Способ получения смеси 4(или 5)-нитротетраэтилродаминов
Владельцы патента RU 2747027:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" (НИЦ "Курчатовский институт - ИРЕА") (RU)
Изобретение относится к способу получения смеси 4(или 5)-нитротетраэтилродаминов указанной ниже структурной формулы. Способ заключается во взаимодействии нитрофталевого ангидрида с диэтиламинофенолом. Нитрофталевый ангидрид смешивают с диэтиламинофенолом в мольном соотношении 0,25:0,1, образовавшуюся реакционную массу перемешивают при 155-170°С в течение 2,5-3,5 ч, затем охлаждают до 90-110°С, добавляют к ней уксусную кислоту и затем перемешивают до полного растворения твердого осадка. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и выливают в воду, имеющую температуру 0-10°С. Выпавший осадок, выделенный фильтрацией, растворяют в водном растворе карбоната натрия и перемешивают при температуре 40-50°С до полного выпадения в осадок целевых продуктов, которые затем промывают горячей дистиллированной водой и сушат. Полученная смесь 4(или 5)-нитротетраэтилродаминов может найти применение для синтеза люминесцирующих антител. 2 пр.
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, к классу флуорановых красителей, и непосредственно касается нитроэтилродаминов, широко применяемых в аналитической химии, а также в других областях науки и техники, например в биотехнологии, медицине.
Как известно, нитрородамины являются исходными продуктами для синтеза аминородаминов, применяемых для получения таких важных препаратов как тетраметилродаминизотиоцианат (ТМРИТЦ), тетраэтилродаминизотиоцианат (РИТЦ), которые являются оранжево-красного свечения флуоресцентными метчиками белка, применяемыми для получения люминесцирующих антител [Петров С.В., Райхлин Н.Т., Руководство по иммуногистохимической диагностики опухолей человека. - Казань, 2004 г., 456 с.; Coons A.N., Creech H.I. Jones R.N., Immunological properties of an antibody containing a fluorescent group // Proc.Soc.Exp.Biol.Med. 1941 - Vol. 47 - P. 200-202].
Представителем нитрородаминов является нитротетраэтилродамин, имеющий следующую структурную формулу:
Получение нитротетраалкилродаминов уже описано ранее в патенте ГДР [DDR 52371, C07D, 1966]. Исходным продуктом в этом патенте предлагается использовать 31,61-дихлор-5-(или-6)нитрофлуоран, который нагревают с солянокислым диметиламином в диметилформамиде в присутствии ацетата натрия в автоклаве при 200-220°С в течение 24 часов. Выход целевых продуктов, получаемых данным способом, составляет порядка 46% от теоретического в расчете на 31,61-дихлор-5-(или-6)нитрофлуоран. Основой недостаток рассматриваемого способа - это длительность процесса, необходимость работы под давлением и низкая чистота получаемого продукта.
Согласно другому известному способу [SU 927797, C07D 311/82, 1982], получение производных нитрородамина, а именно таких как 5-(или 4)-нитротетраметилродамин, и 5-(или 4)-нитротетраэтилродамин, осуществляют реакцией взаимодействия 3,6-дихлор-6(или-5)-нитрофлуорана с солянокислым диалкиламином в присутствии хлористого цинка и окиси цинка. Исходным продуктом для синтеза 3,6-дихлор-6-нитрофлуорана в рассматриваемом способе является нитрофлуоресцеин, выделяемый в виде смеси изомеров, которую разделяют дробной кристаллизацией на 5-нитрофлуоресцеин и 6-нитрофлуоресцеин. Далее из нитрофлуоресцеина, хлорокиси фосфора и пятихлористого фосфора получают 3,6-дихлор-6-нитрофлуоран, который вступает в реакцию взаимодействия 3,6-дихлор-6(или-5)-нитрофлуорана с солянокислым дималиламином. Так, например 5-нитротетраметилродамин получают из 3,6-дихлор-6-нитрофлуорана (0,006 м), солянокислого диметиламина (0,015 м) в присутствии хлористого цинка (0,015 м) и окиси цинка (0,008 м). Полученную реакционную смесь нагревают в течение 5 часов при 220-230°С, а полученный плав обрабатывают водой, выпавший осадок отделяют фильтрацией, высушивают, экстрагируют кипящим спиртом три раза, экстракт упаривают и остаток промывают водой, затем 1%-ным раствором углекислого натрия, опять водой и сушат. Выход 5-нитротетраметилродамина составляет 80%. Приводятся данные ИК-спектра и результаты тонкослойной хроматографии в системе пиридин-хлороформ 2:1, молярный коэффициент экстинции. Также аналогично получают: 4-нитротетраметилродамин из 3,6-дихлор-5-нитрофлуорана и солянокислого диметиламина с выходом 70%, 5-нитротетраэтилродамин из 3,6-дихлор-6-нитрофлуорана и солянокислого диэтиламина с выходом 70%, 4-нитротетраэтилродамин из 3,6-дихлор-5-нитрофлуорана и солянокислого диэтиламина с выходом 75%. Данный способ трудоемок и длителен, поскольку включает стадии получения промежуточного 3,6-дихлор-6-нитрофлуорана.