Способ получения сложных эфиров n-(n-глюкозилиден) аминобензойной кислоты

Способ получения сложных эфиров n-(n-глюкозилиден) аминобензойной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к синтезу химических соединений - производным сложных эфиров n-аминобензойной кислоты общей структурной формулы:

где R - алифатический радикал с линейным или разветвленным строением, содержащим от 1 до 9 атомов углерода.

Производные сложных эфиров n-аминобензойной кислоты могут быть использованы как фотозащитные средства в косметике, а также как биологически активные вещества в медицине.

В качестве аналога нами использована методика синтеза этилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты, описанная в работе авторов В. Данилевски, Б. Рубскринска (Пат. Польша. №48880. Заявл. 3.03.63; Опубл. 19.12.64). Суть метода заключается в прямой конденсации глюкозы и анестезина при кипячении в этиловом спирте в течение 4-5 часов, затем растворитель отгоняют, и выпавший осадок без очистки используют в косметических препаратах. Авторы работы не приводят методики очистки и анализа получаемого соединения.

На наш взгляд предлагаемая методика обладает рядом недостатков.

1. Отсутствие очистки получаемого продукта, а следовательно, неточное описание свойств соединения.

2. Кроме того, процесс идет при высоких температурах, что значительно повышает энергозатраты.

3. В качестве исходного соединения используется амин (анестезин), а значит, синтез предполагает дополнительную стадию восстановления нитросоединения.

В качестве прототипа может быть использована работа Сидоровой Е.В. и др. «Синтез сложных эфиров n-(N-глюкозилиден)аминобензойной кислоты и их мезоморфные свойства» (V Региональная конференция молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем (Крестовские чтения)». Тезисы докладов, 16-19 ноября 2010, Иваново, стр.100-101).

В прототипе процедура синтеза описана не полностью. В частности, не указана форма использованного анионита (т.е. его обмениваемый ион). Известно, что от формы анионита сильно зависят каталитические свойства палладийсодержащего анионита AB-17-8-Pd, который был использован в качестве катализатора (см., например, Клюев М.В. Синтез и каталитические свойства комплексов металлов 8 группы с ионообменными смолами. Изв. вузов. Сер. химия и хим. технолог., 1982, т.25, №6, с.751-755 или Клюев М.В., Насибулин А.А. Гидрирование и гидроаминирование на соединениях палладия, иммобилизованных в полимерных матрицах (обзор). Кинетика и катализ, 1996, т.37, №2, с.231-244, или Клюев М.В., Вайнштейн Э.Ф. Металлсодержащие полимеры - особый тип катализаторов (монография) Иваново, ИХР РАН, 1999, 158 с.). Использование анионита в (CH₃COO^-) форме является оптимальным. Поэтому в формуле изобретения этот экспериментальный факт нашел отражение.

Основной задачей нашего исследования являлась разработка методики получения этилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты за счет применения каталитических процессов, которая не только позволяет легче получить искомый продукт, но и расширить его гомологический ряд.

Предлагаемая методика синтеза лишена вышеуказанных недостатков. Синтез проводится из соответствующего нитросоединения с последующей конденсацией получаемого амина с глюкозой. Процесс проводится в интервале температур 20-55°C (лучше 45°C), растворители - алифатические спирты (лучше этанол), катализатор AB-17-8-Pd (1 масс.%) с различными противоионами (лучше CH₃COO^-). Получаемый продукт перекристаллизовывается из водно-спиртового 1:1 раствора. Строение продуктов анализировалось методами ЯМР-спектроскопии (Bruker Avan-500), РЖ-спектроскопии (Avatar 360 FT ESP), CHNS-O анализатор (FlashEA 1112 Series).

Сложные эфиры n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты указанной общей формулы получают каталитическим восстановлением соответствующего эфира n-нитробензойной кислоты в растворе алифатического спирта на металлополимерном катализаторе AB-17-8-Pd (CH₃COO^- форма) при температурах 20-55°C и атмосферном давлении водорода с последующей конденсацией полученного амина с глюкозой.

Реакцию гидрирования проводят в стеклянном термостатируемом реакторе, снабженном магнитной мешалкой. По окончании гидрирования в реактор загружают эквимолярное количество глюкозы. Реакцию конденсации проводят в обезвоженной среде для смещения равновесия в сторону целевого продукта. Таким образом, в реакторе протекают реакции:

Для повышения полноты протекания реакции конденсации амина и глюкозы ее ведут в течение 1-3 часов. Затем реакционную смесь выливают на лед и продукт промывают на фильтре дистиллированной водой. Выход конечного продукта составляет, в зависимости от алкильного фрагмента в карбоксильной группе, 30-40% от теоретически возможного. Таким образом, нами был произведен ряд соединений, отвечающий структурной формуле (таблица 1).

