Способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана Российский патент 2025 года по МПК C07C67/24 C07B41/12 C07C219/34 

Изобретение относится к производным ароматических аминокислот, а именно к усовершенствованному способу получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы 1,

который является промежуточным продуктом в тонком органическом синтезе.

Известен способ получения соединения формулы 1, который заключается в последовательном взаимодействии пара-нитробензоилхлорида с этиленгликолем в присутствии триэтиламина в среде безводного толуола в инертной атмосфере азота и последующем восстановлении образующегося 1,2-бис-(n-нитробензоилокси)этана гидразингидратом в присутствии катализатора 10% Pd/C в среде кипящего этанола в течение 10 ч. Выход целевого продукта составляет 73% (М. Saif Ullah Khan et.al.. - Journal of Organometallic Chemistry, 745-746 2013, Р. 312-328. http://dx.doi.org/10.1016/j.jorganchem.2013.08.002).

К недостаткам этого способа следует отнести многостадийность и длительность процесса, связанная с предварительным синтезом исходных n-нитробензоилхлорида и 1,2-бис(n-нитробензоилокси)этана, использование дорогого катализатора и высокотоксичного (1 класс опасности) легковоспламеняющегося взрывоопасного гидразингидрата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана, который заключается во взаимодействии соли n-аминобензойной кислоты с хлорсодержащим соединением в среде диметилформамида при температуре 120°С в течение 3 ч. При этом используют 1,2-дихлорэтан и натриевую соль n-аминобензойной кислоты. Выход целевого продукта составляет 71% (Журнал общей химии. - 2014, т. 84, вып. 4, с. 679-683).

К недостаткам этого способа следует отнести использование высокотоксичного (допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны равна 10 мг/м³), легковоспламеняющегося (темп. всп. 9°С) и взрывоопасного (пределы взрываемости 6,2±0,1 об. %) 1,2-дихлорэтана, который является сильным наркотическим средством, оказывающим на человека канцерогенное и мутагенное действие. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляет 10 мг/м³; ПДК в атмосферном воздухе населенных мест 1 мг/м^{3 (среднесуточная) и 3 мг/м3 (максимальная разовая). ПДК в воде водоемов санитарно-бытового водопользования 2 мг/л. Опасен для окружающей среды, его период полураспада составляет целых полвека. Недопустимо попадание дихлорэтана на кожу и в глаза, поэтому при работе с веществом необходимо использовать фильтрующий противогаз, а также перчатки.}

Техническим результатом является повышение безопасности (уменьшение токсичности) способа получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы 1. Дополнительным техническим результатом является повышение выхода целевого продукта.

Технический результат достигается тем, что способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы 1

включает взаимодействие три(2-хлорэтил)фосфата (ТХЭФ) с 4-аминобензоатом калия в присутствии триэтилбензиламмоний хлорида (ТЭБАХ) в среде диметилформамида при температуре 130°С в течении 2 ч и последующее выделение целевого продукта 1. При этом мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ составляет (3-6):1.

Сущность изобретения заключается в следующем. К суспензии 4-аминобензоата калия и триэтилбензиламмоний хлорида в безводном диметилформамиде прибавляют три(2-хлорэтил)фосфат при температуре 20-25°С. Мольное соотношение реагентов 4-аминобензоат калия : три(2-хлорэтил)фосфат составляет (3-6):1. Затем перемешивают реакционную смесь при 130°С в течение 2 ч. Образующийся осадок хлорида и фосфата калия отфильтровывают, фильтрат разбавляют не менее чем в 30 раз добавлением воды, выделившийся целевой продукт 1 отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Для получения хороших выходов продукта 1 мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ должно составлять не менее 3:1, поскольку уменьшение количества 4-аминобензоата калия приводит к существенному снижению выхода (пример 4).

