6-ЭТОКСИ-2,2,4-ТРИМЕТИЛ-1,2,3,4-ТЕТРАГИДРОХИНОЛИН В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ФОРМЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C07D215/20 A61K31/47 A61P39/06 

Изобретение относится к области органической химии и касается малоизвестного, азотсодержащего гетероциклического соединения из класса гидрированных хинолинов, а именно 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) в кристаллической форме, обладающего высокой антиокислительной активностью. Также раскрыт способ получения этого соединения, заключающийся в том, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (III) подвергают гидрированию в спиртовой среде на новом катализаторе состава 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия путем последующей его активации, а также известных никелевых катализаторах, других металлов, активных в реакции гидрирования, с последующим выделением целевого продукта в кристаллической форме из спиртовой среды сразу или после предварительной очистки.

Изобретение может быть использовано в качестве вещества, улучшающего свойства нефтей, нефтепродуктов, резинолатексных изделий, шин, полимеров, пластмасс, клеев, красок, органических стекол, биологических объектов, как биологически активное вещество, аналитический реагент, ловушка для радикалов.

Известен 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (II), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и который был получен в виде вязкой массы путем конденсации о-анизидина с ацетоном в присутствии йода (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).

При сравнении относительной антиокислительной активности 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность данного соединения оказалась ниже, чем у ионола, в два раза.

Известен 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,-дигидрохинолин (III), являющийся аналогом I, который был получен в виде вязкой массы путем конденсации п-фенетидина с ацетоном в присутствии йода или 4-толуолсулфокислоты [Tung С.С. 1,2-Dihydroqinoline studien. I. The structure of the arylamine-acetone condensation products,- tetrahedron, 1963, vol.19, №11, p.1685-1689; Патент США №2748100 от 29.05.1956 г.; Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.].

При сравнении относительной антиокислительной активности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,-дигидрохинолина (III) с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность III составила 0,6 относительных единиц.

Известен 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (IV), являющийся аналогом соединению 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный путем кипячения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) в концентрированной бромистоводородной кислоте (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).

Исследования антиокислительной активности 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (IV) показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 2,1·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода относительная антиокислительная активность IV составила 0,78 относительных единиц.

Известен 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (V), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный путем гидрирования 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (II) на никеле Ренея в виде вязкой массы (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).

При сравнении относительной антиокислительной активности 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (V) с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность V составила 0,6 относительных единиц.

Известен 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VI) являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный из 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (V) кипячением его в бромистоводородной кислоте и переводом полученной бромистоводородной соли VI в основание (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).

Исследование антиокислительных свойств 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VI) показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5-10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 1,0 относительных единиц.

Известен 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VII), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный переводом бромистоводородной соли VII в основание (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).

Исследование антиокислительных свойств VII показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 0,8 относительных единиц.

Известен 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VIII), являющийся наиболее близким аналогом по структуре и свойствам и принятый нами за прототип 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный из 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VII) путем его ацилирования хлорангидридом уксусной кислоты (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.; А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии, 1985. т.26, №5, с.99-102).

Исследование антиокислительных свойств VIII показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 1,1 относительных единиц.

Сравнение относительной антиокислительной активности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) с ионолом (2,6-ди-трет.бутил-4-метилфенол), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10^-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определении кинетики окисления по поглощению кислорода показало, что относительная антиокислительная активность данного соединения I составила 1,5 относительных единиц.

В ограниченных научных источниках информации иногда встречается упоминание о 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолине, как о промежуточном соединении или полупродукте в синтезе некоторых веществ (патент США №3991042 от 9.11.1976 г.). Однако убедительных сведений, доказывающих его строение и другие параметры, не приводятся, что не дает оснований считать ранее приводимую формулу 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина полностью достоверной. Ранее имеющиеся сведения никак не подтверждают и не характеризуют само это вещество, хотя известно, что от чистоты соединения зависят не только его физико-химические свойства, включая его агрегатное состояние при обычных условиях, но также и другие свойства, например его ингибирующая активность.

