Способ получения 4-галоидалкилпроизводных 3-имидазолин-3- оксида

 

СПОСОТ ПОЛУЧЕНИЯ 4-ГАЛОИДАЛКИЛПРОИЗВОДНЫХ 3-11М1ЛАЗОЛ11Н-3-ОКСВДА общей формулы EXCH .0 HjC СНз ЩС N СН 3 , Т где , Alk, В г; , Г; , Alk, отличающийся тем, что соединение общей Формулы RCH2 н., Н,С N сн. 4 где значения R указаны выше, а Alk или ОН, подвергают взаимодействию с бромом или йодом в среде спирта в присутствии безводной кислоты при температуре 0-20с. 2.Способ по п. 1, отличаю (Л щийся тем, что в качестве безс водной кислоты используют сухой хлористый водород или трифторуксусную кислоту. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л исо чающийся тем, что в случае ( получения 4-бромалкилпроизводных о процесс проводят в течение 10-60 мин. 4ib 4.Способ по пп. 1 и 2, о т л чающийся тем, что в случае получения 4-йодалкилпроизводнь Х процесс проводят в течение 20-30 ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (19) (1!) 471 А

ЗСЮ С 07 D 733/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КСН2 О

H3e — N eH3 3 СНЗ

КХсН О

He сн, 3С N СН, 1

f где R=H, A l k, 8 r

Х-Rr 1;

У=О, Al k, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3? 35589/" 3-04 (22) 16.0!.81 (46) 07.09.83. Бюл. Р 33 (72) Л.Б. Володарский, В.В. Мартин, И.А. Григорьев, Г.И. Щукин и

Л.А. Вишневецкая (71) Новосибирский институт органической химии СО АН СССР и Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 547.78!.785.07(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 408948, кл. С 07 d 49/34, 1971.

2. 1. F. И, Keana. Chem, Rev, 19789 78, с. 37. (54)(57) С1!0СОБ ИОЛУ!ВНИЛ 4-I.AaOIIJIАЛКИЛПРОИЗВОДНЬВ(3-1Р(ИДАЗОЛ!1Н-3-ОКСИДА общей дюрмулы отличающийся тем,что .соединение общей Формулы где значения R указаны выще, à Y ==О, Al k или ОН, подвергают взаимодействию с бромом или йодом в среде спирта в присутствии безводной кислоты при температуре 0-20 С. о

2, Способ ло п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве безводной кислоты используют сухой хлористый водород или трифторуксусную кислоту.

3. Способ ло лп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в случае получения 4-бромалкилпроизводных процесс проводят в течение 10-60 мин.

4. Способ ло лп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в случае получения 4-йодалкилпроизводных процесс проводят в течение 20-30 ч.

94047!

rl с, . О

О

СН, N ц (Изобре-, ен>::е 1;;осится к новому способу получения как новых, тяк и из В ес тнь>х 4 Гялоидял килп1>ои зв Одных

3-имидя;ол:;I!- 3-оксидов общей Ьормуль>

Где К Н 611 > Bf

Х=>> г, Y="0> А11(., Ij

В случае 7=0 соединения представ" ляет собой тябильные нитроксильные радикалы. Co(-.,инения этого класса находят пр;:менение в качестве стабилизаторов„ антиОксиДантОВ1 Датчикс:в напг>яжений, рабочих веществ, квантОвых Генер ITopoB ° Особенно ши рока применяют нитроксильные радикалы в качестве сп,.гновых меток в биологических исследованиях, причем наиболе-" ",ясто используют спиновые

МЕТКИ . — Я." >(ИЛНВ > .-:ЩНЕ аГЕНтЫ, Гяг(оидя(.;.::;лнитронная группировка, им ".г;,ая;я ":-. молекуле 4-галоидалкил.:p(:изводных э-имидязо;тин-3-оксидов позв;ляет, (, :О: е гого, использовать

i TI ; co -:дине;>ия для >ьолучения щироко-ГО .= (.; c op т>("4ента стабильных нит рок (".Нльнь!х р адикал(>в p язличными функ циональ ыми г, у >гпаыи.

