СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ДИГИДРОПИРИДИНОВ Российский патент 1995 года по МПК C07D211/44 C07D211/58 C07D211/90 C07D401/14 C08K5/3435 

Изобретение относится к способу получения новых соединений, производных дигидропиридина, включающих замещенную пиперидиниловую группу.

Известно, что 2,6-диметил-3,5-дикарбоксалат -1,4-дигидропиридины используются в качестве термостабилизаторов поливинилхлорида (ПВХ).

Также описан синергизм 2,6-диметил-3,5-дикарбоксилат-1,4-дигидропиридинов с β-дикетонами в отношении термической стабилизации ПВХ.

Однако, известные производные 1,4-дигидропиридинов оказываются неэффективными для использования их в качестве светостабилизирующих агентов для полимеров.

Разработан способ получения новых производных 1,4-дигидропиридинов, которые являются эффективными термо- и светостабилизаторами для полимеров.

Соединения согласно изобретению отвечают общей формуле

(I) где n означает 1 или 2;
R₁ означает атом водорода или метил; х означает атом кислорода или радикал N-R₂, где R₂ означает атом водорода или радикал бутил, причем, если n 1, то y означает атом водорода, если n 2, то y означает группу -(СН₂)_6-.

Соединения формулы (I) могут быть получены по методу Ханцша путем проведения реакции ацетоуксусного эфира или ацетоацетамида формулы
CH₃-CO-CH₂-CO-X
(II) с альдегидом формулы (III): YCHO и аммиаком, где символы n, x, R₁, y в формулах (II), (III) имеют указанные выше значения.

Реакцию осуществляют в известных для этого типа реакций условиях.

Если y означает атом водорода, то целесообразней использовать гексаметилентетрамин, чем смесь формальдегид-аммиак. Ацетоуксусные эфиры и ацетамиды формулы (II) могут быть получены путем реакции дикетена с 4-гидроксипиперидином или с соответствующим 4-аминопиперидином формулы
HX
(V) в которой Х означает атом кислорода или радикал -N-R₂, причем R₁ и R₂имеют значения, указанные выше. Среди соединений формулы (I) можно назвать в качестве примеров следующие:
-2,6-диметил-бис-3,5-[(1,2,2,6,6- пентаметил-4-пиперидинил)оксикарбонил] -1,4-ди- гидропиридин;
-2,6-диметил-бис-3,5-[(2,2,6,6-тетрамет- ил-4-пиперидинил) -оксикарбонил]-1,4-дигидропиридин;
-2,6-диметил-бис-3,5-[(2,2,6,6-тетрамет- ил-4- пиперидинил)-аминокарбонил]-1,4-дигидропиридин;
-2,6-диметил-бис-3,5-бис[(2,2,6,6-тетра- метил-4-пиперидинил) -N-бутиламинокарбонил]-1,4-дигидропиридин;
-1,6-бис-[2,6-диметил-3,5-бис[(1,2,2,6,6-пентамитил-4-пиперидинил) -оксикарбонил]-1,4-дигидро-4-пиридинил]-гексан.

Соединения формулы (I) могут использоваться в качестве термических стабилизаторов и стабилизаторов к свету в органических полимерах. Так, их можно использовать как антиультрафиолетовые добавки в полиолефинах, полистиролах, полиалакадиенах, полиуретанах, полиамидах, полиэфирах, поликарбонатах, полисульфонах, полиэфирсульфонах, полиэфиркетонах, в акриловых полимерах, в галогенированных полимерах, в их сополимерах и в их смесях.

Соединения формулы (I) используются в частности в полиолефинах и полиалкадиенах таких как полипропилен, полиэтилен низкой или высокой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полибутадиен, их сополимеры или их смеси.

Стабилизация органического полимера по отношению к воздействию света и к ультрафиолетовому облучению осуществляется за счет введения, по меньшей мере одного соединения формулы (I).

Обычно вводят 0,004 -20 мэкв. группы 2,2,6,6-тетраметил-пиперидинил на 100 г полимера. Предпочтительно, стабилизированные полимеры содержат 0,020-4 мэкв. группы 2,2,6,6-тетраметил-пиперидинил на 100 г полимера.

В качестве примера стабилизированные полимеры содержат 0,01-5 мас. соединения формулы (I).

