Способ получения симметричных гем-диаминов

Способ получения симметричных гем-диаминов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения симметричных гем-диаминов общей формулы (1):

гем-Диамины могут найти применение в синтезе соединений с биологической активностью, а также в качестве полупродуктов для тонкого органического синтеза.

Известен способ (Б.Ф.Кухарев, В.К.Станкевич, Н.А.Лобанова, Г.Р.Клименко, Е.Х.Садыков. ЖОрХ, 2007, т.43, вып.7, с.1033-1035) получения 3-(2-пиразолин-1-илметил)оксазолидинов (3а) и 3-(2-пиразолин-1-илметил)пергидро-1,3-оксазинов (3b) последовательным взаимодействием 1,2-аминоспиртов или 1,3-аминопропанола с формальдегидом, а затем 2-пиразолинами и формальдегидом в среде бензола при температуре ~80°C с выходами 54-85% по схеме:

Известным способом не могут быть получены симметричные гем-диамины общей формулы (1).

Известен способ (G.Zinner, W.Kliegel. Chem. Ber., 100, 1967, 2515-2517) получения несимметричных гем-диаминов последовательным добавлением вторичного амина к водному раствору формальдегида при температуре ~0°С в присутствии карбоната калия в качестве водоотнимающего средства с выходом 6-15% по схеме:

R₂NH, R₂ ¹NH=дициклогексиламин, диизопропиламин, морфолин, 1-метилпиперазин, пиперидин, пирролидин, триметилгидразин.

Известным способом могут быть получены несимметричные гем-диамины общей формулы (4), но выход целевых продуктов при этом не превышает 15%.

Предлагается новый способ получения симметричных гем-диаминов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии вторичного ациклического или циклического амина R₂NH (изопропиламин, пиперидин, морфолин) с избытком N,N,N¹,N¹-тетраметилметандиамина (бисамин) в присутствии катализатора хлорида меди (I) CuCl, взятыми в соотношении R₂NH:бисамин:CuCl=10:10:(0.2-0.4), предпочтительно 10:10:0.3 ммолей, при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 2-4 ч. Выход симметричных гем-диаминов (1) составляет 85-98%. Реакция протекает по схеме:

R₂NH: диизопропиламин, пиперидин, морфолин.

Симметричные гем-диамины (1) образуются только лишь с участием вторичных аминов и бисамина. В присутствии первичных или третичных аминов целевые продукты (1) не образуются.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CuCl больше 0.4 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование катализатора CuCl менее 0.2 ммолей снижает выход симметричных гем-диаминов (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводят при температуре 80°С. При более высокой температуре (например, 90°С) увеличиваются энергозатраты, при меньшей температуре (например, 70°С) снижается скорость реакции. Реакции проводят без растворителя. В качестве растворителя выступает избыток исходного бисамина.

Существенные отличия предлагаемого способа

В известном способе используется в качестве одного из исходных реагентов водный раствор формальдегида и карбонат калия в качестве водоотнимающего средства. В условиях реакции образуются несимметричные гем-диамины, выход которых не превышает 15%.

В предлагаемом способе в качестве одного из исходных реагентов используется выпускаемый промышленностью бисамин. Реакцию катализирует хлорид меди (CuCl). В условиях реакции образуются симметричные гем-диамины, при этом выход целевого продукта достигает 98%.

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммолей пиперидина, 10 ммолей бисамина, 0.3 ммолей катализатора CuCl, перемешивают 3 ч при температуре 80°С.

Из реакционной массы выделяют 1-(пиперидинометил)-пиперидин с выходом 91%.

Спектральные характеристики 1-(пиперидинометил)-пиперидина (1):

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.) 1-(пиперидинометил)-пиперидина (1): 24.74, 25.70, 52.74, 82.53.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Таблица 1
№№ п/п	Амин	Соотношение амин:бисамин:СuСl, ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	пиперидин	10:10:0.3	3	91
2	«-«	10:10:0.4	3	98
3	«-«	10:10:0.2	3	85
4	«-«	10:10:0.3	4	94
5	«-«	10:10:0.3	2	87
6	диизопропиламин	10:10:0.3	3	93
7	морфолин	10:10:0.3	3	86

Реакции проводили при температуре 80°С.

Способ получения симметричных гем-диаминов общей формулы (1) характеризующийся тем, что вторичные ациклические или циклические амины общей формулы R₂NH, где R₂N такое же, как определено выше, подвергают взаимодействию с избытком N,N,N¹,N¹-тетраметилметандиамина (бисамин) в присутствии катализатора хлорида меди (I), при мольном соотношении амин: бисамин: CuCl=10:10:(0,2-0,4), температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 2-4 ч.