Строение полученного 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана подтверждено данными масс-спектрометрии, ИК и ЯМР ¹Н спектров, а состав - элементным анализом. В ИК спектре имеются полосы поглощения, характерные для валентных и деформационных колебаний N-Н-связей первичной аминогруппы в области 3428, 3341, 3216, 1638 см^-1, C=O, С-O связей сложноэфирной группы (1688, 1270, 1169 см^-1) и ароматического кольца (1597, 1512, 842 см^-1). В спектре ЯМР ¹Н протоны амино- и метиленовых групп проявляются в виде синглетов с δ 5.97 и 4.45 м. д. соответственно. Протоны n-фениленовых групп резонируют в виде дублетов с δ 7.63 и 6.55 м. д., ³J_HH 8.66 Гц). В масс-спектре имеется четкий пик молекулярного иона с m/z 300.

Такое необычное протекание реакции между три(2-хлорэтил)фосфатом и калий-4-аминобензоатом можно объяснить наличием в исходном ТХЭФ-ате двух электрофильных центров: атомов углерода группы Cl-СН₂ и СН₂-ОР(O). Очевидно, более электрофилен атом углерода, связанный с фосфорильной группой, который и подвергается на первой стадии атаке калий 4-аминобензоатом по схеме S_N2. При этом образуется промежуточный продукт замещения - 2-хлорэтил-4-аминобензоат (2) (схема 1), который далее на второй стадии при действии калий-4-аминобензоата превращается в целевой продукт 1 (схема 2). Следовательно, на образование 1 моль продукта 1 необходимо на 1 моль ТХЭФ-ата использовать 2 моля 4-аминобензоата калия.

Схема 1

Схема 2

Вторым продуктом реакции нуклеофильного замещения на 1-й стадии является калий ди(2-хлорэтил)фосфат (ClCH₂CH₂O)Р(O)OK (3), который также вступает во взаимодействие с калий 4-аминобензоатом с образованием эфира 2 (схема 3), который по вышеописанной схеме 2 при действии калий 4-аминобензоатом превращается в целевой продукт 1.

Схема 3

Образующийся дикалий(2-хлорэтил)фосфат (4) также реагирует с калий 4-аминобензоатом с образованием фосфата калия и эфира 2 (схема 4), который по вышеописанной схеме 2 при действии калий 4-аминобензоатом превращается в целевой продукт 1.

Схема 4

Таким образом, на основе приведенной схемы реакции максимальный выход продукта 1 (88%) достигается при мольном соотношении 4-аминобензоат калия : ТХЭФ равном 6:1. Процесс можно проводить и при более меньшем соотношения реагентов 3:1 и 4:1, но выхода при этом снижаются и составляют 70-77%.

Отличие заявленного изобретения от прототипа заключается в применении три(2-хлорэтил)фосфата, который относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности). Три(2-хлорэтил)фосфат представляет собой бесцветную или бледно-желтую маслянистую прозрачную жидкость с легким кремовым вкусом, имеет высокую температуру кипения 330°С, 192°С (10 мм рт.ст.). Он широко используется в качестве антипирена, негорючего пластификатора и регулятора вязкости в различных типах полимеров, включая полиуретаны, полиэфирные смолы и полиакрилаты.

Замена высокотоксичного 1,2-дихлорэтана (атмосферный воздух 2 класс опасности, водные объекты 1 класс опасности) на три(2-хлорэтил)фосфат (3 класс опасности) приводит к повышению безопасности технологического процесса, улучшению санитарно-гигиенических условий труда, а также существенному повышению пожаро- и взрывобезопасности производства.

Пример 1. 1,2-Бис(4-аминобензоилокси)этан (1) (мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ=6:1).

