СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХЪЯДЕРНЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СПИРТОВ Советский патент 1974 года по МПК C07D233/72 

Изобретеипе относится к способу получения новых гетероциклических спиртов, которые могут иайти ирименеиие для получения гетероциклических триглпцидиновых соединений, исиользуемых при производстве смол.

Известен способ нолученпя аналогичных сииртов, например формулы

СН5СНз

о с-с-ен-, н-,с-с-с о I I I I

СН-гСН- СН-Л; Л -С11.2- N N-CHrCK-Clij

он /с он

о о

которые применяют для получения дпглнцидпловых эфиров.

Предлагаемый сиособ получения двухъядериых гстероцнклпческих спиртов формулы I

,е.« , %;-г

HN N-fflr Hr Н

i . №I

ОJ

где X-двухвалентная алкпленовая груииа; R-водород пли алкпльиая группа, содержащая 1-4 атома углерода, заключается том, что соедннепие формулы II

Р

MI ,/

подвергают взаимодействию с 1,3-дихлорпропан-2-олам, имеющим в положеипп 2 группу R, где R - водород или алкильная группа, содержащая 1-4 атома углерода, или с эпнгалогенгпдрпном с выделением целевого продукта пзвестнымп приемами.

Способ может быть осуществлен следующи 11 приемами.

1моль циклоуреида формулы II подвергают взаимодействию с 1 моль эиигалогенгидрина в присутствии щелочи с получением соответствую1цего roнoглицпдилa. Полученное соединение подвергают еще раз взаимодействию с 1 моль цнклоуреида формулы П.

2моль циклоуреида формулы II конденсируют с 1 моль 1,3-дихлорпропан-2-ола, который нмеет в ноложепии 2 группу R.

1 моль циклоуренда формулы II и 1 моль эиигалогенгпдрина переводят в соответствующее соедииепие моиогалогенгпдрпна п это

соедипеппе ко11денсир ется

еще с 1 моль соединения форм)лы II.

2 моль циклоурепда формулы IJ конденс руют с I моль эппгалогенгпдрпна с отщеплением галогенводорода,

П р II .м ер 1. 1,3-Бл1с- (5,

о-диметплгидантонннл-З) -нр011ан-2-ол.

В стеклянную аннаратуру объемом 4л с мещалкои, термометром и интенсивным холоднльннком подают прп комнатной темнературе смес) 520 г 95%-ного по газовой хроматографнн глнцерннднхлоргпдрпна (1,3-дихлорпр011ан-2-ол) (3.83 моль), 981 г 99,5%-ного 5.5-днметнлгнданто11на (7,66 моль), 582

г мелконорошкового безводного карбоната калпя (4,21 моль) и 960 мл технического днметнлформамида. При медленном неремешиванип нагревают кашеобразную смесь до 120°С, нричем смесь становится жидкотекучей. Затем немедленно начннается экзотермическая реакция ирн сильном выделении СОг. Нагревательную баню удаляют и сгуидающуюся онять кашу интенсивно перемешивают. После удаления нагревательной бани

температура иовьгшается до 124-126°С. Приблизительно после 25-30 мин экзотермическая реакция прекращается и температура реакционной смесн понижается до 116°С. Для лучшего течения реакции перемешивают еще 5 ч при 126°С н затем горячую реакционпую смесь фильтруют на фарфорово г нутче, чтобы

отделнть хлорпд калия.

Смесь концептрпруют досуха в ротацпонном выпарпом апиарате при 70-80° в вакууме, получаемом с помощью водоструйного иасоса. Продукт образуется в виде ирозрачного слабо-желтого расилава, который самопроизвольно выкристаллизовывается. Для удаления летучих веществ

его высушивают еще нри 90°С и 0,2 торр до иостоянпого веса,

Получают 1212,6 г бесцветного или бледножелтого сырого крпсталдизата (вычисленное 1196,5 г), который илавится при 142°С (Mettler FP 51). Этот продукт-сырец содержит enie небольшое количество хлорида калия н пепрореагировавщие исходные продукты.

Иайдено, %: С 46,8; Н 6,5; N 16,; зола 5,8.

