способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина

Классы МПК:C07D213/09 с использованием аммиака, аминов, солей аминов или нитрилов
C07D213/12 из ненасыщенных соединений
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Приоритеты:
подача заявки:
2001-04-13
публикация патента:

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, который может найти применение при синтезе ингибиторов коррозии и лекарственных препаратов. Способ основан на реакции гетероциклизации аллиламина под действием хлористого палладия в качестве катализатора при мольном соотношении [PdCl2]:[аллиламин]=[0,01-0,005]:1. Реакцию осуществляют при 140-160oС в течение 5-9 ч. Выход целевого продукта составляет 69%. Способ отличается от известных более высоким выходом целевого продукта, более мягкими условиями реакции и высокой селективностью процесса.

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 3,5-диметил-2-этилпиридина (1), представляющего интерес для синтеза ингибиторов коррозии и лекарственных препаратов.

3,5-Диметил-2-этилпиридин (1) может быть получен реакцией N-пропилиденпропениламина (2) с пропиленом (3) над гетерогенным катализатором состава K2O/Al2O3 при 410-450oС:

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Наряду с (1) образуется изомерный 4,5-диметил-2-этилпиридин (4). Выход (1), выделенного четкой ректификацией, составляет 17% (Ю.Д.Дольская, Г.Я. Кондратьева. Каталитический синтез алкилпиридинов из 2-азарленов-1,3 и олефинов. Изв. АН СССР. Сер. хим. 1970. 9. С. 2123-2124 [1].

Выход 3,5-диметил-2-этилпиридина (1) удается увеличить почти вдвое при проведении гетероциклизации другого аза-диена, а именно: N-пропилиденаллиламина (5) над катализатором Ni/Al2O3 (Ni-5%) при 200-400o в атмосфере аммиака или гелия:

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Из-за параллельного образования способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156-пиколина (6) выход (1) не превышает 26% (Ю. С. Дольская, Г.Я.Кондратьева, Б.З.Браткевич. Катализатор гетероароматизации алифатических иминосоединений. Изв. АН СССР. Сер. хим. 1978. 6. С. 1446-1447 [2].

Указанные два метода, объединенные общими признаками (исходное сырье, конечный продукт, гетерогенный катализатор) имеют следующие недостатки:

1. Низкий выход целевого продукта (17 и 26%).

2. Низкая селективность реакции, что приводит к образованию трудноразделяемой смеси изомеров.

3. Труднодоступность исходных соединений (2,5) - их синтез осуществляется реакцией пропионового альдегида с аллил(или пропенил)амином.

4. Высокая температура (200-400oС, 410-450oС) и большие энергозатраты.

5. Необходимость использования инертного газа гелия или аммиака.

Классический метод синтеза (1) заключается в конденсации пропионового альдегида (7) с аммиаком над фосфатом кобальта Сo3(РO4)2 при 350-420oС. В результате реакции образуется смесь трех пиридиновых оснований: 3,5-диметил-2-этил- (1), 3,5-диметил-4-этил (8) и 3,4-диметилпиридинов (9) (Пат. ФРГ 1276644. Заявл. 06.10.1964, опубл. 30.04.1969 [3]):

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Из-за жесткости условий, низкой селективности реакции и образования смеси продуктов этот метод представляет интерес для получения лишь смеси пиридиновых оснований.

При использовании в качестве катализатора в реакции конденсации пропионового альдегида с аммиаком вместо Сo3(РO4)2 ортофосфорной кислоты выход 3,5-диметил-2-этилпиридина увеличивается до 30% (B.Adler, Ch. Burtglaff a.l. J. Prakt. Chem. 1978. 320. 6. S. 904-916 [4])

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

К недостаткам данного метода следует отнести низкий выход (1) и значительную продолжительность реакции (30 часов).

В патенте США 3679688 (заявл. 23.04.70., опубл. 25.07.72) [5] защищен очень сложный метод получения (1), в котором в качестве исходных реагентов используются 5 веществ: 1,4-диазабицикло[2.2.1]октан (10), концентрированный раствор NH4ОН, этилен (при давлении 200 атм), оксид углерода (420 атм) и водород (38 атм). Процесс проводят в присутствии катализатора RhCl3-PPh3 при 100oС в течение 2 ч, затем температуру повышают до 200oС и выдерживают 2 ч.

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Способ имеет следующие недостатки:

1.Использование взрывоогнеопасных этилена, водорода, оксида углерода под высоким давлением.

2. Дороговизна компонентов катализатора. Известно, что родий является одним из самых дорогостоящих металлов, он в 6 раз дороже золота. Второй компонент катализатора трифенилфосфин также является дефицитным продуктом.

3. Низкая селективность процесса.

