Способ получения азинов Советский патент 1982 года по МПК C07C109/02 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗИНОВ

. 1

Изобретение относится к способу получения азинов формулы 1

R

1

(I)

C IT-N C

г

где один из R и Rj, - водород, другой или оба R;, и RU - неразветвленный или разветвленный низший алкил или 10 фенил, или R и R 2 - вместе циклоалкил с 6-12 атомами углерода, KOToi ie находят применение в различных органических синтезах.

Известен способ получения азинов, 15 заключающийся в том, что хлорамин, предварительно полученный взаимодействием водного гипохлорита с аммиаком, подвергают обработке карбонилы ным соединением формулы It

Bf CO-R,

(U)

и R где один из R

водород, друR гой или оба

R и неразветвленниЛ или разветвленьмй низший алкил или фейил, или R и R 2. вместе - циклоалкил с 6-12 атомами углерода, в присутствии водного раствора аммиака при i 0-55 C в двух или более реакторах, соединенных в виде каскадной системы Выход

Недостатком известного способа является использование хлорамина, что требует предосторожности в работе с ним, использование группы реакторов и необходимость следить за рН среды, которое должно быть в пределах 12,8-13,5. что усложняет весь процесс.

Цель изобретения - упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения азинов формулы 1 аммиак подвергают взаимодействию с карбонильным соединением формулы П и перекисью воДорода в присутствии нитрила формулы lit

