СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКТАГИДРО-1,2,4-МЕТЕНОПЕНТА- ЛЕНИЛ- Советский патент 1971 года по МПК C07C263/12 

Изобретение относится к способу получения не известного ранее октагидро-1,2,4 - метенопенталенил-(5)-экзоизоцианата, который может найти применение в качестве исходного соединения для синтеза физнологически активных соединений.

Известные способы получения циклоалифатических изоцианатов не могут быть использованы для нолучения октагидро-1,2,4 - метеноценталеЕил-(5)-экзоизоцианата, так как при этом получается трудно разделимая смесь экзоэндоизомеров, из которой экзоизомер может быть выделен только с незначительным выходом.

Предложенный способ позволяет получать экзоизомер октагидро-1,2,4 - метеноненталенил-(5) - изоцианата с выходом 70-80%.

Способ сосотоит в том, что состоящую в основном из экзонзомеров смесь экзоэндоизомеров сложного низшего алкоксиалкилового эфира октагидро-1,2,4 - метенопенталенил-5карбоновой кислоты подвергают взаимодействию с гидразином, получая соответствующий гидразид карбоновой кислоты, его освобождают от доли эндоизомеров перекристаллизацией из низких галоидалканов, очищенный таким образом гидразид кислоты переводят в азид кислоты посредством азотистой кислоты и его термически разлагают.

В качестве исходных веществ применяют следующие сложные низшие алкоксиалкиловые эфиры октагидро-1,2,4-метенопенталенил5-карбоновой кислоты: р-метоксиэтиловый,

|3-этбксиэтиловый, р-н-пропоксиэтиловый, ризонроцоксиэтиловый, р-н-бутоксиэтиловый, у-метоксинропиловый, уэтоксипропиловый, у-н-пропоксипропиловый, у изопропоксипропиловый и у-«-бутоксинропиловь Й эфиры. Примечательно, что употребляют в качестве исходных веществ только сложные эфиры, содержащие значительную долю экзоизомеров. Такие сложные эфиры получают по непрерывному методу путем взаимодействия 2,5-норборнадиена с соответствующими сложными низщими алкоксиалкиловыми эфирами акриловой кислоты в присутствии катализаторов никеля - О при 150 до 200°С. Из выщеприведенных самым пригодным является Р-ЭТОКсиэтиловый эфир. Он реакционноспособен и его можно .легко подвергать реакции обмена, получая желаемый гидразид. Известные сложные метиловый и известный этиловый эфиры также легко можно подвергать реакции обмена с гидразином, получаются хорошие выходы, но оба эфира имеют проникающий собственный запах, который делает почти невозмолшой работу с этими соединениями. Даже следы эфиров вызывают при последующих

реакциях обмена значительные раздражения запахом. Сама октагидро-1,2,4 - метенопенталенил-5-карбоновая кислота .имеет очень сильный собственный запах. Употребляемые для этого способа алкоксиалкиловые эфиры практически ,не имеют собственного запаха и мало чувствительны к гидролизу, так что не образуется карбоновая кислота, которую даже в следах можно было бы заметить из-за крайне неприятного залаха.

Целесообразно употреблять вместо гидразина гидразингидрат, которым можно пользоваться легче. Реакция обмена сложного эфира карбоновой кислоты с гидразином или гидразингидратом происходит в присутствии инертных относительно участников реакции органических растворителей, предпочтительно в соответствующем сложному алкоксиалкиловому эфиру алкоксиалканоле.

После этой ступени получают гидразид как смесь изомеров с очень высокой долей экзоизомеров. Перекристаллизацией из низших галоидалканов удаляют порцию эндоизомеров. Экзогидразид - кристаллический в то В|ремя как эндоизомер получается в виде масла. Смесь растворяют IB кипящем галоидалкане и после этого резко охлаждают льдом. Рекомендуется оставлять раствор только несколько минут в ледяной ванне. При более продолжительном охлаждении выкристаллизовывается наибольшая часть эндоизомера с экзонзомером, и перекристаллизацию следует неоднократно повторять. Чистоту экзогидразида определяют путедМ спектров ядерномагнитного резонанса. Б качестве галоидалканов применяют в особенности хлорированные этапы. Используя 1,2-дихлорэтан получают после одно- или двукратной перекристаллизации .полностью чистый от изомеров экзогидразид.

