Способ получения симметричных дииминов на основе камфоры Российский патент 2024 года по МПК C07C249/02 C07C251/20 

Настоящее изобретение относится к способу получения азотсодержащих производных на основе камфоры, в частности к способу получения симметричных дииминов, которые могут быть использованы в качестве ускорителей вулканизации для резиновых смесей на основе каучуков общего назначения.

Известен способ получения диимина - N,N-(гексан-1,6-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1]гептан-2-имин), при котором конденсацию камфоры с 1,6-гександиамином проводят при кипячении в присутствии п-толуолсульфокислоты в среде толуола с азеотропной отгонкой воды в течение 26 часов (Е.В. Рассказова, А.А. Алексанян, В.В. Бурмистров, Г.М. Бутов, Известия Волгоградского государственного технического университета, 2020, №5 (240), с. 25-30). Выход продукта составляет 47-61% при использовании мольного соотношения камфора : 1,6-гександиамин : п-толуолсульфокислота = 2-3:1:0.001.

Недостатком данного способа является большая продолжительность синтеза с достижением низкого выхода целевого продукта.

Известен способ получения N-алкил-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-иминов из (1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-илиден)-λ⁴-сульфанона (F. Cerreta, C. Leriverend, P. Metznef, Tetrahedron Letters, 1993, Vol. 34, No 42, pp. 6741-6742), который получают окислением тиокамфоры и алифатических аминов с выходами 61-83%.

Недостатками данного метода является многостадийность процесса и необходимость использования труднодоступного исходного реагента.

Известен способ получения N-алкил(арил или гетерил)-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-иминов из камфоры (E.T. da Silva, A. da Silva A.M. Moraes, L.A. de Souza, M.V. N. de Souza, J.L. Wardell, S.M.S.V. Wardell, Scientia Pharmaceutica, 2016, Vol. 84, pp. 467-483) в 3 стадии через оксим камфоры и нитроимин камфоры с общим временем реакции 26,75-70,74 ч и выходом 9-72%.

Недостатками данного метода является многостадийность и большая продолжительность синтеза с достижением низкого выхода целевого продукта.

Известен способ получения N-алкил-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-иминов (Патент RU2651754; МПК A61K 31/133, C07C 217/12, A61K 9/08, A61K 2121/00, опубл. 23.04.2018) из камфоры и алифатических моноаминов действием изопропоксида титана в микроволновом реакторе в течение 2 ч с выходом 67-75%.

Недостатками данного метода является сложное аппаратурное оформление и необходимость применения труднодоступного реагента.

Также описан способ синтеза N-алкил-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-иминов из камфоры (A.S. Sokolova, О.I. Yarovaya, D.S. Baev, А.V. Shernyukov, A.A. Shtro, V.V. Zarubaev, N.F. Salakhutdinov, European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, Vol. 127, pp. 661-670) и алифатических моноаминов в присутствии хлорида цинка в течение 5-12 ч с выходом 59-75%.

Недостатком данного метода является использование гигроскопичного катализатора хлорида цинка заключающееся в сложности с хранением катализатора и его дезактивации в процессе реакции, которая сопровождается выделением воды.

Наиболее близким является способ получения симметричных дииминов на основе камфоры (Патент RU2520967; МПК C07С 211/50, C07С 211/41, C07С 217/90, А61Р 31/16, опубл. 27.06.2014), заключающийся во взаимодействии двухкратного мольного избытка камфоры с алифатическими диамианами в присутствии эфирата трифторида бора (Et₃N∙BF₃) в растворе толуола с азеотропной отгонкой воды в течение 28-48 ч. Для выделения продукта реакционную смесь промывают насыщенным раствором NaCl, экстрагируют CH₂Cl₂, сушат Na₂SO₄, удаляют растворитель и очищают методом колоночной хроматографии. Выход 41-67%.

Недостатком данного способа является большая продолжительность синтеза и использование в качестве катализатора легковоспламеняющегося, токсичного, гигроскопичного, коррозионного вещества, а также необходимость использования колоночной хроматографии для выделения продукта. Кроме этого, протекает частичная дезактивация катализатора, связанная с его взаимодействием с реакционной водой и уносом при азеотропной отгонке.

Задача изобретения – разработка технологичного способа получения симметричных дииминов на основе камфоры.

Технический результат – повышение выхода и уменьшение времени реакции.

