (1) N H OCOC
6 H 5 H 3 C CH 2 - CH = CH 2 CH 3 + (2)
N + CH 3 COC
6 H 5 + O H C 6 H 5 K -1 + + Cl - Cl - HCl K 1 K 2 K 2
Бензоат (2) (pK а 9,2) более сильное основание, чем пиридин (рК а 5,51) поэтому выделяющийся хлористый водород присоединяется по атому азота бензоата, а не пиридина. Расщепление комплекса начинает лимитировать общую скорость процесса. Установлено, что в данном случае важен порядок прибавления реагентов: вначале получают N-ацилпиридиний хлорид прибавлением к хлористому бензоилу в толуоле, а затем при нагревании по карбонильному атому углерода N-ацилпиридиний хлорида присоединяется 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ол (1) с образованием тетраэдрического продукта присоединения с последующим его медленным распадом и образованием целевого продукта (2). Оптимальное мольное соотношение пиридин : хлористый бензоил : 1-аллил-2,5- диметилпиперидин-4-ол 1,0-1,2:1,0-1,2:1,0. В производственных условиях это со- отношение составляет 1,2:1,2:1,0. Температура реакции 110°С, с понижением температуры до 95 0 С снижается и скорость реакции, с повышением температуры начинаются побочные реакции разложения. Реакцию рекомендуется проводить в толуоле для лучшего отделения кристаллов
Заключение
Изучена реакция ацилирования α-изомера 1-аллил-2,5-диметилпиперидин-4-ола с ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
543 целью оптимизации данной стадии для внедрения ее в производство лекарственного препарата. Отработаны оптимальные условия этерификации, препятствующие образованию побочных продуктов и предложен механизм реакции ацилирования, объясняющий причину образования побочных продуктов и условий, предотвращающих их образование.
1. Назаров И.Н., Шарифканов А.Ш., Данилова К.Ф. Сообщение 60. Синтетические обезболивающие вещества. XXI. Синтез эфиров -формы 1-алкенил-2,5-диметил-4- пиперидолов // Изв.АН СССР. ОХН. – 1956.-№6-С.739-747. 2.
Черкасова Е.М., Богатков С.В., Головина З.П. Третичные амины в реакциях ацильного переноса // Успехи химии – 1977.- Т.46,№3 – С.477-506. 3.
Сообщение 8. Реакция этерификации и пространственное строение некоторых 4- фенилпиперидолов.//Изв.АН СССР. ОХН.-1960.-С.627-631. 4.
51 с. 5.
Шейнкман А.К., Суминов С.И., Кост А.Н. N-ацильные соли пиридиния и его бензоаналогов //Успехи химии – 1973.- т. XLII, вып.8.-С.1415-1450.
1.
Назаров И.Н., Шарифканов А.Ш., Данилова К.Ф. Сообщение 60. Синтетические обезболивающие вещества. XXI. Синтез эфиров -формы 1-алкенил-2,5- диметил-4-пиперидолов // Изв.АН СССР. ОХН. – 1956.-№6-С.739-747. 2.
Черкасова Е.М., Богатков С.В., Головина З.П. Третичные амины в реакциях ацильного переноса // Успехи химии – 1977.- Т.46,№3 – С.477-506. 3.
Сообщение 8. Реакция этерификации и пространственное строение некоторых 4- фенилпиперидолов.//Изв.АН СССР. ОХН.-1960.-С.627-631. 4.
51 с. 5.
Шейнкман А.К., Суминов С.И., Кост А.Н. N-ацильные соли пиридиния и его бензоаналогов //Успехи химии – 1973.- т. XLII, вып.8.-С.1415-1450.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
544 УДК 547.426+547.304+547.418+541.13
Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан E-mail: t_mirgul@mail.ru
Представлены результаты селективного восстановления активированной кратной связи енаминоэфиров, содержащих в структуре систему кратных С=С, С=О связей и неактивированную двойную связь в аллильном фрагменте. Установлено, что борорганические натриевые гидриды способны селективно восстанавливать сопряженную двойную связь, не затрагивая карбонильный фрагмент в карбалкоксильной группе и препенильную группу.
натрия.
Болаткызы Т, Верховодова С., Оспанов М. А., Турмуханова М.Ж., Мурзагулова К.Б.
әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы қ., Қазақстан *E-mail: t_mirgul@mail.ru
тотықсыздандыру Селективное восстановление сопряженной кратной связи аминодиэфиров
Құрылымда С=С және С=О қос байланыстар жүйесі бар енаминоэфирлердің белсенді және аллил фрагменттіндегі белсенді емес қос байланыстарды таңдамалы түрде тотықсыздандыру нәтижелері келтірілген. Борорганикалық натрий гидридтері карбалокси топтағы карбонилді фрагментті және пропенил тобындағы қос байланысты тотықсыздандырмай, қосарланған қос
байланысты таңдамалы түрде тотықсыздандыратыны анықталынды. Кілт сөздер: енаминоэфир, аллиламин, ацетосірке эфирі, натрий боргидриді. Bolatkyzy T, Verkhovodova C., Ospanov M.A., Turmukhova M.Zh., Murzagulova K.B.
al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan E-mail: t_mirgul@mail.ru
Presents the results of the selective reduction of the activated double bond of enaminoethers that containing in the structure of a system of double C=C, C=O bonds and non- activated double bond in the allyl fragment. It was found that sodium organoboron hydrides capable of selectively reducing the conjugated double bond without affecting the carbonyl fragment of carboaloxy group and propenyl group. Keywords: enaminoether, allylamine, acetoacetic ester, sodium borohydride.
Алкиловые эфиры -аминопропановой кислоты, содержащие реакционноспособную вторичную аминогруппу, являются важными промежуточными продуктами в синтезе ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
545 многих лекарственных препаратов, пестицидов и других биологически активных соединений. Так, 1-метил-2-карбометоксиэтил-(2-метил-2-карбоэтоксиэтил)метиламин используется в синтезе 1,2,5-триметилпиперидона-4, синтона в синтезе лекарственного препарата промедола. Нуклеофильное присоединение аминов по кратной связи эфиров акриловых кислот - одна из разновидностей реакции Михаэля. В качестве кислоты (С-Н) в данном случае выступает амин. Имеющиеся данные по синтезу эфиров -аминокислот по Михаэлю показывают, что этот вопрос изучен весьма слабо. Представляло интерес усовершенствовать способ получения аминодиэфиров, исходя из енаминодиэфиров, установить оптимальный вариант использования источника гидрид- иона и установить механизм региоселективного восстановления кратной С=С-связи Экспериментальная часть Синтез моноэфиров (1-2). К спиртовому раствору амина добавляют алкилакрилат или акрилонитрил в соотношении (амин:акрилат 1:1,1), каталитическое количество кислого катализатора и гидрохинон. Смесь тщательно перемешивают и оставляют в холодильнике на ночь. На следующий день растворитель отгоняют в вакууме водоструйного насоса (температура бани не должна превышать 65 0 С для предотвращения полимеризации продукта). Остаток (подвижная жидкость красного цвета) разгоняют в вакууме масляного насоса. Синтез непредельных диэфиров (НДЭ) (3-4). В колбу, снабженную насадкой Дина- Старка и холодильником Либиха, помещают моноэфир и ацетоуксусный эфир (АУЭ), растворенные в абсолютном растворителе, добавляют п-толуолсульфокислоту, нанесенную на силикагель. Смесь кипятят на водяной бане до тех пор, пока не выделится эквимольное исходным реагентам количество воды. Затем, оставшийся растворитель отгоняют в вакууме водоструйного насоса. Продукт фракционируют в вакууме масляного насоса.
диэфира (НДЭ) растворяют в изопропиловом спирте, рН которого примерно равен 6, и помещают в плоскодонную колбу. Растворенный НДЭ выдерживают при определенной температуре, затем небольшими порциями добавляют боргидрид натрия так, чтобы температура реакционной смеси не превышала комнатной. После добавления всего количества боргидрида натрия, реакционную массу подкисляют 18%-ой соляной кислотой до рН=2. Затем раствор отфильтровывают от выпавшего осадка и отгоняют азеотропную смесь растворителя с водой. После чего реакционную массу подщелачивают до рН=9 –11 и многократно экстрагируют бензолом. Бензольные вытяжки объединяют и сушат над прокаленным сульфатом магния. Затем бензол отгоняют в вакууме водоструйного насоса. Полученные продукты не подвергаются ректификации из-за осмоления при температуре выше 100
0 С.