Rf (С1)д . (llf) где n 1-6; R - незамещенный или замещенный галогеном, гидроксильными группами, аминогруппами или карбоксильными группами алкил с 1-12 атомами углерода циклоалкил, фенил или замещенное низшим алкилом пиридиновое кольцо, при О-100 0. Предпочтительно процесс проводят в присутствии в качестве катализатора уксусной.кислоты или уксуснокисло го, аммония, а в качестве растворителя - метанола. Предложенный способ получения ази нов предусматривает введение в реакцию четырех продуктов в водных растворах или в присутствии растворителя облегчающего гомогенизацию смеси. Растворитель выбирают предпочтительно среди алкильных моноспиртов, содержащих от 1 до А атомов углерода, например метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, вторич.ный бутанол, изобутанол. Предпочтительная температура колеблется от О до примерно . Работу можно вести при атмосферном давлении или при давлении до 10 атм, если это требуется для поддержания аммиака в растворе. Реактивы могут вводиться в эквимо лекулярных количествах, но можно так же использовать молярный дефицит или избыток одного или нескольких реакти ВОВ, например можно использовать 0,2 5 моль альдегида или кетона и аммиака на 1 моль перекиси водорода. Нитрил вводится предпочтительно в количестве 1-10 экв нитрила на 1 моль H,0i. Перекись водорода может использоваться в виде 30-90 весД-ного водно го раствора,аммиак может применяться ангидридный или в обычном водном растворе. Реактивы могут вноситься в реакционную среду одновременно либо в лю бой последовательности, обеспечивающей, в частности, возможность эффективного контролирования экзотермической реакции. Можно комбинировать известным образом альдегид или кетон с перекисью водорода и вводить такую перекись в реакцию, можно также осу ществлять отдельно реакцию альдегида или кетона с аммиаком до введения перекиси водорода и нитрила. Кроме то го, можно приготовить аминоперекись путем реакции альдегида или кетона с аммиаком и перекисью водорода, которая затем реагирует с нитрилом. Может оказаться целесообразной добавка в реакционную смесь продукта, стабилизирующего перекись водорода, например фосфорной кислоты, нитрилтриуксусной кислоты, этилендиаминтетрауксусной кислоты или их натриевых солей. В качестве катализатора можно использовать небольшое количество солей аммония или щелочных металлов, в частности лития, натрия и калия,водородную кислоту или неорганическую оксикислоту, алифатические или ароматические карбоксильные кислоты или алкиларилсульфокислоты, содержащие менее 20 атомов углерода, анионы которых остаются статичными при окислительных условиях среды. Могут быть использованы, например, следующие соли аммония и щелочных металлов: фтористые, хлористые, сульфаты, нитраты, фосфаты, пирофосфаты, бораты, карбонаты, формиаты, ацетаты, пропионаты, битураты, изобутйраты, гексаноаты, октаноаты, додёканоаты, стеараты, оксалаты, суккинаты, глутараты, адипаты, бензоаты, фталаты, метансульфонаты, этансульфонаты, бензолсульфонаты, п-тулуолсульфонаты, и т.д. Количество катализатора колеблется от 0,01 до 2% от веса реакционной смеси в целом. Соли могут быть использованы сами по себе, а также, в случае солей аммония, их можно готовить внутри самой среды, используя содержание аммиака в смеси и добавляя соответствующую кислоту. Пример 1. В реактор помещают раствор 103 г бензонитрила (1 моль), 18 г воды, 1 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,15 г уксуснокислого аммония в 320.г метанола. Барботируя, растворяют 23 г газообразного аммиака (1,35 моль), потом постепенно вводят при 72 г изобутиральдегида (1 моль) и отдельно 28 г 61 -ного водного раствора перекиси водорода (0,5 моль) и дают смеси прореагировать в течение fS ч при той же температуре. В конце реакции проводят количественный анализ смеси. Количество изобутиральдазина, определенное химическим анализом, составляет 23 г (О,163 моль). Затем метанол и непрореагировавший изобутиральдегид испаряют под давлением 200 мм рт.ст. Кристаллизовавшийся бензамид отфильтровывают а фильтрат экстрагируют хлороформом Экстракт высушивают над безводны сернокислым натрием, испаряют, дистиллируют изобутиральдазином под давлением 20 мм рт.ст. Получают 11,7 г продукта, кипящего при 66 С и 20 мм рт.ст. Полученный продукт определяют с. спектральным анализом по ИК излучениюЧ полоса С N при 1660 , он аналогичен продукту, синтезированному реакцией изобутиральдегида с г ратом гидразина. Пример 2. Реакцию проводят аналогично примеру 1 используя 1 ацетонитрила (1 моль). .