(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ р -АМИНОЭТИЛИДЕНДИФОС 1зОНОВЫХ
№СЛОТ
Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений с С-Р связью, а именно к способу получения новых р)-аминоэтилидендифосфоновых кислот общей формулы р ,.uC,Npo, где R и R - водород, алкил оксиалкил, арил Cj, или R и R - вместе представляют цепочку, имеющую строение - (СН) или 7-(СН2)2-О-(СН2)2.-. ЭТИ соединения могут быть испол зованы в качестве комплексообразов телей для многозарядных ионов, медицинских препаратов или флотореагентов для обогащения руд цветных металлов, Известен способ получения cL-a нодифосфоновых кислот взаимодействием нитрилов карбоновых кислот тригалогенидами фосфора, с последу щим гидролизом полученного продукта 1 . Известен также способ получения ji-аминоалкилфосфонатов присоединен аминов к винилфосфонату 2, Однако р) - амин оэ т ил идендифо с фоновые кислоты в литературе не описаны и являются новыми. Целью изобретения является разработка способа получения Ь-аминоэтилидендифосфоновых кислот, Поставленная цель достигается тем, что в способе получения р -аминоэтилидендифосфоновых кислот, который заключается в том, что винилидендифосфоновую кислоту или ее соль подвергают взаимодействию с первичНЫ1Л или вторичным амином или его солью с водной, водно-органической или органической среде при 50-150 С, в качестве органической среды используют низшие карбоновые кислоты, спирты или гликоли. Для сокращения времени реакции, проведения процесса при температуре более высокой, чем температура кипения реакционной смеси при атмосферном давлении, процесс ведут при повышенном давлении в замкнутой системе , Процесс ведут при 100-120, так как при более ниэких температурах скорость реакций мала, а при более высоких развивается значительное давление, осложняющее проведение реакций . Кислотность среды варьируется в широком диапазоне (от рН 1 до pFI 11) в зависимости от природы амина. Так, алифатические первичные амины лучше всего вступают в реакцию в Слабокислой и нейтральной средах, вторичные - в нейтральной и слабо- щелочной, а ароматические - в кислой среде. Циклические амины (морфолин) реагируют достаточно быстро в широком интервале кислотности (от рН 2 до рН 9). Время реакции определяют в различных случаях от 0,5 ч до нескольких десятков часов. Строение полученных соединений доказывшот элементным анализом,рН метрическим титрованием, способностью их к комплексообразованита и ЯМР - спектрами. Кривые титрования в координатах NotOH РН обычны дйя многоосновных кислот, имеющих отличают и е с я константы ионизации. Так, кривы титрования всех р -аминоэтилиден дифосфоновых кислот с алифатическими заместителями имеют две достаточ но резких точки перегиба при ., и рН 7,3, соответствующие отщеплению одного и двух протонов. Эквивалентные объемы щелочи, найденные по точкам перегиба, относятся как 1:2, а кислотные эквиваленты в первой точке соответствуют молекулярному весу, а во второй точке - половине молекулярного веса. Щелочные эквива ленты, определяют по формуле KB М N ЫаОН NaOH где m - масса навески титруемой кислоты,мг; мцон эквивалентный объем щело 1лл; waoM нормальность титрующего раствора щелочи. Кривые титрования fb-аминоэтили дендифосфоновых кислот с ароматичес кими заместителями также имеют две точки перегиба при pHCii3,5 и но отношение эквивалентных объемов щелочи 1:3, т.