Научная статья на тему 'ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ АМИНИРОВАНИЕ N,N-ДИМЕТИЛАНИЛИНА'

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ АМИНИРОВАНИЕ N,N-ДИМЕТИЛАНИЛИНА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
118
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАТОД / МЕДИАТОРНАЯ СИСТЕМА TI(IV)/TI(III) / ГИДРОКСИЛАМИН / N / N-ДИМЕТИЛАНИЛИН / АМИНОКАТИОН-РАДИКАЛЬНОЕ АРОМАТИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Лисицын Юрий Анатольевич

В водных растворах 7-16 М серной кислоты при 40 °C изучен процесс непрямого катодного аминирования N,N-диметиланилина с помощью системы Ti(IV) - NH2OH. Повышение концентрации кислоты сопровождается возрастанием эффективности аминокатион-радикального замещения. В 16 М H2SO4 получены N,N-диметил- п - и N,N-диметил- м -фенилендиамины (2:3) с общими выходами по току и диметиланилину соответственно 94% и 100%. Проведен сравнительный анализ результатов аминирования N,N-диметиланилина и анилина в сернокислых средах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ELECTROCHEMICAL AMINATION OF N,N-DIMETHYLANILINE

The process of indirect cathodic amination of N,N-dimethylaniline using the Ti(IV) - NH2OH system was studied in aqueous solutions of 7-16 M sulfuric acid at 40 °C. An increase in the acid concentration was accompanied by a raise in the efficiency of amine radical cation substitution. In 16 M H2SO4, N,N-dimethyl- p - and N,N-dimethyl- m -phenylenediamines (2:3) were obtained with the total current and dimethylaniline yields of 94% and 100%, respectively. Comparative analysis of the results of amination of N,N-dimethylaniline and aniline in the sulfuric acid media was carried out.

Текст научной работы на тему «ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ АМИНИРОВАНИЕ N,N-ДИМЕТИЛАНИЛИНА»

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

2021, Т. 163, кн. 1 ISSN 2542-064X ^гМ)

С. 20-28 ISSN 2500-218X (Мта)

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

УДК 544.6+547-304.2 doi: 10.26907/2542-064X.2021.1.20-28

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ АМИНИРОВАНИЕ N,N-ДИМЕ ТИЛАНИЛИНА

Ю.А. Лисицын

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Аннотация

В водных растворах 7-16 М серной кислоты при 40 °С изучен процесс непрямого катодного аминирования ^^диметиланилина с помощью системы ТЩУ) - NH2OH. Повышение концентрации кислоты сопровождается возрастанием эффективности амино-катион-радикального замещения. В 16 М H2SO4 получены ^^диметил-и- и ^М-диме-тил-.-фенилендиамины (2:3) с общими выходами по току и диметиланилину соответственно 94% и 100%. Проведен сравнительный анализ результатов аминирования диметиланилина и анилина в сернокислых средах.

Ключевые слова: катод, медиаторная система ТЩУУЩШ), гидроксиламин, N,N-диметиланилин, аминокатион-радикальное ароматическое замещение

Введение

В водных растворах серной кислоты электрохимическое аминирование анилина с помощью гидроксиламина и медиаторной системы Т1(1У)/Т1(Ш) приводит к образованию изомерных фенилендиаминов [1]. Их состав и общий выход по току (ВТ) зависят главным образом от концентрации кислоты, определяющей состояние анилина в католите [1-3] и редокс-потенциал пары Т1(1У)/П(Ш) [4, 5].

В 0.5 М Н2804 ароматический субстрат находится практически исключительно в протонированном состоянии, дезактивированном по отношению к элек-трофильным реагентам, и единственным продуктом замещения, образующимся с выходом по току 0.1%, является .-фенилендиамин [6]. В первом приближении процесс электрохимической функционализации ионов анилиния можно описать схемой 1 [3, 5, 7].