Вычислено, %,: С 50,0; Н 6,4, К 17,9.

Таким образом содержание желаемого бисгидантоина в продукте-сырце составляет приблизительно 86%.

Для очистки продукт-сырец можно перекрнсталлизовывать из 550 г воды. Получают 716,3 г очищенного нродукта (это соответствует 60,6% от вычисленного выхода в нересчете на нримененный диметнлгндантоин).

Очищенный таким образом 1,3-бнс-(5, 5диметнлгндантоинил-3) -иронан-2-ол 3,3-,роксинроиилен)-5,5-диметилгидантоин плавится прн 178-181°С.

Пайдено, %: С 49,5; Н 6,4; N 17,6; зола 1,1.

Вычислено, %: С.50,0; Н 6,4; N 17,9; золаО.

П р и м е р 2. 1,3-Бис-(5, 5-диметплгпдантоннил-3) -ироиан-2-ол.

Раствор 1 моль (185 г) З-глпцидпл-5, 5-дк-метнлгидантоина (содержание эпокспда 5,4 эпоксидного эквивалента на 1 кг) в 128 мл диметнлформамида перемешивают при 100°С. В течение 30 мин прибавляют .малыми норциямн 128 г дпметилгидантоина. Реакция экзотермическая, иоэтому удаляют нагревательную баню. Температура повышается затем до 130°С. После нрекращения экзотерлшческой реакции перемешивают еще 5 ч при 130°С. Затем прозрачную светло-желтую реакционную смесь концентрируют досуха нрп 70°С в вакууме, нолучаемом с помощью водоструй 1ого насоса, и иерекрнсталлпзовывают нз 150 мл воды. После высушивания ири 100°С в вакууме получают 152,8 г мелкого бесцветного крпсталлнзата (49% от вычисленного), который нлавится нри 185,6°С (Mettler FP 51).

Элементарны анализ показывает, что иро;iyKT представляет собой 1,3-бис-(55-диметплгидантоинил-3)-иропан-2-ол.

Пайдено, %: С 49,9; П 6,6; N 17,8.

Вычислено, %: С 50,0; Н 6,5; iN 17,9.

При м е р 3. 1,3-Бис-(55-днметилгидантоинил-3) -иропан-2-ол.

Раствор 640,5 г 5,5-диметплгпдангоина (5,0 .моль) и 3,0 г хлорида калия в 600 мл воды церемещнвают при 95°С. К этому прозрачному бесцветному раствору прибавляют по каплям в течение 30 мин 647,5 г эпихлоргидрина (7,0 моль), пере.мешивают еще 240 мин ири 97°. Затем горячую реакционную смесь отфильтровывают и прозрачный светло-желтый раствор полностью концентрируют в ротационном выпарпом аппарате при 70°С в вакууме, получае.мом с помощью водоструйного насоса. Затем массу высущивают при 65°С н 0,15 торр до постоянного веса. Получают 1103 г прозрачной слабо-желтой высоко.вязкой жидкостн (100% от вычисленного), которая ностепенно перекристаллизовывается в белую кристаллическую массу. Чистота прод Кта составляет на основании анализа на хлор 90,2% (найдено: 14,5% С1, вычислено: 16,07% С1). Остаток состоит из исходных веществ. Кроме того имеется небольщое количество 3-глнипдил-5,5-дпметилгидантоина, что обнаружилось титрованием эиоксида (найдено: 0,2 эпоксидного эквивалента на 1 кг). Спектр иротопного магнитного резонанса (60 Мс Н-ЯМР, обнаруженный в дейтерохлороформе CDCls ирн 35°С по отношению к тетраметилсплану TMS) доказывает благодаря присутстЕ ию следующих сигналов правильность структуры полученного продукта:

,42:6 протонов (синглет):

I

СНз

-С ХНз

,50-3,75:4 протона (мультиплет) 6 3,80-4,40:2 протона (мультиплет)

-ен,-(;н-сн2-С1

он

,7-7,2:1 иротон (широкий смиглет)

Кроме того, масс-спектр доказывает наличие названной структуры ирисутствием молекулярного иопа при 221 единипах массы ( М+Н) (вычисленный л олярный вес 220,7) и фрагментации при 205 единицах массы (М-СНз), 184 единицах массы ( М-НС1),177 единицахмассы