Применение гидрирования в спиртовой среде 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) на никелевом катализаторе при получении 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), хотя и приводит к образованию 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), но ниже технической квалификации, то есть с содержанием основного вещества ≥49%, что не дает основания считать его индивидуальным соединением. Известно, что чистота вещества, полученного различными методами, может сильно отличаться своими свойствами в зависимости от способа его получения, так как присутствующие в нем даже микропримеси, трудно обнаруживаемые известными методами, определяют не только его агрегатное состояние при обычных условиях, но и физико-химические свойства, включая его стабилизирующую активность, например антиокислительную.

Отсутствие в периодической литературе, патентах и других публикациях достоверных сведений о способах получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и его физико-химических свойствах дает все основания считать его неопределенным, новым.

Задачей настоящего изобретения является создание нового 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), обладающего высокоэффективной антиокислительной активностью и разработка оптимального способа его получения на новом катализаторе с использованием высокоскоростного перемешивания.

Поставленная задача достигается новым 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином (I), обладающим высокоэффективной антиокислительной активностью, и способом его получения, заключающимся в том, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (III) подвергают гидрированию в спиртовой среде на новом катализаторе, а также известных никелевых катализаторах, других металлах, активных в реакции гидрирования при интенсивном перемешивании, с последующим выделением целевого продукта сразу или после предварительной дробной фракционной перегонки с последующей дополнительной очисткой.

Настоящее изобретение описывает способ получения I на новом катализаторе при интенсивном перемешивании, полностью охарактеризовывает его различными физико-химическими методами исследования, а также физическими и пожаровзрывобезопасными данными.

Результаты исследований, способы получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), приведенные ниже, подтверждают, но не ограничивают данное изобретение.

Исследование 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом ЯМР.

Спектры ЯМР ¹H и ¹³С раствора 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в DMSO-d6 измерены на спектрометре ЯМР Broker AM-360 на частотах 360 и 90 МГц, относительно внутреннего эталона ТМС.

В спектре ¹Н (фиг.1) наблюдается группа сигналов при 1,05-1,3 м.д. суммарной интенсивностью 13Н, их можно подразделить на следующие компоненты.

Два синглета 1,05 и 1,14 м.д. от протонов метильных групп при С₂, наложившиеся друг на друга в области 1,18 и 1,28 м.д., синглет от одного из протонов при С₃, триплет протонов СН₃ - фрагмента этоксигруппы и дуплет протонов метальной группы при С₄;

При 1,25 м.д. триплет протонов СН₃ - фрагмента этоксигруппы; J(H-H)=6,7;

При 1,65 м.д. находится мультиплет от другого протона при С₃; J(H-H)=5,7; J(H-H)=12,4;

При 2,75 м.д. находится мультиплет от протона при С₄;

При 3,86 находится квадруплет протонов метиленового фрагмента этоксигруппы;

J(H-H)=6.7;

При 4,95 м.д. находится плохо разрешенный сигнал протона NH;

При 6,36 м.д. находится дуплет протона при C₇, J(H-H)=8,6;

При 6,46 м.д. находится двойной дуплет протона при C₈; J(H-H)=1,9 и 8,7;

При 6,64 м.д. находится дуплет протона при С₅; J(H-H)=1,9.

Спектр ЯМР ¹³С 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) зарегистрирован с подавлением спин спиновых взаимодействий с протонами. В спектре ЯМР ¹³С (фиг.2) наблюдаются химические сдвиги, принадлежащие следующим углеродным атомам:

При 14,9 м.д. - сигнал метильного углерода этоксигруппы;

При 20,5 м.д. - сигнал углерода метильной группы при С₄;

При 26,8 м.д. - сигнал углерода С₄;

При 27,4 и 30,8 - сигналы углеродов метильных групп при С₂;

При 44,3 м.д. - сигнал углерода С₃;

При 48,2 м.д. - сигнал углерода C₂;

При 63,3 м.д. - сигнал метиленового углерода этоксигруппы;

При 113,3 м.д. - сигналы углеродов С₅ и С₇;

При 125,0 - сигнал углерода С₁₀;

При 138,6 - сигнал углерода С₉;

При 149,5 - сигнал углерода С₆;

При 114,5 - сигнал углерода C₈.