Таблица 1
Внешний вид и температуры плавления получаемых соединений
Название, формула	Тпл, °C	Внешний вид
Метиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	105-106	Золотистый
Этиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	88-90	Белые кристаллы
Пропиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	65-67	Бежевые кристаллы
Изо-пропиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	77-79	Белые кристаллы
Бутиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	53	Золотистые кристаллы
Изо-бутиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	59-61	Золотистые кристаллы

Втор-бутиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	58-61	Золотистые кристаллы
Пентиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	46	Бежевые кристаллы
Гексиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	54	Бежевые кристаллы
Гептиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	70-72	Бежевые кристаллы
Октиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	61-64	Бежевые кристаллы
Нониловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты	69-70	Бежевые кристаллы

Пример 1. Получение метилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты

В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения, загружают 1 ммоль (181 мг) метилового эфира n-(N-глюкозилиден) нитробензойной кислоты, 10 мл этанола и 200 мг катализатора, содержащего 1 мас.% палладия (AB-17-8- Pd- CH₃COO^- (Способ получения N-алкилароматических аминов Авторское свидетельство СССР №781200 (1980). Бюл. изобр. 1980, №43, с.80. Авторы Клюев М.В., Щигал М.В., Клюев В.Н. и Хидекель М.Л.). Реактор продувают водородом, закрывают крышку и ведут гидрирование при температуре 45°C и атмосферном давлении водорода при постоянном перемешивании реакционной смеси со скоростью 300-400 об/мин.

По окончании поглощения водорода (60 мин) в реактор вносят 1 ммоль глюкозы (180 мг). Содержимое смеси перемешивают в течение 90 мин при температуре 45°C. По истечении времени полученную смесь отделяют от катализатора фильтрованием. Полученный фильтрат выливают на лед (7-10 г). Целевой метиловый эфир n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты выпадает в осадок. Его отфильтровывают и промывают на фильтре 50 мл дистиллированной воды и сушат на воздухе.

Выход метилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 47 мг или 29% от теоретически возможного.

Пример 2. Получение этилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение этиловый эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали этиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 43°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 100 мин.

Выход этилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 59 мг или 32% от теоретического.

Пример 3. Получение пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали этиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 44°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 100 мин.

Выход пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 62 мг или 35% от теоретического.

Пример 4. Получение изо-пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение изо-пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали изопропиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 44°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 100 мин.

Выход изо-пропилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 60 мг или 33% от теоретического.

Пример 5. Получение бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали бутиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 45°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 120 мин.

Выход бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 73 мг или 40% от теоретического.

Пример 6. Получение втор-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение втор-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали этиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 44°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 125 мин.

Выход втор-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 69 мг или 39% от теоретического.

Пример 7. Получение изо-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение изо-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали бутиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 45°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 120 мин.

Выход изо-бутилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 55 мг или 30% от теоретического.

Пример 8. Получение пентилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение пентилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали изопропиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 39°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 100 мин.

Выход пентилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 71 мг или 40% от теоретического.

Пример 9. Получение гексилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение гексилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут, как описано в примере 1, но в качестве растворителя использовали этиловый спирт вместо метилового, а температуру снизили до 33°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 110 мин.

Выход гексилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 60 мг или 30% от теоретического.

Пример 10. Получение гептилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты.

Получение гептилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты ведут как описано в примере 1, но температуру повысили до 50°C. При проведении реакции конденсации увеличили время перемешивания реакционной смеси до 130 мин.

Выход гептилового эфира n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты составляет 60 мг или 31% от теоретического.

Способ получения сложных эфиров n-(N-глюкозилиден) аминобензойной кислоты общей формулы: (где R - содержащий от 1 до 9 атомов углерода алифатический радикал с линейным или разветвленным строением), отличающийся тем, что гидрирование соответствующих эфиров n-нитробензойной кислоты и конденсация полученных аминов с глюкозой проводят в одном реакторе при температуре 20-55°С (лучше 45°С) в присутствии катализатора АВ-17-8- Pd (СН₃СОО^- форма).