Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина

Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 2-этил-3,5-диметилпиридина общей формулы (1)

Указанное соединение может найти применение в тонком и промышленном органическом синтезе при получении современных химических средств защиты растений, препаратов для сельского хозяйства и медицины, сорбентов, экстрагентов, комплексообразователей, ингибиторов коррозии.

Известен способ (Ю.Д.Дольская, Г.Я.Кондратьева. Каталитический синтез алкилпиридинов из 2-азарленов-1,3 и олефинов. Изв. АН СССР. Сер. хим. 1970. №9. С.2123-2124 [1]) получения 2-этил-3,5-диметилпиридина (1) с выходом 17% реакцией N-пропилиденпропениламина (2) с пропиленом (3) над гетерогенным катализатором состава К₂О/Al₂О₃ при температуре 410-450°С. Наряду с (1) образуется изомерный 4,5-диметил-2-этилпиридин (4).

Недостатком способа является низкий выход целевого продукта (17%), труднодоступность исходного соединения (2) - его синтез осуществляется реакцией пропионового альдегида с аллил(или пропенил)амином, высокая температура (410-450°С) и, следовательно, большие энергозатраты.

Известен способ (Пат. ФРГ №1276644. Заявл. 06.10.1964, опубл. 30.04.1969 [2]) получения 2-этил-3,5-диметилпиридина конденсацией пропионового альдегида (5) с аммиаком над фосфатом кобальта Со₃(PO₄)₂ при 350-420°С.

В результате реакции образуется смесь трех пиридиновых оснований: 2-этил-3,5-диметил-(1), 4-этил-3,5-диметил-(6) и 3,4-диметилпиридинов (7). Выход целевого продукта не превышает 30%.

Недостатком способа является относительно низкий выход целевого продукта (1), высокая температура (350-420°С) и, следовательно, большие энергозатраты, необходимость работы с газообразным аммиаком.

Предлагается новый способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина (1). Сущность способа заключается в жидкофазной конденсации пропионового альдегида с насыщенным водным раствором мочевины в присутствии катализатора дибензилиденацетон палладия (Pd(dba)₂), взятых в мольном соотношении альдегид : мочевина : катализатор = 20:(14-18):(0.2-0.4), предпочтительно 20:16:0.3, при температуре 150°С в течение 6-10 ч. Получают 2-этил-3,5-диметилпиридин (1) с выходом 44-58%. Реакция протекает по схеме:

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Pd(dba)₂ больше 4 мол.% по отношению к пропионовому альдегиду не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение катализатора Pd(dba)₂ в количестве меньше 2 мол.% снижает выход целевого продукта, что связано с уменьшением реакционных центров. Реакцию следует проводить при температуре 150°С. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 200°С) связано с увеличением энергозатрат, при меньшей температуре (например, 100°С) снижается скорость реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа.

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве исходного реагента доступной мочевины и катализатора Pd(dba)₂, реакция идет при температуре 150°С. В известном способе применяется газообразный аммиак, а реакция идет над фосфатом кобальта Со₃(PO₄)₂ при 350-420°С

Способ поясняется примерами.

К раствору 0.3 ммолей катализатора Pd(dba)₂ в 5 мл воды при перемешивании и температуре 20°С добавляют 20 ммолей пропионового альдегида и 16 ммолей насыщенного водного раствора мочевины. Реакционную массу переносят в стальной автоклав, нагревают 8 ч при температуре 150°С и постоянном перемешивании, затем охлаждают, трижды экстрагируют эфиром (10 мл×3), выделяют 2-этил-3,5-диметилпиридин с выходом 52%.

Структура (1) доказана данными спектроскопии: спектры ЯМР ¹Н зарегистрированы в CDCl₃ на спектрометре «Tesla BS-567» (100 МГц), внутренний стандарт TMS, спектры ЯМР ¹³С зарегистрированы в CDCl₃ на спектрометре «JEOL FX-90Q 22.5 МГц, масс-спектры зарегистрированы на хромато-масс-спектрометре «Finnigan MAT-112S» в режиме электронного удара при энергии ионизации 70 Эв и температурном режиме 50-300°С (6 С°/мин).

Спектральные характеристики (1)
	Спектр ЯМР 13С 158.05 (С2), 129.59 (С3), 137.69 (С4), 129.39 (С5), 146.49 (С6), 17.09 (С7), 17.74 (С8), 27.51 (С9), 12.20 (С10).
2-этил-3,5-диметилпиридин	Спектр ЯМР 1Н 1.25 (т, 3Н, СН3 (10)), 2.21 (с, 6Н, СН3 (7,8)), 2.46-2.88 (м, 2Н, CH2 (9)), 7.15 (с, 1Н, СН, (4)), 8.18 (с, 1Н, СН, (2)).
Масс спектр, (70 ev) m/z: 135 [M]+, 134, 120, 107, 91, 79, 77, 65, 53, 39.

Литературные данные (Mahan Arthur G. A new route to trialkylpyridines J. Org. Chem., 1970, 35 N11 3982-3983 [3]). Спектр ЯМР ¹Н 1.25 (т, 3Н, СН₃ (10)), 2.23 (с, 6Н, СН₃ (7,8)), 2.76 (м, 2Н, СН₂ (9)), 7.2 (с, 1Н, СН, (4)), 8.19 (с, 1Н, СН (6)). Масс спектр, (70 ev) m/z: 135 [М]⁺ 134, 120, 107, 91, 79, 77.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

Таблица
п/п	Мольное соотношение пропионовый альдегид : мочевина : катализатор, ммоль	Время реакции, час	Выход целевого продукта (1), %
	20:16:0.3	8	52
	20:18:0.3	8	54
	20:14:0.3	8	49
	20:16:0.4	8	58
	20:16:0.2	8	44
	20:16:0.3	10	56
	20:16:0.3	6	46

Реакции проводили при температуре 150°С.

Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина общей формулы (1):

характеризующийся тем, что пропионовый альдегид подвергают жидкофазной конденсации с насыщенным водным раствором мочевины в присутствии катализатора дибензилиденацетон палладия (Pd(dba)₂) в мольном соотношении альдегид : мочевина: катализатор = 20:(14-18):(0.2-0.4) при температуре 150°С в течение 6-10 ч.