Технический результат достигается в способе получения симметричных дииминов на основе камфоры, заключающемся во взаимодействии камфоры с алифатическим диамином при кипячении в присутствии катализатора в среде толуола с азеотропной отгонкой воды, при этом в качестве катализатора используют карбоксилат цинка, при мольном соотношении камфора : диамин : карбоксилат цинка, равном 2.6:1:0.2.

Сущностью способа является реакция конденсации алифатических диаминов с камфорой в среде толуола в присутствии карбоксилатов цинка, которые представляют собой ионные жидкости и хорошо растворимы в реакционной среде. Это позволяет проводить реакцию в условиях гомогенного катализа.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор, снабжённый насадкой Дина-Старка и обратным холодильником, загружают камфору, диамин, толуол в качестве азеотропообразующего агента и карбоксилат цинка. Реакционную массу кипятят в течение 15-25 часов с удалением реакционной воды азеотропной отгонкой.

Для выделения синтезированных дииминов реакционную массу промывают 1н водным раствором NaOH и водой до нейтральной среды и экстрагируют имины 1н водным раствором HCl. В водный солянокислый слой добавляют 1н NaOH до слабощелочной среды, экстрагируют дихлорметаном, сушат сульфатом натрия, фильтруют и упаривают полученный маточный раствор на роторном испарителе.

Используемый в синтезе избыток камфоры останется в толуоле.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. В реактор, снабжённый насадкой Дина-Старка и обратным холодильником загружают 0.13 моль (19.79 г) камфоры, 0.05 моль (5.81 г) 1,6-гесандиамина, 50 г толуол в качестве азеотропообразующего агента и 0.01 моль (3.52 г) октоата цинка. Реакционную массу кипятят в течение 25 часов с удалением реакционной воды азеотропной отгонкой.

Для выделения синтезированных дииминов реакционную массу промывают 1н водным раствором NaOH и водой до нейтральной среды и экстрагируют имины 1н водным раствором HCl. В водный солянокислый слой добавляют 1н NaOH до слабощелочной среды. Смесь иминов экстрагируют дихлорметаном, сушат сульфатом натрия, фильруют и упаривают полученный маточный раствор на роторном испарителе.

Получают 14.23 г N,N΄-(Гексан-1,6-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гептан- 2-имин), с выходом 74%.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl ₃, δ, м.д.): 0.74 c (6H, С⁸Н₃, С ^8'Н₃), 0.91 s (6H, С⁹Н₃, С ^9'Н₃), 0.95 c (6H, С¹⁰Н₃ , С^10'Н₃), 1.17 ддд (2H, H⁴ⁿ, H^4n', J = 12.0, 9.3, 4.0 Гц), 1.28-1.38 м (6H, 2Н¹³, 2Н^13’, H⁵ⁿ, H^5n’), 1.52-1.70 м (6H, 2Н¹², 2Н^12',H^5k , H^5k'), 1.77-1.93 м (6H, H²ⁿ , H^2'n, H ^4k, H^4'k, H³, H^3'), 2.31 дт (2H, H^2k, H^2'k, J = 16.9, 3.8 Гц), 3.10-3.27 м (4H, 2H¹¹, 2H^11').

Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.): 11.49 (2C, С¹⁰, С ^10'), 19.00 (2C, С⁸, С^8'), 19.57 (2C, С ⁹, С^9'), 27.48 (2C, С¹³ , С^13'), 27.53 (2C, С⁴, С^4'), 30.61 (2C, С¹², С^12'), 32.24 (С⁵, С^5'), 35.38 (2C, C², С^2'), 43.86 (2C, C³, С3^'), 46.83 (2C, С⁷, С^7'), 52.38 (2C, С¹¹, С^11'), 53.39 (2C, С ⁶, С^6'), 181.20 (2C, C¹, С^1').

Пример 2. Синтез осуществляется аналогично примеру 1, с использованием 0.01 моль (4.08 г) неодеканоата цинка и продолжительностью процесса 20 часов. Получают 15.195 г N,N΄-(Гексан-1,6-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гептан- 2-имин), с выходом 79%.

Пример 3. Синтез осуществляется аналогично примеру 1, с использованием 0.01 моль (3.52 г) 2-этилгексаноата цинка и продолжительностью процесса 15 часов. Получают 16.16 г N,N΄-(Гексан-1,6-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гептан- 2-имин), с выходом 84%.

