Способ получения несимметричных альфа, омега-ди(аминометил)алкадиинов

Способ получения несимметричных альфа, омега-ди(аминометил)алкадиинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов общей формулы (1):

где R₂N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил.

Несимметричные α,ω-аминометилированные диацетилены могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности синтезе труднодоступных полициклических соединений (А.Т.Бабаян. Внутримолекулярные перегруппировки солей четырехзамещенного аммония. Ереван: Изд. АН АрмССР, 1976, с.159-348).

Известен способ (G.W.Kabalka, L.L.Zhou, L.Wang, M.Pagni. A microwave-enhanced, solventless Mannich condensation of terminal alkynes and secondary amines with para - formaldehyde on cuprous iodide doped aluminia. Tetrahedron 62 (2006) 857-867) получения симметричных диаминодиацетиленов, в частности 1,4-ди(2-алкинил)пиперазинов общей формулы (2) взаимодействием терминальных ацетиленов с пиперазином и формальдегидом в присутствии стехиометрических количеств иодида меди и окиси алюминия при ультразвуковом облучении с выходом 49-65% по схеме:

Известным способом не могут быть получены несимметричные α,ω-ди(аминометил)алкадиины общей формулы (1).

Известен способ (G.W.Kabalka, L.L.Zhou, L.Wang, M.Pagni. A microwave-enhanced, solventless Mannich condensation of terminal alkynes and secondary amines with para - formaldehyde on cuprous iodide doped aluminia. Tetrahedron 62 (2006) 857-867) получения симметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов общей формулы (3) взаимодействием 1 экв. диацетиленового соединения с избытком параформальдегида и 2 экв. вторичного амина в присутствии стехиометрических количеств иодида меди и окиси алюминия при ультразвуковом облучении с выходом 51-56% по схеме:

Известным способом не может быть осуществлен синтез несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов общей формулы (1).

Предлагается новый способ получения несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов общей формулы (1). Сущность способа заключается во взаимодействии α,ω-диацетиленов общей формулы НС≡СН-(СН₂)_n-С≡СН, где n=4, 6, 8, с эквимольным количеством N,N,N¹,N¹-тетраметилдиаминометана (бисамин) в присутствии катализатора 6-водного азотнокислого самария (Sm(NO₃)_2*6H₂O), взятыми в соотношении α,ω-диацетилен : бисамин : Sm(NO₃)_2*6H₂O = 10:10:(0.3-0.7), предпочтительно 10:10:0.5 ммолей, без растворителя при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 3 ч, с последующим добавлением к реакционной массе гем-диамина R₂NCH₂NR₂, где R₂N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил, в эквимольном к бисамину количестве и перемешиванием реакционной массы в течение 3-5 ч, предпочтительно 4 ч. Выход несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов (1) составляет 54-68%. Реакция протекает по схеме:

где R₂N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил.

Несимметричные α,ω-ди(аминометил)алкадиины (1) образуются только лишь с участием α,ω-диацетиленов в результате последовательного добавления к нему бисамина, а затем гем-диамина. В присутствии дизамещенных ацетиленов или диаминов другой структуры целевые продукты (1) не образуются.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Sm(NO₃)₂*6H₂O больше 0.7 ммолей не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Sm(NO₃)₂*6H₂O менее 0.3 ммолей снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 80°С. При более высокой температуре (например, 90°С) увеличиваются энергозатраты, а при меньшей температуре (например, 70°С) снижается скорость реакции.

Изменение соотношения исходного гем-диамина в сторону увеличения его содержания по отношению к исходному α,ω-диацетилену не приводит к существенному повышению выхода целевых продуктов (1).

Существенные отличия предлагаемого способа

В известном способе для аминометилирования α,ω-диацетиленов используются параформальдегид и вторичные амины, реакция идет с участием стехиометрических количеств CuI и Al₂O₃ при ультразвуковом облучении, при этом в качестве целевых продуктов образуются симметричные α,ω-ди(аминометил)алкадиины.