( М-HNCO) и т. д. Смесь 489.5 г иолучениого выше 90.2%-иого 3-(2-окси-3-хлор-нпропил)-5,5-диметилгидантоина (2,0 моль), 207,5 г 5,5-диметилгидаитопиа, 152 г безводного мелконорошкового карбоната калия и 300 мл диметилформамида нагревают ири перемешпвапии до 120°С. Начинается сильное выделен 1е СО2. Реакциоииую смесь перемешивают в целом 5 ч ири 121 - . Обрабатывают, как указано в примере 1. В качестве иродукта-сырца получают 623,5 г бесцветной кристаллической массы (99,8% от вычисленного), которая содержит желаемый продукт чистоты приблизительно 92% (вычислено на основании элементарного анализа). Для очистки продукт перекрпсталлизовывают из 310 мл воды. Получают 465,0 г (это соответствует 73% от вычисленного) мелкого бесцветного крнсталлизата, который плавптся при 186-187°.

Найдено, %: С 49,6; Н 6.4; N 17,6.

Вычислено, %: С 49,9; Н 6.4; N 17.9.

Таким образом иолучают иродукт идентичный получеииому в прпмерах 1 и 2 1.3-бис(55-диметилгидантоинпл-3)- иропан- 2- олу. Спектр протонного магиитиого резонанса (60 Мс Н-ЯМР, обнаруженный в DMSO D-S по отношению к TMS) подтверждает благодаря присутствию следуюших сигналов структуру получеппого соединения:

6 1,25:12 нротопов (синглет):

Ш.

N

/

СН-,

6 6 3.1-3,9:6 протонов (мультиплет

N-CHj-CH-CHr ОН

6 5.1-5,7:2 иротона (широкип синглет):

2«Ъ1гН

Пример 4. 1,3-Бис-(5, 5-диметн.1Г11дантоинил-3)-2-метплиропан-2-ол.

Как указано в прпмере 3, подвергают взаимодействию 106,6 г р-метилэпихлоргидрина (1,0 моль) с 128,1 г 5,5-диметилгиданто11иа в 140 мл диметилформамида при применении 1 г хлорида лития в качестве катализатора. После прибавления по каплям эпоксида перемешивают еще 5 ч при 128-130°С. Обрабатывают, как указано в примере 1, и получают 206 г (88% от вычисленного) желтого ирозрачиого очень вязкого расп.тава в качестве продукта-сырца, чистота которого составляет на осповаипп спектра ядерного резоиаиса и электроанализа 72%.

Смесь 193,5 г этого сырого 3-(2-окси-2-мет11Л-3-хлор-я-проиил)-5,5 - диметплгидантопна (0,592 MOvTb), 62,8 г мелкопорошкового безводного карбоната калия, 125 мл дпметилформамида и 75,8 г 5,5-диметилгиданто11на iO,592 моль) перемешивают в течение 10ч при 125°С. Сиачала ироисходит сильиое выделение С02, которое постепеиио прекраш,ается. Затем смесь охлаждают до 80С, прибавляют 330 мл воды и охлаждают ири перемешивании до О-5°С. В течение нескольких часов выкристаллизовывается желаемый продукт в впде бесцветного осадка. Этот осадок отф-ильтровывают и высушивают ири 70°С и 20 торр до постоянного веса. Получают 118 г (61% от вычисленного) бесцветного порошка, который плавится при 162-164°С. Масс-спектр показывает умноженный на 1 иротон молекулярный ион (М) при 327 единицах .ассы, что соответствует молекулярному весу 326,4. Кроме того, можно установить следующие фрагменты: 311 (), 309 (327-НаО), 308 (М-НгО), 293 (311-НзО); 185 (фрагментация между Ci и Со мостика); и т. д. Спектр протонного магиитиого резонанса (60 Мс Н-ЯМР, в CDCla по отношению к TMS) также показывает, что получен желаемый бисгидантонн:

6 1.10:3 нротона (синглет)

1%С-С-о

7 6 1,33-1,42:12 протонов (дублет)

N /СИз 2хС СНз

6 2,90-3,10:1 протон (мультиилет)

Ш-Э1

6 3,63:4 протона (мультнплет)

2%ч;н26 5,1-5,/:2 протона . (мульт)Н1лет)

2«%Н

П р и е р 5. 1,3-Бис- (5, З-дн.метилрпдаитоинил-3) -прона11-2-ол.