Прои -Ie(>;Iные 3-имидазолин-3-оксид О в, (. (- «e p .», я ц Ге А у нк ц и О н ял ь ны е г р у ипы. Опособьы .: Образованию хелатов с -.>.>",„(е> н(-. радикального центра и.:Гу" .спользоваться в анаi >i Ь - Е (, (: > I i i, 1 МИ И, Гоед> н(.— н„-я с 1!-ялкильной группой (У=-А1(() °: с,нс. p;:ссмятривать, кяк за— щгкленнь,=. .л :- ..о:(сил.: ные радикалы, так кильная группа в пространство зятруденных аминах при окислении позволяет генерировать нитроксильной радикальный центр. 3ащищенньк я..килирующие спиновые метки могут найти применение в синтезе нитроксильных радикалов, недоступных с исполь зов; вЂ,; -:: радикальнь>х предлественников,,, . -: (-же для синтеза cKpbltblx спиьо-; .;:. К-ток, предназначенных для

В жес-ких условиях, которых

íe .„", ".;.Ияяет радикальный центр (.> адик ял >ке може т бь>ть г енериров ян :(сл -.:;.;= .—,-«oábI непосредственно в я .i:;уле 3П7-cпектромeтря), напри2 мер в качестве меток, контролирующих -i :(ÿåíèå водных и нефтяных поток:. для нефтепромысловой геодтизики .

5 т. н способ получения 4-галоидялкили>п-..;),àçoëèIIoêcêäoâ, содержащии (-,итроксильныи радиальный центр, включакщий окисление 1-окси-3-имидазолин-3-оксида двуокисью свинца в

1О бензоле или эфире и бромирование полученного таким образом нитроксильного радикала N-бромсукцинимидом в четыреххлористом углероде с использованием небольшого количества серной кислоты в качестве инициатора разложения N-бромсукцинимида (1 l.

Недостатками данного способа являг,- ся наличие стадии окисления, что снижает выход целевых продукта;:.. необходимость использования токсичной двуокиси свинца и дорого— стоящего Н-бромсукцинимида; гетерофазность процесса бромировяния, в связи с. чем выход целевого продукта зависит от степени измельчения бромиру>>щего агента и скорости перемешивяния реакционной смеси.

1(.роме - îãî,,:известный метод огра.ичен †;.Озмо.::.>(Остью введения в молекулу а-сомов брома и х=(ор я, в то время, Р

KGK няи(:(ягее яктиВными алки>тируюи;имн

: >етками яв;и,ются иодпроиз водные (2 ).

7 (1елью изобре-.ения являе Tcÿ уг.-. (;— щение процесса синте «я и расширение ассортимента производных имидязо35 лин-оксида, Поставленная цель достигается

Описываемым способом попучения 4-галоидалкилпроизводных 3-имидязолин40

3-оксида об цей формулы («j) . зяключаюS щимся в том, что осединение общей формулы гд=. значения радикала Й описаны вь>ще, à Y =0 „ А11(. Или ОН, подвергают взянмодействи > с бромом или йодом

-.pеде спирта в присут". Вии безвод(О>1 кислоты, преимуществ eIIIIO сухого .:. тори стОГО водорода или трифторук . усвой кислоты, при температуре

0-7:.) С-., преимут.:;, с твенно 10-б0 мин в cJ у -,я= попуч-."(ня, -бромялкилпроиз— !

:ñ д:(ых нли преимущественно 70-30 ч

94047

3 в случае йолучения 4-йодалкилпроизводных 3-имидазолин- 3-оксида, Окислительная способность галогенов позволяет в случае исходного соединения общей формулы (!!) Y=OH избежать стадии окисления с помощью двуокиси свинца.

H p и м е р 1. 4-Бромметил-1,2,2, 5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид.

