Способ получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата

Авторы патента:

Насакин Олег Евгеньевич (RU)

Лодочникова Ольга Александровна (RU)

Давыдова Вера Владимировна (RU)

Шевердов Владимир Петрович (RU)

C07C211/64 - с четвертичными атомами азота, связанными с атомами углерода шестичленных ароматических колец

C07C211/63 - с четвертичными атомами азота, связанными с ациклическими атомами углерода

Владельцы патента RU 2677273:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)

Изобретение относится к способу получения четвертичных аммониевых соединений и может быть применено в химической промышленности. Предложен способ получения метил дицианоацетата общей формулы

включающий взаимодействие тетрацианоэтилена с третичными аминами в метаноле при комнатной температуре в течение 30-40 секунд. Технический результат - получение новых четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата, которые могут быть использованы для получения биологически активных соединений, оптических материалов и в качестве реагентов для органического синтеза. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата, которые могут быть использованы в качестве биологически активных соединений, оптических материалов и реагентов для органического синтеза.

где

Четвертичные аммониевые соединения характеризуются широким спектром биологической активности, встречаются в природе и наиболее важные из них - холин, ацетилхолин, алкалоид тригонеллин. Четвертичные аммониевые соединения имеют выраженную антимикробную (Khunkitti W., Lloyd D., Furr J.R., Russell A.D. // J. Appl. Microbiol - 1996. - N.81. - P. 73-77.); ( K., Kivala M., Dohnal V. // Journal of Applied Biomedicine - 2004. - N. 2. - P. 195-198) и антивирусную активность (Princt D.L., Prince H.N., Thraenhart O. // J. Clinic Microbiol. - 1993. - N. 31. - P. 3296-3304.).

Практическое значение имеют противомикробные препараты цетилпиридиний хлорид (биосепт), бензалкония хлорид (герминол), цетавлон, гербицид паракват.

Соли N-метилпиридиния были использованы для получения органических красителей с электрооптическими (ЕО) и нелинейно-оптическими (NLO) свойствами. (Dumur F., Mayer C.R., Dumas E., Miomandre F., Frigoli M., and Secheresse F. // Org. Lett. - 2008. - Vol. 10. - No. 2. - P. 321-324.).

В работе (Neidlein R. and Sui Z. // HELVETICA CHIMICA ACTA - 1991. - Vol. 74. - P. 579-584) отмечено, что алкил дицианоацетаты оказались хорошими синтонами для синтеза гетероциклических соединений.

Известен способ получения солей четвертичных аммониевых соединений, включающий алкилирование третичных аминов на последней стадии, причем в большинстве подобных способов для протекания реакции требуется продолжительное время, нагревание, давление и постоянный контроль за процессом (RU 2414893; RU 2614412; RU 96122387).

Описан способ получения алифатических хлоридов четвертичного аммония из алифатических аминов взаимодействием с метилхлоридом и водным раствором гидроксида щелочного металла в низкокипящем растворителе под давлением. Побочный продукт реакции - хлорид натрия - необходимо постоянно удалять путем фильтрования (US 3813441, Process for the continuous preparation of quaternary ammonium compounds, 1974).

В патенте ЕР 0288857 (Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhalogeniden, 1988) описан способ кватернизации третичных аминов алкилгалогенидами в отсутствие растворителя при молярном соотношении в диапазоне от 1:3 до 1:8 при повышенном давлении (до 27,5 бар).

Известен способ получения четвертичных аммонийных соединений, N-бензил-N,N-диметилалкил-1-аммониум бромидов реакцией квартанизации N,N-диметилбензиламина алкилбромидами ( K., Kivala М., Dohnal V. // Journal of Applied Biomedicine. - 2004. - N.2. - P. 195-198). Однако, метод трудоемкий, так как проводится в абсолютном этаноле при кипячении реагентов в течение 28 ч. Продукты реакции очищали хромотографически.

О метилировании аминов метанолом сообщено в работе (Dang Т.Т., Ramalingam В., Seayad А.М // ACS Catalysis. - 2015. - 5(7) - P. 4082-4088), но метод использует дорогостоящий и малодоступный рутениевый катализатор, нагревание до 100°С и не позволяет метилировать третичные амины.

Наиболее близким аналогом к настоящему изобретению является способ получения солей алкил дицианоацетата, заключающийся во взаимодействии малононитрила с алкилхлорформиатом в тетрагидрофуране и в медленном прибавлении к раствору при 30-40°С водного гидроксида калия (Patent ЕР 0010396 А1, 24,10,1980. Fungicidal and herbicidal compositions, certain cyanomethane and cyanoethene derivatives being active agents thereof, the preparation of these derivatives and methods for combating fungi and weeds // EP 0010396 A1. 1980. / Judson P.N., White C.R.H.).