Количественн анализ показал, что в смеси содержится г изобутиральдазина (0,07 моль). Пример 3. В реактор помещают раствор 51.5 г бензонитрила (0,5 моль), 18 г воды, 0,5 г динатр вой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,05 г уксусной кислоты в ТбО г метанола. Барботируя,растворяют 8,5 г газообразного аммиака (0,5 моль) и добавляют 29 г пропиональдегида (0,5 моль), затем Иг б1 -ного водного раствора перекиси водорода (о,25 моль). Реакцию продолжают 24 ч при , после чего в смесь добавляют 6,7 г пропиональд азина(0,0б моль). Аналогично примеру 1 выделяют, г чистого пропкональдазина, кипящего при kS С 20 мм рт.ст. ИК-спектр (полоса С N при 1660 ) аналогичен спектру продукта, полученного из пропирнальдегида и гидрата гидразина. П р .и м е р k. Реакцию проводят аналогично примеру 3 заменив пропиональдегид 55 г бензальдегида (0,5 моль). После 2 ч выдержки в смесь при добавляют 1А,6 г бен зальдазина (0,07 моль). Обычная oneрация разделения приводит к получению 8 г чистого бензальдазина в ви де желтых кристаллов с т,пл.., ИК-спектр: полоса С N при 1625 см . Пример 5. В 160 г метанола добавляют 20,5 г ацетонитрила (0,5 моль). Смесь нагревают до Потом в течение 1 ч одновременно добавляют 2k,3 г 70 -ного (по весу) водного раствора перекиси водорода (0,5 моль )и смесь kS г циклогексанона (0,5 моль), г аммиака (18,8 вес. 0,5 моль), 16 г метанола и 0,5 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Реак ция продолжается 3ч. Газовой хроматографией определяют наличие 33,5 г циклогексаноназина (0,175 моль), что соответствует выхо ДУ 35% (к перекиси водорода). Затем раствор испаряют при давлении 200 мл рт.ст. до тех пор, пока температура испарения достигнет 50 С. Остаток экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат над безводным сернокислым натрием и дистиллируют. Получают 23,t г чистого циклогексаноназина (0,153 моль), кипящего при 8788 С и 0,2 мм рт.ст. и кристаллизующегося при охлаждении (F - ). ИК-спектр продукта: характеристи-; ческая полоса С N при УФ-спектр (циклогексан) имеет при 216 тм с порогом при 23 тм; ЯМР-спектр лежит в Рй 0 МГц Имеет два пиковых массива, центрированных при 6 1,60 и 2,3V ч/млн, и при соотношении интенсивности 3/2. П р и м е р 6. Смешивают 73,5 г циклогексанона (0,75 моль)/, 7712 бен- зонитрила бензола (0,75 моль) и г метанола. Смесь насыщают при 25С путем барботажа газообразного амйиака, пр этом поглощается 21 Г аммиака (1,25 моль). Затем в течение 1 ч при добавляют 36,5 г 70 -ного водного раствора Н,0 (0,75 моль). Через 2 ч (по прекращении добавок) производят количественный анализ присутствующего в среде циклогексаноназина путем газовой хроматографии. Получают г (0,258 моль), что соответствует выходу 3|, по отношению к перекиси водорода. Пример 7. Смешивают г бензонитрила (0,5 моль,. 1бО г метанола. Нагревают до и в течение 1 ч одновременно добавляют 2,3 г .(0,5 моль) и смесь 9 г циклогексанона (0,5 моль), 45 г 18,8%-ного аммиака (0,5 моль), 25 г метанола. Через 2,5 ч реакции (по окончании добавки) количественно определяют путем газовой хроматогра79фии содержание циклогексана-азина ( г (0,133 моль), что соответствует выходу 26,6% относительно перекиси водорода). Пример 8. Смешивают НО г метанола, 77,3 г бензонитрила (0,75 моль),+3,5 г ацетона (0,75 моль 55.5 г 23%-ноТо аммиака (0,75 моль), нагревают до 0 С и в течение 1 ч вводят Зб;5 г водного раствора 70,-ной 2 (75 моль). Смесь выдерживают при 3 ч, затем количественно определяют ацетоназин, содержащийся в среде, путем газовой .хроматографии (16,5 Г (0, моль), что соответствует 19,8 -ному выходу относительно перекиси водорода). Пример 9. Смешивают 20,5 г ацетонитрила (0,5 моль), 90 г 18,8%-ного аммиака (1 моль), 72 г ме тилэтилкетона (1 моль) и 160 г метанола. Затем в течение 1 ч при комнатной температуре вводят 2Ц,3 70%-ного раствора (0,05 моль). Через 2 ч реакции проводят газовую хроматографию для количественного оп ределения метилэтилкетоназина. Получают 12 г (0,035 моль), что соответствует выходу 17 относительно перекиси водорода. Пример. 10. Смешивают-20,5 г ацетонитрила (0,5 моль),90 г 18, го аммиака (1 моль), 86 г пентанона(1 моль) и 1бО г метанола. Затем в течение 1 ч добавляют при комнатной температуре 2t,3 г 70 -ного раствора 0-2. моль). Через 2 ч реакции п тем газовой хроматографии определяют наличие в среде 8,7 г пентанон-2-азина (0,052 моль).

