Способ получения хлоргидрата 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола

Способ получения хлоргидрата 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола

Реферат

Изобретение относится к способу синтеза полиядерных тетрааминов, в частности к получению хлоргидрата 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола, который используется в качестве полупродукта в синтезе термостабильных полимерных материалов (пат. США 10530199, 27.07.2006; пат. США 11745072, 06.09.2007), а также устойчивых красителей (пат. США 5865854, 02.02.1999).

Известен способ получения 1,4-бис(3,4-диаминофенокси)бензола (пат. Франц. 2161149, 15.11.1971), включающий следующие стадии: нуклеофильное замещение атома хлора при взаимодействии 4-нитрохлорбензола с гидрохиноном в ДМСО в присутствии K₂CO₃ при температуре 135°С в течение 7 ч, восстановление 1,4-бис(4-нитрофенокси)бензола в присутствии Pd/C при температуре 70°С и давлении Н₂ 6 атм, ацилирование 1,4-бис(4-аминофенокси)бензола уксусным ангидридом в уксусной кислоте при температуре 100°С в течение 2 ч, нитрование 1,4-бис(4-ацетиламино-фенокси)бензола в уксусной кислоте 70%-ной азотной кислотой при температуре 15-20°С в течение 3-4 ч, снятие ацильной защиты карбонатом натрия при кипячении в спирте, восстановление 1,4-бис(4-амино-3-нитрофенокси)бензола в присутствии Pd/C, при давлении Н₂ 3,5 атм. Недостатками известного способа синтеза полиядерных тетрааминов являются: применение агрессивных, вредных для здоровья реагентов (концентрированная HNO₃), продолжительное время протекания каждой из стадий процесса, а также необходимость создания жестких условий проведения процессов, что неизбежно приводит к снижению степени чистоты и выходов получаемых соединений.

Цель изобретения - сокращение количества стадий, оптимизация условий реакций: уменьшение времени и температуры проведения процесса, повышение чистоты и выходов целевых продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходного субстрата вместо 4-нитрохлорбензола используется 2-нитро-5-хлоранилин. В результате отпадает необходимость в проведении реакции нитрования и сокращается количество процессов восстановления с двух до одного. Это приводит к уменьшению количества стадий получения хлоргидрата 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола с 6 до 4. Для уменьшения времени и температуры процесса нуклеофильного замещения галогена в 2-нитро-5-хлоранилине проводится снижение дезактивирующего влияния аминогруппы путем ее ацилирования. В качестве восстанавливающего агента используется SnCl₂·2H₂O, что позволяет снизить температуру и время процесса восстановления. Ацилирование 2-нитро-5-хлоранилина осуществляют уксусным ангидридом при температуре 90°С в течение 0.5 ч и мольном соотношении 2-нитро-5-хлоранилин:уксусный ангидрид = 1:2, нуклеофильное замещения атома хлора проводят при взаимодействии N-ацетил-5-хлор-2-нитроанилина с резорцином в ДМФА в присутствии К₂СО₃, в течение 6 часов при температуре 110°С и мольном соотношении N-ацетил-5-хлор-2-нитроанилин:резорцин = 2:1, снятие ацильной защиты аминогруппы осуществляют в результате кислотного гидролиза в течение 1 часа при температуре 60°С в 25% водном растворе H₂SO₄, восстановление проводят в алифатическом спирте действием раствора SnCl₂·2H₂O в концентрированной соляной кислоте при температуре кипения спирта в течение 1 ч и мольном соотношении 1,3-бис(3-амино-4-нитрофенокси)бензол:SnCl₂·2H₂O=1:6,7. Продукт реакции выделяется экстракцией хлороформом. Хлороформная вытяжка обрабатывается 100 мл концентрированной соляной кислотой и выдерживается при температуре -10°С в течение 8 часов.

Строение и чистоту промежуточных соединений и целевых продуктов анализировали методами ЯМР ¹Н - и масс-спектрометрии, определением температуры плавления и элементного состава.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. N-ацетил-5-хлор-2-нитроанилин

17.3 г (0.1 моль) 5-хлор-2-нитроанилина и 18.9 мл (0.2 моль) уксусного ангидрида нагревали при 90°С 0.5 ч. После охлаждения реакционной массы выпавший осадок отфильтровывали и промывали холодным изопропиловым спиртом. Выход 21.24 г (99%), Т_пл 117-119°С.

Найдено %: С 48.52; Н 3.50; N 14.18. C₈H₇N₂O₂.

Вычислено %: С 48.66; Н 3.53; N 14.11.

Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 2.11 (с) (3Н, СН₃), 7.42 (дд) (1H, Н⁴, J=8.5 Гц, J=1.0 Гц), 7.83 (д) (1H, Н⁶, J 1.5 Гц), 8.00 (д) (1H, Н³, J=10.0 Гц), 10.33 (c) (1H, NH).

