Способ получения производных пинана в виде оптически активных изомеров Советский патент 1978 года по МПК C07C87/06 C07C85/08 C07D295/22 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПГОИЗВОДНЫХ ПИН АН А В ВИДЕ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ИЗОМЕРОВ

затруднений можно дальше очищать фракционной кристаллизацией их солей известными способами.

На фиг. 1 и 2 изображено пространственное строение исходных веществ и продуктов, показано также, что аминометил производные 3-формилпинаноБ можно получать без рацемизации или частичной перегруппировкой в скелете пинана.

Для гидроформилирования применяют окись углерода и водород, в объемном соотношении 1: :0,5 до 1:2. Наилучишм оказалось объемное соотношение 1:0,8 до 1:1,25. Смесь газов, состоящую из окиси углерода и водорода, можно применять по меньшей мере в стехиометрических количествах в пересчете на а-пинен, однако, лучше ее применять в избытке, например, до 200 мол.%.

Применяют давление от 50 до 1200 ат, в частности от 100 до 700 ат.

.Взаимодействие проводят при температурах 65-140°С. Особенно хорошие результаты получают при температурах 80-120° С, в частности 90- 110°С.

Несмотря на то, что природа каталитически действующих комплексов родийкарбонила не известна точно, следует предполагать, что они представляют собой родийкарбонил или родийкарбонил гидрид, в которых один или несколько карбонильных лигадов магут быть заменены соответствующими лигандами. Поэтому возможно исходить из предварительно полученного родийкарбонила или получать катализатор in situ при реакционных условиях, например, из родийхлорида, окиси родия, хелатов родия, солей родия с жирными кислотама и димерного родийкарбонилхлорида. Можно также применять ацилкомплексы родия или комплексы родийкарбонила, которые модифицированы аминами или предпочтительно третичными органическими фосфинами, предпочтительно такими, имеющим в качестве заместителей алкил Cj о или фенил, котор могут быть замещены алкнльными или алкоксигруппами С4. Особенно выгодно исходить из. комплексов родияолефина или родия-диолефина. Особенно пригодными являются комплексы с циклооктадиеном-1,5 и гексадиеном-1,5.

Комплексы родийкарбонила применяют в количестве 5-5000 p.p.т., в пересчете на 2-пинен. Количество применяемых комплексов родия зависи от скорости реакции, с которой реакция должна протекать.

Взаимодействие можно проводить без применения растворителей. В этих случаях реакционные компоненты одновременно служат растворителями Однако, можно применять растворители, например насыщенные углеводородь с т. кип. 40-160° С, например, пентан, изогексан, гептан, циклогексан, циклооктан, бензол, толуол,- или ксилолы. Можно также применять простые эфиры, например, тетрагидрофуран и диоксан, алканолы, например, этанол метанол или диолы, например, гликоль или пропиленгликоль. Предпочтительно в качестве растворителя выбирают углеводороды или простые эфиры,

в частности, насыщенные углеводороды. Количество применяемого растворителя предпочтительно составляет 50-200 вес.% пинена,

3-формилпинан можно выделять из реакционной смеси молекулярной перегонкой из содержащего катализатора остатка, который в свою очередь вновь можно применять для гидроформилирования. Дистиллят предпочтительно подвергают фракционной перегонке, например, в колонках с 10-30 тарелками с соотношением обратного потока в 1:3 до 1:5. При этом предпочтительно работают при уменьшенном давлении, на.прямер, 10-200 мм.рт.ст. 3-аминометилпинаны получают из 3-формилпинана аминируюшим гидрированием, причем 3-формилпинан подвергают взаимодействию с аммиаком или первичными или вторичными аминами формулы HNRiR, где RI и Rj имеют указанные выше значения. Взаимодейстие ведут в присутствии водорода при те.мпературах 100-200° С и под давлением в 50- 200 атм. В качестве катализаторов применяют известные катализаторы гкдрирова1шя, в частности металлы VIII группы Периодической системы, например, катализаторы кобальта или никеля, которые могут содержать активирующие добавки, например, медь, хром, марганец или цинк до 30 вес.%. Такие катализаторы используют или в качестве полных катализаторов, например, никель Ренея или кобальт Ренея, или на носителях, например, окиси алюминия пемзе, угле или силикагеле. Предпочтительно такие катализаторы на носителях содержат каталитически активные металлы в количествах от 5 до 40 вес.%.