Соль

Пример

Хлористый аммоний

Сернокислый аммоний

Нитрат аммония

Карбонат аммония

Бура (Na, 10 )

Мононатриевый фосфат

Формиат аммония

Оксалат аммония

Н-Октанат аммония

Бензоат аммония

Карбонат лития

Выход ацетоназинаКоличество, относительно г

.1

70 68,

71.

75

77

65

69

65

69 55

55

51 4 Пример 11.8 реактор заклад, вают раствор 20,5 г (0,5 моль) ацетонитрила, 58 г (1 моль) ацетона, 18 г (1 моль) воды, 1 г динатриеной соли -этилендиаминтетрауксусиой кислоты и 0,15 г уксуснокислого аммония в 100 г (5 моль метанола. Барботируя, растворяют ,6 г (0,86 моль) газообразного аммиака. Смесь нагревают до и в течение 5 мин вводят 19,5 г 70 -ного водного раствора перекиси водорода (о,4 моль). Реакцию продолжают 7 ч при той же температуре, вводят барботажем газообразный аммиак из расчета 1,7 (0,1 моль) в час. По окончании реакции путем газовой хроматографии определяют количество содержащегося в среде ацетоназина (35,3 г, 0,315 моль, что соответствует выходу 78,5% относительно перекиси водорода). Пример 12. Реакцию ведут аналогично примеру 11, но вместо уксуснокислого аммония вводят 0,09 г уксусной кислоты, чтобы получить in siti уксуснокислый аммоний. Через 7,5 ч реакции проводят количественное определение с помощью газовой хроматографии. Получают 36 г (0,32 моль) ацетоназина, что соответствует 80%-ному выходу,относительно перекиси водорода. Примеры . Реакцию ведут аналогично примеру 11, но вместо уксуснокислого аммония применяют различные соли. Пример 2 - сравнительный (отсутствует добавочная соль). Полученные результаты представлены в таблице. 9Э 25. Растворяют 18 г Пример (1 моль) циклододеканона, 20,5 г (0,5 моль), ацетонитрила, 18 г воды (1 моль), 0,1 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и .0,1 г уксусной кислоты в 450 г метанола, потом барботируя, вводят безводный аммиак до растворения 17 г (1 моль) реактива. Нагревают до 50®С и в течение 5 мин вводят 20 г 70%-н го водного раствора перекиси водоро да (0,Ц моль).Через 2 ч реакции с помощью газовой хроматографии определяют 18 г (0,605 моль) циклододек ноназина, что соответствует выходу 12,5 относительно перекиси водорода. 26. Растворяют 120 Пример (1 моль) ацетофенона, 20,5 г (0,5 мол ацетонитрила, 18 г воды (1 моль), 1 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксуснои ки.слоты и 0,15 г уксуснокислого аммония в 1бО г метанола. Затем, барботируя, вводят газообразный аммиак до поглощения 16,7 г (0,084 моль). Нагревают до 50С и в течение 5 мин вводят 21,5 70%-ного водного раствора перекиси водорода (о, моль). Через 1 ч реакции путем газовой хроматографии определяют наличие в среде г (о,61 моль) ацетофеноназина. Выход соответствует 22,8% относительно пе рекиси водорода. Пример 27. В реактор помещают раствор, содержащий 20,5 г аце тонитрила (0,5 моль), 58 г ацетона (1 моль), 18 г воды, 1 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксуснои кислоты и 0,2 г уксуснокислого аммония Смесь нагревают до и в ней рас воряют 2,3 г аммиака (0,135 моль), барботируя для этого газообразный аммиак. Затем в течение 2 ч вводят 20,5 г б7%-ного водного раствора перекиси водорода (0,0 моль). Реакцию продолжают при той же температуре в течение 7 ч, затем производят количественный анализ- смеси. Химичес ким анализом и газовой хроматографи установлено содержание ацетоназина, 31,4 г (0,28 моль), что соответствует выходу относительно перекиси водорода. Пример 28. В автоклав из нержавеющей стали емкостью 1 л загру жают 20,5 г ацетонитрила (0,5 моль), 58 г ацетона (I моль), 1бО г метаЦ10нола и раствор 1,2 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксуснои кислоты и 0,2 г уксуснокислого аммония в 18 г воды,. Затем вводят 15 г аммиака (0,88 моль) и 20,5 г (0,) 6, водного раствора перекиси водорода. Автоклав закрывают и нагре вают в течение 2 ч при 70 С под давлением 3 бар. По окончании реакции производят количественный анализ ацетоназина. Получают 30,7 г (0,27 моль) что соответствует 70% относительно использованнОи перекиси водорода. Пример 29. В реактор вводят раствор 42,5 г f -метоксипропионитрила (0,5 моль), 58 г ацетона (1 моль), 18 г воды, 1 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксуснои КИСЛОТЫи 0,1 г уксусной кислоты в 1бО г метанола. Нагревают до 50 С и растворяют 15,3 г аммиака (0,93 моль), вводят его путем барботирования газообразного аммиака. Затем добавляют 20,1 г (О, моль) 70%-но го водного раствора перекиси водорода. Реакцию продолжают в течение 7 ч, вводят, барботируя 1,6 г/ч газообразного аммиака. В конце реакции обычными методами количественного анализа устанавливают, что смесь содержит 36 г ацетоназина (0,32 моль). Это соответствует выходу 80%, относительно использованной перекиси водорода. П р И -м е р 30. Аналогично примеру 29, используя вместо |3-метоксипропионитрила г н-бутирнитрила (0,5 моль), получают смесь, содержащую 23,5 г ацетоназина (0,21 моль). Выход 53% относительно использованной перекиси водорода. .