способ совместного получения 4-алкилхинолина и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-n,n-диметилметанамина

Формула изобретения

Способ получения 4-алкилхинолина и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамина формулы (1) и (2)



характеризующийся тем, что о-йоданилин подвергают взаимодействию с N,N-диметил-2-алкин-1-амином, (где алкин = гептин, октин, ундецин) в присутствии солей хлорида лития (LiCl), карбоната калия (К₂СО₃), палладиевого катализатора Pd(OAc)₂ при мольном соотношении о-йоданилин: N,N-диметил-2-алкин-1-амин: LiCl:К₂СО₃:Pd(OAc)₂=10:(25-35):10:(25-35):(0,5-1,0), при температуре 90-110°С и атмосферном давлении, предпочтительно 100°С, в течение 18-22 ч в ДМФА в качестве растворителя.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу совместного получения 4-алкилхинолина и (2,3-диалкил-4-хинолинил)- N,N-диметилметанамина формулы (1) и (2):

Соединения хинолинового ряда могут найти применение в тонком органическом синтезе, а также производстве продуктов малотоннажной химии - красителей, лекарственных препаратов, средств химической защиты растений, поверхностно-активных веществ, селективных сорбентов и экстрагентов (Ф.А.Селимов, У.М.Джемилев, О.А.Пташко. Металлокомплексный катализ в синтезе пиридиновых оснований. М.: Химия. 2003. 303 с.).

Известен способ (J.Watanabe, J.Tsuji, J.Ohsugi. The ruthenium catalized N-alkylation and N-heterocyclization of aniline using alcohols and aldehydes. Tetrahedron Lett. 1981. v.22. № 28. p.2667) получения соединений хинолинового ряда общей формулы (3) взаимодействием анилина с непредельными спиртами под действием катализатора RuCl₂(РРh₃) ₃ при температуре 180°С по схеме:

Известным способом не могут быть получены 4-алкилхинолины и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамины формулы (1) и (2).

Известен способ (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 СССР. 1991. № 6. С.1407-1413) получения соединения хинолинового ряда общей формулы (4) взаимодействием анилина с масляным альдегидом под действием Pd-содержащего трехкомпонентного катализатора Pd(acac) ₂-PPh₃-AlEt₃ при температуре 200°C с выходом 27% по схеме:

Известный способ не позволяет синтезировать 4-алкилхинолины и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамины формулы (1) и (2).

Предлагается новый способ совместного получения 4-алкилхинолинов и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанаминов формулы (1) и (2).

Сущность способа заключается во взаимодействии о-йоданилина с N,N-диметил-2-алкин-1-амином, где (алкин = гептин, октин, ундецин) в присутствии солей хлорида лития (LiCl), карбоната калия (К₂СО₃), палладиевого катализатора Pd(OAc)₂, взятыми в соотношении о-йоданилин: N,N-диметил-2-алкин-1-амин: LiCl:К₂СО ₃:Pd(OAc)₂=10:(25-35):10:(25-35):(0.5-1.0), предпочтительно 10:30:10:30:0.8 ммолей, в ДМФА в качестве растворителя при температуре 90-110°С, предпочтительно 100°С, и атмосферном давлении в течение 18-22 ч. Совместный выход 4-алкилхинолинов (1) и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанаминов (2) составляет 74-97%, соотношение (1):(2)~1:3. Реакция протекает по схеме:

Хинолины (1) и (2) образуются только лишь с участием о-иоданилина и N,N-диметил-2-алкин-1-аминов. В присутствии других дизамещенных ацетиленов (например, диалкил(фенил)ацетилены) или других производных иоданилина (например, м- или n-иоданилины) целевые продукты (1) и (2) не образуются.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Pd(OAc)₂ больше 10 мол % по отношению к о-йоданилину не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1) и (2). Использование катализатора Pd(OAc)₂ менее 5 мол % снижает выход (1) и (2), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. LiCl следует брать в эквимольном количестве по отношению к о-йоданилину, а N,N-диметил-2-алкин-1-амин и К₂СО₃ в (2.5-3.5)-кратном избытке. Реакции следует проводить при температуре 90-110°С. При температуре выше 120°С увеличиваются энергозатраты, а при температуре меньше 80°С значительно снижается скорость реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В известном способе используются в качестве исходных соединений анилин и масляный альдегид, реакция идет под действием Pd-содержащего трехкомпонентного катализатора Pd(асас)₂-PPh₃ -AlEt₃ при температуре 200°С.

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются о-йоданилин, N,N-диметил-2-алкин-1-амины, соли хлорида лития (LiCl) и карбоната калия (К₂СО₃), реакция идет под действием палладиевого катализатора Pd(OAc)₂ при температуре 90-110°С.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

В отличие от известного предлагаемый способ позволяет получать с высокими выходами 4-алкилхинолины (1) и (2,3-диалкил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамины (2).