Добавление соединений формулы (I) может производиться во время получения или после получения полимеров. Органические полимеры, содержащие соединения формулы (I) могут содержать и другие добавки и стабилизаторы, которые обычно используются, например:
антиоксиданты, как алкилированные монофенолы, алкилированные гидрохиноны, гидроксильные сульфиды дифенила, алкилиден-бис-фенолы, бензиловые соединения, ациламинофенолы, эфиры 3-(3,5-дитретбутил-4-гидроксифенил)-пропионовой кислоты, эфиры 3-(5-третбутил-4-гидрокси-3-метилфенил)-пропионовой кислоты, эфиры 3-(3,5-дициклогексил-4-гид- роксифенил)-пропионовой кислоты, амиды 3-(3,5-дитреттбутил-4-гидроксифенил)-про- пионовой кислоты; поглотитель ультрафиолетового излучения в стабилизаторы к свету такие, как 2-(2'-гидроксифенил)-бензотриазолы, 2-гидроксибензофеноны, эфиры бензойной кислоты, возможно замещенные, акриловые эфиры, соединения никеля, оксаламиды;
дезактиваторы металлов;
фосфиты и фосфониты;
соединения, разрушающие пероксиды;
реагенты нуклеирования;
наполнители и усиливающие реагенты;
пластификаторы;
смазывающие вещества;
эмульгаторы;
пигменты;
оптические азуранты;
противовоспламенители;
антистатические вещества;
порогены.

Cтабилизированные полимеры могут использоваться в различных формах, например, в виде отлитых изделий, пленок, волокон, ячеистых материалов, профилей или материалов для покрытий, как пленкообразователи (связующие) для красок, лаков, клеев или цементов. Соединения формулы (I) могут также использоваться как термостабилизаторы, например, для хлорированных полимеров. Особенно в этих полимерах они играют роль УФ стабилизаторов и термостабилизаторов. Их можно применять одни или в сочетании с другими термостабилизаторами, как например, с органическими соединениями олова. Соединения формулы (I) также можно использовать в хлорированных полимерах в соединении с другими первичными термостабилизаторами.

Предпочтительно, если такими первичными термостабилизаторами являются органические производные цинка, кальция, бария, магния, и стронция, и в некоторых случаях, гидротальциты.

Хлорированными полимерами являются, в частности поливинилхлорид (ПВХ), поливинилиденхлорид, сополимеры, содержащие большей частью звенья винилхлорида, получаемые из винилхлорида или других мономеров, смеси полимеров или сополимеров, у которых основная часть получается из винилхлорида.

В общем случае органические соединения кальция, бария, магния и стронция или гидротальциты составляют 0,005 5 мас. по отношению к хлорированному полимеру, предпочтительно 0,02 2 мас.

Для пищевого применения, в частности для пищевых бутылок из ПВХ применяют органические соединения кальция или смеси органических соединений кальция с органическими соединениями магния. В общем случае хлорированный полимер содержит 0,005 5 мас. соединения формулы (I), по отношению к хлорированному полимеру. Предпочтительно они содержат 0,01 2 мас. соединения формулы (I).

По сравнению с 1,4-дигидропиридинами по известному уровню техники, которые используются как термостабилизаторы хлорированных полимеров, соединения формулы (I) имеют не меньшую эффективность с точки зрения стойкости к пожелтению, при меньшем количестве 1,4-дигидропиридиновых звеньев, но кроме того, они имеют эффективное защитное действие от УФ-излучения.

Соединения формулы (I), в которой R₁ означает атом водорода, особенно эффективны как антиоксиданты в органических полимерах, указанных выше, т.е. таких, как полиолефины, полистиролы, полиалкадиены, полиуретаны, полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты, полисульфоны, полиэфир-сульфоны, полиэфир-кетоны, акриловые полимеры, галогенированные полимеры, сополимеры и смеси этих полимеров.

Использование этих соединений в качестве антиоксидантов особенно подходит для полиолефинов, как, например, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности и полипропилен, для полистиролов, полиамидов, полиэфиров и полиуретанов.

Обычно эти соединения используют 0,01 5 мас. по отношению и весу стабилизируемого полимера, предпочтительно 0,05 2 мас. Также было установлено, что соединения формулы (I), в которой R₁ водород, оказывают благоприятное действие на "технологичность" при горячем формовании полимера.

