Способ получения 1-аминометил- , -алкадиинов
Владельцы патента RU 2402516:
Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИИ И КАТАЛИЗА Российской Академии Наук (RU)
Изобретение относится к способу получения 1-аминометил-α,ω-алкадиинов общей формулы (I):
где R2N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил, характеризующемуся тем, что α,ω-диацетилены НС≡С-(СН2)n-С≡СН, где n=4, 6, 8, подвергают взаимодействию с гем-диаминами R2NCH2NR2, где R2N такое же, как определено выше, в присутствии катализатора однохлористой меди (CuCl), взятыми в мольном соотношении α,ω-диацетилен:гем-диамин:CuCl=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5 ммолей без растворителя при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 4-5 ч. 1-аминометил-α,ω-алкадиины могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности для получения труднодоступных полициклических соединений, а также в синтезе веществ с биологической активностью. Технический результат - способ позволяет увеличить выход целевых продуктов. 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 1-аминометил-α,ω-алкадиинов общей формулы (I):
где R2N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил.
α,ω-Аминометилированные диацетилены могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности в синтезе труднодоступных полициклических соединений (А.Т.Бабаян. Внутримолекулярные перегруппировки солей четырехзамещенного аммония. Ереван: Изд. АН АрмССР, 1976, с.159-348).
Известен способ (G.W.Kabalka, L.L.Zhou, L.Wang, M.Pagni. A microwave-enhanced, solventless Mannich condensation of terminal alkynes and secondary amines with para - formaldehyde on cuprous iodide doped aluminia. Tetrahedron 62 (2006) 857-867) получения аминометилированных диацетиленов, в частности 1,4-ди(2-алкинил)пиперазинов общей формулы (2), взаимодействием терминальных ацетиленов с пиперазином и формальдегидом в присутствии стехиометрических количеств иодида меди и окиси алюминия при ультразвуковом облучении с выходом 49-65% по схеме:
Известным способом не могут быть получены 1-аминометил-а,со-алкадиины общей формулы (1).
Известен способ (G.W.Kabalka, L.L.Zhou, L.Wang, M.Pagni. A microwave-enhanced, solventless Mannich condensation of terminal alkynes and secondary amines with para - formaldehyde on cuprous iodide doped aluminia. Tetrahedron 62 (2006) 857-867) получения аминометилированных диацетиленов (3) взаимодействием 1 экв. диацетиленового соединения с избытком параформальдегида и 2 экв. вторичного амина в присутствии стехиометрических количеств иодида меди и окиси алюминия при ультразвуковом облучении с выходом 51-56% по схеме:
Известным способом не может быть осуществлен синтез 1-аминометил-α,ω-алкадиинов общей формулы (1).
Предлагается новый способ получения 1-аминометил-α,ω-алкадиинов общей формулы (1).
Сущность способа заключается во взаимодействии α,ω-диацетиленов общей формулы НС≡С-(СН2)n-С≡СН, где n=4, 6, 8, с эквимольным количеством гем-диамина R2NCH2NR2, где R2N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазин, в присутствии катализатора однохлористой меди (CuCl), взятыми в соотношении α,ω-диацетилен:гем-диамин: CuCl=10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5 ммолей без растворителя при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 3-5 ч. Выход 1-аминометил-α,ω-алкадиинов (1) составляет 82-98%. Реакция протекает по схеме:
где R2N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил.
1-Аминометил-α,ω-алкадиины (1) образуются только лишь с участием α,ω-диацетиленов и гем-диаминов. В присутствии дизамещенных ацетиленов или других диаминов целевые продукты (1) не образуются.
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl больше 0.7 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора CuCl менее 0.3 ммолей снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 80°С. При более высокой температуре (например, 90°С) увеличиваются энергозатраты, а при меньшей температуре (например, 70°С) снижается скорость реакции.
Изменение соотношения исходного гем-диамина в сторону увеличения его содержания по отношению к исходному α,ω-диацетилену не приводит к существенному повышению выхода целевых продуктов (1).
Существенные отличия предлагаемого способа.
В известном способе для аминометилирования α,ω-диацетиленов используются параформальдегид и вторичные амины, реакция идет с участием стехиометрических количеств Cul и Al2O3 при ультразвуковом облучении, при этом выход целевых продуктов не превышает 56%.
В предлагаемом способе для аминометилирования α,ω-диацетиленов применяются гем-диамины, реакция идет под действием каталитических количеств CuCl. Выход целевых продуктов достигает 98%.
Способ поясняется следующими примерами:
Пример. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 10 ммолей 1,7-октадиина, 10 ммолей (пиперидинометил)пиперидина, 0.5 ммолей катализатора CuCl, перемешивают 4 ч при температуре 80°С. Из реакционной массы выделяют 1-(2,8-нонадиинил)-пиперидин с выходом 94%.
Спектральные характеристики 1-(2,8-нонадиинил)-пиперидина (1).
Спектр ЯМР 13С (CDCl3, δ, м.д.) 1-(2,8-нонадиинил)-пиперидина (I): 12.91, 18.65, 22.42, 24.42, 26.25, 27.80, 30.53, 47.20, 52.80, 75.05, 84.03. Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.
| Таблица | |||||
| №№ п/п | Исходный гем-диамин | Исходные α,ω-диацетилены | Соотношение α,ω-диацетилен:гем-диамин:CuCl, ммоль | Время реакции, час | Выход (1), % |
| 1 | 1-(пиперидинометил)-пиперидин | 1,7-октадиин | 10:10:0.5 | 4 | 1-(2,8-нонадиинил)-пиперидин, 94 |
| 2 | -//- | -//- | 10:10:0.7 | 4 | -//-, 95 |
| 3 | -//- | -//- | 10:10:0.3 | 4 | -//-, 85 |
| 4 | -//- | -//- | 10:10:0.5 | 5 | -//-, 96 |
| 5 | -//- | -//- | 10:10:0.3 | 4 | -//-, 85 |
| 6 | -//- | 1,9-декадиин | 10:10:0.3 | 5 | -//-,88 |
| 7 | -//- | 1,11-додекадиин | 10:10:0.3 | 4 | 1-(2,10-ундекадиинил)пиперидин, 82 |
| 8 | 4-(морфолинометил)-морфолин | 1,7-октадиин | 10:10:0.5 | 4 | 4-(2,8-нонадиинил)-морфолин, 92 |
| 9 | 1-метил-4-[(4-метилпиперазино)метил]-пиперазин | 1,7-октадиин | 10:10:0.5 | 4 | 1-метил-4-(2,8-нонадиинил)-пиперазин, 91 |
Реакции проводили при температуре 80°С без растворителя.
Способ получения 1-аминометил-α,ω-алкадиинов общей формулы (1):
где R2N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил, характеризующийся тем, что α,ω-диацетилены HC≡C-(CH2)n-C≡CH, где n=4, 6, 8 подвергают взаимодействию с гем-диаминами R2NCH2NR2, где R2N такое же, как определено выше, в присутствии катализатора однохлористой меди (CuCl), взятыми в мольном соотношении α,ω-диацетилен:гем-диамин:CuCl=10:10:(0,3-0,7), предпочтительно 10:10:0,5 ммолей без растворителя при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 4-5 ч.