Пример 4. Синтез осуществляется аналогично примеру 3, с использованием 1,5-пентандиамин. Получают 15.57 г N,N'-(Пентан-1,5-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гептан- 2-имин), с выходом 81%.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl ₃, δ, м.д.): 0.72 c (6H, С⁸Н₃, С ^8'Н₃), 0.90 s (6H, С⁹Н₃, С ^9'Н₃), 0.94 c (6H, С¹⁰Н₃ , С^10'Н₃), 1.16 ддд (2H, H⁴ⁿ, H^4n', J = 12.0, 9.3, 4.0 Гц), 1.26-1.36 м (4H, 2Н¹³, H⁵ⁿ, H^5n’), 1.54-1.68 м (6H, 2Н¹², 2Н^12',H^5k , H^5k'), 1.75-1.92 м (6H, H²ⁿ , H^2'n, H ^4k, H^4'k, H³, H^3'), 2.30 дт (2H, H^2k, H^2'k, J = 16.9, 3.8 Гц), 3.10-3.27 м (4H, 2H¹¹, 2H^11').

Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.): 11.49 (2C, С¹⁰, С ^10'), 18.99 (2C, С⁸, С^8'), 19.58 (2C, С ⁹, С^9'), 25.52 (1C, С¹³), 27.51 (2C, С⁴, С^4'), 30.50 (2C, С¹², С^12'), 32.21 (С⁵, С^5'), 35.40 (2C, C², С^2'), 43.82 (2C, C³, С3^'), 46.84 (2C, С⁷, С^7'), 52.36 (2C, С¹¹, С^11'), 53.39 (2C, С ⁶, С^6'), 181.35 (2C, C¹, С^1').

Пример 5. Синтез осуществляется аналогично примеру 3, с использованием 1,4-бутандиамина. Получают 13.19 г N,N'-(Бутан-1,4-дил)бис(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гептан- 2-имин), с выходом 74%.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl ₃, δ, м.д.): 0.72 c (6H, С⁸Н₃, С ^8'Н₃), 0.90 s (6H, С⁹Н₃, С ^9'Н₃), 0.94 c (6H, С¹⁰Н₃ , С^10'Н₃), 1.11-1.21 м (2H, H⁴ⁿ, H^4n'), 1.27-1.37 м (2H, H⁵ⁿ, H^5n’), 1.54-1.68 м (6H, 2Н¹², 2Н^12',H^5k , H^5k'), 1.75-1.92 м (6H, H²ⁿ , H^2'n, H ^4k, H^4'k, H³, H^3'), 2.30 дт (2H, H^2k, H^2'k, J = 16.9, 3.8 Гц), 3.12-3.29 м (4H, 2H¹¹, 2H^11').

Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.): 11.47 (2C, С¹⁰, С ^10'), 18.98 (2C, С⁸, С^8'), 19.57 (2C, С ⁹, С^9'), 27.50 (2C, С⁴, С^4'), 28.57 (2C, С¹², С^12'), 32.20 (С⁵, С^5'), 35.39 (2C, C², С^2'), 43.83 (2C, C³, С3^'), 46.84 (2C, С⁷, С^7'), 52.27 (2C, С¹¹, С^11'), 53.42 (2C, С ⁶, С^6'), 181.51 (2C, C¹, С^1').

Таким образом, способ получения симметричных дииминов на основе камфоры, заключающийся во взаимодействии избытка камфоры с диамином при кипячении в присутствии карбоксилата катализатора в среде толуола с азеотропной отгонкой воды, при мольном соотношении камфора : диамин : карбоксилат цинка, равном 2.6:1:0.2, позволяет повысить выход и уменьшить время реакции.

Изобретение относится к способу получения азотсодержащих производных на основе камфоры, в частности к способу получения симметричных дииминов на основе камфоры, которые могут быть использованы в качестве ускорителей вулканизации для резиновых смесей на основе каучуков общего назначения. Способ заключается во взаимодействии камфоры с алифатическим диамином при кипячении в присутствии катализатора в среде толуола с азеотропной отгонкой воды. В качестве катализатора используют карбоксилат цинка при мольном соотношении камфора : диамин : карбоксилат цинка, равном 2,6:1:0,2. Технический результат: повышение выхода и уменьшение времени реакции. 5 пр.

Способ получения симметричных дииминов на основе камфоры, заключающийся во взаимодействии камфоры с алифатическим диамином при кипячении в присутствии катализатора в среде толуола с азеотропной отгонкой воды, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют карбоксилат цинка при мольном соотношении камфора : диамин : карбоксилат цинка, равном 2,6:1:0,2.