Способ получения 4-галоидалкилпроизводных 3-имидазолин-3-оксида Советский патент 1983 года по МПК C07D233/20 

НэоГ;ретен «е ( i JIOCHTCH к новому способу получения как новых, так и и 3 в е с т ных 4 г ал оид ал кил пр он я р од iftrx 3-й МИД а50 3 оксидов об1цей ЛормуЛ1 1

RXCfi 0

где R«H( Alk, Br;

, 3;

Alk,, .

В случае соединения представляет собой стабильные нитроксильные радикалы. Соединения этого класса находят примене5-1ие в качестве стабилизаторов« антиоксидантов, датчиков напряженки, рабочих веществ, кзантоных генераторов. Особенно широко применяют нитроксильные радикалы в качестве спиновых меток в биологических исследованиях, причем наиболее часто используют спиновые метки - япкллируз-пщие агенты.

Гагшид з:; кил ни тр о нн ая гру ппи р о вк а,

мопек/ле 4 галоидапкилимегт аяся

прггиэводкых 3-и№ дазолин-3-оксидоБ, позьг.ляет, кроме того, - Спользовать эти сойдине1:мя для получения гиироко-го б с сортимента стабильных -итрокс5-шы1Ы с радикалов с различ11ыми функциональiibiMH группами,

Производные 3-имидазолин-З-оксидспэ, содеручлос-С функциональные группы, способьь к образованию хелатов с coxD.siieHHe:- радикального делггра и псьто- чг,гут использоваться в ана: 1 л V ь -1 е с к о fi лч ми If,

Соединеш я с М- алкильной группой () i-iV.HC рассматривать, как заЩ1текные сильные paдикaл l5 так , Кильная группа в пространство затруденных аминах при окислении позволяет генерировать нитроксильHoft ра,дикальньгй центр Защищеннъ е ал килир тощие спиновые метки могут найти применение в синтезе нитроксильных радикалов, недоступных с исполь зоваг - -: радикапьных предиественникоБ, .-ясже для синтеза скрытых спиг;пг;ь л меток, предназначенных для -;/: 5О.-:.; н хчес -ких условиях, которых не ;..c,i лизаат радикальный центр (радикал же может быть генерирован олисльАчв: ппобы непосредственно .S asiivne ШР-спектрометра) , например в качестве меток, контролирующих Л::зижение водных и нефтяш-гх по- . ТОК , т- для нефтепромысловоЛ геофизики ,

. способ получения 4-галокдйлкилгфшдазолиноксидов, содержащий китрокскльный радиальный центр, включающий окисление 1-окси-З-имидаэолин-3-оксида двуокисью свинца в бензоле или эфире и бромирование полученного таким образом нитроксильного радикала N-бромсукцииимидом в четыреххлористом углероде с использованием небольшого количества серной кислоты в качестве инициатора разложения N-бромсукцинимида l.

Недостатками данного способа являг.тся наличие стадии окисления, что снижает выход,целевых продуктов; необходимость использования токсичной двуокиси свинца и дорого стоящего N-бромсукцинимида; гетерофазность процесса бромирования, 3 связи с чек выход целевого продукта зависит от степени измельчения бромируюдего агента и скорости перемешивания реакционной смеси.

Кроме тогоj известный метод ограгшчен озможяостью введения в молекулу атог-5св буока и хлора, в то время как наиболее актив51Ь ми алкилируюп ими ;-- етками являются иодпроизводные 2 J.

Целью изобретения является упрощеш-ie процесса синтеза и расггшрение ассортимента произвоД1{ьгх: имидазолин оксида.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения 4-галоидалкилпроизводных 3-имидазолин3-оксида общей формулы (1); заключаюи имся в том, что осединение общей формулы

КСБ,о

,- сн. X X

НзС к СМ

3

I

где значе.адя радикала R описаны выше, а ,, Alk и.ти ОН, подвергают 73заимодействи о с бромом или йодом i среде спирта в присутствии безвод:;ой кислоты, преимущественно с гхого .:лористбго водорода или трифторуксусной кислоты, при температуре

