способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов

Классы МПК:C07D213/09 с использованием аммиака, аминов, солей аминов или нитрилов
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИИ И КАТАЛИЗА РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-04-16
публикация патента:

Изобретение относится к способам получения гетероциклических соединений, конкретно к способу получения 2,3.5-триалкилпиридинов. Сущность способа заключается во взаимодействии аммиака с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора кристаллогидрата трихлорида лантанида LnCl3·6H 2O (Ln=Pr, Nd, Tb) при молярном отношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1, процесс ведут при атмосферном давлении, комнатной температуре в ДМСО в течение 24 ч в атмосфере воздуха. Данные соединения широко используются при синтезе лекарственных препаратов, включая средства против ВИЧ, а также в производстве красителей, средств химической защиты растений, в качестве экстрагентов, сорбентов и ингибиторов коррозии. Технический результат: уменьшение содержания побочных продуктов, увеличение выхода целевого продукта до 83%, снижение себестоимости целевого продукта. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к способам получения гетероциклических соединений, конкретно к способу получения 2,3,5-триалкилпиридинов общей формулы

способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739

где R=С2Н5 , С3Н7, С 4Н9

Пиридин и его производные являются структурными фрагментами многих биологически активных соединений и широко используются при синтезе лекарственных препаратов, включая средства против ВИЧ заболеваний, а также в производстве красителей, средств химической защиты растений, в качестве экстрагентов, сорбентов и ингибиторов коррозии.

Известен способ (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) получения 2-этил-3,5- диметилпиридина с выходом 17% в реакции N-пропилиденпропениламина с пропиленом под действием гетерогенного катализатора состава К2О/Al2О 3 при температуре 410-450°С.

К недостаткам данного способа относятся низкий выход целевого продукта (17%), высокая температура (большие энергозатраты), а также труднодоступность N-пропилиденпропениламина (синтез осуществляется реакцией пропионового альдегида с аллил (или пропенил)амином при 410-450°С).

Известен способ (Ф.А.Селимов, А.Ж.Ахметов, У.М.Джемилев. Синтез алкилзамещенных пиридинов жидкофазной конденсацией альдегидов с аминами под действием металлокомплексных катализаторов. Изв. АН СССР, Сер. хим., 1987, №9, 2042) получения 2,3,5-триалкилзамещенных пиридинов в реакции жидкофазной конденсации алифатических альдегидов с мочевиной под действием каталитической системы Со(2-этилгексаноата) 2-Et3Al. Выход 2,3,5-триалкилпиридинов достигает 80% за время реакции 4 ч, при 200°С, в бензоле, в атмосфере аргона.

К недостаткам данного способа относятся большие энергозатраты (высокая температура, давление), необходимость использования специального оборудования (автоклав), аргона, пожаро-, взрывоопасного Et3Al, а также необходимость предварительного получения комплекса Со(2-этилгексаноата) 2.

Предлагается новый способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов.

Сущность способа заключается во взаимодействии аммиака с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора кристаллогидрата трихлорида лантанида LnCl3·6Н 2О (Ln=Pr, Nd, Tb) при молярном отношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1. Процесс ведут на воздухе, при атмосферном давлении и комнатной температуре в лиметилсульфоксиде (ДМСО) в течение 24 ч.

Реакция протекает по схеме:

способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739

R=C2H5 , C3H7, C 4H9; Ln=Pr, Nd, Tb

Существенные отличия предлагаемого способа

1. В предлагаемом способе в качестве катализатора используют коммерческий кристаллогидрат трихлорида лантанида LnCl3·6Н 2О (Ln=Pr, Nd, Tb). Процесс ведут на воздухе при атмосферном давлении и комнатной температуре в ДМСО в течение 24 ч. Выход целевых продуктов достигает 83%. В известных способах в качестве катализатора используют К2О/Al 2О3 или менее доступные соединения: комплекс Со(2-этилгексаноата)2 и Et 3Al. Процесс ведут в интервале 200-420°С.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

1. В качестве катализатора используют кристаллогидраты LnCl 3·6Н2О (Ln=Pr, Nd, Tb), выпускаемые отечественной промышленностью.

2. Способ позволяет за счет снижения температуры взаимодействия, уменьшить содержание побочных продуктов кротоновой конденсации альдегида и тем самым увеличить выход целевого продукта до 83%.

3. Способ позволяет значительно уменьшить температуру (от 200-420 до 20°С), не требует специального оборудования (автоклав), атмосферы аргона и тем самым позволяет существенно упростить синтез и снизить себестоимость целевого продукта.