Таким образом, спектры спектры ЯМР ¹H и ¹³С полностью подтверждают химическую структуру (порядок соединения атомов в молекуле) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).

Масс-спектрометрические исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).

Масс-спектрометрический анализ (фиг.3) проводился на квадрупольном хромато-масс-спектрометре марки Hewlett Packard HP 5973, на кварцевой капиллярной колонке HP-5MS (30 м × 0,25 мм × 0,25 мк) в режиме програмирования температуры от 50 до 300°С со скоростью 10°С /мин; температура инжектора составляла 280°С, скорость сканирования - 1 спектр/с, диапазон регистрируемых масс 40-450 в режиме полного ионного тока. Ионизирующее напряжение - 70 В.

На основании полученных данных хромато-масс-спектрограммы (фиг.4.) содержание основного вещества 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина составляет 100%.

Основные процессы фрагментации по мостиковым группам 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) представлены на схеме, приведенной в конце описания.

Как видно из схемы, молекулярный ион отвечает массе 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) (М 219), а процессы фрагментации, происходящие по мостиковым группам подтверждает структуру I. Основной осколочный ион отвечает фрагменту с массой m/е 204 (max. инт., 100%). Он образуется при потере метильной группы. Распад по мостиковым группам определяет образование осколочных ионов на шкале массовых чисел, отвечающих потере одной этильной группы, с образованием осколочного иона m/е 190 (16,1%) и дальнейшим его распадом, приводящим к образованию осколочных ионов с m/е 176 (8,8%) и m/е 160 (9,4%), еще группа ионов на шкале массовых чисел отвечает разрыву связи(2-2) и образований ионов с m/е 174 (4,8%), m/е 175 (7,4%).

Исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом ИК-спектрофотометрии.

ИК-спектр был получен на спектрофотометре SPECORD M80. Образец был запрессован с КВr. 1 мг вещества в 200 мг КВr. (фиг.5);

образец в вазелиновом масле, тонкий слой между пл. КВr. (фиг.6).

Отнесение некоторых полос поглощения на основе обобщенных литературных данных, v 1/см:

3368 (NH-вал.кол.), 3060, 3020 (=СН-вал.кол.), 2972, 2912,2872 (СН3, СН2-вал.кол.), 1576, 1500 (вал.кол. ароматического кольца), 1472, 1444 (деформационные кол. метильных и метиленовых групп), 1388, 1380 (дуплет, характерный для гем-диметильных групп), 1280 и 1052 (вал.кол. Ph-O-C-группы), 876, 804 (неплоские деформ. кол. Н-атомов бензольного кольца, отвечающие 1,2,4-замещению).

Основные характеристические частоты поглощения соответствуют и подтверждают данную структуру молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).

Исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом УФ-спектрофотометрии.

УФ-спектр 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) получен на UV-VIS спектрофотометре Agilent 8453 фирмы Agilent Technologies. Образец был растворен в этаноле (фиг.7), в гексане (фиг.8). В УФ-спектрах наблюдаются по две основные характеристических полосы:

- λ нм=244.0 и λ нм=313.0 (в этиловом спирте) фиг.7;

- λ нм=248.0 и λ нм=320.0 (в гексане) фиг.8.

На основе обобщенных литературных данных можно предположить, что полосы 244 нм (этаноле) и 248 нм (в гексане) являются полосами π→π* перехода, а 313 нм и 320 нм - полосами n→π* - перехода.

Кристаллическая и молекулярная структура 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и сравнение ее со структурой 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VIII), принятого за прототип I.

С целью установления точного строения молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) впервые проведено рентгеноструктурное исследование бесцветных монокристаллов I, выращенных медленным испарением гексанового раствора, Т_пл.=38-39°С.

Рентгеноструктурное исследование проводилось на дифрактометре Enraf Nonius FR 590 при комнатной температуре. Основные сведения о рентгеноструктурном эксперименте и кристаллографических параметрах 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) приведены в таблице 1. Структура расшифрована прямым методом (программный комплекс SHELXL-97). Положения атомов водорода рассчитаны из геометрических соображений. Уточнения проводились в анизотропном (для неводородных атомов) и изотропном (для атомов водорода) полноматричном приближении по F2 (программный комплекс SHELXL-97). Полные таблицы координат атомов, температурных факторов, длин связей и валентных углов депонированы в Кембриджском банке структурных данных.