В четырехгорлой колбе объемом 6 л с мешалкой, термометром, обратным холодильннком II капельной воронкой перемешпвают при 110°С 1793 г 5,5-д11метилг11даптоина (14,0 моль), 1015 г мелкопорошкового безводного карбоната калия (7,35моль), 10 г хлорида калия и 1750мл днметилформамнда. Кэтой массе прибавляют по каплям в 1еченне 90 мин при сильном иеремешпванип 712 г эннхлоргидрнна (7,7 моль). Реакция становится экзотермической. Начинается сильное выделение СОо. Нагревательную баню удаляют. Температура повышается до 135°С. После ирибавлепия но каплям экзотермическая реакция быстро прекращается. Затем перемешивают еще 5 ч при 125°С. Реакционную смесь разбавляют 300 мл диметилформамида, отфильтровывают еще и горячем состоянни от хлорида калия и затем коицентрируют досуха в ротационном ныпарном аппарате цри 120°С в вакууме, получаемом с помощью водоструйного иасоса. Зятем смесь высущивают при 120°С и 0,2 торр до постоянного веса. Получают 2307 г продукта-сырца, который перекрпсталлизовывастся из 1200 мл воды. .Получают 1351 г (62% от вычнслеииого) бесцветного мелкого кристаллнзата (без переработки маточного раствора). ОчнщеннЕяй продукт плавится ири 190-

,8

191°С. И элементарный анализ показывает, что иродукт является чистым. Это доказывают ц идентичные спектры протоно-магнитного резонанса.

Найдено, %: С 49,7; Н 6,5; N 17,7. Вычислено, %: С 49,9; Н 6,5; N 17,9. Пример 6. 1,3-Бис-(5, 5-димет11лгидантоииил-3)-цропан-2-ол. Аналогично примеру 5 получают темно-желтый продукт-сырец, из которого выделяют 2307 г. Он плавится при 149-152°С. Элементарный анализ показывает, что имеется еще 5,3% неорганического продукта. Таким образом выход органического вещества составляет

2185 г (100% от вычисленного); согласно элементарно.му анализу оно состоит приблизительно из 95% желаемого продукта.

Для удаления неорганических материалов и окрашенных побочных продуктов продукт-сырец тонко размалывают в ударной ножевой .мельнице и ири комнатной температуре смещивают с 1725 мл денонизированной воды до получеиия гомогенной массы. После часового неремешиваиия массу фильтруют на нутче и

быстро отсасывают досуха. Получают бесцветный осадок, который измельчают и высушивают в течение 24 ч при и 30 торр. Получают очищенный продукт, вы.ход 71% (1520г). Продукт плавится при 181 - 183°С. Содержакие неорганического продукта составляет

0,9%. Для реакции глицидилирования можно

нримеиять очищенный согласно примеру 5

продукт.

Пример 7. 1,3-Бис-(5-метил-5-этилгидантоннил-З) -нронан-2-ол.

.Аналогично при.меру 5 подвергают взаимодействию 148,3 г 98,5%-ного 5-метил-5-этилгидантоина (1,80 моль), содержащего 4% хлорида натрия, с 46,25 г эии.хлоргидрииа

(0,5 .моль) в 500 мл диметилформа Мида при взаимодействии с 71,2 карбоната калия (0,515 моль).

Процесс реакции и переработка реакиионной смеси осуществляется но примеру 5. Получают 172,9 г продукта (вычислеио 170,2 г), который енде загрязнен ирнблизительно 1,6% диметилформамида. Этот продукт-сырец иерерабатывают далее. Спектр протониого магнитного резонанса (60 Мс Н-ЯМР) показывает кро.ме следа днметилформамида (6 2,9 а 3,0) и 119лнч;11е желаемой молекулы сигналами iipii 6 0,8-1,05 (мультиилет), ,45 (синглет), ,55-2,0 (мультиилет), 6 3,5-3,7 (мультиилет), ,0-4,2 (мультиилет) и

6 5,5-6,2 (мультиилет).

