Способ получения двухъядерных гетероциклических спиртов

 

." "г

Ofl ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ » 453838

Е

1 с

Союз Советских

Соцкалистнческих

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимыи от пате;и d— (22) Заявлено 12.04.72 (21) 1772451 1821046/

/23-4 (32) Приоритет 14.04.71 (31) 5398/7! (51) М.Кл. С 07d 49/32

Государственный намитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий (33) Швейцария

Опубликовано 15.12.74. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 30.05.75

Иностранцы

Юрген Хабермейер (ФРГ) и Даниель Поррет (Швейцария) (72) .А втор ы изобретения (1) Заявитель

Иностранная фирма

«Циба-Гейги АГ» (Швейцария) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХЪЯДЕРН6)Х

ГЕТЕРОЦИКЛИЧ ЕСКИХ СПИРТОВ жащая l — 4 атома углерода, заключается в том, что соединение формулы 11

X — С

Щ ХН

С

1О подвергают взаимодействию с 1,3-дихлорпроиан-2-олам, имеющим в положении 2 группу

R, где R — водород или алкильная группа, содержащая 1 — 4 атома углерода, или с эпигалогенп1дрином с выделением целевого продукта известными приемами.

Способ может быть осущестьлен следующими приемами.

1 моль циклоуреида формулы 11 подвергают взаимодействию с 1 моль эиигалогенгидрина в присутствии щелочи с получением соответствующего моноглицидила. Полученное соединение подвергают еще раз взаимодействию с 1 моль циклоуреида формулы 11.

2 моль циклоуреида формулы II конденсируют с 1 моль 1,3-prt sopnponav-2-ола. который имеет в положении 2 группу R.

1 моль циклоуреида формулы II и 1 моль эиигалогенгидрина переводят в соответствую30 щее соед1шеиие моногалогенп1дрина и это о, R I. Y!

—, I.. - (. Н - . Н

>(l

С1Н

IJ 0

Х С

Н М < Н ,/

pt н

Изобретение относится к способу получения новых гетероциклических спиртов, которые могут найти применение для получения гетероцикл ических тригл и цидиновых соединений, используемых при производстве смол.

Известен способ получения аналогичHûx

cll0pToB, например формулы

СНз CH-, I

Π— С C (нзНзС С С 0 !

СН= CH СН н Ъ вЂ” C! 1.,— 11 -(- Н;(- Н- Нз ! i/

0Н 1;, L„0H

0 5 которые применяют для получения диглицидиловых эфиров.

Предлагаемый способ получения двухъядериых гстероииклических спиртов формулы 1 где Х вЂ” двухвалентная алкиленовая группа;

К вЂ” водород или алкильная группа, содер(53) УДК 547.783 (088.8) 453838 соединеllllc конденсируется еще с моль соед11пе1111я формулы II.

9 моль цпклоурепдя формулы II ко11денсирпот с моль эппгялогенп1др11на с отщепле1111ем гялоге11водорода, П р Ii м е р !. l,Ç-L)tlc-15 > 5 -димезч1лгнданT0 t t t t t tet-3 ) -11р 011 с1 н-2-0л.

В cTct<,!Itttttli ап11яратуру объемом 4 л с мешалкой, термометром и интенсивным холод 1льником подают при компат11ой Te»itepaTi ре смесt> 520 г 95%-Ilolo по газовой хроматоГрафп11 гл11цср1111д11хлорп1дрпна (1,3-дихлорпропя11-2-ол) (3,83 моль), 98! г 99,5%-ного

5.5- <11мст11лгпд lllToIIHB (7>бб моль), 582 г мелко11орошкового безводного карбонята калия (4,21 моль) и 960 мл технического диметилформамида. При медле;шом перемешиванип нагревают кашеобразную смесь до 120 C, причем смесь становится жпдкотекучей. Затем немедленно начинается экзотермическая реакция прн с11льпом выделении СО>. Нагревательную бан1о удаляют и сгущающуюся о11ять кашу интенсивно перемешивают. После удаления нагревательной бани температура повышается до !24 — 126 C. Приблизительно после 25 — 30 мпн экзотермическая реакция прекращается и температура реакционной смеси понижается до I IG C. Для лучшего течения реакции перемешивают еще 5 ч при

126 С и затем горячую реакционную месь фильтруют «а фарфоровом путче, чтобы отделить хлорпд калия.

5 !