Экзогидразид лосле этого переводят в азид азотистой кислотой. Азотистую кислоту получают лредпочтительно из водного раствора нитрита щелочного металла и хлористого водорода. Чтобы избегать нежелательных побочных реакций, лучше всего работать в смеси органического растворителя с водой, предпочтительна двухфазная система, в водной фазе которой происходит реакция и из которой образующийся азид непрерывно экстрагируется органической фазой. В качестве органических растворителей применяют такие, в которых хорошо растворяется как азид, так и изоцианат. Можно применять алифатические и ароматические углеводороды, высоко кипящие простые эфиры и т. д.; предпочтительно применение высоко кипящих алкалов и циклоалканоъ, в особенности циклогексана. Для избежания других побочных реакций кислотность реакционной смеси должна быть высока, а концентрация гидразида-гидрохлорида низкой. Поэтому в реакционный сосуд подают предпочтительно сначала смесь растворителей я соляной кислоты, а после этого прибавляют одновременно раствор гидрохлорида и раствор нитрита в стехиометрических соотнощениях. Подачу обоих растворов надо регулировать так, чтобы температура реакционной смеси не превышала 10°С. После окончания 5 реакции выделяют и сушат органическую фазу, в которой растворен азид. Для разложения азида медленно и осторожно нагревают этот раствор до температуры кипения употребленного растворителя, а именно до тех

0 пор, пока происходит выделение азота. Потом удаляют растворитель и остаток фракционируют в вакууме. Октагидро-1,2,4-метенопенталенил-(5)-экзоизоцианат получают с выходом 70-80%, считая на Экзогидразид.

5 Этот изоцианат можно подвергать взаимодействию с различными аминами и амидами, получая производные мочевины, некоторые из которых имеют отличные фармакологические свойства, а другие представляют собой герби0 цидные и пестицидные препараты. Так, например, из указанного экзоизоцианата и арилсульфонамидов получают соответствующие 1-арилсульфонил-3- октагидро-1,2,4 - метепопенталенил-(5)-мочевины, например 1-(п5 толуолсульфонил) - 3- октагидро-1,2,4 - метенопенталенил-(5)-мочевину, из экзоизоцианата и первичных или вторичных алифатических аминов или ариламинов получают важные гербициды, из экзоизоциапата и оксимов получают важные пестициды. Реакцией обмена с алканолами получают сложные эфиры карбаминовой кислоты и реакцией обмена с уксусной кислотой и ангидридом уксусной кислоты получают ацетиламин. Сложные эфиры

5 карбаминовой кислоты и ацетиламин можно легко гидролизовать, получая октагидро-1,2,4метенопенталепил-(5)-экзоамин (т. кип. 75- 77°С/11 мм, показатель преломления п% 1,5186).

0 Пример.

А. Нагревают 1000 г гидразипгидрата и 90 г 2-это.ксиэтанола до 115°С и прибавляют по каплям в течение 5 час при сильном перемешивании 2360 г сложного р-этоксиэтилового

5 эфира октагидро 1,2,4 - .метенопенталенил - 5 карбоновой кислоты (смесь изомеров эндо - экзо 1:9). Реакционную смесь после этого нагревают в течение 10 час при перемешивании с обратным холодильником, после этого

0 отгоняют большую часть непрореагировавшего гидразипгидрата, воды и растворителя (при нормальном давлении) и остаток вливают на смесь лед - вода (1:2). После двухчасового перемешивания отфильтровывают осадок, промывают ледяной водой и сушат., в течение 24 час в вакууме. Сырой гидразид имеет точку плавления 74-96°С и представляет собой состоящую в основном из экоизомера смесь изомеров. Выход сырого экзогидразида со0 ставляет 87% теоретического.