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, помещают 10 мл ДМФА в качестве растворителя, 30 ммолей К₂СО₃, 10 ммолей LiCl, 0.8 ммолей Pd(OAc)₂, 10 ммолей о-йоданилина и 10 ммолей N,N-диметил-2-гептин-1-амина, температуру поднимают до 100°С и выдерживают в течение 20 ч. Из реакционной массы выделяют 4-пентилхинолин (1) и (2,3-дипентил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамин (2) с общим выходом 85% в соотношении (1):(2)~1:3. Соединения 1 и 2 разделяли колоночной хроматографией, элюент гексан: этилацетат, в соотношении 7:3.

Спектральные характеристики 4-пентилхинолина (1) и (2,3-дипентил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамина (2).

Спектр ЯМР ¹Н (СDСl₃ , , м.д.) 4-пентилхинолина (1): 0.91 т (3Н, J 7.0 Гц), 1.34-1.47 м (6Н), 3.05 т (2Н, J 7.0 Гц), 7.21 д (J 4.4 Гц, 1Н), 7.54 м (1Н), 7.69 м (1Н), 8.03 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.11 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.80 д (1Н, J 4.0 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.99, 22.49, 29.75, 31.83, 32.10, 118.81, 123.60, 126.20, 127.63, 128.95, 130.13, 148.30, 148.82, 150.12.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, , м.д.) (2,3-дипентил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамина (2): 0.95 т (J 6.8 Гц, 6Н), 1.34-1.51 м (8Н), 1.54 м, (2Н), 1.72 м (2Н), 2.32 с (6Н), 2.93 м (2Н), 3.06 м (2Н), 3.84 с (2Н), 7.46 м (1Н), 7.56 м (1Н), 7.99 д (J 8.4 Гц, 1Н), 8.22 д (1Н, J 8.4 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 14.05, 14.08, 22.42, 22.62, 28.83, 29.82, 30.99, 32.25, 32.44, 36.54, 45.49, 55.56, 124.66, 125.44, 127.17, 127.89, 129.39, 133.74, 140.40, 146.37, 162.10.

Спектр ЯМР ¹ Н 4-октилхинолина, , м.д.: 0.92 т (3Н, J 7.0 Гц), 1.31-1.51 м (12Н), 3.07 т (2Н, J 7.0 Гц), 7.22 д (J 4.4 Гц, 1Н), 7.54 м (1Н), 7.70 м (1Н), 8.03 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.12 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.81 д (1Н, J 4.0 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 14.01, 22.48, 28.70, 28.98, 29.45, 30.11, 31.81, 31.98, 118.68, 123.61, 126.21, 127.65, 128.95, 130.15, 148.31, 148.83, 150.15.

Спектр ЯМР ¹Н (2,3-диоктил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамин , м.д.: 0.89 т (J 6.8 Гц, 6Н), 1.26-1.52 м (20Н), 1.52-1.82 м, (4Н), 2.32 с (6Н), 2.94 т (J 7.8 Гц, 2Н), 2.99 т (J 7.6 Гц, 2Н), 3.85 с (2Н), 7.46 м (1Н), 7.59 м (1Н), 7.99 д (J 8.4 Гц, 1Н), 8.22 д (1Н, J 8.4 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.98, 22.19, 28.87, 29.30, 29.30, 29.32, 29.55, 30.04, 30.11, 30.26, 31.27, 31.89, 36.59, 45.50, 55.57, 124.45, 125.42, 127.16, 127.86, 129.16, 133.74, 140.34, 146.41, 162.09.

Спектр ЯМР ¹H 4-Бутилхинолин , м.д.: 0.90 т (3Н, J 7.0 Гц), 1.32-1.46 м, (4Н), 3.07 т (2Н, J 7.0 Гц), 7.21 д (1Н, J 4.4 Гц), 7.55 м (1Н), 7.68 м (1Н), 8.02 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.11 д (1Н, J 8.2 Гц), 8.81 д (1Н, J 4.0 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.99, 22.48, 31.85, 32.09, 118.79, 123.58, 126.21, 127.64, 128.95, 130.13, 148.35, 148.84, 150.13.

Спектр ЯМР ¹H (2,3-Дибутил-4-хинолинил)-N,N-диметилметанамин, , м.д.: 1.02 т (J 7.0 Гц, 3Н), 1.00 т (J 7.0 Гц, 3Н), 1.46-1.53 м (8Н), 2.99 м (2Н), 2.95 м (2Н), 2.32 с (6Н), 3.85 с (2Н), 7.47 м (1Н), 7.59 м (1Н), 7.99 д (J 8.4 Гц, 1Н), 8.21 д (1Н, J 8.4 Гц). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.86, 14.04, 23.13, 23.30, 28.52, 32.24, 33.39, 36.24, 45.49, 55.53, 124.44, 125.42, 127.167, 127.87, 129.15, 133.68, 140.37, 150.17, 162.05.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Опыты проводили в ДМФА, взятом в качестве растворителя.