О

ЗО

-! 0

4 >>

Смесь концентрируют досуха в ротационном выпарпом аппарате прп 70 — 80 в вакууме, получаемом с помощью водоструйногo насоса. Продукт образуется в виде прозрачного слабо-желтого расплава, который самопроизвольно выкристаллизовывается. Для удаления летучих веществ его высушивают еще прп 90 С и 0,2 торр до постояиногс1 веса.

Получают 1212,6 г бесцветного пли бледножелтого сырого крпстяллизаTà (вычпсленное

1196,5 г), который плавится прп 142 С (Ie(Iler FP 51). Этот ироду <т-сырец содержит еще небольшое количество хлорида калия tt iieпрореагировавшие,исходные продукты. Чайдено, %. С 46,8; Н 6,5; N 16,1; зола 5,8.

Вычислено, %,: С 50,0; Н 6 4, K 17,9.

Таким образом содержание желаемого Оисгидантоина в продукте-сырце составляет приблизительно 86%.

Для очистки продукт-сырец можно перекрпсталлизовывать из 550 г воды. Получают

7!6,3 г очищенного продукта (это соответствует 60>6% от вычисленного выхода в пересчете на примененный диметилгидантоин).

Очищенный таким образом 1,3-бис- (5, 5 дпметилгидантоинил-3 ) -пропан-2-ол (3,3 -фоксипропилен) -5, 5-диметплгида i TQIIH J плавитсяя при 178 †1 С.

Найдено, %: С 49,5; Н 6,4; N !7,6; зола 1,1.

Вычислено, %: С 50,0; Н 6>4; N 17,9; зола 0.

П р м е р 2. I,З-Бис-(5, 5 -диметилгидантоинпл-3 ) -пропан-2-ол.

Раствор 1 моль (185 г) З-глицидил-5,5-дн. метилгидантопна (содержание эпокспда 5А эпоксидного эквивалента на 1 кг) в 128 itл диметилформамида перемешивают при 100 С.

В течение 30 мин прибавляют малыми порциямп 128 г диметилгпдантоина. Реакция экзотермпческая, поэтому удаляют нагревательную баню. Температура повьш1ается затем до

130 С. После прекращения экзотермической реакции перемешивают еще 5 ч при 130 С. Затем прозрачную светло-желтую реакционную смесь концентрируют досуха при 70 С в вакууме, получаемом с помощью водоструйного насоса, и перекристаллпзовывают из 150 мл воды. После высушивания при 100 С в вакууме получают 152,8 г мелкого бесцветного крпсталлизата (49% от вычисленного), который плавится при 185,6 С (МеШег FP 51).

Элементарный анализ показывает, что продукт представляет сооой 1,3-бис- (5 5 -диметилгидантоинил-3 )-пропан-2-ол.

Найдено, %: С 49,9; Н 6,6; N 17,8.

Вы>1ислено, %. С 50>0; Н 6,5: N 17,9.

Пример 3. 1,3-Бис-(5 5 -диметилгидантоин11л-3 ) -пропан-2-ол.

Раствор 640,5 г 5,5-диметилгидантопна (5,0 моль) и 3,0 г хлорида калия в 600 мл воды перемешивают при 95 С. К этому прозрачному бесцветному раствору прибавляют по каплям в течение 30 мин 647,5 г эпихлорп1дрина (7,0 моль), перемешивают еще 240 мин при 97 . Затем горячую реакционную смесь отфильтровывают и прозрачный светло-желтый раствор полностью концентрируют в ротационном выпарпом аппарате при 70 С в вакууме, получаемом с помощью водоструйного насоса. Затем массу высушивают при 65 С и

0,15 торр до постоянного веса. Получают

1103 г прозрачной слабо-желтой высоковязкой жидкости (100% от вычисленного), котоpat»iocTeiietIIio перекристаллизовывается е белую кристаллическую массу. Чистота продукта составляет на основании анализа на хлор

90,2% (ttattдено: 14,5% Cl, вычислено: 16,07%

Cl) . Остаток состоит из исходных веществ.