Таблица 1
Кристаллографические данные и параметры уточнения кристаллической структуры 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолинаПАРАМЕТРЗНАЧЕНИЕБрутто-формулаC14H21NOМолекулярная масса219.32Т/°К (расч.)293(2)ДифрактометрEnraf Nonius FR 590Тип сканированияθ/2θИнтервал сканированияθ=3.35°-74.86°ИзлучениеCuKαдлина волны / 1.54180Размеры кристалла0.3×0,3×0,3mmСингония, пространственная группаМоноклинная P2₁/cПараметры кристаллической ячейкиA=13,196 (4) α=90.00° В=8.865 (6) β=90.77(6)° C=11.330 (11) γ=90.00°Объем ячейки1325.3(16) A³Плотность (вычисл.)1.099 г/см³Число молекул в ячейки4Коэффициент поглощения0,580 см.^-1F(000)480Общее число зарегистрированных отражений5533Общее число независимых отражений2717Окончательный R-фактор [по 1805 отражениям сI>2σ(I)] R₁0,0530wR₂0,1254

Для исследования молекулярной и кристаллической структуры 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом рентгеноструктурного анализа при ее расшифровки была использована нумерация атомов, входящих в состав молекулы I, приведенная на фиг.9. Основные величины длин связей и валентных углов представлены на фиг.10 и в таблице 2.

Таблица 2
Величины основных межатомных расстояний и валентных углов молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолинаСвязьd/AВалентный уголω/град.N1-C101.399(2)C10-N1-C2118.3(1)N1-C21.469(2)C10-N1-H1121.70)N1-H10.80(2)C2-N1-H1116.8(1)С2-СЗ1.514(2)N1-С2-С3106.4(1)С2-С221.521(3)С22-С2-С21109.5(2)С2-С211.537(2)С2-С3-С4114.3(1)СЗ-С41.522(3)С3-С4-С5109.9(1)С4-С411.514(3)С41-С4-С3111.3(2)С4-С51.523(2)С41-С4-С5113.7(1)С5-С61.388(2)С4-С5-С10120.8(1)С5-С101.399(2)С7-С8-С9119.3(1)С6-С71.390(2)С8-С9-С10121.9(2)С7-С81.375(2)С9-С10-С5118.7(1)С7-071.377(2)С6-С5-С10118.5(1)07-С711.413(2)С5-С6-С7122.3(1)С71-С721.489(3)С7-О7-С71118.2(1)С8-С91.386(2)О7-С71-С72108.3(2)С9-С101.398(2)  

Бициклическая система молекулы I состоит из двух фрагментов - плоского бензольного кольца и неплоского тетрагидропиридинового цикла. Среднеквадротичное отклонение атомов бензольного кольца от плоскости составляет 0,006 Å. В этой же плоскости лежат и атомы N1, С4 и О7, связанные с атомами углерода бензольного кольца. Двугранные углы С8-С9-С10- N1, С4-С5-С6-С7 и С5-С6-С7-07 равны соответственно 176,8°, 179,7° и 178,6°. Незначительно отклоняются от этой плоскости и связанные с кислородом О7 атомы углерода С71 и С72. Двугранный угол С7-O7-С71-С72 равен 177,3°. Длины связей С-С бензольного кольца те же, что и в других молекулах замещенных бензолов (Alien F. Н., (2002). Acta Cryst. Sect. В, 58, 380).

Атомный радиус sp³-гибридизованного атома углерода С71 больше атомного радиуса углерода С7 бензольного кольца, поэтому связь С71-O7 длиннее связи С7-O7 (1,413(2) и 1,377(2)Å). В молекуле же 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VIII), наоборот, связь С-O, аналогичная связи С7-O7 в I, длиннее следующей связи O-С (1,441(8) и 1,335(8)Å) (А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии 1985, т.26, №5, с.99-102), хотя атомные радиусы углеродов, с которыми связан ацетильный кислород в VIII, примерно одинаковы.