3-аминометилпинан можно также получать взаимодействием 3-формилпинана с аминами, получая основания 11иффа и последующим гидрированием. Другими подходящими методами являются аминирущее гидрирование по Лейкарту-Валлаху, согласно которому альдегиды подвергают взаимодействию с аминами в присутствии муравьиной кислоты. Этот мето используют прежде всего для вторичных аминов. Особенно выгодные для разделения рацематов оптически активные и 3-аминометилпинаны кристаллизацией можно легко получать в оптически чистом виде.

3-аминометилпинаны для очистки можно переводить в соли с сильными минеральными кислотаivw, например, хлороводородом и;ш серной кислотой. Предпочтительно применяют для очистки соли с хлороводородом, которые перекристаллизовывают. Из очищенных солей известными методами получают аминомегилпинаны, например, обработкой едкими щелочами и выделением освобожденного таким образом амина.

Пример. (+)-3-Формш1пинан

В сосуд высокого давления емкостью 1 л подают исходную смесь из 500 мл (428 г) ()-а-пинена с вращением 35,8° (чистого, 1 дм) и 250 мг димерного родийциклооктадиенил-1,5-хлормда. После вытеснения воздуха эквимолярной смесью окиси углерода и водорода повышают давление до Шатни потом нагревают реакционную смесь до 100° С, причем указанной смесью газов выдерживают давление в 650 ат в течение 6 час повторным пропусканием. После охлаждения и уменьшения давления получают реакционную смесь которая согаласно газохроматографическому анализу состоит из 11 вес.% (-)-а-пинена, 61 вес.% опти чески активного 3-формилпинана и 26 вес,% побочных продуктов. Реакционную смесь отгоняют от }сатализатора молекулярной перегонкой. Дистиллят подвергают фракционированной перегонке в колонке с 20 тарелками и соотношением обратного пото ка в 1:5. При 103-104°е/18 мм рт.ст. получают 285 г чистого (+)-3-формнлпинана а +19,17°. Выход ()-3-фо рмилпинана составляет 52%, в пере счете на (-)-а - пинен. Пример 2. (+)-3-формилпинан. йо вращающийся автоклав емкостью в 3 л пода исходную смесь из 710 г (-)-а -пинена и 500 мг димерного родийциклооктадиенил-1,5-хлорида. Про водят гидроформилирование при помощи эквимолекулярной смеси из окиси углерода и водорода, причем сначала в течение 14 час при 90°С/270 ати и потом еще в течение 6 час гидроформилируют при 100° С и 290 ати. После Охлаждения и уменьще ния давления реакционная смесь 6 вес.% непрсфеагировавшего а-пинена, 64 вес.% (+)-3-формилпинана и примерно 30 вес.% закипающих при более в сокихтемпературах побочных продуктов. Реакционную смесь выделяют от остатка, содержащего ка тализатор, путем молекулярной перегонки. Получают 735 г дистиллята, который подвергают фракционированной перегонке в колонке с 20 тарелками, как описано в примере 1. Получают 503 г {+)-3-формклпинанас т, кип. 110-112°С/19 мм РТ.СТ. Пример 3. (+)-3-формилпинан. В вибрационный автоклав емкостью 220 мл подают смесь из 50 г (-)-а-пинена, 50 мл толуола и 100 мг димерного родийциклооктадиенил-1,5-хлорида и гидроформилируют эквимолекулярной смесью из окиси углерода и водорода.При 70 С и 250 ати в течение 10 час поглощается 10 ат газа, при 90° С и 270 ати в течение 20 час поглощается 20 атм газа, а. при 100° С и 300 ати еще в течение 14 час поглощается 65 атм газа. Смесь охлаждают, получают 89 г реакционной смеси, 59 вес.