Кроме того имеется небольшое количество

З-глпц11дпл-5,5-диметилгидантоина, что обнаружll;Iîñь T11TðîBàHèåì эпоксида (найдено:

0,2 эпоксидного эквивалента на 1 кг). Спектр протонного магшггпого резонанса (60 Мс

Н-ЯМР, обнаруженный в дейтерохлороформе

СРС1, при 35 C по отношению к тетраметилсплану TMS) доказывает благодаря присутствию следующих сигналов правильность структуры полученного продукта: б= 1,42:6 протонов (синглет):

60 — С (-Н,>

453838

5 т СН СН Д у г

0Н

2 N=H

1 — 5-Н

50 I=3,50 — 3,75:4 протона (мультиплет)

6=3,80 — 4,40:2 протона (мультиплет) 6=6,7 — 7,2:1 протон (широкий синглет) Кроме того, масс-спектр доказывает наличие названной структуры присутствием молекулярного иона при 221 единицах массы (=М+Н) (вычисленный молярный вес

=220,7) и фрагментации при 205 единицах массы (=М вЂ” CHo), 184 единицах массы (= М вЂ” ICI), 177 единицах массы (=М вЂ” НЕСО) и т. д. Смесь 489,5 г полученного выше 90,-"oo-ного 3- (2 -окси-3 -хлор-ипропил) -5,5-диметилгидантоииа (2,0 моль), 207,5 r 5,5-диметилгидантоина, 152 г безводного мелкопорошкового карбоната калия и

300 мл диметилформамида нагревают при перемешиванни Io 120 С. Начинается сильное выделение СОг. Реакционную смесь перемешивают в целом 5 ч ири 121 — 128 С. Обрабатывают, как указано в примере 1. В качестве продукта-сырца получают 623,5 г бесцветной кристаллической массы (99,8% от вычисленного), которая содержит желаемый продукт чистоты приблизительно 92% (вычислено на основании элементарного анализа). Для очистки продукт иерекр:.1сталлизовыва1от из

310 мл воды. Получают 465,0 г (это соответствует 73% от вычисленного) мелкого бесцветного кристаллизата, который плавится при 186 — 187 .

Найдено, %: С 49,6; Н 6,4; IU 17,6.

Вычислено, %: С -19,9; Н 6,4; IU 17,9.

Таким образом получают продукт идентичный полученному в примерах 1 и 2 1,3-бис(5 5 -диметнлгндантоинил-3 ) - пропан- 2- олу.

Спектр протонного магнитного резонанса (60 Мс H-ЯМР, обнаруженный в ь1М80 по отношению к TMS) подтверждает благодаря присутствию следующих сигналов структуру иолуче1»ного соединен11я:

6=1,25:12 протонов (сннглет):

40 ,45

6=3,1 — 3,9:6 протонов (мультиплет):

6=5.1 — 5,7:2 протона (широкий с1шглет):

Пример 4. 1,3-Бис-(5, 5 -диметилп1дантоннил-3 ) -2-метилпропан-2-ол.

Как указано в примере 3, подвергают взаимодействию 106,6 г р-метилэпихлоргидрина (1,0 моль) с 128,1 г 5,5-диметилп1дантоииа в

140 мл днметилформамида при применении

1 г хлорида лития в качестве катализатора.

После прибавления по каплям эпокснда перемешивают еще 5 ч прп 128 — 130 С. Обрабатывают, как указано в примере 1, и получают

206 г (88% от вычисленного) желтого прозрачного очень вязкого расплава в качестве продукта-сырца, чистота которого составляет на основании спектра ядерного резонанса и электроанализа 72%.

Смесь 193,5 г этого сырого 3-(2 -окси-2 -метил-3 -хлор-и-прои:1л) -5,5 - диметилгидантоина (0,592 моль), 62,8 г мелкопорошкового безводного карбоната калия, 125 мл диметилформамида и 5,8 г 5,5-диметилп1дантоина

10,592 моль) перемешивают в течение 10ч при

125 С. Сначала происходит сильное выделение

СОг, которое постепенно прекращается. Затем смесь охлаждают до 80 С, прибавляют 330 мл воды и охлаждают пр11 перемешивании до

0--5 С. В течение нескольких часов выкрисTàëëllçoвывается желаемый продукт в виде бесцветного осадка. Этот осадок отфильтровывают 11 высушивают при 70 С ll 20 торр до постоянного веса. Получают 118 r (61% от вычисленного) бесцветного порошка, который плавится при 162 — 164 С. Масс-спектр показывает умноженный на 1 протон молекулярный нон (М) при 327 единицах массы, что соответствует молекулярчому весу 326,4. Кроме того, можно установить следующие фрагменты:

311 (= >4 — СН,), 309 (327 — НгО), 308 ,М вЂ” НгО), 293 (311 †Н); 185 (фрагментация между С1 и С. мостика); и т. д. Спектр протонного магнитного резонанса (60 Мс

Н-ЯМР, в CDCIg ио отношению к TMS) также показывает, что получен желаемый бисгидаитоин:

6=1.10:3 протона (синглет) 453838

СН3

2хС, СН, !