Бензольное кольцо связано общей связью С5-С10 с тетрагидропиридиновым кольцом N1-C2-C3-C4-C5-C10. Как уже отмечалось выше, это кольцо неплоское. Оно имеет конформацию искаженного \полукресла\ (атомы С2 и СЗ расположены по разные стороны от плоскости бензольного цикла). Торсионные углы С3-С4-С5-С10 и C2-N1-C10-C5 равны и соответственно 15,4° и 21,5°. Вследствие А^1,2 аллильного напряжения, существующего в циклогексеновых циклах (Johanson, F., 1968, Chem. Rev. p.68. 4. 375.), углерод С41 занимает псевдоаксильное положение. Атом азота N1 имеет плоскую конфигурацию связей (сумма валентных углов равна 356,9°). Длины связей С-С обычны для замещенных тетрагидропиридинов.

Структуры молекул I и VIII во многом похожи между собой. Очень близки друг к другу величины многих однотипных валентных связей, валентных и торсионных углов. Существенно различаются лишь формы тетрагидропиридиновых колец. И в той и другой молекуле эти кольца имеют конформацию искаженного \полукресла\. Но если в молекуле углерод С2 расположен ниже плоскости бензольного кольца, а углерод С3 - выше этой плоскости, то в молекуле VIII, наоборот, С2 - выше этой плоскости, а С3 ниже ее (см. фиг.11). Торсионные углы С6-С5-С4-С3 и C9-C10-N1-C2 в I равны -165,9° и -162,3°, а в VIII +171,8° и +159,0°. Причина этого заключается в различной конфигурации связей атомов азота.

Как уже упоминалось выше, в молекуле I реализуется плоская конфигурация этих связей, в VIII конфигурация связей - пирамидальная (сумма валентных углов равна 341,7°). При такой конфигурации связей у атома азота должна существовать неподеленная электронная пара, занимающая определенную область около атомного пространства. Поэтому минимум энергии напряжения тетрагидропиридинового кольца в I и VIII достигается при разной ориентации N-H относительно связи (СН3)2С-СН2. В структуре I торсионный угол H-N-C(CH3)2-CH2 равен 151,8°, в структуре (VIII) равен - 176,7°.

Различные электронные состояния атома азота (и соответствующие им конфигурации связей) в молекулах I и VIII возникают скорее всего из-за того, что в кристаллах VIII N-Н - группа участвует в межмолекулярной водородной связи С=О...Н-N, см. (фиг.12), а в кристаллах I (фиг.13) таких связей нет, упаковка молекул в структуре определяется только ван-дер-ваальсовым взаимодействием.

Интересно отметить, что в кристаллах 6-окси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (IV), где имеются межмолекулярные водородные связи Н-O...H-N (А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии 1985, т.26, №5, с.93-98), конфигурация связей атома азота также пирамидальная (сумма валентных углов -338,3° - почти такая же, как в VIII).

Способы получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) на новом и известных катализаторах.

Известно много способов получения тетрагидрохинолинов (Иванов Ю.А. Дис.Канд. Хим. наук., Москва 1983; Кларе П.А. - В кн. Общая органическая химия гл. 16.4. Хинолины т.8 / под ред. Академика Кочеткова Н.К. М.: Изд. \Химия\. - 1985, с.229.), наиболее простым и доступным является гидрирование соответствующих хинолинов на различных катализаторах, из которых относительно большая селективность в этой реакции проявляется на никелевых катализаторах. Однако применение и никелевых катализаторов в процессе гидрирования соответствующих хинолинов до их тетрагидропроизводных происходит с относительно невысоким выходом целевого продукта из-за протекания реакции гидрирования и по другим направлениям, приводящим к смеси различных продуктов гидрирования, на что также оказывает влияние и характер заместителей в хинолинах. (Иванов Ю.А. Дис.Канд. Хим. наук., Москва 1983; Braun J., Petzold A., Seemann J. Katalytische Hydrierungen unter Druck bei Gegenwart von Nickelsalzen. IV. Chinolin-Basen. - Ber., 1922, Bd. 55, s.3779-3792; Braun J., Gmelin W., Schulteheiss A. Uber Bz-Tetrahydro-chinoline und ihre Derivate. - Ber., 1923, s.1338-1347; Braun J., Gmelin W., Petzold A. Uber Bz-Tetrahydro-chinoline und ihre Derivate. (IV) - Ber., 1924, Bd. 57, s.382-391).

