Способ получения n`-(5-оксофуран-2(5н)-илиден)бензгидразидов

Способ получения n`-(5-оксофуран-2(5н)-илиден)бензгидразидов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области получения N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов, которые имеют в своей структуре двойную связь и потенциально могут быть использованы в химической промышленности в качестве мономеров или модификаторов основной полимерной цепи при производстве полимеров.

Известен метод получения N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)ацетогидразида. Метод включает в себя циклизацию (Z)-4-(2-ацетилгидразино)-4-оксо-2-бутеновой кислоты (1) в присутствии уксусного ангидрида при комнатной температуре (Hedaya, E. N,N′-Biisomaleimide and Its Cyclic Isomers / E. Hedaya, R.L. Hinman, S. Theodoropulos // J. Org. Chem., 1966, vol. 31, №5, p. 1311-1316).

Смесь 4 г (0.023 моль) исходной кислоты (1) и 100 мл уксусного ангидрида перемешивают в течение 24 часов при комнатной температуре. Для выделения целевого продукта удаляют растворитель под вакуумом при комнатной температуре. Полученный осадок перекристаллизовывают из этилового спирта. Выход N′-ацетил-5-гидразонофуран-2(5H)-она (2) составляет 30%.

Недостатком данного метода является большое потребление дегидратирующего реагента - уксусного ангидрида (мольное соотношение уксусный ангидрид:субстрат = 46:1), а также низкий выход целевого продукта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения N′,N′-бис(5-оксофуран-2(5H)-илиден)терефталогидразида. Метод включает в себя циклизацию дикарбоновой кислоты (3) в присутствии ангидрида трифторуксусной кислоты при повышенной температуре (Hedaya, E. Preparation and Properties of Some New N,N′-Biisoimides and Their Cyclic Isomers. Reaction of N,N′-Biisomaleimide with Dienes / E. Hedaya, R.L. Hinman, S. Theodoropulos //J. Org. Chem., 1966, vol. 31, №5, p. 1317-1326).

К дикарбоновой кислоте (3) 2 г (0.005 моль) прибавляют избыточное количество ангидрида трифторуксусной кислоты и кипятят в течение 2 часов. Для выделения целевого продукта удаляют дегидратирующий реагент под вакуумом. Полученный желтый осадок промывают метиловым спиртом. Выход N′,N′-бис(5-оксофуран-2(5H)-илиден)терефталогидразида (4) составляет 80%. Точное соотношение субстрат:реагент в публикации не приводится.

Недостатком этого способа является, с одной стороны, его небезопасность как для человека, так и для технологического оборудования, что обусловлено необходимостью кипячения летучего агрессивного и токсичного реагента - ангидрида трифторуксусной кислоты; с другой стороны, использование этого дорогостоящего реагента, помимо своего прямого назначения, в роли растворителя.

Задача изобретения - разработка безопасного метода синтеза N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов, не требующего использования большого мольного избытка дегидратирующего агента и обеспечивающего высокий выход продукта.

Заявляется способ получения N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов с различными заместителями в ароматическом кольце общей формулы (6)

где R₁ - H, алкил, алкоксил, NO₂, галоген в одном из положений ароматического кольца со 2 по 6; R₂ - Н, алкил, алкоксил, NO₂, галоген в одном из положений ароматического кольца со 2 по 6, отличном от положения заместителя R₁; X - дегидратирующий реагент.

Синтез N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов проводят путем циклизации (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновых кислот (5) в апротонном диполярном растворителе, таком как N,N-диметилформамид, N,N-диметилацетамид, N-метилпирролидон, ацетон, диметилсульфоксид, гексаметилфосфортриамид, диоксан, тетрагидрофуран, при температуре от 0 до 10°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента хлорокиси фосфора при мольном соотношении хлорокись фосфора:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 или при температуре от 0 до 30°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента этилхлорформиата в присутствии основания. В качестве основания могут быть использованы третичные амины, такие как триэтиламин, трибутиламин, N-метилпирролидин, или соединения ряда пиридина, такие как пиридин, 4-метилпиридин, 2,4,6-триметилпиридин. В примерах приводится способ с применением триэтиламина и пиридина. Применение остальных оснований дает идентичные результаты. Основание вводят в реакционную смесь либо до введения этилхлорформиата, либо после, при мольным соотношении этилхлорформиат:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 и основание:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1. Выделение целевых продуктов проводят путем смешивания реакционной смеси с холодной водой или со льдом. Выпадающий в виде осадка N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразид (6) отфильтровывают, промывают водой и этиловым спиртом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. К раствору 2 г (0,0081 моль) (Z)-4-(2-(4-метилбензоил)-гидразино)-4-оксо-2-бутеновой кислоты в 10 мл N,N-диметилформамида при охлаждении на ледяной бане постепенно прибавляют 0,9 мл РОСl₃ (0,0097 моль), так чтобы температура реакционной смеси не превышала 10°C. Далее смесь выдерживают 30 мин при 0-10°C, после чего выливают на лед. Выпавший в виде осадка 4-метил-N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразид отфильтровывают, промывают водой и этиловым спиртом. Выход 81%. Результаты анализов представлены в таблице 3.