Пример 8. 1,3-Бис-(5- |30нропилгидантоинил-3)-пронан-2-ол.

Как указано в примере 5, подвергают взаимодействию 142,2 г 5-изоироиилгидантоина

(1 моль), 46,25 г эпихлоргндрина (0,5 моль), 71,2 г карбоната калия (0,515 моль) и 0,4 г хлорида калня в 500 мл диметилфор.мамида. Переработка продукта-сырца, не требующего дальнейшей очистки, осуществляется также

согласно примеру 5. Получают 171,8 г прозрачного золотисто-желтого стеклообразного продукта (вычислено 170,2 г), который еще загрязнен приблнзительно 1% диметилформамида. Снектр протонного магнптного резонанса показывает следующпе снгналы; 6 0,8- 1,2 (трнплет), 6 2,0-2,3 (мультнплет), 6 6-6,3 (мультнплет), что соответствует ожпдаемой структуре.

Прпмер 9. 1,3-Бнс-(5, З-нентаметнленгндантоннил-З)-нронан-2-ол.

Согласно прнмеру 5 конденснруют 92,5 г эпнхлоргндрпна (1 моль) п 336,4 г 5,5-нентаметнленгидантонна (2 моль) в 900 мл днметилформамнда прн нрнбавленпп 142,3 г карбоната калня и 0,8 г хлорида калия. Переработка осуществляется, как указано в прнмере 5. Получают 409,9 г желаемого бисгндантонна (вычпслепо 392,4 г), содержащего еще приблизительно 5% днметнлформампда, в впде желтого кристаллпческого порошка. Для очистки соединение перекристаллизовывают пз смеси дпоксана н воды (2:1) в соотнощении 1:3,5.

Получают 314,5 г (80,2% от вычнслеиного) бесцветного пылевидного кристаллнзата, который плавится прп 247,1°С (AAettler FP 51,1°/мии).

Найдено, %: С 57,9; II 7,3.

Вычислено, %: С 58,1; Н 7,2.

Масс-спектр соответствует ожидаемой структуре: молекулярный ион находят прн 392 единицах массы (М - вычислено 392,4%), соответствуют и фрагментации. П спектр иротонного магнитного резонанса показывает ожидаемую структуру (60 Мс И-ЯМР).

Пример 10. 1,3-Бис- (5,5-тетраметилеигидантоинил-3)-пропан-2-ол.

Согласно примеру 5 подвергают взаимодействию 154,2 г 5,5-тетраметиленгидантоина (1 моль), 46,25 г эпихлоргидрина (0,5 моль). 71,2 г карбоиата калия (0,515 моль) и 0,4 г

.хлорида калня и 500 мл дпметилформамида. Перерабатывают и выделяют желаемый бисгидантопн, как указано в ири.мере 5. Продуктсырец иерекристаллизовывают далее из 360 мл с.меси дноксана и воды (2:1).

Получают 98 г (54% от вычисленного, без иереработки .маточного раствора) бесцветного мелкого крпсталлизата, который плавится при 185,2°С (Mettler FP 51,27мин). Спектр протонного магинтного резонанса доказывает ожндаемую структуру.

П р е д м е т и з о б р е т е н н я

Способ получения двухъядерных гетероциклических спиртов формулы

.0

0.

.х

к ,

X-С

III11

N N-CH-C-CH.-N NH

V/ t ,/

VT о

С II

ОН

О

где X-двухвалентная алкиленовая группа,

R-водород пли алкильная группа, содержащая 1-4 атома углерода, отличающийся тем, что соедппенне формулы

х,0

Ч/

м IJ

подвергают взаимодействшо с 1,3-дихлориропан-2-олом, имеющим в положении 2 группу R, где R - водород или алкильная группа, содержащая 1-4 атома углерода, или с эпнгалогенгидрином в присутствии отн 1енляюни1х галогенводород средств с выделением целевого продукта известными приемамп.