Поэтому создание новых катализаторов на основе никельсодержащих является весьма актуальным. С целью повышения селективности процесса гидрирования на никельсодержащих катализаторах, выхода и качества 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) нами был использован новый никельсодержащий катализатор состава: 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия.

Скорость перемешивания реакционной массы в процессе гидрирования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) на твердом катализаторе оказывает влияние на многие факторы этой реакции, включая не только концентрацию водорода в реакционной массе, но и на время контакта вещества с катализатором, что также определяется активностью и селективностью самого катализатора.

Оптимизация процесса гидрирования определяется активностью и селективностью катализатора, давлением водорода, температурой, скоростью перемешивания реакционной массы и временем его проведения. Данные параметры рассчитываются в каждом конкретном случае.

Приготовление нового катализатора процесса гидрирования.

Сплав, содержащий 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия, размалывают на роторно-шаровой мельнице МРШ-150, или др., обеспечивающей требуемое размельчение. Исходный сплав размалывают до порошка с размерами частиц, проходящих через сито 125 мкм.

Получение активного катализатора проводили в пятилитровом реакторе из стекла или покрытого эмалью. К 100 г порошка сплава приливают 1000 мл дистиллированной воды. Систему тщательно продувают азотом. Затем прибавляют без охлаждения порциями около 160 г твердого едкого натра. Реакция начинается иногда с небольшим индукционным периодом в 0,5-1,0 мин. И протекает в режиме \бурного кипения\. Постепенно ввод новых порций щелочи перестает вызывать заметную реакцию (после введения 150-160 г едкого натра). Смеси дают отстоятся в течение 10 мин, затем выдерживают с помощью внешнего обогрева при 70°С в течение 30 мин. Активный катализатор осаждается в виде шлама на дне реактора. Катализатор промывают дистиллированной водой до значения рН последней промывки 8-9 по универсальной индикаторной бумажке (возможно использование непрерывной промывки в проточной системе с обязательным контролем рН), а затем абсолютированным этанолом. Получают 52 г катализатора черного цвета. Полученный катализатор сохраняет свою активность в течение двух недель и более при правильном его хранении (0÷+5°С).

ПРИМЕР 1.

650 г технического 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) в виде густой жидкости черно-бурого цвета подвергают очистке вакуумной перегонкой в колбе Кляйзена. Получают 642 г (98,7%) соединения III, светло-желтого цвета с т. кип. 131-132°С при 2 мм рт. ст. (т. кип. 168-170°С при 12 мм рт. ст.) и .

В стальной вращающийся со скоростью 40-60 об./мин автоклав емкостью 1 л загружают 642 г. (2,95 моля) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III), 150 мл абсолютного этанола, 30 г никеля Ренея, приготовленного по методике Г.Беккер и др. Органикум (практикум по органической химии, пер. с нем. - М.: изд. \Мир\, 1980, том 2, стр.370), затем подают при комнатной температуре водород до достижения давления ˜150 атм. Температуру повышают до 60°С, через 2 часа давление падает до 5 атм. Его вновь доводят до 150 атм. Через 2,5 часа давление падает до 70 атм. И больше не меняется в связи с завершением гидрирования. Реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают катализатор. Легколетучие отделяют на роторном испарителе. При перегонке остатка получают 610 г (94,2% от теор.) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина I с т. кип. 128-129°С при 3 мм рт. ст. при хранении на холоде (0÷5°С) в течение суток продукт образует кристаллы светло-розового цвета. После перекристаллизации сначала из изопропанола, а затем из гексана получают 526 г (81,3% от теор.) бесцветных кристаллов I с Т.пл. 38-39°С, (определен впервые), ρ=1,089 г/см³.

