катализатор для получения 2,3-диалкилхинолинов

Формула изобретения

Катализатор для получения 2,3-диалкилхинолинов, отличающийся тем, что он состоит из комплекса [La(NO₃)₇ ]·[C₅H₁₀NH₂]₄ , содержащего нитрат лантана La(NO₃)₃, пиперидин (C₅H₁₀NH) и азотную кислоту (НNО ₃) в мольном соотношении 1:4:4 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области катализаторов, в частности, катализаторов для получения 2,3-диалкилхинолинов (1), которые могут найти применение в тонком органическом синтезе при получении лекарственных средств, хинолиновых алкалоидов, а также в промышленном органическом синтезе при получении цианиновых красителей, растворителей для S, Р, Аs₂О₃ и др.

Известен трехкомпонентный катализатор [У.М.Джемилев, Ф.А.Селимов, Р.А.Хуснутдинов. Комплексы редкоземельных элементов в синтезе хинолинов. Изв. АН. Серия хим., 1980, №10, 2447-2448] для получения 2,3-диалкилхинолинов, состоящий из хлорида празеодима (PrCl₃), трифенилфосфина (Ph₃P) и диметилформамида (ДМФА).

Недостатком известного катализатора является труднодоступность PrCl₃ и Ph₃P. Из соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) более доступными являются нитратные комплексы, которые получают в промышленных условиях обработкой соответствующей породы РЗЭ азотной кислотой (НNО₃). Трифенилфосфин (Рh ₃Р) в стране не производится, синтезируют его исходя из пирофорного фенилмагнийгалогенида (PhMgHal) и легко гидролизующегося галогенида фосфора (РНаl₃) в две стадии.

Известен трехкомпонентный катализатор [У.М.Джемилев, Ф.А.Селимов, Р.А.Хуснутдинов, А.А.Фатыхов, Л.М.Халилов, Г.А.Толстиков. Синтез замещенных хинолинов конденсацией анилинов с алифатическими и ароматическими альдегидами под действием катализаторов на основе переходных и редкоземельных элементов. Изв. АН. Серия хим. 1991, №6, 1407-1417] для получения 2,3-диалкилхинолинов, состоящий из хлорида лантана (LaCl ₃), трифенилфосфина (Рh₃Р) и диметилформамида (ДМФА).

Недостатком известного катализатора является труднодоступность LaCl₃ и Ph₃P.

Предлагается новый катализатор для получения 2,3-диалкилхинолинов (1).

Предлагаемый катализатор состоит из доступного комплекса [La(NО₃ )₇]·[C₅H₁₀NH₂ ]₄, содержащего нитрат лантана (La(NО₃) ₃), пиперидин (C₅H₁₀NH) и азотную кислоту (НNО₃), взятых в мольном соотношении 1:4:4 соответственно. При другом соотношении исходных компонентов комплекс вида [La(NО₃)₇]·[C₅H ₁₀NH₂]₄ не формируется.

В присутствии указанного катализатора образуются 2,3-диалкилхинолины (1) с выходами 53-64%. Реакция осуществляется в инертной атмосфере при взаимодействии анилина (PhNH₂) с альдегидами (RCH ₂CHO, где R=С₂Н₅, н-С₃ Н₇, н-С₄Н₉), взятыми в мольном соотношении PhNH₂:RCH₂CHO=10:20, при температуре 100°С в бензоле в течение 6 ч по схеме:

R=С₂Н₅, н-С₃Н₇ , н-С₄Н₉; [Кт]=[La(NО₃) ₇]·[C₅H₁₀NH₂] ₄

Количество катализатора, необходимое для проведения реакции, составляет 1-3 мол. % по отношению к исходному анилину.

Отличия предлагаемого катализатора от известных:

Предлагаемый катализатор состоит из доступного комплекса [La(NО ₃)₇]·[C₅H₁₀NH ₂]₄, который получают смешиванием выпускаемого в стране La(NО₃)₃ (при извлечении лантана из руды последнюю подвергают обработке азотной кислотой, при этом образуется нитрат лантана), производимых в промышленных масштабах пиперидина (C₅H₁₀NH) и азотной кислоты (НNО₃).

Изобретение иллюстрируется примерами:

Пример 1. Приготовление катализатора.

В стеклянный реактор объемом ~100 мл, установленный на магнитной мешалке, помещают 20 мл воды, 20 ммоль пиперидина (C₅H ₁₀NH), прикалывают при перемешивании 20 ммоль НNО₃ , выдерживают - 1 час, затем добавляют 5 ммоль La(NО ₃)₃, выдерживают при перемешивании ~1 час, удаляют при пониженном давлении воду до образования сухого остатка, представляющий собой комплекс состава [La(NO₃)₇]·[C ₅H₁₀NH₂]₄. Комплекс образуется практически с количественным выходом.

Пример 2. Синтез 2,3-диалкилхинолинов.

Полученный катализатор, состоящий из комплекса [Lа(NО₃)₇]·[С ₅Н₁₀NН₂]₄, взятый в количестве 2 мол. % по отношению к анилину, помещают в стальной автоклав, куда предварительно загружают 10 ммолей анилина, 20 ммолей масляного альдегида и 4 мл бензола. Автоклав нагревают 6 часов при температуре 100°С и постоянном перемешивании, затем охлаждают. Получают 2-н-пропил-3-этилхинолин с выходом 60%.

(Спектр ЯМР ¹³С 2-н-пропил-3-этилхинолина (1) (, м. д.): 161.79 (С¹), 135.16 (С²), 134.08 (С³), 127.79 (С⁴), 127.12 (С⁵ ), 126.79 (С⁶), 128.96 (С⁷), 125.43 (С ⁸), 145.88 (С⁹), 37.06 (С¹⁰), 22.68 (С¹¹), 13,56 (С¹²), 24.79 (С¹³ ), 14,08 (С¹⁴).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п	Альдегид (RCH2 CHO)	Мольное соотношение [La(NO 3)7]·[C5 H10NH2] 4: PhNH2: RCH2 CHO, ммоль	Количество катализатора по отношению к анилину, мол.%	Выход 2,3-диалкилхи нолинов, %
1	СН3СН2СН 2СНОН	0.2:10:20	2	60
2	"-"	0.3:10:20	3	64
3	"-"	0.1:10:20	1	53
4	СН 3(СН2)3СНОН	0.2:10:20	2	58
5	СН 3(СН2)4СНОН	0.2:10:20	2	54

Синтез 2,3-диалкилхинолинов проводили в бензоле в качестве растворителя при температуре 100°С в течение 6 часов в "пальчиковом" автоклаве при постоянном перемешивании.