Способ поясняется следующими примерами

ПРИМЕР 1. В стеклянную колбу объемом 25 мл, установленную на магнитной мешалке, помещают 81 ммоль масляного альдегида, охлаждают до температуры 0°С, добавляют 27 ммоль аммиака и интенсивно перемешивают в течение 1-2 мин, добавляют 0.54 ммоль кристаллогидрата трихлорида NdCl3·6H 2O и 5 мл ДМСО и продолжают перемешивать в течение 24 ч при 20°С Реакционную массу экстрагируют эфиром (3×50 мл), объединенные экстракты сушат над безводным MgSO 4, растворитель отгоняют и остаток фракционируют в вакууме. Выход 2-пропил-3,5-диэтилпиридина составляет 81% (3.87 г).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

Таблица
ПримерАльдегидКатализатор Выход, %Целевой продукт
1Масляный

C4H8O
NdCl3·6Н2О 812-Пропил-3,5-диэтилпиридин
2Масляный

C4H8O
PrCl3·6Н2О 832-Пропил-3,5-диэтилпиридин
3Масляный

C4H8O
TbCl3·6Н2О 612-Пропил-3,5-диэтилпиридин
4Валерьяновый

C5H10O
PrCl3·6Н2О 772-Бутил-3,5-дипропилпиридин
5Капроновый

C6H12O
PrCl3·6Н2О 742-Амил-3,5-дибутилпиридин

Все опыты проводили в ДМСО при молярном отношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1, при 20°С в течение 24 ч.

Полученные соединения имеют следующие физико-химические характеристики:

2-Пропил-3,5-этилпиридин. Т кип 75-78°С (1 мм рт.ст.).

Найдено, %: С 81.92; N 7.83; Н 10.25. C12H19 N.

Вычислено, %: С 81.35; N 7.92; Н 10.73.

Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 0.98 м (3Н, СН3); 1.18 м (6Н, СН3); 1.32 м (2Н, СН 2); 2.54-2.66 м (4Н, CH2; 2.72 к (2Н, СН2); 7.25-8.21 д (2Н, С 5Н2N).

Спектр ЯМР 13C (CDCl3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 14.06 к (С13); 14.70 к (С 11); 15.19 к (С9); 22.79 т (С 12); 24.89 т (С8); 25.47 т (С 10); 36.30 т (С7); 135.29 д (С 4); 136.07 с (С3); 136.36 с (С 5); 145.83 д (С6); 157.04 с (С 2).

2-Бутил-3,5-пропилпиридин. Ткип 80-82°С (1 мм рт.ст.).

Найдено, %: С 81.93; N 6.52; Н 11.55. C15H25N.

Вычислено, %: С 82.19; N 6.39; Н 911.42.

Спектр ЯМР 1H (CDCl3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 0.90 м (9Н, СН3); 1.40 м (2Н, СН3); 1.53 м (6Н, СН 2); 2.53 м (4Н, СН2); 2.63 м (2Н, СН3); 7.17-8.15 д (2Н, C 2H5N).

Спектр ЯМР 13С (CDCl3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 13.11 к (С16); 13.60 к (С 13); 14.25 к (С10); 22.90 т (С 15); 23.31 т (С12); 24.23 т (С 9); 25.07 т (С14); 28.63. т (С 8); 31.46 т (С11); 34.30 т (С 7); 133.23 д (С4); 135.54 с (С 3); 136.82 с (С5); 141.47 д (С 6); 158.10 с (С2).

2-Амил-3,5-дибутилпиридин. Ткип 105-108°С (1 мм рт.ст.).

Найдено, %: С 82.27; N 5.80; Н 11.93. C18 H31N.

Вычислено, %: С 82.76; N 5.36; Н 11.88.

Спектр ЯМР 1H (CDCl 3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 0.92 м (9Н, СН3); 1.32 м (14Н, CH2; 2.50 к (4Н, СН 2); 2.70 м (2Н, ОД); 7.10-8.20 д (2Н, C 5H2N).

Спектр ЯМР 13С (CDCl3, способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739 , м.д.): 13.07 к (С19); 13.07 к (С 15); 14.11 к (С11); 22.26 т (С 18); 22.26 т (С14); 22.49 т (С 10); 28.40 т (С8); 30.44 т (С 12); 32.64 т (С17); 32.87 т (С 9); 33.01 т (С13); 33.52 т (С 16); 34.56 т (С7); 135.22 д (С 4); 136.28 с (С3); 136.55 с (С 5); 145.89 д (С6); 159.06 с (С 2).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов общей формулы

способ получения 2,3,5-триалкилпиридинов, патент № 2334739

где R - C2H 5, С3Н7, С 4Н9,

заключающийся во взаимодействии аммиака с алифатическими альдегидами общей формулы RCH 2СНО, где R имеет указанные выше значения, в присутствии катализатора кристаллогидрата трихлорида лантанида LnCl 3·6H2O (Ln - Pr, Nd, Tb) при молярном отношении аммиак: альдегид: катализатор, равном 50:150:1, атмосферном давлении, комнатной температуре, в ДМСО, в течение 24 ч в атмосфере воздуха.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2334739

patent-2334739.pdf


Наверх