е. первая точка соответствует отщеплению одного протона а вторая - трех протонов и эквиваленты, найденные по двум этим точка перегиба, равны соответственно мол кулярному весу и 1/3 молекулярного веса. Это находится в соответствии меньшей основностью ароматических аминов по сравнению с алифатическими. . ЯМР-спектры полученных соединени (на ядрах ) содержат, как и следует из теории дублет триплетов, ко торый является результатом расщепле ния сигнала Р- на одном оС и двух (Ь-протонах. Подавление спин-спиново говзаимодействия с протонами дает синглет, показывающий эквивалентность атомов фосфора, а химические двиги сигналов лежат в области бычной для группы POjH.. Предлагаемый способ получения Ь-аминоэтилидендифосфоновых кислот является новым, поскольку cL, fb -ненасьЕченные монофосфоновые кислоты и х соли ввести в реакцию с аминами е удается. Пример 1. 2-(N-морфолино) этилиден-1,1-дифосфоновая кислота (1) В 12 мл ледяной уксусной кислоты астворяют 3,0 г гидрата тринатриевой соли винилидендифосфоновой кисло-; ты, содержащего 2,0 г безводной соли . (7,9 моль) и добавляют 3 мл (3,35 г, 38,5 моль) морфолина. Реакционную смесь нагревают 2 ч на кипящей водяной бане, затем разбавляют водой и пропускают через колонку с катионатом КУ-2 в Н -форме. Элюируют водой до нейтральности, элюат упаривают в вакууме до сиропообразного состояния и закристаллизовывают добавлением метанола. После завершения кристаллизации осадок отфильтровывают и промывают метанолом. Получают 2,2 г (1), выход около 100%. Для окончательной очистки продукт переосаждают метанолом из горячей воды. Результаты рН-метрического титрования (1) . Найдено: Эквивалент 278; ЭквиваленТд 138,0. Вычислено: Эквивалент -275,1; Эквивалент2 137,6. Результаты элементного анализа. Найдено,%: С 25,89; 2б,01;Ц 5,45; 5,55. .,,,. Рассчитано,%: С 26,19; И 5,50 ЯМР ()-спектр 1:3 -14,3 м.д. (относительно 85%-ной ,) J рц (триплет) 13 Гц, JPH (дублет) 17,5 Гц. Пример 2. 2-(Ы,Ы-диэтил) аминоэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (П) . 4,0 г гидрата тринатриевой соли винилидендифосфоновой кислоты, содержащего 2,6 г (10,2 моль) безводной соли растворяют в 10 мл воды,, добавляют 8 мл (5,65 г 77,5 моль)| диэтиламина и.нагревают в запаянной ампуле при ч при периодическом встряхивании. Затем пропускают через катионит, этооат упаривают до сиропа и добавляют этанол.После длительного стояния закристаллизовывается. (П).Кристаллы отфильтровывают и промьшают этанолом. Получают 2,05 г почти чистого продукта, выход 74%. Для окончательной очистки растворяют продукт в минимальном количестве воды и осаждают этанолом. Результаты рН-метрического титрования (П) . Найдено: Эквивалент 264,3; Эквивалента: 132,5. Вычислено; Эквивалент, 261,2 Эквивалент/j, 130,6. Результаты элементного анализа ( Найдено,%: С 27,68; 27,39;Н 6,90 6,90; Р 22,03; 22,23. .Cf,H, , Вычислено,%: С 27,59; Н 6,56; Р 23,72. Пример 3. 2-(N-пиперидино) этилиден-1,1-дифосфоновая кислота (III) Смешивают 3,0 г гидрата динатрие™ вой соли винилидендифосфоновой кисло ты, содержащего 2,4 г (10,3 моль) безводной соли, 15 мл ледяной уксусной кислоты и 3,4 г пиперидина и наг ревают до кипения с обратным холодил НИКОМ 4 ч, а затем пропускают через катионит, упаривают элюат до сиропа добавляют этанол. После 2 сут, стоя ния закристаллизовывается (III) . Кристаллы отфильтровывают и промываю этанолом. Получают 2,37 г почти чис того продукта, выход 84%, который для окончательной очистки растворяю в горячей воде, обрабатывают активи рованным углем и осаждают этанолом. Результаты рН-метрического титро вания (III). , Найдено: Эквивалент 278,0; 138,0 Эквивалент, Вычислено: Эквивалент 273,3; Эквивалентд. 