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является другой известный способ получения нитрородаминов [SU237908, 12g9, 1969], а именно нитротетраэтилродамина (так называемого, нитрородамина «Б»). В основе рассматриваемого способа получения нитротетраэтилродамина лежит реакция взаимодействия 4-нитрофталевого ангидрида с м-диметиламинофенолом. Согласно данной публикации известно, что при реакции взаимодействия 4-нитрофталевого ангидрида с м-диэтиламинофенолом получается, в основном, 2(21-окси-4диэтиламинобензоил)-4(5)-нитробензойная кислота (около 90% мас.) и всего 10% мас. - нитрородамина «Б». Для получения нитрородамина «Б», как основного продукта с высоким выходом, в рассматриваемом способе предложено реакцию взаимодействия 4-нитрофталевого ангидрида с м-диэтиламинофенолом проводить в среде ксилола или бензола, а полученную и выделенную в виде осадка 2(21-окси-4диэтиламинобензоил)-4(5)-нитробензойную кислоту обрабатывать диэтиламинофенолом при нагревании, при температуре порядка 150°С и в присутствии концентрированной серной кислоты. В этом случае выход в пересчете на 100%ный основной продукт составляет 63-66,5%) при содержании основного вещества 76,4-99,2%). Из приведенных в описании примеров осуществления рассматриваемого способа видно, что выход и чистота получаемого продукта зависят от среды, в которой протекает реакция нитрофталевого ангидрида с диэтиламинофенолом (в ксилоле или бензоле), а также от температуры и времени, выбранных для осуществления этой реакции. В ксилоле реакция проводится при температуре кипения ксилола в течение 3-х часов, а в бензоле - при температуре кипения бензола в течение 9 часов. После обработки полученного промежуточного продукта-2(21-окси-4диэтиламинобензоил)-4(5)-нитробензойной кислоты диэтиламинофенолом и серной кислотой выделяют конечный продукт одним из известных в химии приемов. В частности выливают полученный продукт в ледяную дистиллированную воду, нейтрализуют 20%-ным водным раствором едкого натра до рН 6-7 и выпавший осадок сушат до постоянного веса, экстрагируют хлороформом, фильтруют, упаривают до определенного объема (300 мл), при перемешивании выливают в петролейный эфир, отделяют осадок и сушат полученный продукт (нитрородамин «Б»). Основным недостатком данного способа является использование в процессе агрессивных и токсичных веществ (бензола и концентрированной серной кислоты), а также длительность и трудоемкость процесса. Кроме того, в описании данного способа отсутствуют сведения о чистоте продукта.
С целью получения смеси 4-(или 5)-нитротетраэтилродаминов технологичным методом, обеспечивающим получение продуктов высокого качества и с высоким выходом предлагается новый Способ получения смеси 4-(или 5)-нитротетраэтилродаминов, имеющих структурную формулу:
осуществляемый смешением 4-нитрофталевого ангидрида с диалкиламинофенолом в мольном соотношении 0,25:0,1, перемешиванием образовавшейся реакционная массы при 155-170°С в течение 2,5-3,5 часов и последующим охлаждением ее до 90-110°С, добавлением к ней уксусной кислоты до рН 1, и последующим перемешиванием до полного растворения твердого осадка, охлаждением полученной реакционной массы до комнатной температуры и выливанием ее в воду, имеющую температуру 0-10°С, отделением выпавшего осадка фильтрацией, обработкой его разбавленным водным раствором карбоната натрия до полного растворения, и перемешиванием при повышенной температуре 40-50°С до полного выпадения в осадок целевых продуктов, которые затем промывают горячей дистиллированной водой и сушат.
В основе предлагаемого способа лежит известная реакция диалкиламинофенола с нитрофталевым ангидридом, применимая ранее для получения Родамина «Б» - нитротетраэтилродамина [SU237908]. Как и в аналоге в результате процесса синтеза получается смесь изомеров 4(или-5)-нитротетраэтилродаминов. Однако предлагаемый процесс протекает в более мягких условиях чем прототип (без использования растворителей и агрессивных веществ) и с более высоким выходом.
Оптимальными условиями проведения предлагаемого процесса являются:
- температурный режим, а именно 160°-170°С - при проведении основной стадии синтеза, 100-110°С - на последующей стадии процесса, 49-50°С - после обработки карбонатом натрия;
- определенное мольное соотношение реагентов-4-(или 5)-нитрофталевого ангидрида к диэтиламинофенолу, равняющееся 0,25:0,1.
