способ получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана

Формула изобретения

Способ получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана, включающий взаимодействие производного пиразола и неорганической кислоты с образованием соли и термическую обработку с последующей нейтрализацией раствором щелочи с образованием целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве производного пиразола используют бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метан, а в качестве неорганической кислоты применяют хлороводородную, серную или ортофосфорную кислоту, причем проводят термическую обработку при температуре 200-230°С в течение 5-10 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана, который находит применение в качестве лиганда в координационных соединениях, обладающих магнитными свойствами, и может быть использовано при создании неметаллических ферромагнетиков.

Известен способ получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана путем образования 3,5-диацетилгептан-2,6-диона взаимодействием ацетилацетона и формальдегида в присутствии диэтиламина в течение 144 ч при комнатной температуре, последующей реакцией с гидразин-гидратом в этаноле с получением целевого продукта (Kruger P.E., Moubaraki В., Fallon G.D., Murray K.S. Tetranuclear copper(II) complexes incorporating short and long metal-metal separations: synthesis, structure and magnetism // J. Chem. Soc., Dalton Trans. - 2000. - P.713-718).

Недостатком описанного способа является длительность технологического процесса, обусловленная низкой скоростью взаимодействия ацетилацетона и формальдегида, и необходимость использования токсичного и взрывоопасного гидразин-гидрата для получения целевого продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ получения производного пиразола, в частности бис(пиразол-4-ил)метана, включающий взаимодействие производного пиразола и неорганической кислоты с образованием соли и термическую обработку с последующей нейтрализацией раствором щелочи с образованием целевого продукта. В качестве производного пиразола используют бис(пиразол-4-ил)метан, а в качестве неорганической кислоты применяют бромо-водородную кислоту. Избыток кислоты удаляют на роторном испарителе до получения кристаллической массы белого цвета, к которой добавляют ацетон. Затем соль фильтруют, промывают небольшим количеством ацетона и высушивают при пониженном давлении. Проводят термическую обработку при 200°С в течение 1 ч (Broomhead J.A., Lynch M.J. The synthesis and characterization of dinuclear platinum complexes bridged by the 4,4'-dipyrazolylmethane ligand // Inorg. Chim. Acta. - 1995. - Vol.240. - P.13-17). После чего реакционную смесь выдерживают в вакууме при 200°С для удаления побочных продуктов. Остаток нейтрализуют раствором гидроксида натрия. Полученный целевой продукт фильтруют и высушивают в вакууме при 80°С (Wheate N.J., Broomhead J.A., Collins J.G., Anthony I.D. Thermal Rearrangement of N-Substituted Pyrazoles to 4,4'-Dipyrazolylmethane and 1,1,2-(4,4'4 -Tripyrazolyl)ethane // Aust. J. Chem. - 2001. - Vol.54. - P.141-144).

Недостатком описанного способа является длительность и сложность технологического процесса, обусловленные проведением термической обработки в течение одного часа и необходимостью использования вакуумной аппаратуры для удаления побочных продуктов после термической обработки, а также высокая себестоимость за счет применения дорогостоящей бромоводородной кислоты.

Предлагаемым изобретением решается задача ускорения и упрощения технологического процесса при снижении себестоимости целевого продукта.

Для получения данного технического результата в предлагаемом способе получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана, включающем взаимодействие производного пиразола и неорганической кислоты с образованием соли и термическую обработку с последующей нейтрализацией раствором щелочи с образованием целевого продукта, в качестве производного пиразола используют бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метан, а в качестве неорганической кислоты применяют хлороводородную, серную или ортофосфорную кислоту, причем проводят термическую обработку при температуре 200-230°С в течение 5-10 минут.

Ускорение за счет сокращения времени термической обработки и упрощение технологического процесса вследствие отсутствия необходимости выдержки реакционной смеси в вакууме после термической обработки из-за незначительного количества образующихся побочных продуктов при снижении себестоимости целевого продукта за счет использования доступных и дешевых неорганических кислот обеспечивается тем, что в качестве производного пиразола используют бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метан, а в качестве неорганической кислоты применяют хлороводородную, серную или ортофосфорную кислоту, причем проводят термическую обработку при температуре 200-230°С в течение 5-10 минут.