136,6. Результаты элементного анализа (III). Найдено,%: С 31,26; 31,07;Н 6,73 6,63, С т H NOePz- Вычислено,: С 30,98; Н 6,27i Пример 4. 2-(N Ы-биc-2-oкcиэтил) аминоэтилиден-1 , 1-ДИФОС-. фоновая кислота (IV). В смеси 2 мл воды и 1,35 мл (15 .,Vмoльj концентрированной НСЕ растворяют 1,0 г гидрата динатриевой соли винилидендифосфоновой кислоты, содержащего 0,77 г (3,3 моль) безводной соли и нейтрализуют диэтаноламином (всего около 1,5 г, 14 моль) до рН 4 по универсальной индикаторной бумаге. Реакционную смесь нагревают в запаянной ампуле 5 ч при 120°, затем пропускают через катиони элюат выпаривают досуха и нагревают остаток в вакууме водоструйного насо са 1 ч на кипящей водяной бане для удаления НСЕ . Остаток растворяют в минимальном количестве воды и разбавляют этанолом., Выпадает сиропообразный продукт, закристаллизовывающийся при стоянии, Кристешлы отфильтровывают и промывают этанолом. Получают 0,50 г (IY), выход 52%, которую для очистки переосаждают этанолом из минимального количества воды и высушивают в вакууме при 100. Результаты рН - метрического титрования (IV) . Найдено: Эквивалент 294,0 Эквивалент 147,0. Вычислено: Эквивалент, 293,3 Эквивалент 146,6. Результаты элементного анализа (IV) Найдено,%: С 24,65; 24,55;Н 6,07; 6,22,, .NOgP.,, Вычислено,%: С 24, 5,85 Пример 5. 2-(N-2- оксиэтил) аминоэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (V) . 0,5 г гидрата динатриевой соли винилидендифосфоновой кислоты, содержащего 0,38 г (1,65 мольУ безводного вещества, растворяют в 0,6 мл воды, добавляют 0,65 мл (0,67 г, 11 моль) моноэтаноламина и подкисляют смесь уксусной кислотой (всего около 0,7 мл .. 0-,73 г 12 моль) до рН 4 (по универсальной индикаторной бумаге). Смесь нагревают в запаянной ампуле 14 ч при .120°, затем пропускают через катионит, элюат упаривают досуха, остаток растворяют в 5 мл воды и добавляют 6 мл этанола. После стояния . кристаллизуется (V). Добавляют избыток этанола для более полной кристаллизации, отфильтровывают выпавшие кристаллы и промывают этанолом. Получают 0,35 г (V), выход 35%, которую для окончательной очистки переосаждают этанолом из воды. Результаты рН - метрического титрования (V) . 250,0 Найдено: Эквивалент. Эквивалент 126,2. 249,2 Рассчитано: Эквивалент 124,6. ЭквиваленТг Результаты элементного анализа Найдено,%: С 18,61; 18,78; Н 5,39; 5,55Сх H.,,NO-;P2. Вычислено,%: С 19,29; Н 5,26. Пример 6. 2-(N-этиЛ)аминоэтилиден-1 , 1-дифосфоновая кислота (VI)В 8 мл воды растворяют 2,0 г гидата тринатриевой соли винилидендиосфоновой кислоты, содержащего 1,4 г (5,5 моль) безводного вещества и ,6 г хлоргидрата этиламина и нагреают в запаянной ампуле 4 ч при , атем пропускают через катионит, люат упаривают досуха-и удаляют хло-. истый водород, нагревая остаток в на кипящей водяной бане окоо 1 ч. Затем к остатку добавляют 0 мл 90%-ного водного метанола.и астирают палочкой до начала кристализации. Когда сиропообразный продукт олностью закристаллизуется, добавлят еще 20 мл метанола и оставляют на есколько часов,затем отфильтровыают кристаллы и промывают их метаНОЛОМ, Получают 0,91, г (VI), выход 71%, Продукт окончательно очищают, переосаждая его из горячей воды этанолом.
Результаты рН - метрического титрования (VI).
Найдено: Эквивалент 241;
Эквивалент 2 118,5,
233,2г
Вычислено: Эквивалент
Ч Эквивалент 116,6
Результаты элементного анализа (V
Найдено,%: С 20,80; 21,02;Н 5,97; 5,98.
.