Примеры 2-5. Получение других N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов общей формулы (6) с использованием хлорокиси фосфора проводят аналогично примеру 1. Условия синтеза N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов с различными заместителями в ароматическом кольце отличаются только временем проведения реакции. Время реакции, выходы целевых продуктов приведены таблице 1, результаты анализов - в таблице 3.

Пример 6. К суспензии 2 г (0,0081 моль) (Z)-4-(2-(4-метилбензоил)-гидразино)-4-оксо-2-бутеновой кислоты в 12 мл ацетона добавляют 1,45 мл (0,0105 моль) триэтиламина, при этом суспензия полностью переходит в раствор. Далее при интенсивном перемешивании постепенно добавляют 0,92 мл (0,0097 моль) этилхлорформиата и выдерживают реакционную смесь в течение 30 минут при комнатной температуре. Далее смесь смешивают со 100 мл холодной воды. Выпавший в виде осадка 4-метил-N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразид отфильтровывают, промывают водой и этиловым спиртом. Выход 71%. Результаты анализов представлены в таблице 3.

Примеры 7-10. Получение других N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов общей формулы (6) с использованием этилхлорформиата с предварительным введением триэтиламина проводят аналогично примеру 6. Выходы целевых продуктов приведены таблице 2, результаты анализов - в таблице 3.

Пример 11. К раствору 2 г (0,0081 моль) (Z)-4-(2-(4-метилбензоил)-гидразино)-4-оксо-2-бутеновой кислоты в 10 мл N-метилпирролидона добавляют 0,92 мл (0,0097 моль) этилхлорформиата. Далее при интенсивном перемешивании постепенно добавляют 0,84 мл (0,0105 моль) пиридина и выдерживают реакционную смесь в течение 30 минут при комнатной температуре. Далее смесь смешивают со 100 мл холодной воды. Выпавший в виде осадка 4-метил-N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразид отфильтровывают, промывают водой и этиловым спиртом. Выход 76%.

Примеры 12-15. Получение других N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов общей формулы (6) с использованием этилхлорформиата и с последующим введением пиридина проводят аналогично примеру 11. Выходы целевых продуктов приведены таблице 2, результаты анализов - в таблице 3.

Результатом изобретения является новый безопасный метод синтеза N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов, не требующий использования большого мольного избытка дегидратирующего агента и обеспечивающий высокий выход продукта.

Спектры ЯМР ¹Н и ЯМР ¹³С растворов анализируемых соединений в ДМСО-d₆ регистрировали на приборах «Bruker MSL-300» и «Bruker DRX-500» соответственно. ИК спектры записывали на приборе ИК-Фурье «Spectrum RX1» на пластинах NaCl в виде суспензии в вазелиновом масле. Температуру плавления соединений определяли на приборе Electrothermal IA 9300 Series.

Способ получения N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов путем циклизации (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновых кислот с использованием дегидратирующих реагентов с последующим выделением целевых продуктов, отличающийся тем, что циклизацию (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновых кислот проводят в присутствии апротонного диполярного растворителя при температуре от 0 до 10°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента хлорокиси фосфора при мольном соотношении хлорокись фосфора : (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 или при температуре от 0 до 30°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента этилхлорформиата в присутствии основания, которое вводят в реакционную смесь либо до введения этилхлорформиата, либо после, при мольным соотношении этилхлорформиат : (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 и основание : (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2: 1, выделение целевых продуктов проводят путем смешивания реакционной смеси с водой или льдом с последующим фильтрованием выпавшего осадка.