% непрореагировавщего пинена, 31 вес.% (+)-3-формилпин на и 27 вес.% закипающих при более высоких температурах изомеров. Пример 4. (+)-3-формилпинан.. Как описано в примере 1, гидроформилируют в течение 6 час 500 мл (-)-а-1шнена с добавлением 125 мг циклооктадиенил-1,5-родийхлорида при помощи эквимолекулярной смеси окиси углерода и водорода под давлением 650 ати. В таблице приведены результаты гидроформилирования при различных температурах. Пример 5. (+)-3-формилпинан. 100 г (-)-а-пинена и 100 мг бис-трифенилродийкарбонилхлорида гидроформилируют эквимолекулярной смесью из окиси углерода и водорода в течение 12 час при 80° С и 250 ати, в течение 12 час при 90°С и 260 ати, в течение 12 час при 100°С и 270 ата .л в течение 12 час при 110°Си 280 ати. Смесь охлаждают, получают 100 г реакционной смеси, со степенью конверсии 21,4%. Полученная смесь состоит из 70% (+)-3-формилпинана и 30% остальных продуктов реакции. Пример 6. (-)-З-формилпинан. В сосуд высокого давления емкостью 1 л подают смесь 250 мл ()-а-пинена и 250 мл бензола и 125 мг димерного циклооктадиенил-1,5-родийхлорида. Смесь обрабатывают эквимолекулярной смесью окиси углерода и водорода под давлением 600 ати и температуре ПО С в течение б час. Повторным пропусканием указанной смеси газов поддерживают дав ление 60 ати. Аналогично, как О1шсано в примере 1, получают 123 г (-)-З-формилпинан с т.кип. 111°С при 18 мм рт.ст., «У - (чистый). 1 П р и м е р 7. (+)-3-аминоме-галпинан. В сосуд высокого давления емкостью 2,5 л подают смесь из 300 г этанола и 50 г кобальта Ренея и удаляют воздух пропусканием азота. После этого нагревают реакционную смесь до 80° С и доводят давление водородом до 150 ати. В течение 6 час прибавляют 200 г (+)-3-формилпинана. Через еще 2 2 час охлаждают реакционную смесь и уменьщают давление. Получают 650 г смеси, из которюй фракдаонной перегонкой получают 106 т(+)-3-аминометилпинана с т.кип. 110-111°( при 20 мм рт.ст. 120 г полученного 3-амином етилпинана растворяют в 1,3 л пентана и при перемещивании при 0-5°С пропускают сухой HCI. По окончании реакции полученные кристаллы отсасывают и сушат. Получают 142 г (+)-3-аминометилпинан гидрохлорида имеющего оптическое вращение «У + 35,4° (с 1, в метаноле). 118 г (-ь)-3-аминометилпинан гидрохлорида, имеющего оптическое вращение Ojj ,4°, перекристаллизовывают из бутилацетата/этанола. Получают 85 г (+)-3-аминометилш1нангидрохлорида оптическое вращение tf +40,5°. Из маточного раствора получают 29 г продукта с удельным оптическим вращением al. 17,3°. Соль с оптическим вращением о +40,5°eiue раз перекрдасталлизовывают из бутилацетата/этанола. Получают

70 г (+)-3-аминометилшшан-гидрохлорида с удельным оптическим вращением « + 44,3°. Если перекристаллизовывают 30 г ()-3-аминометилпинан гидрохлорида с оптическим вращение а 3 раза из смеси сложного уксусного эфира и метанола, то получают (-ь)-З-аминометилпинан гадрохлорид с удельным оптическим вращением cf -К4,7°.

П р и м е р 8. (-)-З-аминометилпинан.

По методике, описанной в примере 7, используя ()-3-формилпинан, получают (-)-З-аминомехилпинан. 30 г этого вещества переводят в (-)-3-аминометилпинан гидрохлорид. Получают 34 г (-)-3-аминометил1шнан гидрохлорид с удельным оптическим вращением а -33,8° (с 1, CHjO

Пример 9. (+)-3-метиламинометилпинан.