В 100 мл метанола, насыщенного 10

HCl, растворяют 17 r (0,1 моль)

1,2,?,4,5,5-гекеаметил- 3-имидазолин3-оксида и прибавляют 5,1 мл (0,1 моль) брома, Реакционную смесь упаривают, остаток промывают 100 мл хлороформа. Получают хлоргидрат

4-бромметил-1,2,2,5,5-пентаметил3-имидазолин-3-оксида с выходом 90%, Для получения свободного основания IA г хлоргидрата растворяют в 2п

100 мл воды, доводят lr3X-ным КОН до рН 7 и экстрагируют хлороформом.

Экстракт сушат сульфатом магния, хлороформ отгоняют. Выход 85%, Т.пл . 79-80 С; 25

УФ-спектр (спирт):71„3а„ 260 (3, 78);

ИК-спектр (КВг): 1590 (C=N}

2820 (N СН з) спектр ГАР (СОС13 . 4,60 (СН2

2,36 (N-CH ), gg

1,- 2 (гСН,У, 1,31 (2СН ), Найдено, I: С 43,8; Н 7,1; и (1 4

ВГ 32151 С9Н й20ВГе

Гычислейо, : С 43,4; Н 6,8; N

11,2; Br 32,1.

Л р и м е р 2, 4-Дибромметил-1, 2,2,5,5-печтаметил-3-имидазолин-3-оксид.

K раствору 8,5 г (0,05 моль)

1,2,2,4,5,5-гексаметил-3-имидазолин3-оксида в !00 мл метанола, насыщенного НС! прибавляют 5,1 мл (0,1 моль) брома. Реакционную смесь упаривают, остаток растворяют в

100 мл воцы, доводят 10 -ным раствором бикарбоната натрия до рН 7, выпавший осадок продукта отфильтровывают, Выход 97, Т.пл. 145-147 С;

УФ-спектр (спирт}:7!7 ак 267(3,85):

ИК-спектр (KB r }: 1580 (C=N), 28" 0 (й-СН,); спектр ГОР (С0С1 }: 6,52(СЙ);

2,36(N-СЙ ), 1,46(2СН ), 1,42(2СН ).

Найдено, X: С 33,4; H 4,9; N 8.1;

Br "9,0; CqHqgN20Br2 ! 4

Вычислено, X: С 32,8; Н 5,2; и 8,5; Вг 48,9.

Пример 3. 4-йодметил-1,2, 2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид.

К раствору 8,5 г (0,05 моль)

1,2,2,4,5,5-гексаметил-3-имидазолин3-оксида в IOO мл метанола, насьпценного HCl, прибавляют 25,4 г иода в 150 мп, этанола. Смесь перемешивают сутки, упаривают. Остаток растворяют в 100 мп воды, прибавляют 10%-ный раствор тиосульфата натрия до обесцвечивания, доводят IOX-ным раствором бикарбоната натрия до рН 7 и экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат сульфатом магния, хлороформ отгоняют.

Т.пл. 42-45 С; уе-спектр (спирт): Ъ„,ак 268(3,90);

ИК-спектр (КВГ): 1590 (C N), 2820 (й СНэ)

Спектр ПМР (C0CI )! 4,29 (СЙ2), 2,36 (й-СН ), 1,36(2СНз)

1 29 (2СЙ ).

Найдено, lй С 36,2; Н 3,3 В N 3,7;

42,4; С Н. и 03, Вычислено, .: С 36 51 Н 5, ; й9,5;3 426, Пример 4. 4-Бромметил-2,2, 5,5-тетраметип-3-имидазолин-3-оксидI-оксил, К суспензии 1,72 г (0,01 моль)

1-Окси 2,2,4,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида в 50 мл метанола прибавляют при перемешивании 0,7 мл (0,015 моль) брома. Перемешивают

30 мин, доводят IOX-ным КОН до рН

7, осадок KRr отфильтровывают, фильтрат упаривают. Остаток растворяют в 50 мл воды, экстрагируют хлороформом, экстракт сушат сульфатом магния, хлороформ отгоняют. Выход 63%.