Пример 31. Аналогично примеру 29, используя вместо -метоксипропиониТрила .2,3 г .циануксусной кислоты (0,5 моль), через 3 ч реакции получают смесь, содержащую 11,7 г ацетоназина (0,105 молц). Выход 26% относительно использованной перекиси водорода. Пример 32. Аналогично примеру 29, используя вместо/ -метоксипропионитрила 100 г циан-9-окса-7-нонановой кислоты (0,5 моль), через 3 ч реакции получают смесь содержащую. 1 г ацетоназина .(0,125 моль). Выход 31% относительно использованной перекиси водорода. Пример 33. Аналогично примеру 29, заменяя f -метоксипропиони трил 35 г (-аминопропионитрила (0,5 моль) получают смесь, содержащую 9, г ацетоназина (О,Об моль). Выход 21 относительно использованной перекиси водорода. Пример 3. Аналогично приме ру 29, заменяя / -мeтoкcипpoпиoнитpил 2k г иминдиацетонитрила (0,25 моль, т.е. 0,5 экв. нитрила), через 5ч реакции, получают смесь, содержащую 27 г ацетоназина (0,2А моль). Выход 6Q% относительно использованной пере киси .водорода. Пример 35. Аналогично примеру 29, Используя вместо |%-метоксипропионитрила г (-гидроксипропионитрила (0,5 моль), получают смес содержащую 33 г ацетоназина (0,295 моль), что соответствует вйхо ду % относительно перекиси водорода. Пример Зб. Аналогично приме ру. 29, используя вместо р -метоксипропионитрила 33,5 г метакрилнитрила (0,5 моль), получают смесь, содержащую 28 г ацетоназина (0,25 моль), что соответствует выходу 62,5 относительно перекиси водорода. Пример 37. Аналогично примеру 29, используя вместо р -метоксипропионитрила 52 г никотиннитрила (0,5 моль). получают смесь, содержащую 30 г ацетоназина (0,27 моль), что соответствует выходу б7 относительно перекиси водорода. П р и м е р 38. Аналогично примеру 29 используя вместо Ь-метоксипропионитрила kS г (Ъ-хлорпропионитри ла (0,5 моль), получают смесь, содержащую 29,5 ацетоназина(о,26 моль) что соответствует б5% выходу относительно перекиси водорода. Пример 39. В реактор помещают 12,5 г янтарного нитрила (0,125 моль, или 0,31 экв. нитрила), 35 г ацетона (0,62 моль), 11,25 г воды, 0,б25 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,1 г уксуснокислого аммония в 100 г метанола. Нагревают до 0 С и раство ряют барботажем 10,6 г аммиака 0,625 моль), затем в течение 2 ч вводят 12,15 г (0,25 моль) 70%-ного водного раствора перекиси водорода. Смесь выдерживают в течение 3 ч при при легком барботаже аммиака. Смесь содержит 18 г ацетоназина (0,16 моль), что соответствует выходу 6k% относительно перекиси водород Пример tO. Аналогично примеру 39, используя вместо янтарного нитрила 1,б5 г глутарнитрила (0,155 моль), через 6 ч реакции(включая введение добавокX получают 15,7 г ацетоназина (Q,k моль), что соответствует выходу 5б% относительно перекиси водорода. Пример , Аналогично примеру 39, используя вместо, янтарного нитрила 16,7 г адипонитрила (0,155 моль) при , через 7 ч суммарного времени реакции получают 1,5 г ацетоназина (0,13 моль), что соответствует выходу 52% относительно перекиси водорода. Пример 2, Аналогично примеру 37, используя 19,2 гр |3-оксидипропионитрила (0,155 моль), получают 16,2 г ацетоназина (О, моль), что соответствует выходу 58% относительно перекиси водорода. Пример 3. В реактор, помещают г этилендиаминтетракетонитрила (0,09 моль, или 0,36 экв. нитрила), ,2 г ацетона (0,71 моль), 117 г метанола, 13,2 воды и 0,15 г уксуснокислого аммония. Нагревают до 50С и растворяют барботажем 13,6 г аммиака (0,8 моль). Смесь выдерживают 3 ч при , продолжая . барботаж аммиаком в количестве 3 г/час. Смесь содержит 16 г ацетоназина (0,143 моль), что соответствует выходу 48% относительно перекиси водорода. Формула изобретения 1. Способ получения азинов формулы 1: V . , V «г где один из R и R - водород, другой или оба R и неразветвленный или разветвленный низший алкил или фенил, или и R - вместе циклоалкил с 6-12 атомами углерода на основе аммиака и карбонильного соединения формулы П ; (11) где RJ и Rj. имеют указанные значения. .1395962 отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, аммиак подвергают взаимодействию с карбонильным соединением и перекисью водорода в присутствии нитрила формулы JII K3-( ; (m) 1-6; i - незамещенный или замещенный галогеном, гидроксильными группами, аминогруппами или карбоксильными группами алкил с 1-12 атомами углерода, is циклоалкил, фенил или замещенное низшим алкилом пиридиновое кольцо, при , 2. Способ по п. 1,отличаю-2о щ и и с я тем, что процесс проводят в ра го ч во ри пр кл рисутствии в качестве катализатоуксусной кислоты или уксуснокисло,аммония. 3. Способ по пп. 1-2, о т л и ющийся тем, что процесс проят в присутствии в качестве раствоеля метанола. Приоритет по признакам: 12.06.70. Проведение процесса в присутствии нитрила формулы ЗП и использование кетона формулы И, 29.12.70.Проведение процесса в присутствии катализатора. 2t.02,71. Проведение процесса в присутствии нитрила формулы Щ. 03.03.71.Использование альдегида формулы 3I. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР № 328573, С 07 С 109/02, 1968 (прототип ).