1
Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к производным диазепинона, в частности к 3-гидро-5-метилдиазепинону-2 структурной формулы
11 ;енг
ни .(
н
и способу его получения.
Известен способ получения производных 1,4-диазепина общей формулы
Производные диазепина применяют в фармацевтической промышленности, в производстве гербицидов и регуляторов роста растений, как промежуточные соединения для органического синтеза, как стабилизаторы для получения азотсодержащих полимеров.
Целью изобретения является синтез 10 3-гидро-5-метилдиазепинона-2, который может быть использован в органическом синтезе, в частности как мономер для получения азотсодержащих полимеров.
из этилендиамина взаимодействием с о(-,(Ь-ненасыщенными кетонами 1 ,2 .
В качестве сырья для получения известных диазепинов используют дорогостоящие, производимые в малых количествах реагенты.
15
3-Гидро-5-метилдиазепинон-2 получают взаимодействием диацетилена с . водными растворами формальдегида и аммиака при 60-100°С с последующей оч11сткой целевого продукта нагрева20нием в вакууме при 120-170 с.
Полноту превращения диацетилена проверяют качественной реакцией на 25 диацетилен реактивом Илосвайя.
Диацетилен в результате реакции с формальдегидом в среде водного раствора аммиака превращается в 3-ги3Q дро-5-метилдиазепинон-2. Реакцию
взаимодействия можно представить следующей схемой . ;
.5збнч- гбнго- - тщ4. о -
Hd
lie
fej -hSHgO
, - n
№ -
Реакция протекает без ввода специального катализатора о Время превращения диацетилена в 3-гидро-5-мет;.1Л диацепннон-2 10-15 мин. Соотношение реагентов в реакции может изменятьс В широком интервале.
Полученный в результате реакции целевой продуктf содержащий в качестве прймесн уротропин, отделяют от последне :о воэгонкой под вакуумом при 120-170-, преимущественно 140150 с, и перекристаллизовывшот из спирта.
Для данного синтеза можно использовать чистый диацетилек, а Тсгкже диацетиленсодержащие газы, получавмые в различных технологических процессах, например,газы термоокислительного пиролиза у 1ле водород ОБ производства ацетилена.
3-Гидро 5-метилдиазепинОК-2 пред ставляет собой кристаллический порошок светло-желтого цвзта с т.пл,98 99°C (в запаянном капилляре).
Кристаллизуется в виде гидоата
N,O.H,,O. .
3 -Гид ро - 5 Гле ти лди а з е пи i-ю н - 2 Является сильно гигроскопичны соединением, иео-Граниченно растворяетс в зоде, растворим в спиртах, ацетоне, трудно растворим s эфире, хлороформе, бензоле,
Соещинение идентифицироваЕю на основании элементарного анализа v н Основании хим1-гческих реакций, подтверждающих наличие отдельных групп в веществе {карбонильной, аг4идной,. И1-4ИННОЙ) , а также с помощью метода ИК-спектроскопии.
Пример 1. Раствор 35 мл 25%-ной гидроокиси аммония, 10 мл 37%-ного формальдегида в 1СО MJ:. воды нагревают до бО-С и при постоянном перемеишвании барботируют через него диацетилен в токе технического азота, содержащего 3,5% кислорода. Количество абсорбированного диацетилена, определяемое по разнос Ти концентраций его в газе, подаваемом в реакционный сосуд и в выходящем из него, составляет 2,1 г, Диацетилен, не абсорбировавшийся з реакционной среде, вытлоргикивают в ловушке после обратного холодильник которьгм снабжен реакционный сосуд, и возвращают в зоиу реакции.
Нагрев и перемепшзание реакционной смеси продол кэ-гот до исчезновени
в ней свободного .Флацетилена (15 ми Соотношение реагентов в опыте составляет : КГЦ 1г2:4 вес. Ч По окончании реакции раствор охлаясдают, фильтруют,- а затем упаривают досуха. Остаток представляет собой кристаллический продукт, состоящий из целевого проду;;та и уротропина, образующегося из избытка аммиака и формальдегида при упаривании ре.створа. Уротропин удаляют возгонкой под вакуумом при 140-j50 c. Остаток перекристаллиэовывают из спирта.Выход чистого 3-гидро-5-метил,циазепинона 24,7 г (68% от теоретического).
НайД(2НО,%г С 50,27; Н 7,19; Ы 19,28; О 23,26.
Вычислено,%з С 49,97; Н 7,09; N 19,70; О 2 2 , 5 :Ь
П р и мер 2, Б емкостью 100 KJ( заливают 50 м.а воды, 15 мл 25%-ного мн,,он и 5 ;л:л формалина. Растиор замораживают и добавляют к нему 2 мл (1,6 г) охла декного конденсата топливного газа производства ацети гена, средний состав которого следующий, об,% :
Ацетилен0,65
Метилацетилен 6,21 Винилацетилен 4,43 Диацетилен23,15
Бензол42,13
Толуол12;б 1
Бини.гацетилен О ,. ь 5 ТриацетиленО,С 8
Ренк:га;-т,етилен 7 , 34 а афт алии2,15
Соотношение реагентов в опыте СдК., : СНоО : ЦН. - 1 : о : 1 3 вес. ч. Ампулу запаизают, по1 1еща1от в металлкчестсий чехол, нагревают ее содержимое до комнатной температуры, а затем 0,5 ч -- на кипящей водяной бане (). После охлаждения ампулу вскрывают, раствор упаривают, и вьщеляют продукт,, как описано в примере 1. Выход З-гидро-5-метилдиазг:пино;за-2 г- (72% от теорети-;аско:;о)
Л р и е р 3. Синтез 3-гидро5-метилдиазепинона--2 осуществляют на установке, состоящей из адсорбера диацетилена, заполненного насадкой, и реактора. 3 нилснюю часть абсорбер подают смесь технического азота и диацетиленсодержацего газа, состав которого приведен в примере 2.