НС! -,!—

l х -Н

1 б=(,33 — (,42:12 протонов (дублет) б= — 2,90 — 3.10:1 протон (муль11п1лет) 8=3,63:4 ilpoTolla (мультиплет) 0= — 5,1 — 5.7:2 IlpoToll;. (мультпплст) Пример 5. 1,3-Бис-(5,5 -димстплгпдаитоинил-3 ) -пропан-2-ол.

В четырехгорлой колбе обьемом 6 л с мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой перемешивают при

1 10 С 1793 г 5,5-дп метил гиде! н то!1н с1 (14.0 моль), 1015 I. мелкопорошкового безводного карбоната калия (7,35 моль), 10 г хлорпда калия и 1750мл димегилформамида. Кэтой массе прибавля QT Ilo каплям в 1ечепие 90 мин при сильном перемешиваиии 712 г эппх;Iopl II+pIIна (7,7 моль). реакция становится экзотермической, Начинается сильное выделение СО..

Нагревательну1о баню удаляют. Температура повышается до 135 C. После прибавлеи1гн по каплям экзотермическая реакция быстро прекращается. Затем перемешивают еще 5 ч при

125 C. Реакционную смесь разбавляют 300 мл диметилформамида, отфильтровывают еще в горячем состоянии от хлорида калия и затем концентрируют досуха в ротационном выпарном аппарате при 120 С в вакууме, получаемом с помощью водоструйпого насос». 3»тем смесь высушивают при 120 С и 0,2 тор р до постоянного веса. Получают 2307 г продукта-сырца, который перекристаллизовываетс11 из 1200 мл воды. Получают 1351 г (62О/о от вычисленного) бесцветного мелкого кристаллизата (без переработки маточного раствора). Очищенный продукт плавится прп 190—

Зо

4Î

05.8

191 С. И элементарный анализ показывает, что продукт является чистым. Это доказывают и идентичные спектры протоно-магнитного резонанса.

Найдено, /о . .С 49,7; Н 6,5; Х 17,7.

Вычислено, Я>. С 49,9; Н 6,5; N 17,9.

Пример 6. 1,3-Би"-(5,5 -диметплгидантоинил-3 ) -пропан-2-ол.

Аналогично примеру 5 получают темно-желтый продукт-сырец, из которого выделяloт

2307 г. Он плавится при !49 — 152 С. Элементарный анализ показывает, что имеется еще

5,3 /о неорганического продукта. Таким ооразом выход органического вещестза составляет

2!85 г (100 jII от вычисленного); согласно элементарному анализу olio состоит приблизительно из 95% желаемого продукта.

Для удаления неорганических материалов и окрашенных побочных продуктов продукт-сырец тонко размалывают в ударной ножевой мельнице и при комнатной температуре смешивают с 1725 мл деионизированной воды до получения гомогенной массы. После часового перемешиванпя массу фильтруют на путче и быстро отсасывают досуха. Получают бесцветный осадок, который измельчают и высушивают в течение 24 ч при 100 С и 30 торр. Получают очищенный продукт, выход 71О/о (1520 г).

Продукт плавится при 181 — 183 С. Содержание неорганического продукта составляет

0,9/о. Для реакции глнцидилпрованпя можно применять очищенный согласно примеру 5 продукт.

Пример 7. 1.3-Бис- (5 -метил-5 -этилг11;1антоннпл-3 ) -пропан-2-ол.

Аналогично примеру 5 подвергают взапмодействшо 148,3 г 98,5О/о -ного 5-метил-5-этилгидантоина (1,80 моль), содержащегo 4% хлорнда натрия, с 46,25 г эпихлоргпдрина (0,5 моль) в 500 мл дпметилфорх1а31лда прп взаимодействии с 71,2 г карбоната калия (0,515 моль) .

Процесс pI 3KLI IIII ll нерераоотка реак1п1ониой с.меси осуществляется по примеру 5. Полу иют 172,9 г продукта (вычислено 170,2 г), который еще загрязнен приблизительно 1,6",, днметилформамида. Этот продукт-сырец перерабатывают далее. Спектр протонного магнитного резонанса (60 Мс Н-ЯМР) показывает кроме следа дпметилформ амида (6=2,9 хн

3,0) и пали гне желаемой молеку.1ы сиппала3гн и р и б = 0,8 — 1,05 (мул ьтиг1лст), б = 1,45 (синIëåT), о=(,55 — 2,0 (мультиплет), б= — 3,5 — 3,7 (мультиплет), 11=4,0 — 4,2 (мультиплет) и

i=5,5 — 6,2 (мультиплет).