По методике, как описано в примере 7, лишь берут метилакшн вместо аммиака. Полученный таки образом (+)-3-метиламинометилпинаи с т.кип. 8- 120° С при 18 мм рт.ст. обрабатывают НС1|110лучшот (+)-3-метиламинометилпинан гидрохлорид с оптическим вращением сг + 30,8°. После двухкратной перекристаллизации из смеси сложного уксусного эфира/метанола получают (+)-3-метиламииометилпинан гидрохлорид с оптическим вращением а. f 44,0° и с т.пл. 240°С.

Пример 10 (+-)-3-пирролидинометил1Шнан

33 г (+)-3-формилпинана, 14 г пирролидина и 70 г муравьиной кислоты нагревают 12 час. Пос. ле этого отгоняют избыточнута муравьиную кислоту,остаток кипятят с 150 г 25%-ного водного раствора едкого кали.

одют (+)-3- пиридинометилпинан с т.кип. 138140°С при 5 мм рт.ст. Аналогично получают гидрохлорид с оптическим вращением а 1 - 36,4°. После трехкратной перекристаллизации из смесн уксусного зфира и метанола полутают (+)-3-11иперидинометилпинан гидрохлорид с удельным оптическим вращением +47,8° и с т.кип. 256° С. Пример 12. (t)-З-диметиламинометалпина По методике, как описано в примере 7, лищь берут даметиламин вместо аммиака. Получают 3-диметиламинометилпинан с т.кип. 93-95° С при 5 мм рт.ст. Аналогично получают гидрохлорид с удельным оптическим вращением а +42,6° (с-1, метанол). После трехкратной перекристаллизации из сложного уксусного эфира/метанола получают (+)-3-диметиламинопинан гидрохлорид с удельным оптическим вращением 51,5° и т. пл. 239°С

Формула изобретения Способ получения производных пинана общей

формулы

Л.-.к:;

CJJ (I)

где RI и RI - водород или алкил Сi-Се или RI и Нз вместе - группа -СН2-(СН2)2-СНз- ипи СН2-(СН2)з-СН2-. в виде оптачески активffiiix изомеров, отличающийся тем, что

се-пинен формулы:

или

Амин выделяют и оч - щак1Т фракционной перегонкой. Получают 31,8 г (+)-3-пирролидиноме- 35 тилпинан с т.кип. 125-127° С при 5 мм рт.ст. Аналогично примеру 7 переводят {+)-3-1шрролидинометилпинан в (4-)-3-пирролидинометилпинан гидрохлорид обработкой HCi. Продукт HAieeT оптическое вращение «у 41,3° (с 1, метанол). После трех- О кратной перекристаллизации из смеси уксусного эфира и метанола получают (+)-3-1П1рролщ.Ш1:ометилшшан гидрохлорид с удельным оптическим вращеьшем a.j +49,4°.

Пример 11 (+)-3-пиперидинометалпинан. По методике, как описано в примере 10, лишь берут пиперидин вместо пирролищша. ПолуШ1 И смесь обоих энангаомеров подвергают взаимодействию с окисью углерода и водородом в соотношении J:0,5 до 1:2 при температуре 65-140°С и давлении 50-1200 атм. в присутствии 5-5000 вес. на миллион в пересчете на пинан комплексов родника рбонила и полученньй при этом 3-фор жлпинан подвергают аминируюшему гищшрованию водородом и амином формулы HNRi R2, и полученное соединение формулы I выделяют в виде оптически активных изомеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Л. Бюлер К., Пирсон Д., Органические синтезы М., Мир, 1973, Т.2, с. 54-55.

/j«w// () - 3 (рорнилпинан1S 2 5 35 SB

Н(а)

сносе)

Z CHjCe)

Н(а)

/

IB SB (-«)-2 пинен

() - 3 tpopMu/inuHGH

OflC /,

lS2SaS5R . 1

{)- 3- рорниАпинан

минирующее гидрирование

j,l N-CH2.

Я H, ctfiKu/i, , арил Rj+B Zemepot4UK/i