Адсорбер орошают 1МГЛиачно-формаль,цегиднь М 5зодны1-1 раствором, содержащим 5 вес. % ак&шака. и 3 вес.% формальдегида
По-пученный раствор диацетилена поступает в реактор, где при 80°С происходит образование целевого продукта. После реактора раствор, .предварительно охладив, подают снова в абсорбер. Циркуляцию раствора продол;«шот до исчезновения свободного формальдегида в реакционной
смеси. Количество абсорбированного диацетилена определяют по разности концентраций во входящем в абсорбер газе и выходящем из него.
Весовое соотношение реагентов в
HHj, 1:15:25.
опыте С;
За время опыта поглощено 7,6 г дкацетилена. Выход чистого З-гидро-5метилдиаэепинона-2 составляет 3.6,3 г (75% от теоретического).
Очистка при 120°С протекает медленно. Чтобы возогнать практически весь уротропин, требуется 6-8 ч нагрева под вакуумом. Но при этом почти не осмоляется продукт в остатке и тем уменьшаются его потери после перекриста/шизатдии. При отгонка уротропина достигается через 1-1,5 ч, но наблюдается значительное осмоление остатка в патроне. Выход целевого продукта после очистки при этой температуре снижается на 10-15 ; по сравнению с выходом при 120 С„ Наиболее приемлема { с учетом длительности процесса очистки) температура возгонки 140-150°С. При этой температуре процесс очистки закавычивается через 2-3 ч и осмоляется при этом на 5-7% продукта больше, чем при 120- С, и на 7-9% меньше, чем при .
Пример 4. З-Гидро-5-метилдиазепинон-2 получают при условиях, описанных в примере 1. По окончании реакции раствор охлаждают, фильтруют, а затем упаривают досуха.
Остаток (6,1 г) представляет собо кристаллический светло-желтый продук содержащий в качестве примеси 18 вес.% уротропина. Содержание уротро.пина определяют полярографическим методом. 3 г этого остатка помещают в патрон для возгонки, который погружают на 2 см в глицериновую баню, соединяют его с вакуум-насосом и при 120°С отгоняют уротропин до концентрации его в остатке не более Of 2 в ее .. %.
Возгонку продолжают 6 ч. После возгонки остаток перекристаллизовывают из спирта. Выход чистого 3-гидро-5-метилдиазепин6на-2 составляет 2,6 г (75% от теоретического).
Пример 5. З-Гидро-5-метилдиазепинон-2 получают при условиях, описанных в примере 1.
По окончании реакции раствор охлаждают, фильтруют, а затем упаривают досуха.
3 г полученного остатка очищают от уротропина возгонкой под вакуумом при 170°С до содержания последнего в остатке не более 0,2 вес.%.
Возгонку продолжают 1 ч, остаток при этом приобретает темно-коричневу окраску. После возгонки остаток перекристашлизовывают из спирта. Выход чистого 3-гидро-5-метилдиазепинона-2
А , у, г 1эу& от теоретического) .
Строен.па синте315рованкого сое,Щ5нения 3-гидро-5 метиляиазепикона-2 ГОДлверждеко синтезаг-я ряда его пронэводкык: пикратйу фекнлгнддразона, бекзолсульфогфоизводного.
Ггккрат (ji3 этилового спирта
аи,, j,jO-CgK, (Ю2} t ок.
лелтйзе кристаллы, плавяащеся при 155-156 с..
0
Кайдено,Бес.% С 40,57; Н 3,26;
Вкчкслеко, эес.%: С 40,5.7; Н 3,11; N 19,80; О 35,.20,,
Фйннлгидсаэок, Присутствие карбокильмой груггпы Б соединении было подтзерждено его реакцией с фенил.п1. зкном, В реззльтате взаимодействия обра.зовался тeмнo-opaнзкeвF Jй крксталлический npo.uvKT, плавяшийся при .
Зкчисле1 о , вес
: С 67,22; Н 6,59; Н 26,-la.
Найденоf вес. С 67,85; Н 6,84; N 25,31.
5
Для определения а мидной группы к 0,3 г исследуемого вещества добав ляют 5 мл iOa-Horo раствора ЫаОН, Нагревают раствор в приборе с охлаждающим пальцем 15 мин. При этом наблюдается в:;:щеление свободного амми0ака.
Для определения группы - NK- к 10 мл воды добавляют 0,3 г исследуемого вещества, 3 мп 10%-ного раствора NaOH и. 20 капель бензолсульфо5хлорида. Раствор подогревают в течение 2-3 Mt5H. образовавшиеся маслянистые капли затирают при охлаждении для кристаллизадин. Бензолсульфопроизводное исследуемого продукта
0 представляет собой кристаллы белого , разлагающиеся при нагревании до 230°С.
При дл гтельном нагревании (6-7 сут.) 3-гидро-5-метнлдиазепинона-2
5 до 80-90°С образуются водорастворимые кристаллические продукты полимеризации последнего, которые не плавятся при нагревании до 300°С. Продукты полимеризации синтезированного соеGдинения являются термостойкими веществами, не растворяются в органических расстворителях (спиртах, эфире, бензоле, толуоле и других), но неограниченно растворимы в воде,
5 что характерно для азотсодержащих полимеров.
Образование продуктов полимеризации 3-гидро-5-метил-диазепинона-2 изучено в растворах, полученных по аналогии с примером 3; пример 6 ха0рактеризует условия полимеризации 3-гидро-15--метилдиазепинона-2.
Пример 6. В установку, схема которой описана в примере 3, заливают 3 л ам1.я- ачно-формальдегидного
5