Перемешивают 26,25 г (0,15 моль) калиевой соли n-аминобензойной кислоты с 7,14 г (0,025 моль) три-(2-хлорэтил)фосфата в 25 мл диметилформамида при 130°С в течение 2 ч в присутствии 0,3 г (0,0013 моль) триэтилбензиламмоний хлорида. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и размешивают с 1,5 л воды. Выделившийся продукт отфильтровывают и сушат на воздухе. Выход диамина 5,76 г (87.5%), т.пл. 209-211°С (дважды из 1,4-диоксана). ИК спектр (ν, см^-1): 3428, 3341, 3216, 1638 (N-Н), 1688 (С=O), 1597, 1512, 842 (С₆Н₄), 1270, 1169 (С-О). Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д.): 7.63 д, 6.55 д (8Н, 2 С₆Н₄, ³J_HH 8.66 Гц), 5.97 с (4Н, 2 NH₂), 4.45 с (4Н, 2 СН₂). Масс-спектр (m/z, %): 300 (30.47). Найдено, %: С 63.81, Н 5.29, N 9.15. C₁₆H₁₆N₂O₄ Вычислено, %: С 63.99, Н 5.37, N 9.33.

Пример 2. 1,2-Бис(4-аминобензоилокси)этан (1) (мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ=4:1).

Перемешивают 17,5 г (0,1 моль) калиевой соли n-аминобензойной кислоты с 7,14 г (0,025 моль) три-(2-хлорэтил)фосфата в 25 мл диметилформамида при 130°С в течение 2 ч в присутствии 0,3 г (0,0013 моль) триэтилбензиламмоний хлорида. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и размешивают с 700 мл воды. Выделившийся продукт отфильтровывают и сушат на воздухе. Выход диамина 5,76 г (76.7%), т.пл. 209-211°С (дважды из 1,4-диоксана).

Пример 3. 1,2-Бис(4-аминобензоилокси)этан (1) (мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ = 3:1).

Перемешивают 13,2 г (0,075 моль) калиевой соли n-аминобензойной кислоты с 7,14 г (0,025 моль) три-(2-хлорэтил)фосфата в 25 мл диметилформамида при 130°С в течение 2 ч в присутствии 0,3 г (0,0013 моль) триэтилбензиламмоний хлорида. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и размешивают с 800 мл воды. Выделившийся продукт отфильтровывают и сушат на воздухе. Выход 5,24 г (69.8%).

Пример 4. 1,2-Бис(4-аминобензоилокси)этан (1) (мольное соотношение 4-аминобензоат калия : ТХЭФ=2:1).

Перемешивают 8,75 г (0,05 моль) калиевой соли n-аминобензойной кислоты с 7,14 г (0,025 моль) три-(2-хлорэтил)фосфата в 20 мл диметилформамида при 130°С в течение 2 ч в присутствии 0,3 г (0,0013 моль) триэтилбензиламмоний хлорида. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и размешивают с 600 мл воды. Выделившийся продукт отфильтровывают и сушат на воздухе. Выход диамина низкого качества 1,28 г (17%).

Описываемый способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы 1 позволяет осуществить замену высокотоксичного летучего пожаро- и взрывоопасного 1,2-дихлорэтана доступным и малоопасным огнестойким реагентом - три(2-хлорэтил)фосфатом. Использование три(2-хлорэтил)фосфата обеспечивает существенное повышение безопасности технологического процесса.

Изобретение относится к технологии производных ароматических аминокислот, конкретно к усовершенствованному методу получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана, который является промежуточным продуктом в тонком органическом синтезе. Способ включает взаимодействие соли n-аминобензойной кислоты с три(2-хлорэтил)фосфатом в среде диметилформамида. Процесс проводят при температуре 130°С в присутствии триэтилбензиламмоний хлорида в качестве катализатора. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности при получении целевого продукта. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

1. Способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы

включающий взаимодействие соли n-аминобензойной кислоты с хлорсодержащим соединением в среде диметилформамида, отличающийся тем, что в качестве хлорсодержащего соединения используют - три(2-хлорэтил)фосфат и процесс проводят в присутствии катализатора - триэтилбензиламмоний хлорида при температуре 130°С.

2. Способ получения 1,2-бис(4-аминобензоилокси)этана формулы

по п. 1, отличающийся тем, что мольное соотношение калий 4-аминобензоат : три(2-хлорэтил)фосфат составляет (3-6):1.