Пример 2. 1,3-Бис(3-ацетамидо-4-нитрофенокси)бензол

10.35 г (0.075 моль) K₂CO₃ и 2,75 г (0.025 моль) резорцина в 200 мл ДМФА нагревается при 75°С 0.2 ч. После чего прибавляется 10.73 г (0.05 моль) N-ацетил-5-хлор-2-нитроанилина. Реакционная масса перемешивается 6 ч при 110°С. После охлаждения реакционная смесь выливается в воду. Выпавший осадок отфильтровывали и промывали водой. Выход 10.83 г (93%), Т_пл=167-169°С.

Найдено %: С 56.59; Н 3.82; N 12.09. C₂₂H₁₈N₄O₈.

Вычислено %: С 56.65; Н 3.86; N 12.02.

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 2.09 (с) (6Н, 2СН₃), 6.93 (дд) (2Н, Н^4,6, J=2.7 Гц, J=9.2 Гц), 7.08-7.12 (м) (3Н, Н^2',6'6"), 7.50 (д) (2Н, Н^2',2", J=2.7 Гц), 7.59 (т) (1H, Н⁵, J=8.9 Гц), 8.05 (д) (2Н, Н^5',5", J=9.7 Гц), 10.27 (с) (2Н, 2NH). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 420 (7) [М]⁺, 378 (3), 332 (84), 183 (4), 154 (2), 92 (2), 52 (2), 43 (100).

Пример 3. 1,3-Бис(3-амино-4-нитрофенокси)бензол

18.64 г (0.04 моль) 1,3-бис(3-ацетамидо-4-нитрофенокси)бензол перемешивается в 200 мл 25%-ном водном растворе H₂SO₄ при 60°С в течение 1 часа. Далее реакционную смесь выливаем в воду со льдом. Выпавший осадок отфильтровывали и промывали водой. Выход 14.97 г (98%), Т_пл=195-197°С.

Найдено %: С 56.09; Н 3.61; N 14.89. C₁₈H₁₄N₂O₆.

Вычислено %: С 56.54; Н 3.66; N 14.66.

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 6.33 (дд) (2Н, Н^6',6", J=2.7 Гц, J=9.5 Гц), 6.45 (д) (2Н, Н^2',2", J=2.7 Гц), 7.01 (д) (1Н, Н¹, J=2.3 Гц), 7.08 (дд) (2Н, Н^3,5, J=2.3 Гц, J=8.2 Гц), 7.48 (с) (4Н, NH₂), 7.57 (т) (1Н, Н⁴, J=8.2 Гц), 8.02 (д) (2Н, Н^5',5”, J=9.5 Гц). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 382 (17) [М]⁺, 290 (4), 214 (8), 199 (6), 183 (25), 154 (13), 127 (12), 115 (13), 91 (29), 76 (41), 63 (64), 52 (100), 44 (41).

Пример 4. Хлоргидрат 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола

К 11.46 г (0.03 моль) 1,3-бис(3-амино-4-нитрофенокси)бензол в 150 мл спирта при 50°С прибавляется 45.37 г (0.2 моль) SnCl₂·2H₂O в 100 мл 36%-ной HCl. Через 1 ч реакционная масса охлаждается и обрабатывается 25%-ным водным раствором аммиака до рН 7-8. Продукт реакции выделяется экстракцией хлороформом. Хлороформная вытяжка обрабатывается 100 мл концентрированной соляной кислотой и выдерживается при температуре -10°С в течение 8 часов. Выпавший продукт отфильтровывается. Выход 12.5 г (89%), Т_пл=234-237°С (Т_пл=232-236°С (пат. США 3944575, 30.05.74)).

Найдено %: С 46.56; Н 4.53; N 12.08. C₁₈H₂₂N₄O₂Cl₄.

Вычислено %: С 46.15; Н 4.71; N 11.97.

Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 322 (61) [М]⁺, 258 (52), 183 (7), 154 (29), 92 (17), 51 (100), 43 (32).

Способ получения хлоргидрата 1,3-бис(3,4-диаминофенокси)бензола, включающий ацилирование 2-нитро-5-хлоранилина уксусным ангидридом, нуклеофильное замещение атома хлора, при взаимодействии с резорцином в ДМФА в присутствии К₂СО₃, снятие ацильной защиты аминогруппы в результате кислотного гидролиза, отличающийся тем, что ацилирование 2-нитро-5-хлоранилина проводят при температуре 90°С в течение 0,5 ч и мольном соотношении 2-нитро-5-хлоранилин: уксусный ангидрид 1:2, нуклеофильное замещение атома хлора проводят в течение 6 ч при температуре 110°С и мольном соотношении N-ацетил-5-хлор-2-нитроанилин: резорцин 2:1, снятие ацильной защиты осуществляют в течение 1 ч при температуре 60°С в 25%-ном водном растворе H₂SO₄, восстановление проводят в алифатическом спирте действием раствора SnCl₂·H₂O в концентрированной соляной кислоте при температуре кипения спирта в течение 1 ч и мольном соотношении 1,3-бис(3-амино-4-нитрофенокси)бензол:SnCl₂·2H₂O 1:6,7 с дальнейшим экстрагированием продукта хлороформом и переводом его в хлоргидрат, путем обработки хлороформной вытяжки концентрированной соляной кислотой и выдерживанием при температуре -10°С в течение 8 ч.