В аналогичных условиях проводили реакции на катализаторах W2, W3, W4, в среде этанола, изопропанола, что незначительно повлияло на скорость реакции и выход целевого продукта.

Элементный анализ

Найдено: С 76,65; Н 9,71; N 6,43%, М+219 (масс-спектром). C14H21NO.

Вычислено: для C14H21NO: С 76,67; Н 9,65; N 6,39%.

ПРИМЕР 2.

В литровый реактор из нержавеющей стали, снабженный механической мешалкой (1000 об/мин), термопарой загружают 642 г (295 моля) перегнанного сантохина, 30 г нового катализатора, приготовленного по методике, приведенной выше, и 150 мл абсолютного этанола и по окончании загрузки реагентов его тщательно продувают азотом, затем при комнатной температуре в реактор закачивают водород до 15 атмосфер, в течение часа, при 400 об/мин, давление снижается в реакторе до 5 атмосфер затем давление водорода доводят до 15 атмосфер и нагревают реакционную массу до 70°С, процесс повторяют, пока давление после очередной подкачки водорода не изменится. Реактор охлаждают до комнатной температуры, реакционную массу выгружают на фильтр и отфильтровывают катализатор в токе азота. Затем катализатор промывают дважды этанолом по 50 мл. фильтрат загружают в перегонный куб и перегоняют в вакууме, собирая в качестве легколетучих продуктов этанол, а в качестве высококипящей фракции 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I), с температурой кипения 128-130°С при остаточном давлении 2-3 мм рт.ст. Выход 632 г (97% от теор.). После перекристаллизации изопропилового спирта выход I составляет 622 г (95,5% от теор.) бесцветных кристаллов I с температурой плавления 38-39°С, , ρ=1,089 г/см³.

Элементный анализ

Найдено: С 76,68; Н 9,64; N 6,41%, М+219 (масс-спектром). C14H21NO.

Вычислено: для C14H21NO: С 76,67; Н 9,65; N 6,39%.

В аналогичных условиях проводили реакции в среде этанола, изопропанола, что незначительно повлияло на скорость реакции и выход целевого продукта.

Проба смешения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученного вышеописанными методами, депрессии температуры плавления не дала, а также ЯМР, Масс-, ИК, УФ-спектры и показатели преломления полностью идентичны.

Определение показателей пожарной опасности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) проводились на метрологически аттестованном оборудовании: установка \ТВ-1\, \ТВ-2\, \СТС-2А\, \ТП-ЗП\. Результаты испытаний показали, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 (п.2.1.2) относится к горючим жидкостям (т.к. имеют температуру плавления ниже 50°С) и имеет следующие показатели пожаровзрывоопасности:

- Температуру вспышки в закрытом тигле 143°С по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.4);

- Температуры вспышки и воспламенения в открытом тигле по ГОСТ 12.1.044-89 (п.п 4.5, 4.6) 147°С и 161°С соответственно;

- Температуру самовоспламенения 330°С по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.8);

- Температурные пределы распространения пламени по паровоздушным смесям по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.12): нижний 146°С, верхний 159°С.

Впервые, исходя из вышеизложенного, был получен и полностью исследован спектральными методами, рентгеноструктурным анализом, элементным анализом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в кристаллической форме, а также определены его температура плавления, показатель преломления и показатели его пожаровзрывоопасности.

Изобретение относится к азотосодержащим гетероциклическим соединениям из класса гидрированных хинолинов, а именно 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) в кристаллической форме (Т.пл.=38-39°С):

Изобретение также относится к способу получения этого соединения. Технический результат - получение нового соединения в кристаллической форме, которое обладает антиокислительной активностью и может найти применение для улучшения свойств нефтей, нефтепродуктов, резинолатексных изделий, шин, полимеров, пластмасс, клеев, красок, органических стекол, биологических объектов, как биологически активное вещество, аналитический реагент, ловушка для радикалов. 2 н.п. ф-лы, 13 ил., 2 табл.

1. 6-Этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в кристаллической форме (Т.пл.=38-39°С), обладающий высокой антиокислительной активностью.