Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина

Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к способам получения гетероциклических соединений, конкретно к способу получения 2-этил-3,5-диметилпиридина

Пиридин и его производные являются структурными фрагментами многих биологически активных соединений и широко используются при синтезе лекарственных препаратов, включая средства против ВИЧ-заболеваний, а также в производстве красителей, средств химической защиты растений, в качестве экстрагентов, сорбентов и 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) получения 2-этил-3,5- диметилпиридина с выходом 17% в реакции N-пропилиденпропениламина с пропиленом под действием катализатора К₂О/Al₂О₃ при 410-450°С.

К недостаткам данного способа относятся низкий выход целевого продукта, высокая температура (большие энергозатраты), а также труднодоступность N-пропилиденпропениламина (синтез осуществляется реакцией пропионового альдегида с аллил(или пропенил)амином при 410-450°С).

Наиболее близким к изобретению является способ (Пат. ФРГ №1276644. Заявл. 06.10.1964, опубл. 30.04.1969) получения 2-этил-3,5-диметилпиридина по реакции конденсации аммиака с пропионовым альдегидом под действием катализатора Со₃(PO₄)₂ при 350-420°С. В реакции образуется смесь трех пиридиновых оснований: 2-этил-3,5-диметил, 4-этил-3,5-диметил и 3,4-диметилпиридинов. Выход целевого продукта не превышает 30%.

К недостаткам данного способа относятся: низкая селективность и выход целевого продукта, высокая температура (большие энергозатраты).

Задачей изобретения является получение 2-этил-3,5-диметилпиридина с более высоким выходом и при более низкой температуре в сравнении с известными способами. Это достигается взаимодействием аммиака с пропионовым альдегидом в присутствии катализатора кристаллогидрата нитрата лантанида Ln(NO₃)₃·6Н₂О (Ln=Pr, Nd, Tb) при молярном соотношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1. Процесс ведут при комнатной температуре в диметилформамиде (ДМФА) в течение 24 ч.

Реакция протекает по схеме

Ln=Pr, Nd, Tb

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в качестве катализатора используют коммерческий кристаллогидрат нитрата лантанида Ln(NO₃)₃·6Н₂О (Ln=Pr, Nd, Tb). Процесс ведут при комнатной температуре в ДМФА в течение 24 ч. Выход целевого продукта 60-67%. В известных способах реакция протекает под действием Со₃(PO₄)₂ или К₂О/Al₂О₃ в интервале температур 350-450°С.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ позволяет за счет снижения температуры взаимодействия уменьшить содержание побочных продуктов кротоновой конденсации альдегида и тем самым увеличить выход целевого продукта до 67%.

2. Способ позволяет значительно уменьшить температуру (от 350-450 до 20°С) и тем самым существенно упростить синтез и снизить себестоимость целевого продукта.

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянную колбу объемом 25 мл, установленную на магнитной мешалке, помещают 81 ммоль пропионового альдегида, охлаждают до температуры 0°С, добавляют 27 ммоль аммиака и интенсивно перемешивают в течение 1-2 мин, добавляют 0,54 ммоль кристаллогидрата Pr(NO₃)₃·6Н₂О и 5 мл ДМФА и продолжают перемешивать в течение 24 ч при 20°С. Реакционную массу экстрагируют эфиром (3×50 мл), объединенные экстракты сушат над безводным MgSO₄, растворитель отгоняют и остаток фракционируют в вакууме. Выход 2-этил-3,5-диметилпиридина составляет 67% (2,44 г).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

Пример	Катализатор	Время, ч	Выход, %	Целевой продукт
1	Pr(NO3)3·6Н2O	24	67	2-этил-3,5-диметилпиридина
2	Nd(NO3)3·6H2O	24	64	2-этил-3,5-диметилпиридина
3	Tb(NO3)3·6Н2O	24	60	2-этил-3,5-диметилпиридина

Все опыты проводили в ДМФА при молярном соотношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1, при 20°С.

Полученный 2-этил-3,5-диметилпиридин имеет следующие физико-химические характеристики:

2-этил-3,5-диметилпиридин

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 (C9), 12.20 (С10).

Спектр ЯМР ¹Н 1.25 (т, 3Н, СН₃ (10)), 2.21 (с, 6Н, СН₃ (7,8)), 2.46-2.88 (м, 2Н, СН₂ (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.

Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина общей формулы

путем взаимодействия аммиака с пропионовым альдегидом в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют кристаллогидрат нитрата лантанида Ln(NO₃)₃·6Н₂O, где Ln - Pr, Nd и Tb, молярное отношение реагентов аммиак: альдегид: катализатор составляет 50:150:1 и процесс ведут при комнатной температуре в ДМФА в течение 24 ч.