Для выделения целевых продуктов применены известные методы: фильтрация, промывка горячей водой, сушка.
Как показали дополнительные исследования (ИК-спектроскопия и Хроматография на пластинке Силуфол) в результате заявляемого способа получается смесь изомеров: 4(или-5)-нитротетраэтилродаминов.
Выход оптимально составляет - 92%. Данная смесь, содержащая трудно разделяемые структурные изомеры (из-за близких значений Rf- где Rf-0,35 для 5-изомера и Rf- 0,60 - для 4-изомера). Данная смесь изомеров может быть в дальнейшем, без дополнительного разделения на изомеры, использована как исходный продукт при синтезе аминотетраэтилродаминов, применяемых для получения препаратов, таких как ТМРИТЦ, РИТЦ.
Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие заявляемое изобретение.
Пример 1. Получение смеси 4-(или5)-нитротетраэтилродаминов.
В колбу загружают порошкообразный м-диэтиламинофенол (16,5 г., 0,1 м.) и 4- нитрофталевый ангидрид (48,3 г., 0,25 м.) Смесь нагревают при 155°-160°С при постоянном перемешивании в течение 3,5 часов, после чего охлаждают до 100-110°С и приливают 150 мл уксусной кислоты до рН 1, перемешивают до полного растворения выпавшего осадка, охлаждают до 10°С, выливая в воду со льдом. Выпавший осадок отфильтровывают и добавляют к нему 250 мл 10%-ного карбоната натрия, перемешивают 30 минут при 50°С, отфильтровывают осадок, промывают его горячей водой и сушат. Выход нитротетраэтилродамина (смеси изомеров) 92% от теоретического количества; молярный коэффициент экстинции при 552±2 нм составляет 7,9×104.
ИК-спектр (см-1).
1760 (С=O), 1720-1710 (С=O), 1595,1570,1470 (ароматическое кольцо) 1350-1340(NO2).
На пластинках Силуфол в системе пиридин-хлороформ (1:1) продукт дает два пятна красно-фиолетового цвета с Rf=0,35 и Rf=0,60, что говорит о наличии двух изомеров.
Пример 2. Получение смеси 4-(или5)-нитротетраэтилродаминов.
В колбу загружают порошкообразный м-диэтиламинофенол (16,5 г., 0,1 м.) и 4-нитрофталевый ангидрид (48,3 г., 0,25 м.) Смесь нагревают при 165-170°С при постоянном перемешивании в течение 2,5 часов, после чего охлаждают до 90-100°С и приливают 150 мл уксусной кислоты до рН 1, перемешивают до полного растворения выпавшего осадка, охлаждают до 0°С, выливая в воду со льдом. Выпавший осадок отфильтровывают и добавляют к нему 250 мл 10%-ного карбоната натрия, перемешивают 30 минут при 40°С, отфильтровывают осадок, промывают его горячей водой и сушат. Выход нитротетраэтилродамина 90% от теоретического количества; молярный коэффициент экстинции при 552±2 нм составляет 8,0×104.
ИК-спектр (см-1).
1760 (С=O), 1720-1710 (С=O), 1595, 1570, 1470 (ароматическое кольцо) 1350-1340(NO2).
На пластинках Силуфол в системе пиридин-хлороформ (1:1) продукт дает два пятна красно-фиолетового цвета с Rf=0,34 и Rf=0,61.
Состав получаемого продукта подтвержден ИК-спектрами, хроматографией на пластинке, молярным коэффициентом экстинции. Данная смесь изомеров без дополнительного трудно осуществимого разделения на индивидуальные продукты может быть использована как исходный продукт для синтеза аминотетраэтилродамина, который используется при получении препаратов, являющихся оранжево-красного свечения флуоресцентными метчиками белка, применяемыми для получения люминесцирующих антител.
Способ получения смеси 4(или 5)-нитротетраэтилродаминов структурной формулы
,
осуществляемый взаимодействием нитрофталевого ангидрида с диэтиламинофенолом, отличающийся тем, что нитрофталевый ангидрид смешивают с диэтиламинофенолом в мольном соотношении 0,25:0,1, и образовавшуюся реакционную массу перемешивают при 155-170°С в течение 2,5-3,5 ч, затем охлаждают до 90-110°С, добавляют к ней уксусную кислоту и затем перемешивают до полного растворения твердого осадка, полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и выливают в воду, имеющую температуру 0-10°С, и выпавший осадок, выделенный фильтрацией, растворяют в водном растворе карбоната натрия и перемешивают при температуре 40-50°С до полного выпадения в осадок целевых продуктов, которые затем промывают горячей дистиллированной водой и сушат.