Результаты и обсуждения С целью синтеза ключевых полупродуктов в синтезе γ-пиперидонов и других веществ и материалов, потенциально обладающих практически полезными свойствами, проведена реакция нуклеофильного присоединения аминов к алкилакрилатам. Моноэфиры (1-2) получены реакцией присоединения аминов по активированной двойной углерод-углеродной связи. В качестве аминной компоненты были использованы метил- и аллиламины, а в качестве соединений с активированной двойной углерод-углеродной связью был использованы метилметакрилат. Физико-химические и спектральные данные приведены в таблице 1.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
546 Таблица 1 – Физико-химические константы и ИК-спектральные данные моноэфиров (1-2)
Соединение Т.кип./мм.рт.ст (т.пл.,
С)
20 D n
Выход, % Характеристическая полоса, ν, см -1
C=O
СН=СН
2
1 40-42/2-3 1,4237
64,5 1733
- 2 68-69/2-3 1,4430 72,3
1735 1610
Способность к присоединению у непредельных соединений типа СН 2 =СН-Х
определяется поляризацией двойной связи под влиянием электроноакцепторного заместителя. Кроме того, на реакционную способность сказываются тип нуклеофильной компоненты, полярные и стерические воздействия в переходном состоянии. В связи с этим, в реакции присоединения аминов к акрилатам нами были использованы кислые катализаторы (хлорид аммония или пирогаллол), поскольку применение в реакции кислого катализатора, являющегося потенциальным донором электронов, значительно ускоряет течение реакции и повысить выход целевого аминоэфира. Роль кислого катализатора заключается, в протонировании сложноэфирной группировки, при котором происходит дополнительный сдвиг электронной плотности и увеличение электронодефицитности концевого атома углерода терминальной двойной связи. HC C CH 3 C O OCH
3 H + HC C CH 3 C OH OCH 3 + + + +
Однако, если исходить из того факта, что количество применяемого катализатора существенно меньше амина, взятого в избытке, и что добавки кислого катализатора должны связываться амином, то следует сделать допущение протекания процесса через переходное состояние, характеризующееся заметным или полным разделением зарядов. В нашем случае превращение переходного комплекса в устойчивый продукт – аминоэфир, требует двойного переноса протона и, следовательно, присутствия в среде потенциальной кислоты: H 2
C CH 3 C O OCH 3 N H H H 3 C B AH BH A H N H 3 C CH 2 H C CH 3 COOCH
3 + -
В – основание, АН-кислота. В таком синхронном акте роль основания выполняют метиламин, продукт реакции аминоэфир и отрицательная часть диполя спирта. Было установлено, что при проведении реакции присоединения в этиловом спирте происходит переэтерификация метоксигруппы на этоксильный радикал. Например, при синтезе (1,2) в этаноле с выходом до 10% был получен продукт его переэтерификации.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
547 NH H 3 C R АУЭ АУЭ - ацетоуксусный эфир N H
COOC R 2 COOEt Me -H 2 O (3,4) COOCH 3 H 3 C N H 3 COOC R 2 COOEt Me (5,6)
H 3 C (1,2)
Рисунок 1 – Общая схема синтеза аминодиэфиров (1-6)
Нами впервые осуществлен синтез енаминодиэфиров (3-4), которые в дальнейшем были использованы в качестве исходных полупродуктов в синтезе γ-пиперидонов с метильным и аллильным заместителем при азоте и метильными заместителями во втором и пятом положениях пиперидинового цикла. Непредельные диэфиры (3-4), были получены конденсацией ацетоуксусного эфира с соответствующими моноэфирами (1-2). В связи с тем, что реакция дегидратации является обратимым процессом и реакция проходит очень медленно (в течение нескольких суток), нами был усовершенствован процесс дегидратации. Известно [1], что хорошим катализатором дегидратации вторичных и третичных спиртов является п-толуолсульфокислота, нанесённая на силикагель. Силикагель представляет собой равномерную, недеформируемую, трехмерную сетку из плотноупакованных частиц коллоидного оксида кремния. Эффективность применения силикагеля в реакциях дегидратации спиртов определяется кислотными свойствами его поверхности. В обзорной статье [1], приводится сравнительное исследование ряда неорганических оксидов с целью поиска оптимальных условий проведения реакций и выходов их продуктов. В некоторых случаях состав оксида может не влиять на течение процесса или влиять несущественно, т.е. оксиды (например, кремния или алюминия, чистые или смешанные) оказываются «взаимозаменяемыми». Каталитическое действие п-толуолсульфокислоты, нанесенной на силикагель, обладающий кислотной природой, катализирует процесс енолизации этилового эфира ацетоуксусной кислоты и активирует электрофильное карбонильное соединение.
CH
C O CH 2 C O OC 2 H 5 CH 3 C OH C H C O OC 2 H 5
Рисунок 2 – Кето-енольная таутомерия ацетоуксусного эфира
Енольная форма ацетоуксусного эфира гораздо эффективнее вступает в реакцию дегидратации, по сравнению с таутомерной карбонильной. В связи с этим, представляло интерес использовать в качестве катализатора дегидратирующую смесь, состоящую из дегидратирующего агента – пара- толуолсульфокислоты, нанесенной на силикагельПрименение катализатора позволило снизить продолжительность реакции в 2-3 раза.
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|