Пример 8. 1,3-Бис-(5 -пзопропилп1дантопнил-3 ) -пропан-2-ол.

K»I указано в примере 5, подвергают взаимодействию 142,2 г 5-изопропи II I

xëoðèäà калия в 500 мл диметилформамида.

Переработка продукта-сырца, не требующего дальнейшей очистки, осуществляется также согласно примеру 5. Получа1от 171,8 г про453838

Предмет изобретения

30

Составитель Г. Жукова

Текрсд Н. Куклина

Ред! ктор Е. Хорина

Корректор Н. Аук

Заказ 1551

Изд. ¹ 1041 Тираж 506

Ш-11!1!ПИ Государственного когкитета Совета Министров СССР по делак! изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Подписное

Оба. TIIfi. Костромского управлении издателбств, полиграфии и книжнОЙ торговли зр1!ч!!ОГО золотисто-желтого стеклообразиого продукта (вычислено 170,2 г), который еще загрязнен ириблиз;!тельно 1% диметилформамида. Спектр протонного магнитного резонанса показывает следующие сигналы: !1=0 8â

1,2 (триплет), 8=2,0 — 2,3 (мультиплет), II=

6 — 6,3 (мультиплет), что соответствует ожидаемой структуре.

Пример 9. 1,3-Бис-(5, 5 -ис1!тамст!1леигидантоинил-3 ) -IIpoIIBH-2-ол.

Согласно примеру 5 конденсируют 92,5 г эпихлорп!дрииа (1 моль) и 336,4 г 5,5-пеитяметиленгидантоина (2 моль) в 900 мл диметилформамида при прибавлении 142,3 г карбоната калия и 0.8 r хлорида калия. Переработка осуществляется, как указано в примере 5. Получают 409,9 г желаемого бисп1дан.тоина (вычислено 392,4 r), содержащего сщс приблизительно 5% диметилформамида, в виде желтого кристаллического порошка. Для очистки соединение перекристаллизовывают из смеси диоксана и воды (2:1) в соотношении 1:3,5.

Получают 3!4,5 г (80,2% от вычисленного) бесцветного пылевидного кристаллизата, который плавится при 247,1 С (МеШег FP

51,1 мии).

Найдено, %: С 57,9; EE 7,3.

Вычислено, %: С 58,1; H 7,2.

Масс-спектр соответствует ожидаемой структуре: молекулярный HQH находят ири

392 единицах массы (М вЂ” вычислено 392,4%), соответствуют и фрагментации. El спектр протонного магнитного резонанса показывает ожидаемую структуру (60 Мс Н-ЯМР).

П р и м ер 10. 1,3-Бис-(5,5 -тетраметилснгидантоинил-3 ) -пропаи-2-ол.

Согласно примеру 5 подвергают взаимодействию 154,2 г 5,5-тетраметиленп!дянтоина (1 моль), 46,25 г эпихлоргидрина (0,5 моль), 71,2 г карбоната калия (0,515 моль) и 0,4 г

ifIîð!!äà калия и 500 мл диметилформамида.

Перерабатывают и выделяют желаемый бисп!дянтоии, кяк указано в примере 5. Продуктсырец перекр!Истяллизовывают далее из

360 мл смеси диоксана и воды (2:1).

Получя!от 98 г (54% от вычисленного, без переработки маточного раствора) бесцветного мелкого кристаллизята, который плавится ири 185,2 С (МеШег FP 51,2 х1ин). Спектр

1р протонного магнитного резонанса доказывает

Ожидаез! 1 1О стр жакт pv.

15 Способ получения двуxúÿäåðíûê гетероциклических спиртов формулы где \ — двухвалеитияя ялк!!леновая группа, 25 К вЂ” водород I!ëè ялкильная группа, содержащая 1 — 4 атома углерода, оТ.øfIàI0Iöøêÿ TcAI, что соединение формулы

35 подвергают взаимодействшо с 1,3-дихлорироиан-2-олом, имеющим в положении 2 группу

R, где R — водород или алкильияя группа, содержащая 1 — 4 атома углерода, или с эпига40 логенгидрином в присутствии отщеиляющих галогенводород средств с выделением цслевого продукта известными приемами.