Б. 178 г полученного по пункту А гидразида растворяют в 1780 мл кипящего 1,2-дихлорэтана. После этого охлаждают до 0°С и держат в течение нескольких минут при этой темразид октагидро-1,2,4 - метеиопепталенил - 5экзокарбоковой кислоты имеет точку плавления 126°С и не имеет по спектру ядерно-магнитпого резонанса никакого загрязнения эндоизомером. Выход составляет 98 г (60%).

В. Из 178 г гидразида октагидро-1,2,4-метенопенталенил-5-экзокарбоновой кислоты, 130 мл воды и 140 г концентрированной соляной кислоты получают раствор соответствующего гидразидгидрохлорида. Раствор прибавляют одно-временно с раствором, изготовленным из 170 мл воды и 85 г нитрита натрия, при сильном переменливании при О до 5°С в смесь из 600 мл воды, 160 г концентрированной соляной кислоты и 625 г циклогексана. Приток обоих растворов регулируют так, что 2 об. ч. раствора гидразидгидрохлорида соответствуют одной объемной части раствора нитрита и температура реакционной смеси не превосходит 10°С. Смесь перемешивают после завершения прибавления в течение 30 мин при 0°С, и носле этого оставляют стоять. Образуются два слоя, из которых отделяют слой ци-клогексана и сушат сульфатом натрия, а водный слой отбрасывают. После фильтрации нагревают слой циклогексана медленно и осторожно в течение 2 час до 80°С. Выделение азота начинается при 30°С и оканчивается при 70°С. Циклогексан после этого отгоняют и остаток фракционируют. Октагидро-1,2,4метенопенталенил - (5) - экзоизоцианат имеет т. кип. 45-50°С/0,3 мм. Выход составляет 121 г (75% от теоретичаокого); п, 1,5056.

Улотребленный в предыдуш.ем примере как исходное веш,ество сложный (З-этоксиэтиловый эфир октагидро-1,2,4 - метенопенталенил - 5карбановой .кислоты изготовляют следующим образом.

3312 г р-этоксиэтилового эфира акриловой кислоты, стабилизированного 0,2% простого

мономегилового эфира гидрохинона, и 1852 г 2,5-норборнадиена прибавляют к 148 г трикарбонилтрифенилфосфина никеля. 500 мл этой смеси нагревают в колбе, снабженной

выпускным патрубком, до 170°С до начала сильно экзотермической реакции. Непосредственно после затухания реакции (понижение внутренней температуры от 180 до 170°С) прибавляют смесь катализаторов эфира-диена

таким образом, что внутренняя температура составляет 170-180°С. Одновременно выпускают продукт реакции, а именно сложный Р-ЭТОКСИЭТИЛОВЫЙ эфир октагидро-1,2,4 - метенопенталеннл-5-карбоновой кислоты, через

выпускной патрубок. Приток и сток регулируют так, что в реакционном сосуде всегда находятся 1500 мл реакционной смеси. После 2,5 - 3 час реакция окончена. Для очистки фракционируют сложный эфир в вакууме,

его т. кип. 115°С/0,5 мм (без корректуры), или 100°С/0,005 лш; 1,4838.

Предмет изобретения

25

Способ получения октагидро-1,2,4 - метенопенталенил-(5) - экзоизоцианата, отличающийся тем, что смесь экзоэндоизомеров низших алкоксиалкиловых эфиров октагидро1,2,4 - метенопенталенил-(5)-карбоновой кислоты, состоящую в основном из экзоизомера, подвергают взаимодействию с гидразином, получающийся при этом гидразид перекристаллизовывают из галоидалканов, отделяя примесь эндоизомера, и очищенный таким образом гидразид обрабатывают азотистой кислотой с последующим тер.мическим разложением получающегося при этом азида и выделением целевого продукта известными приемами.