O-ZO-Cj преимут;;ественно 10-60 мин в случае nonir ieJinn 4-бромалкилпроизводгЛгх или цреим тт ественно 20-30 ч 39 в случае г1олучения 4-йодалкилпроизводных 3-имидазолнн-3-оксила, Окислительная способность галогенов позволяет в случае исходного соединения общей формулы ( IJ ) избежать стадии окисления с помопью двуокиси свинца. Пример. 4-}5ромметил-1 ,2 ,2 5,5-пентаметил-З-имидазолин-З-оксид В 100 МП метанола, насыщенного НС1, растворяют 17 г (0,1 моль) 1,2,.,4,5,5-гексаметил-З-имидазолинЗ-окскда и прибавляют 5,1 мл (0,1 моль) брома Реакционную смесь упаривают, остаток промывают 100 мл хлороформа. Получают хлоргидрат 4 -бро.мметил-1,2,2,5,5-пентаметил3-имидазолин-З-оксида с выходом 90% Для получения свободного основания Ш г хлоргидрата растворяют в 100 мл воды, доводят in%-iibiM КОН до рН 7 и экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат сульфатом магния, хлороформ отгоняют. Выход 85%. Т.пл. 79-80 С; УФ-спектр (спирт) ,,г260(3,78) ИК-спектр (KRr): 1590 ), 2Г,20 (N-СНз); спектр ПМР (CDClj): 4,60 (€N2); 2,36 (N-CHj 1.А2 (2СН J, 1,31 (2СИа). Найдено, %: С в,8; Н 7,1 ; N 11, Вг 32,5; СдН N.OBr. Вычислено, %: С 3,; Н 6,8; N 11 ,2; Пг 32,1. .11ример2. 4-Дибромметил-1 , 2,2,5,5-иечтаметил-З-имидазолин-З-о сид. К раствору 8,5 г (0,05 моль) 1,2,2,4,5,5-гексаметил-3-имидазолин 3-оксида в 100 мл метанола, насыщен ного НС1, прибавляют 5,1 мл (0,1 моль) брома. Реакционную смесь упаривают, остаток растворяют в 100 мл воды, доводят 10%-ным раство ром бикарбоната натрия до рН 7, выпавший осадок продукта отфильтровывают. Выход 97%. Т.пл. 145-147°С; УФ-спектр (спирт) :Лмои:2б7() :ИК-спектр (КВг): 1580(), 2820(Ы-СНз); спектр ГОГР (CDClj): 6,52(СН); 2,Зб(Й-СНэ), 1,(2СНз), 1,42 (2СНз). Найдено, %: С 33,; Н 4,9; N 8.1 Вг 49,0; CqH gN20Br2. Вычислено, %: С 32,8; Н 5,2; N 8,5; Вг А8,9. Пример 3. 4-Йодметил-1,2, 2,5,5-пентаметил-З-имидазолин-З-оксид. К раствору 8,5 г (0,05 моль) 1,2,2,4,5,5-гексаметил-З-имидазолин3-оксида в 100 мл метанола, насьщенного. нет, прибавляют 25,4 г иода в 150 мл, этанола. Смесь перемешивают сутки, упаривают. Остаток растворяют в 100 мл воды, прибавляют 10%-ный аствор тиосульфата натрия до обесвечивания, доводят 10%-ным раствоом бикарбоната натрия до рН 7 н эктрагируют хлороформом. Экстракт суат сульфатом магния, хлороформ отоняют. Т.шт. 42-45 0; УЛ-спектр (спирт) .26П(3,90); ИК-спектр (КВг): 1590 (), 2820 (N-СНз). Спектр ПМР (CDClj): 4,29 (СН), 2,36 (N-CH.), 1,Зб(2СНз), 1,29 (2СН.). Найдено, %: С 36,2; Н 5,3; N 9,7; 3 , . Вычислено, %: С ) Н 5,; N 9,5; 3 ,6. П р и м е р 4. 4-Бромметил-2,2, 5,5-тетраметил-З-имидазолин-З-оксид1-оксил. К суспензии 1,72 г (0,01 моль) 1-окси-2,2,4,5,5-пентаметил-З-имидазолин-3-оксида в 50 мл метанола прибавляют при перемешивании 0,7 мл (0,015 моль) брома. Перемешивают 30 мин, доводят 10%-ным КОН до рН 7, осадок КВг отфильтровывают, фильтрат упаривают. Остаток растворяют в 50 мл воды, экстрагируют хлороформом, экстракт сушат сульфатом магния, хлороформ отгоняют. Выход 63%. Т.пл. 122-123 с; ИК-спектр: 1580 (); УФ-спектр: Л . 262,01); ЭПР:триплет 1:1:1; aN 14,5 Э. Найдено, %: С 38,б; Н 3,5; N 11,3; Вг 31,9. ВГ NAO, Вычислено , % С 38,; Н 5,6; N 11,2; Вг 32,0. П р и м е р 5. 4-( .oмэтил)2,2,5, 5-тетраметил-З-имидазолиН-З.ОКСИД-1-ОКСИЛ. Получают бромированием 4-этилЗ-имидазолин-З-оксид-1-оксила или

1-окси-3-этил-3 имидазолин-3-оксида в условиях примера А.