Например, при введении такого соединения в полимер, последний в ходе горячего формования не разрушается (или мало разрушается) и не образует (или мало образует) поперечных связей, в противоположность полимеру, содержащему либо одно известное соединение со стерически затрудненной аминогруппой, либо одно известное соединение с дигидропиридиновой группой, либо смесь этих двух типов соединений. Именно это отмечается для полиолефинов и особенно для пропиленов.

П р и м е р 1. Получение 2,6-диметил-3,5-бис[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил) оксикарбонил]-1,4-дигидропиридина.

1а. Получение 4-ацетоацетокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидина.

В трехгорлую колбу емкостью 500 см³ с центральной мешалкой, термометром, вертикальным холодильником и капельной воронкой помещают 31,4 г (0,2 моль) 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидина; 200 см³толуола; 1 см³ триэтиламина (катализатор).

Нагревают при перемешивании до 70^оС, затем постепенно в течение 30 мин вводят 16,8 г (0,2 моль) дикетена, поддерживая температуру при 70^оС. Эту температуру выдерживают еще в течение 2 ч 30 мин после окончания заливки.

Все эти операции проводятся в атмосфере азота.

Затем удаляют толуол, триэтиламин и следы дикетена при пониженном давлении путем постепенного нагревания, при этом давление 2000 Па с постепенным понижением до 65 Па, температура 20^оС увеличивается до 65^оС к концу операции. Получают 48,1 г желто-оранжевого гомогенного масла, содержащего 393 мэкв. на 100 г β -кетоэфирной группы (по теории 414,9 мэкв./100 г), что соответствует чистоте 95%
Предполагаемая структура подтверждена ИК-спектрами и масс-спектрами.

1б. Получение 2,6-диметил-бис-3,5-[(2,2,6,6-тетраметил -4-пиперидинил)оксикарбонил]-1,4-дигидропиридина.

В аппаратуру по примеру 1а помещают 38,05 г (0,15 моль); -4-ацетоацетокси-2,2,6,6-тетраметил-пиперидин, полученного в примере 1а (95%); 2,00 г (0,014 моль); гексиметилтетрамина; 4,95 г (0,0643 моль) ацетата аммония; 100 см³ изопропанола с 20% воды.

Гомогенную реакционную смесь перемешивают и нагревают при 72^оС в течение 2 ч 50 мин, в азотной атмосфере.

После охлаждения величину рН доводят до 11,4 путем добавления 5N щелочи натрия. Затем добавляют 700 см³ воды при сильном перемешивании, образуется осадок, который обезвоживают, промывают водой и высушивают при пониженном давлении при 80^оС. Получают 26,8 г твердого желтого вещества с температурой плавления 189-190^оС, практически чистое, его ИК-спектр и масс-спектр находятся в соответствии с предлагаемой структурой. Выход чистого полученного продукта по отношению к соединению 1а составляет 75%
П р и м е р 2. 2а. Получение 4-ацетоацетокси-1,2,6,6-пентаметил-пиперидина.

Повторяют пример 1а, используя 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметил-N-метил-пипери-дин.

Получают желто-оранжевое масло, которое после титрования ацилиметрией содержит 369 мэкв/100 г (по теории 392 мэкв/100 г), чистота 94%
2б. Получение 2,6-диметил-бис-3,5[1,2,2,6,6-пентаметил-4-пиперидинил)ок- сикарбонил]-1,4-дигидропиридина.

Повторяют пример 1б, при этом заменяют 4-ацетоацетокси-2,2,6,6- тетраметилпиперидин таким же молярным количеством 4-ацето-ацетокси- 1,2,2,6,6-пентаметилпиперидина, полученного в примере 2а. Получают 2,6-диметил-бис-3,5[(1,2,2,6,6-пен- таметил-4 -пиперидинил)оксикарбонил]-1,4-дигидропиридина в виде твердого желтого вещества с точкой плавления 232^оС, структура подтверждена ИК-спектрами, спектрами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и масс-спектрами.

П р и м е р 3. 3а. Получение 4-ацетоацетамидо-2,2,6,6 -тетраметилпиперидина.

Повторяют пример 1а, при этом берут 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидин, катализатор не применяют, а приливание дикетена производят при 0-10^оС, получают 4-ацетоацетамидо-2,2,6,6-тетраметил-пипе- ридин в форме белого твердого вещества с температурой плавления 115^оС.

