Способ получения 2-пропил-3-этилхинолина

Способ получения 2-пропил-3-этилхинолина

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к способам получения гетероциклических соединений, конкретно к способу получения 2-пропил-3-этилхинолина с формулой.

Хинолин и его производные используются при синтезе цианиновых красителей, в качестве экстрагентов, сорбентов, а также ингибиторов коррозии.

Известен способ (Ф.А.Селимов, У.М.Джемилев, О.А.Пташко. Металлокомплексный катализ в синтезе пиридиновых оснований. М.: Химия, 2003, с.223-233) получения алкилпроизводных хинолина в реакции конденсации анилина с алифатическими альдегидами под действием трехкомпонентной системы LnCl₃: PPh₃: диметилформамид (ДМФА) при мольном соотношении, равном 0.4:1.2:13, и температуре реакции 100°С, в автоклаве, за 6 ч, в органических растворителях. В качестве лантанидов (Ln) применяли Pr, Nd, Sm, Dy, Yb, Gd, Eu, Ho, La, Er, Lu, Tm. Максимальная селективность по 2,3-диалкилхинолину (91%) достигается при использовании PrCl₃ и растворителя - этанола.

К недостаткам данного способа относятся большие энергозатраты (высокая температура, давление и длительность процесса), необходимость использования специального оборудования (автоклав) и лиганда активатора PPh₃, а также высокая себестоимость безводных LnCl₃ (малодоступных), что вызывает необходимость их предварительного получения (энергозатратный, трудоемкий синтез, в агрессивной среде).

Известен способ (патент РФ 2249476, опубликовано: 10.04.2005. Бюл. №10) получения 2,3-диалкилхинолинов в реакции конденсации анилина с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора - комплекса [Sm(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂. Реакцию проводят в автоклаве при температуре 100°С, в бензоле, в течение 6 ч. Выход 2,3-диалкилхинолинов 51-66%.

К недостаткам данного способа относятся большие энергозатраты (высокая температура, давление и длительность процесса), необходимость использования специального оборудования (автоклав), низкий выход диалкилхинолинов, а также предварительный синтез [Sm(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂ (в агрессивной среде - HNO₃).

Известен способ (патент РФ 2309952, опубликовано: 10.11.2007. Бюл. №31) получения 2,3-диалкилхинолинов в реакции конденсации анилина с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора - комплекса Tb(NO₃)₃·6H₂O. Реакцию проводят при температуре 20°С, в ДМФА, в течение 10 мин. Выход 2,3-диалкилхинолинов 94%.

К недостатку данного способа относится высокая стоимость катализатора - Tb(NO₃)₃·6H₂O.

Предлагается новый способ получения 2-пропил-3-этилхинолина.

Сущность способа заключается во взаимодействии анилина с масляным альдегидом в присутствии катализатора FeCl₃·6H₂O, взятыми в мольном соотношении 45:100:1.2. Реакция проводится при 20°С, атмосферном давлении, в течение 10 мин. В качестве растворителя применяли ДМФА или EtOH. Реакция протекает по схеме.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе в качестве катализатора используют доступный и дешевый кристаллогидрат хлорида железа (FeCl₃·6H₂O). Реакция идет при атмосферном давлении, при 20°С, в растворителе ДМФА или EtOH, с высоким выходом целевого продукта. В известных способах используют более дорогие соединения: безводные LnCl₃ (малодоступные), [Sm(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂ (не выпускаемый промышленностью) или дорогостоящие Tb(NO₃)₃·6H₂O.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ не требует предварительного получения безводных солей LnCl₃ или комплекса [Sm(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂ (трудоемкий, длительный синтез в агрессивной среде).

2. Способ позволяет значительно уменьшить температуру (от 100 до 20°С), время синтеза (от 6 ч до 10 мин), не требует специального оборудования (автоклава) и тем самым позволяет существенно упростить синтез и снизить себестоимость целевого продукта.

3. Низкая стоимость катализатора FeCl₃·6H₂O (FeCl₃·6H₂O в несколько раз дешевле Tb(NO₃)₃·6H₂O) позволяет максимально удешевить производство 2-пропил-3-этилхинолина.

Способ поясняется следующим примером.

Пример. В стеклянную колбу объемом 50 мл, установленную на магнитной мешалке, помещают 8 мл ДМФА или EtOH и 0.54 ммоль кристаллогидрата FeCl₃·6H₂O. После полного растворения FeCl₃·6H₂O (1-2 мин), при 20°С добавляют 20 ммоль анилина, 44 ммоль масляного альдегида и перемешивают 10 мин. Охлажденную реакционную массу трижды экстрагируют эфиром (3×50 мл), объединенные экстракты сушат над безводным MgSO₄, растворитель отгоняют и остаток фракционируют в вакууме. Выход 2-пропил-3-этилхинолина составляет 94% (3.82 г).

Полученный 2-пропил-3-этилхинолин имеет следующие физико-химические характеристики.

Маслянистая жидкость с характерным запахом. Т_кип=118°С (1 мм рт.ст.). Найдено, %: С 84.64; N 7.01; Н 8.35. C₁₄H₁₇N. Вычислено, %: С 84.42; N 7.04; Н 8.54. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 1,08 т (3Н, CH₃); 1,23 т (3Н, CH₃); 1,71 м (2Н, CH₂); 2,68к (2Н, CH₂); 2,85 т (2Н, CH₂); 7,3-8,1 м (5Н, аром.). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 13.91к (С¹³); 14.0к (С¹⁵); 23.4т (С¹²); 24.7 т (С¹⁴); 37.22т (С¹¹); 125.05с (С¹⁰); 125.15д (С⁶); 126.48д (С⁶); 127.0д (С⁵); 128.1д (С⁷); 133.2д (С⁴); 134.7с (С³); 146.07с (С⁹); 161.33с (С²).

Способ получения 2-пропил-3-этилхинолина путем взаимодействия анилина C₆H₅NH₂ с масляным альдегидом C₃H₇CHO в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют кристаллогидрат хлорида железа FeCl₃·6H₂O при мольном соотношении C₆H₅NH_2: C₃H₇CHO: Fe, равном 45:100:1.2 и реакцию проводят при атмосферном давлении, 20°С, в течение 10 мин, в растворителе ДМФА или EtOH.