Выходы 70%,

Т.пл. ПО-П2 С;

УФ-спектр: 2бО(3,91);

ИК-спектр: 1585 ();

ЭГТР: триплет 1:1:1;

Найдено, %: С 0,8; Н 6,0; N 10,5; Вг 30,2; CgH gBrNgOo.

Вычислено, %: С .Э; Н Ь,1; N 10,6; Вг 30,3.

П р и м е р 6. 4-Дибромметил2,2,5(5-тетраметил-З-имидязолин-3оксид-1-оксил.

к суспензии ,72 г (0,01 мпль) 1-окси 2 5254,55 5-пентаметил-З-имидаэолин-3-окскда в 50 мл метанола при перемешивании прибавляют lj,3 м (0,025 моль) брома, выдерживают Пр комнатной температуре 2 ч и охлаждают до ,Выпавший осадок отфильровывают, промывают метанолом. Выход 50% .

Т.пл. 135-137 0;

УФ-спектр:Лд,кс 262 (3,92);

ИК-спектр: 1580 () ;

ЭПР: триплет : 1; 1

Надейно %: С 29,3; Н 3,9; N 8, Вг ,5;

,

С- 29,2; Н 4,0;

Вычислено, % М 8,5; Вг kB,6,

При бромировании в условиях этого примера нитроксильного радикала (при соотношении реагентов :2) образуется ди6ромметил-3-имидазолин3 оксид-I™оксил с выходом 50%.

Пример 7. 4-Бромметил 3-имидазолин-З-оксид-1-оксил получают бро мирова мем 2,2,4,5 ,5-пентаметил-Зими;г:;-о,гшн-3-оксид-1-оксила в условиях примера 4 (при соотношении реагентов .}} и использовании в качестве катализатора 0,5 мл триЛторуксусной кислоты, Вьсход 65%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет при помощи простых операций получать с хорошим выходом широкий класс соединений - производных 3-имидазолин-З-оксида.

В о.тличие от известного способа в пред.аагаемом способе исключены стадия окисления, применение токсичной двуокиси свинца и дорогостоящего и труднодоступного N-бромсукцинимида. Существенно упрощены условия проведения основно; реакции. Кроме того, показано, что процесс одинаково успешно идет как в среде, насьпценной хлористым водородом, так и в присутствии начальных неболышх количеств безводных сильных кислот для случаев исходных соединений общей формулы (П) , - необходимая кислотность среды развивается за счет вь де-ления НВг при окислении окси-группы.

Способ отличают мягкие условия проведения реакции, что позволяет использовать в качестве исходных веществ соединения сложной структуры.

В предлагаемом способе реакция протекает в гомогенной среде, исключение гетерогенности позволяет работать с большими количествами вещес;тв

СПОСОТ ПОЛУЧЕНИЯ 4-ГАЛОИДАЛКИЛПРОИЗВОДНЫХ 3-11М1ЛАЗОЛ11Н-3-ОКСВДА общей формулы EXCH .0 HjC СНз ЩС N СН 3 , Т где , Alk, В г; , Г; , Alk, отличающийся тем, что соединение общей Формулы RCH2 н., Н,С N сн. 4 где значения R указаны выше, а Alk или ОН, подвергают взаимодействию с бромом или йодом в среде спирта в присутствии безводной кислоты при температуре 0-20с. 2.Способ по п. 1, отличаю(Л щийся тем, что в качестве безс водной кислоты используют сухой хлористый водород или трифторуксусную кислоту. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л исо чающийся тем, что в случае ( получения 4-бромалкилпроизводных о процесс проводят в течение 10-60 мин. 4ib 4.Способ по пп. 1 и 2, о т л чающийся тем, что в случае получения 4-йодалкилпроизводнь Х процесс проводят в течение 20-30 ч.