3,5-Диметил-2-этилпиридин (1) был получен каталитическим путем из аллиламина (12) в присутствии пентакарбонила железа - Fe(CO)5. Реакция проходит ступенчато, на первом этапе аллиламин в относительно мягких условиях (160oС) через стадии дезаминирования с выделением аммиака и перегруппировки Коупа превращается в аза-триен (13), который при более повышенной температуре (250oС) претерпевает дегидрирование и гетероциклизацию с образованием смеси изомерных 3,5-диметил-2-этил- (1) (основной продукт) и 3,5-диметил-4-этилпиридинов (8) с общим выходом 30% (J.Falbe, Н.Weitkamp, F.Korte. Pyridinе aus Allglamin. Tetrahedron Lett., 1965. 31. P. 2677-2679 [6]).

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Недостатки метода:

1. Низкий выход 3,5-диметил-2-этилпиридина (~30%).

2. Низкая селективность реакции по целевому продукту.

3. Высокая температура (160-250oС).

4. Токсичность Fе(СО)5 (Вредные вещества в промышленности. Изд. Химия. М., 1977. т. 3, С. 529 [7]).

По сходству трех признаков (исходное сырье, конечный продукт и использование метода металлокомплексного катализа) данный способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина (1) взят нами за прототип.

Предлагается способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина (1), не имеющий недостатков прототипа.

Способ основан на реакции гетероциклизации аллиламина под действием нового катализатора - хлористого палладия, взятого при мольном соотношении [РdCl2] :[аллиламин]=[0,01способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 22001560,005]:1. Реакцию проводили при 140способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156160oС в течение 5-9 ч в отсутствие растворителя. Выход (1) составляет 69%.

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Преимущества предлагаемого способа.

1. Высокий выход целевого продукта (~69%).

2. Более мягкие по сравнению с прототипом условия (140oС).

3. Высокая селективность реакции по 3,5-диметил-2-этилпиридину (~100%).

4. Малый расход катализатора (мольное соотношение [PdCl2]:[аллиламин]= [0,01способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 22001560,005]:1).

Способ поясняется примерами.

Пример 1. В ампулу поместили 0,38 г (6,7 ммоль) аллиламина и 0,01 г (0,067 ммоль) PdCl2. Запаянную ампулу нагревали при 160oС 5 ч. Реакционную массу разогнали под вакуумом. Выделили 3,5-диметил-2-этилпиридина 0,176 г, 58,7%.

ПРИМЕР 2. В микроавтоклав (V=17cм3) поместили 1,6 г (28 ммоль) аллиламина и 0,025 г (0,14 ммоль) PdCl2. Нагревали 9 ч при 140oС. Реакционную массу разогнали под вакуумом. Выделили 3,5-диметил-2-этилпиридина 0,85 г, 67,5%.

ПРИМЕР 3. В микроавтоклав (V=17 см3) поместили 1,25 г (22 ммоль) аллиламина и 0,039 г (0,22 ммоль) PdCl2. Нагревали 9 ч при 140oС. Реакционную массу разогнали под вакуумом. Выделили 3,5-диметил-2-этилпиридина 0,685 г, 69,1%.

Структура 1 доказана данными спектроскопии: спектры ЯМР 1Н зарегистрированы в CDCl3 на спектрометре "Tesla BS-567 (100 МГц) внутренний стандарт TMS, спектры ЯМР 13С зарегистрированы в CDCl3 на спектрометре "JEOL FX-90Q 22,5 МГц, масс-спектры зарегистрированы на хроматомасс-спектрометре "Finnigan MAT-112S" в режиме электронного удара при энергии ионизации 70 эв и температурном режиме 50-300oС (6oС/мин).

Спектральные характеристики 1:

способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 2200156

Спектр ЯМР 13С 158,13 (С2), 129,78(С3), 137,9 (С4), 122,75 (С5), 146,55 (С6), 17,47 (С7), 18,05 (С8), 27,81 (С9), 12,59 (С10).

Спектр ЯМР 1Н 1,18 (т, 3Н, СН3, (10)), 2,17 (с, 6H, СH3 (7,8)), 2,56-2,81 (м, 2Н, CH2 (9)), 7,19 (с, 1Н, СН, (4)), 8,35 (с, 1Н, СН,(6)).

Масс спектр, m/z: 135[M]+ 134, 120, 107, 91, 79, 77, 65, 53, 39.

(Mahan Arthur G. A new route to trialkylpyridines J. Org. Chem, 1970, 35 11 3982-3983 [7]).

Спектр ЯМР 1Н 1,25 (т, 3Н, СН3 (10)), 2,23 (с, 6Н, СН3 (7,8)), 2,76 (м, 2Н, СH2 (9)), 7,2 (с, 1Н, СН, (4)), 8,19 (с, 1Н, СН (6)). Масс спектр (70 ev) m/z: 135 [M]+ 134, 120, 107, 91, 79, 77.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина из аллиламина в присутствии катализатора при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют хлористый палладий (PdCl2), взятый в мольном соотношении с аллиламином, [PdCl2] : [аллиламин] = [0,01способ получения 3,5-диметил-2-этилпиридина, патент № 22001560,005] : 1 и реакцию осуществляют при 140-160oС в течение 5-9 ч.



Наверх