В предлагаемом способе для аминометилирования α,ω-диацетиленов применяется первоначально N,N,N¹,N¹-тетраметилдиаминометан (бисамин), а затем гем-диамин R₂NCH₂NR₂, где R₂N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил, реакция идет в присутствии катализатора 6-водного азотнокислого самария (Sm(NO₃)₂*6H₂O), при этом в качестве целевых продуктов образуются несимметричные α,ω-ди(аминометил)алкадиины.

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 ммолей 1,7-октадиина, 10 ммолей N,N,N¹,N¹-тетраметилдиаминометана, 0.5 ммоль катализатора Sm(NO₃)₂*6H₂O, перемешивают 3 часа при температуре 80°С, затем добавляют 10 ммолей (пиперидинометил)пиперидина, перемешивают 4 часа при температуре 80°С. Из реакционной массы выделяют N,N-диметил-10-пиперидино-2,8-декадиин-1-амин с выходом 62%.

Спектральные характеристики N,N-диметил-10-пиперидино-2,8-декадиин-1-амина (1).

Спектр ЯМР ¹Н (1), δ, м.д.: уш.с. 1.18 (2Н), м. 1.23 (4Н), с. 1.41 (4Н), уш.с. 2.02 (4Н), с. 2.19 (6Н), уш.с. 2.31 (4Н), с. 3.19 (2Н), с. 3.21 (2Н). Спектр ЯМР ¹³С (1), δ, м.д.: 17.43, 17.96, 23.40, 25.20, 27.70, 27.92, 43.69, 47.60, 48.40, 52.41, 74.70, 75.12, 84.90, 85.12.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

№№ п/п	Исходные гам-диамины	Исходные α,ω-диацетилены	Соотношение бисамин : α,ω-диацетилен : гем-диамин : Sm(NO3)2*6H2O, ммоль	Общее время реакции, час	Выход несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов (1), %
1	1-(пиперидинометил)-пиперидин	1,7-октадиин	10:10:10:0.5	7	N,N-диметил-10-пиперидино-2,8-декадиин-1-амин, 62
2	-//-	-//-	10:10:10:0.7	7	-//-, 68
3	-//-	-//-	10:10:10:0.3	7	-//-, 54
4	-//-	-//-	10:10:10:0.5	8	-//-, 65
5	-//-	-//-	10:10:10:0.5	6	-//-, 55
6	-//-	1,9-декадиин	10:10:10:0.5	7	N,N-диметил-12-пиперидино-2,10-додекадиин-1-амин, 59
9	-//-	1,11-додекадиин	10:10:10:0.5	7	N,N-диметил-14-пиперидино-2,12-тетрадекадиин-1-амин, 56
10	4-(морфолинометил)-морфолин	1,7-октадиин	10:10:10:0.5	7	N,N-диметил-10-морфолино-2,8-декадиин-1-амин, 64
11	1-метил-4-[(4-метил-пиперазино)метил]-пиперазин	1,7-октадиин»	10:10:10:0.5	7	N,N-диметил-10-(4-метилпиперазино)-2,8-декадиин-1-амин, 60

Реакции проводили при температуре 80°С без растворителя.

Способ получения несимметричных α,ω-ди(аминометил)алкадиинов общей формулы (I): где R₂N = пиперидил, морфолил, N-метилпиперазил, характеризующийся тем, что α,ω-диацетилены НС≡СН-(СН₂)_n-С≡СН, где n=4, 6, 8, подвергают взаимодействию с эквимольным количеством N,N,N¹,N¹-тетраметилдиаминометана (бисамин) в присутствии катализатора 6-водного азотнокислого самария (Sm(NO₃)₂·6H₂O), взятыми в мольном соотношении α,ω-диацетилен: бисамин; Sm(NO₃)₂·6H₂O=10:10:(0,3-0,7), предпочтительно 10:10:0.5 ммолей, без растворителя при температуре 80°С и атмосферном давлении в течение 3 ч, с последующим добавлением к реакционной массе гем-диамина R₂NCH₂NR₂, где R₂N такое же, как определено выше, в эквимольном к бисамину количестве и перемешиванием реакционной массы в течение 3-5 ч.