Вычислено,%: С 20,61; Н 5,62
Пример 7, 2-(Ы-фенил)аминоэтилиден-1;1-дифэсфоновая кислота (VII),
Смесь 2,0 г (8,6 моль) безводной динатриевой соли винилидендифосфоновой кислоты, 2,0 мл анилина (2,04 г, 2,2 моль) и 5,0 мл воды подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 1 (по универсальн индикаторной бумаге), всего 2,5 мл конц, НС Смесь нагревают до кипения с обратным холодильником в течение 7 ч. Затем разбавляют смесь 15 мл воды, добавляют 2,0 г едкого натра и тщательно экстрагируют эфиром для удаления непрореагировавшего анилина Водный слой после экстракции пропускают через катионит, элюат выпаривают в вакууме и остаток нагревают 2 ч в вакууме при 50-бОс для удаления хлористого водорода, затем растворяют в 5 мл воды. Через несколько минут закристаллизовывается основная масса (VII). Кристаллическую кашу разбавляют этанолом и оставляют на несколько часов, затем кристаллы отфильтровывают и прогФ1вают этанолом Получают 1,0 г (VII), выход 80%, котор;/ю для окончательной очистки перекристаллизовывают из 3%-ной соляной кислоты.
Результаты рН - метрического титрования (VII).
Найдено: Эквивалент. 288; Эквивалент 95,6.
Вычислено: Эквивалент 281,1 Эквивалент 93,7.
Результаты элементного анализа (VII).
Найдено,%: С 33,60; 33,32;Н 5,32 5,15
СбЦ.(
Вычислено,%: С 34,18; Н 4,66
ЯМР-спектр (VII) на ядрах Р находится в соответствии с ее строением.
Пример 8, Реакционную смес приготовленную по примеру 1, нагревают при 50°, затем обрабатывают аналогично, как описано в примере 1 Получшот 1,3 г (1), Выход 60%.
Пример 9, -Реакционную смес приготовленную, как в примере 1, запаивают в стеклянной колбе и нагрвают 15 мин на масляной бане, разогретой до 150°, После охлаждения ампулу вскрывают и обрабатывают реакционную смесь, как в примере 1, Получают 1,7 г кислоты (I), Выход 78%
Пример 10. 2-(N-ct-нафтил) аминоэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (VIII). .
В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником помещают 7 MJ: воды, 7 мл этиленгликоля, 2,0 г (8,6 моль) безводной динатриевой соли винилидендифосфоновой кислоты и 4,0 г (22 моль) хлоргидрата сС нафтиламина. Реакционную смесь нагревшот до слабого кипения при интенсивном размешивании, не допуская сильного вспенивания в течение 4,5 ч После охлаждения реакционную смесь разбавляют 20 мл воды и подщелачивают 1,6 г едкого натра. Избыток с/-нафтиламина, удаляют экстракцией эфиром, водный слой кипятят с активированным углем, фильтруют и быстро вливают в горячем состоянии в 35 мл концентрированной соляной кислоты. После охлаждения до комнатной температуры выкристаллизовывается (VIII в виде мелких, слегка розоватых кристалликов. Ее отфильтровывают, промывают водой, метанолом и ацетоном , После сушки в вакууме получают 2,3 г (VIII). Выход 82%.
Результаты рН - метрического титрования (VIII).
110,3.
Эквивалент,
Найдено:
Ввлчислено: Эквивалент 110,33.
Результаты элементного анализа. (VIII).
Найдено,%: С 43,49; 43,75;Н 5,24; 5,16
вычислено,%: С 43,51; П 4,57Пример 11, 2-N-нoнилaминoзтлиден-1,1-дифосфоновая кислота (IX). В колбу, снабженную Обратным хол9/4ильником, помещают 5,0 г гидрата динатриевой соли винилидендифосфонозой кислоты, содержащей 4,1 г (17,7 моль) безводной соли, 9 мл ледяной уксусной кислоты и 6,5 г нониламина. Реакционную смесь нагревают на глицериновой бане до кипения в течение 10 ч, затем растворяют при нагревании в 30%-ной водной ук-суснрй кислоте, .заносят на колонку с катионитом КУ-2 в форме, элюируют вначале горячей 30%-ной уксусной КИС.ПОТОЙ, а затем горячей водой до нейтральности. Элюат упаривают, при этом выкристаллизовывается (IX). Кристаллическую кашу разбавляют этанолом, отфильтровывают (IX), промывают этанолом и ацетоном. Получают 5,1 г (IX). Выход 86, Для дополнительной очистки перекристаллизовываот из 9%-ной водной соляной кислот
Результаты рН - метрического титрования (IX) .