Недостатками данного способа являются низкие выхода (40-58%), трудоемкость проведения процессов, невозможность получения органических производных четвертичных аммонийных соединений путем метилирования третичного атома азота.

Задачей заявленного изобретения является создание способа получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата путем метилирования третичного атома азота в одну стадию в мягких условиях, с увеличенным выходом целевого продукта.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение неописанных в литературе четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата.

Технический результат достигается тем, что способ получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата общей формулы

где

включает взаимодействие тетрацианоэтилена с третичными аминами в метаноле при комнатной температуре в течение 30-40 секунд.

При этом в способе в качестве третичного амина может использоваться уротропин или пиридин или 2-метилпиридин или 4-ацетилпиридин.

Такие условия позволяют получить N-метилзамещенные четвертичные аммониевые соединения метил дицианоацетата одностадийным методом, без побочных процессов и получением новых целевых продуктов с выходом 80-86%, неописанные в литературе.

Способ получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата заключается в том, что раствору 2 ммоль третичного амина в 5-7 мл метанола добавили 2 ммоль (256 мг) тетрацианоэтилена растворенного в 5-7 мл метанола. Реакция протекает за 30-40 секунд. Смесь выдерживали при комнатной температуре в течении 30 мин, затем отгоняли под вакуумом метанол. Для более полной кристаллизации образующегося вещества остаток оставляли в открытом стакане при комнатной температуре в течении 24 ч. Кристаллическое вещество отфильтровывали, промывали смесью метанол-гексан (1:1).

Сущность изобретения заключается в том, что способ получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата включает взаимодействие тетрацианоэтилена с третичными аминами в метаноле, с протекающими процессами N-метилирования и формирования метил дицианоацетатного фрагмента при комнатной температуре и в течение 30-40 секунд. Окончание взаимодействия контролируется ТСХ и качественной реакцией пробы реакционной массы на гидрохинон. Отсутствие синего окрашивания гидрохиноновой пробы свидетельствует о том, что тетрацианоэтилен в реакционной смеси отсутствует. Структуры четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата определены методами ИК-, ЯМР ¹Н, ЯМР ¹³С-спектроскопии.

Пример 1. Способ получения метил-1,3,5,7-тетраазаадамантан-1-иум 1,1-дициано-2-метокси-2-оксоэтан-1-ид.

К раствору 2 ммоль (256 мг) тетрацианоэтилена в 5-7 мл метанола добавили 2 ммоль уротропина растворенного в 5-7 мл метанола. Реакция протекает за 30-40 секунд (контроль ТСХ; гидрохиноновая проба). Смесь выдерживали при комнатной температуре в течении 30 мин, затем отгоняли под вакуумом метанол. Для более полной кристаллизации образующегося вещества остаток оставляли в открытом стакане при комнатной температуре в течение 24 ч. Кристаллическое вещество отфильтровывали, промывали смесью метанол-гексан (1:1). Выход 86% (480 мг) светло-желтое вещество, т.пл. 167°С. ИК спектр, ν, см^-1: 2184, 2161 (C≡N), 1790 (С=O), 1656 (С=С-O, таутомерная форма). Спектр ЯМР ¹H, δ, м. д.: 4.57 (2Н, с, СН₂), 3.59(3Н, с, СН₃), 3.41 (2Н, с, СН₂), 3.33 (3Н, с, СН₃). Спектр ЯМР ¹³С, δ_C, м. д.: 170.8, 123.19, 122.7, 80.20, 70.58, 50.05, 43.12, 40.78. Найдено, %: С, 51.83; Н, 6,57; N, 30.08. C₁₂H₁₈N₆O₂. Вычислено, %: С, 51.79; Н, 6.52; N, 30.20.

Пример 2. Способ получения 1-метилпиридин-1-иум 1,1-дициано-2-метокси-2-оксоэтан-1-ида.

Способ осуществляли аналогично примеру 1, отличающемуся тем, что в качестве третичного амина использовали пиридин. Выход 81% (350 мг), светло-желтое вещество, т.пл. 51°С. ИК спектр, ν, см^-1: 2195, 2165 (C≡N), 1723 (С=O), 1628 (С=C-O, таутомерная форма). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м. д.: 8.97-8.95 (1H, д, СН, J=6 Гц), 8.58-8.54 (1Н, т, СН, J=16 Гц), 8.13-8.09 (1Н, т, СН, J=14 Гц), 4.34 (3Н, с, СН₃), 3.41 (3Н, с, СН₃). Спектр ЯМР ¹³С, δ_C, м. д.: 170.18, 145.60, 145.10, 127.74, 127.71, 122.25, 121.85, 49.89, 47.99, 39.76. Найдено, %: С, 60.93; Н, 5.17; N, 19.48. C₁₁H₁₁N₃O₂. Вычислено, %: С, 60.82; Н, 5.10; N, 19.34.