Проведение термической обработки при температуре 200-230°С в течение 5-10 минут является оптимальным. Снижение температуры менее 200°С и продолжительности менее 5 минут приводит к неполному протеканию реакции и, как следствие, уменьшению выхода целевого продукта. Увеличение температуры более 230°С и времени более 10 минут способствует необоснованному увеличению энергетических затрат и снижению выхода целевого продукта за счет увеличения количества побочных продуктов.

Предлагаемое изобретение поясняется таблицей, в которой показано влияние условий получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана на выход целевого продукта.

Способ получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляется следующим образом.

При взаимодействии производного пиразола, в качестве которого используют бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метан, и неорганической кислоты, в качестве которой применяют хлороводородную, серную или ортофосфорную кислоту, происходит образование соли бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метана.

Проводят термическую обработку соли бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метана при температуре 200-230°С в течение 5-10 минут с образованием соли бис(3,5-диметилпиразол-4-ил) метана и последующим охлаждением и нейтрализацией полученной соли раствором щелочи с образованием бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана, который отфильтровывают и промывают водой.

Способ получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют согласно следующим реакциям:

НХ - неорганическая кислота; X=Cl ^-, ,

Полученный данным способом бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метан описан с помощью его физико-химических характеристик (Kruger P.E., Moubaraki В., Fallon G.D., Murray K.S. Tetranuclear copper(II) complexes incorporating short and long metal-metal separations: synthesis, structure and magnetism // J. Chem. Soc., Dalton Trans. - 2000. - P.713-718).

Примеры конкретного выполнения предлагаемого способа.

Пример 1. К 0,408 г (2 ммоль) бис(3,5-диметилпиразол-1-ил) метана прибавляют 0,5 мл 35%-ного раствора хлороводородной кислоты (5,6 ммоль) и полученный раствор упаривают досуха. Проводят термическую обработку соли бис(3,5-диметилпиразол-1-ил)метана при температуре 215°С в течение 7 минут. После охлаждения к остатку добавляют 2 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Выпавший бесцветный осадок отфильтровывают и промывают водой. Выход целевого продукта составляет 0,370 г (91%).

Температура плавления 270-273°С (i-PrOH). Спектр ЯМР ¹H (300 МГц, ДМСО-d₆ ), , м.д.: 1,96 с (12Н, СН₃), 3,31 с (2Н, CH ₂). Спектр ЯМР ¹³С (75 МГц, ДМСО-d₆ ), , м.д.: 10,7 (СН₃), 16,7 (СН₂), 112,8 (Pz-C⁴), 140.4 (Pz-C³⁽⁵⁾).

Пример 2. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но термическую обработку проводят при температуре 200°С в течение 7 минут. Выход составляет 0,310 г (76%).

Пример 3. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но термическую обработку проводят при температуре 230°С в течение 7 минут. Выход составляет 0,348 г (85%).

Пример 4. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но термическую обработку проводят при температуре 250°С в течение 7 минут. Выход составляет 0,363 г (89%).

Пример 5. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но термическую обработку проводят при температуре 215°С в течение 2 минут. Выход составляет 0,319 г (78%).

Пример 6. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но термическую обработку проводят при температуре 215°С в течение 20 минут. Выход составляет 0,341 г (84%).

Пример 7. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но в качестве неорганической кислоты используют серную кислоту. Выход составляет 0,345 г (85%).

Пример 8. Получение бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана осуществляют по примеру 1, но в качестве неорганической кислоты применяют ортофосфорную кислоту. Выход составляет 0,332 г (81%).

Таким образом, применение предлагаемого способа приводит к ускорению и упрощению технологического процесса при снижении себестоимости целевого продукта.

Таблица
Влияние условий получения бис(3,5-диметилпиразол-4-ил)метана на выход целевого продукта
Номер примера	Неорганическая кислота	Температура термической обработки, °С	Продолжительность термической обработки, мин	Выход целевого продукта, %
1	HCl	215	7	91
2	HCl	200	7	76
3	HCl	230	7	85
4	HCl	215	2	78
5	HCl	215	20	84
6	HCl	250	7	89
7	H2SO 4	215	7	85
8	H3SO 4	215	7	81