Выход полученного продукта по отношению к 4-амино-2,2,6,6-тетраметил-пиперидину составляет 90%
3б. Получение 2,6-диметил-бис-3,5[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)ами- нокарбонил]-1,4-дигидропиридина.

В колбу Эрленмайера емкостью 100 см³ помещают 1,50 г (0,050 моль) формальдегида; 21,3 г (0,089 моль) -4ацетоацетамидо-2,2,6,6- тетраметилпиперидина, получен- ного в примере 3а; 20 см³ абсолютного этанола; 5 капель диэтиламина.

Полученную гомогенную реакционную смесь оставляют при 4^оС в течение 24 ч, а затем при комнатной температуре в течение 48 ч. Затем добавляют 4,6 см³ водного аммиачного раствора, с содержанием NH₃ 290 г/л (или 0,078 моль NH₃). Нагревают до 75-80^оС в течение 5 ч, затем при комнатной температуре выдерживают в течение 24 ч.

После отгонки растворителей при пониженном давлении получают 23 г оранжеватого твердого вещества, слегка пастообразного. Это твердое вещество растворяют в 200 см³ метанола, затем осаждают путем добавления 500 см³ воды при сильном перемешивании. Полученный осадок фильтруют, промывают водой и высушивают при пониженном давлении при 40^оС.

Получают 4,5 г твердого желтого вещества с температурой плавления 170^оС, структура 2,6-диметил-бис-3,5[(2,2,6,6-тетраметил 4-пиперидинил)аминокарбонил]-1,4-дигидропиридина подтверждена спектрами ЯМР.

П р и м е р 4.

4а. Получение 4-N-Н-бутилацетоацетамидо-2,2,6,6 -тетраметил-пиперидина.

Проводят операции как в примере 3а, при этом берут 4-N-н-бутиламино-2,2,6,6-тетраметил-пиперидин и получают 4-N-н.бутилацетоацетамидо-2,2,6,6-тетраметил-пи- перидин в виде желтой вязкой жидкости с чистотой выше 95%
4б. Получение 2,6-диметил-бис-3,5[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил) н. бутиламинокарбонил]-1,4-дигидропири-дина.

Повторяют пример 3б, используя вместо 4-ацетоацетамидо- 2,2,6,6-тетраметил-пиперидина вещество, полученное в примере 4а. Получают 2,6-диметил-бис-3,5-[(2,2,6,6-тетраметил-4- пиперидинил)-н.бутиламинокарбонил]-1,4-дигидропиридин в виде белого твердого вещества с температурой плавления 172^оС. ИК-спектры и масс-спектры подтверждают предполагаемую структуру.

П р и м е р 5. Получение бис-1,6-[2,6-диметил-бис-3,5[1,2,2,6,6- пентаметил-4-пиперидинил-оксикарбонил]-1,4-дигидро-4-пирид- инил]гексана.

Повторяют пример 3б, при этом заменяют формальдегид на 3,55 г (0,025 моль) октандиаля и используют 4-аце- тоацетокси-1,2,2,6,6-пентаметил-пиперид-ин, полученный в примере 2а. Получают (выход 70%) 19,7 г желтого твердого вещества с температурой плавления 110^оС, его структура подтверждена спектрами ЯМР.

Сущность изобретения: продукт производные дигидропиридинов ф-лы I (см. чертеж), где n 1 или 2; R₁ водород или метил; X кислород или NR₂ R₂ водород или бутил, причем, если N 1, то Y водород; если N 2, то Y гексаметиленовая группа. Условия реакции: взаимодействие ацетоуксусного эфира или ацетацетамида ф-лы II (см.чертеж) с альдегидом ф-лы III Y-(CHO)_n и аммиаком. Соединения ф-лы I являются термо- и фотостабилизаторами для полимеров. 1 ил.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ДИГИДРОПИРИДИНОВ общей формулы

где n 1 или 2;
R₁ водород или метил;
X кислород или радикал
N R₂,
где R₂ водород или бутил,
причем, если n1, Y водород, если n2, Y (-CH₂)₆,
отличающийся тем, что проводят реакцию ацетоуксусного эфира или ацетоацетамида формулы

с альдегидом формулы
Y -(CHO)_n,
где n, X, Y, R₁ имеют указанные значения,
и аммиаком и выделяют целевой продукт.