Пример 3. Способ получения 1,2-диметилпиридин-1-иум 1,1-дициано-2-метокси-2-оксоэтан-1-ида.

Способ осуществляли аналогично примеру 1, отличающемуся тем, что в качестве третичного амина использовали 2-метилпиридин. Выход 83% (380 мг), светло-желтое вещество, т.пл. 52°С. ИК спектр, ν, см^-1: 2190, 2162 (С≡N, 1724 (С=O), 1641 (С=C-O, таутомерная форма). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м. д.: 8.95-8.92 (1Н, д, СН, J=6 Гц), 8.47-8.42 (1Н, т, СН, J=16 Гц), 8.04-8.00 (1Н, д, СН, J=8 Гц), 7.94-7.90 (1Н, т, СН, J=15 Гц), 4.21 (3Н, с, СН₃), 3.41 (3Н, с, СН₃), 2.76 (3Н, с, СН₃). Спектр ЯМР ¹³С, δ_С, м. д.: 169.92, 155.89, 146.11, 145.03, 129.14, 125.24, 122.35, 121.92, 49.86, 45.47, 40.18, 19.92. Найдено, %: С, 61.46; Н, 5.68; N, 18.08. C₁₂H₁₃N₃O₂. Вычислено, %: С, 62.33; Н, 5.67; N, 18.17.

Пример 4. Способ получения 4-Ацетилпиридин-1-иум 1,1-дициано-2-метокси-2-оксоэтан-1-ида.

Способ осуществляли аналогично примеру 1, отличающемуся тем, что в качестве третичного амина использовали 4-ацетилпиридин. Выход 80% (415 мг), красное вещество, т.пл. 103°С. ИК спектр, ν, см^-1: 2189, 2162 (C≡N), 1705 (С=O), 1642 (С=C-O, таутомерная форма). Спектр ЯМР ¹H, δ, м. д.: 9.18-9.16 (1Н, д, СН, J=6 Гц), 8.46-8.45 (1Н, д, СН, J=6 Гц), 4.40 (3Н, с, СН₃), 3.41 (3Н, с, СН₃), 2.72 (3Н, с, СН₃). Спектр ЯМР ¹³С, δ_С, м. д.: 195.87, 169.92, 149.75, 148.44, 147.11, 125.58, 122.14, 121.92, 49.86, 48.24, 40.17, 27.42. Найдено, %: С, 60.06; Н, 5.12; N, 16.33. C₁₃H₁₃N₃O₃. Вычислено, %: С, 60.23; Н, 5.05; N, 16.21.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить четвертичные аммониевые соединения метил дицианоацетата, которые могут быть использованы в качестве биологически активных соединений, оптических материалов и в качестве реагентов для органического синтеза.

1. Способ получения четвертичных аммониевых соединений метил дицианоацетата общей формулы

где

включающий взаимодействие тетрацианоэтилена с третичными аминами в метаноле при комнатной температуре в течение 30-40 секунд.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве третичного амина используется уротропин, или пиридин, или 2-метилпиридин, или 4-ацетилпиридин.

Изобретение относится к области органической химии и медицины и касается новых аминопроизводных бициклогептанов, а именно фармацевтических солей 2-(1-аминоэтил)бицикло[2.2.1]гептана формулы (1), их применения для лечения гриппа А.

Способ получения 2,4,6-триаминотолуола в виде серно-кислых или фосфорно-кислых солей // 2297408

Изобретение относится к улучшенному способу получения 2,4,6-триаминотолуола в виде стабильных сернокислых или фосфорнокислых солей путем гидрирования 2,4,6-тринитротолуола водородом на палладиевом катализаторе в среде органического растворителя при нагревании, отличающийся тем, что гидрирование 2,4,6-тринитротолуола проводят при атмосферном давлении с добавлением активного угля 2÷10% от массы 2,4,6-тринитротолуола и выделением 2,4,6-триаминотолуола, а для восстановления 2,4,6-тринитротолуола используют катализатор от предыдущего восстановления с добавлением 2÷10% свежего.

Способ получения 2-амино-5-хлорбензгидрола, 2-n-метиламино- 5-хлорбензгидрола и метахлорбензгидрола // 2065435

Изобретение относится к способам получения хлорзамещенных бензгидролов, которые могут быть использованы в качестве промежуточного продукта для получения биологически активных соединений, в частности при промышленном освоении оригинального отечественного антиконвульсанта-галодифа (мета-хлорбензгидрилмочевины), разрешенного к медицинскому применению фармкомитетом СССР.

Способ получения галоиданилинов // 1680690

Изобретение относится к ароматическим аминам в частности к получению галоиданилинов, которые используются в органическом синтезе. .