Т.пл. 122-123 СИК-спектр: 1580 (C=N);

Уф-спектр 71 макс 26214, 01);

ЭПР:триплет 1: I:1; alN! = 14,5 Э.

Найдено, X: С 38,6; Н 5,5; и 11,3;

Br 31,9.

7 !.9â 4Br йао °

Вычислено, Х! С 36,1; N 6,6; и 11,2; Вг 32,0°.

Пример 5. 4-(1-бромэтил)—

2, 2, 5, 5-тетраметил-3-имида золин-3оксид-I-оксил, Получают бромированием 4-этил3-имидазолин-3-оксид-1-оксила или

1-ок си-3-этил-3-имидазолин-3-оксида в условиях примера 4, Выходы 70 X, Т ° плс I 10-1 12 С1

УФ-спектр: 8 д„260(3,91);

ИК-спектр. 1585 (C М);

ЭПР: триплет 1:1:1;

Найдено, 7: С 40,8; Н 6,0;

И 10,5; Br 36,2; С Н.! Вгй О, Вычислено, X: C 40,9; Й 6,1; и 10,6; Br 30,3, TI р и м е р 6. 4-Дибромметил2,2,5,5-тетраметил-3-имидазолин-3оксид-1-оксил.

К суспензии 1,72 г (0,01 моль)

I-окси-2,2,4,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида в 50 мл метанола при перемешиваиии прибавляют 1,3 мл (0,025 моль) брома, выдерживают при комнатной температуре 2 ч и охла кдают до 0 С,Выпавший осадок отфильтровывают, промывают метанолом. Выход 507, T.пл. 135-137 С, УФ-спектр:Л „„„ 262 (3,92);

ИК-спектр. 1580 (С=-М);

ЗПР: триплет I :1:1

Надейно, Т: С 29 „3; Н 3 9; И 8,6;

Вг 48,5;

Н.Ц В! g 1 02.

Вычислено, 7: С 29,2: Н 4,0;

Ч 8,S; 8 48.,6, При бромировании в условиях этого примера нитроксильного радикала (при соотношении pearентов 1:2) образуется дибромметил-3-имидазолин3-.оксид-1-оксил с выходом 507. °

940471

Пример 7. 4-Бромметил-3-имидазочин-3-оксид-1-оксил получают бро мкрованием 2,2,4,5,5-пентаметил-3ими,""" олин-3-оксид-1-оксила в усло5 виях примера 4 (при соотношении реа1:1) и использовании стве катализатора 0,5 мл трифторуксусной кислоты, Выход б5Е. IQ

Таким образом, предлагаемый способ позволяет при помощи простых операций получать с хорошим выходом широкий класс соединений — производных З-имидазолин-3-оксида.

I5

В отличие от известного способа в предлагаемом способе исключены стадия окисления, применение токсичной двуокиси свинца и дорогостоящего и труднодоступного N-бромсук20 цинимида. Суще" òâåííî упрощены условия проведения основной реакции. Кроме того, показано, что процесс одинаково успешно идет как в среде, насыщенной хлористым водородом, так

25 и B присутствии начальных небольших количеств безводных сильньх кислот для случаев исходных соединений общей формулы (Pi) Y=OH, — необходимая кислотность среды развивается за счет выделения HRr при окислении окси-;руппь|.

Способ отличают мягкие условия проведения реакции, что позволяет использовать в качестве исходных ве35 шеств соединения сломаной структуры.

В предлагаемом способе реакция протекает в гомогенной среде, исключение гетерогенности позволяет работать с большими количествами веществ.

Составитель H. Нарышкова

Редактор F..Ëaé÷ Техред У!. 1-!адь Корректор H. Зрдейи

Заказ R I 18/3 Тирах 418 Подпис ное

ВН1111тП1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035> Москва Ж-35< Раутаская наб. „д, 4/5 илиал ГП)П "Патент", г. Укгopop, ул. Проектная,, я