Способ получения 2-(1-фенилэтил)анилинов // 1659401

Патент 417414 // 417414

Патент 416349 // 416349

Способ получения солей, дианилов- р-за.'йещенных а,а'- полиметиленглутаконовых д и альдегидов // 394358

Способ получения 2-метил-2-нитро-1,3- триметилендиамино-бис- (фенил- /г-триметиламмония йодида) // 278703

Способ получения первично-четвертичных солей л\етилированных производных я-фенилендиамина // 197607

Способ получения низкодозируемых ингибиторов гидратообразования с антикоррозионным и бактерицидным действием // 2661635

Изобретение относится к способу получения изомеров N,N-дибутил-N,N-бис(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)аммоний хлорида, которые при концентрациях 0.5% эффективно предотвращают гидратообразование и обладают сильным антикоррозионным и бактерицидным действием.

Способ получения галогенидов тетракис(2-гидроксиэтил)аммония общей формулы [n(ch2ch2oh)4]+x- (x=f, cl, br, i) // 2655903

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения алканоламмониевых ионных жидкостей на основе галогенидов. Описан способ получения галогенидов тетракис(2-гидроксиэтил)аммония общей формулы [N(СН2СН2ОН)4]+Х- (X=F, Cl, Br, I) взаимодействием триэтаноламина (изб.) с 2-бромэтанолом в безводном этаноле, в котором в реакционную смесь, содержащую триэтаноламин и 2-галогенэтанол в безводном метаноле, дополнительно вводят окись этилена, предварительно растворенную в безводном метаноле, в соотношении 1.01:1:0.15-0.5 (мол.), при этом процесс ведут в герметично закрытом автоклаве при 115°С в течение 22 ч с последующим выделением целевого продукта путем перекристаллизации.

Ионная жидкость // 2654697

Изобретение относится к соединению ионной жидкости с формулой (I): В формуле (I) NR1R2R3 представляет собой амин, R1, R2 и R3 независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из алкила, арила и Н, M1 или М2 представляет собой металл, выбранный из группы, состоящей из Al, Fe, Zn, Mn, Mg, Ti, Sn, Pd, Pt, Rh, Cu, Cr, Co, Ce, Ni, Ga, In, Sb, Zr и их сочетаний, X или Y выбран из группы, состоящей из галогена, нитрата, сульфата, сульфоната, карбоната, фосфоната и ацетата, n - от 1 до 4, i - от 1 до 6, j - от 1 до 4, k - от 1 до 4, L - от 1 до 7, M1=М2 или M1≠M2, и X=Y или X≠Y.

Жидкая композиция полигалогенидов переменного состава // 2648465

Изобретение относится к новому жидкому реагенту для получения органо-неорганических перовскитов, которые могут быть использованы для светопоглощающих материалов в солнечной энергетике.

Способ получения тетраметиламмония гидроксида // 2647845

Изобретение относится к способу получения раствора тетраметиламмония гидроксида, заключающемуся в том, что в пятикамерном электродиализаторе с ионообменными мембранами подвергают электродиализу хлорид тетраметиламмония.

Антиадгезивная композиция, содержащая четвертичное аммониевое соединение и жирный спирт // 2621632

Группа изобретений относится к медицине. Описана композиция, обладающая антиадгезивными свойствами, содержащая носитель, от 0,1 мас.% до 10,0 мас.% четвертичного аммониевого соединения и от 0,5 мас.% до 10,0 мас.% жирного спирта.

Новое маркировочное соединение // 2582408

Изобретение относится к композициям для лазерной маркировки. Прозрачная водная композиция для получения изображений с помощью лазера включает соединение, содержащее: (i) оксианион переходного металла формулы AxOy z-, где x - от 1 до 18; y - от 4 до 42; z - от 1 до 12; A - Mo (молибден); (ii) по меньшей мере один катион аммония - аминоспирт формулы HNR1R2R3+ (I), где R1- С2-5 алкиленОН; R2 и R3 - С2-5 алкиленОН, водород или C1-5 алкил; может содержать (iii) катион NH4 +; и (iv) водный растворитель.

Композиция и способ снижения агломерации гидратов // 2562974

Изобретение относится к антиагломерирующей композиции, предназначенной для ингибирования образования гидратов газа в жидкости, состоящей из соединений формулы (I) или (III) и полярного растворителя или смеси полярных растворителей.

Способ получения динитрата метилендиамина // 2554951

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения динитрата метилендиамина, который может найти применение в синтезе мощных взрывчатых веществ.

Производные алкиламмонийного геминального поверхностно-активного вещества, обеспечивающие эффективную доставку днк в клетки // 2513726

Изобретение относится к cредству доставки ДНК в клетки, представляющему собой производные алкиламмонийного геминального поверхностно-активного вещества (ГПАВ) формулы: где m=4, 6, 12.