Катод:

Т1(1У) + е -► Т1(Ш). (1)

Католит:

1ЧН2ОН + Н+ ^ " ЙН30Н, (2)

■П(Ш) + КН2ОН -► [Т1(1У)>Ш2]' + ОН~ (3)

[Т1(1У)>Щ2]' + Н+ ^ " Т1(1У) + ТЧНз, (4)

[Т1(1У)КН2]

С6н5йн3

[Н3КС6Н5КН2Т1(1У)]'+, (5)

КНз .++ —--► [Н3ЫС6Н5ЫН3] , (6)

[Н3КС6Н5Гт2гП(1У)]*+ -► Н3ТЧС6Н4КН2 + Т^Ш) + Н+, (7)

[Н3МС6Н5КН3],++ + Т1(1У) -► н35с6н4йн3 + Т1(Ш) + Н+, (8)

+ н+ + +

Н31чГС6Н41чГН2 ^ " Н3КС6Н4>Ш3. (9)

Схема 1

Основное количество гидроксиламина в этих условиях превращается в аммиак (ионы аммония) вследствие высокой скорости конкурентной замещению реакции:

н+

[Т1(1У)1ЧН2]* + ТХШ) — » 2 "П(1У) + ЫН3. (10)

Повышение концентрации кислоты в католите сопровождается появлением активированных молекулярных ассоциатов анилина, возникающих, по-видимому, вследствие взаимодействия катионов С6Н5МНз+ с сульфат-ионами. Содержание частиц С6Н5МН2^04-, дающих при аминировании п- и о-фенилендиамины, максимально в растворах 9-11 М Н^04 [1]. В данных средах м-фенилендиамин образуется лишь в следовых количествах, а доминирующим продуктом замещения является п-фенилендиамин, его ВТ более чем в три раза превышает выход орто-изомера.

В настоящей работе в сернокислых средах проведена серия электролизов системы Т^ГУ) - КН20Н - К,К-диметиланилин. Цель исследования заключалась в сравнительном анализе процессов аминирования анилинов, содержащих незамещенную и замещенную аминогруппы, а также в оценке возможности селективного синтеза ^^диметил-п-фенилендиамина.

Экспериментальная часть

Аминирование ^^диметиланилина проводили в трехэлектродной стеклянной электрохимической ячейке нашей конструкции [1], позволяющей работать как с твердым, так и с жидким катодами при постоянстве площади последнего в условиях интенсивного перемешивания электролита. В настоящем исследовании в качестве катода использовали ртутный (11.0 см ) и платиновый (8.2 см ) электроды. Ячейка с разделенными керамической диафрагмой катодным и анодным пространствами имела рубашку для термостатирования, капилляр Луггина, обратный холодильник и капилляр для подачи инертного газа в католит.

Католит объемом 25 мл содержал водный раствор серной кислоты требуемой концентрации, 0.1 М Ti(IV), 0.2 М NH2OH и 0.1 М ^^диметиланилина. Электролит, перемешиваемый при помощи магнитной мешалки IKA RET basic safety control (IKA-Werke GmbH & Co. KG, Германия), в течение 30 мин дезаэ-рировали потоком аргона, пропущенным через склянку Дрекселя, содержащую H2SO4 исследуемой концентрации, затем нагревали до 40 °C и подвергали электролизу при пропускании инертного газа над раствором.

Платиновый катод (проволоку диаметром 1 мм, свернутую в виде конусообразной спирали с уменьшающимся радиусом при удалении от диафрагмы) перед экспериментом промывали последовательно ацетоном и водой и подвергали анодно-катодной поляризации при силе тока ±0.5 А в растворе кислоты рассматриваемой концентрации. В качестве анода и анолита использовали электрод из платинированной платины [8, с. 21] и раствор H2SO4, имеющий концентрацию кислоты католита.

Аминирование ^^диметиланилина выполняли при плотности тока (/) -2 мА/см с помощью потенциостата-гальваностата Autolab PGSTAT 302N (Metrohm, Нидерланды). Потенциал катода контролировали относительно хло-ридсеребряного электрода.

После окончания электролиза католит перемешивали в инертной атмосфере ячейки еще 10 мин. Затем, разбавив холодной водой до концентрации кислоты 1.0-1.5 М, нейтрализовали последовательной обработкой насыщенным водным раствором NaOH (при охлаждении) и NaHCO3.

Изомерные диметилфенилендиамины экстрагировали хлороформом, концентрировали в вакууме [роторный испаритель RE-52AA (LEKI, Финляндия)] и анализировали с помощью хроматографа Хроматэк-Кристалл 5000.2 (Хроматэк, Россия), используя пламенно-ионизационный детектор и капиллярные колонки BPX35 и SP-Sil 8 CB (60 м х 0.25 мм х 0.25 мкм). Температура колонок составляла 160 °C, давление гелия, газа-носителя, - 200 кПа.

В работе использовали раствор 1.2 М Ti(IV) в водной 4 М H2SO4 (ч.д.а.); H2SO4 (х.ч.); перекристаллизованный в воде сернокислый гидроксиламин (Acros, 99%); перегнанные ацетон (ч.д.а.) и хлороформ (х.ч.); NaOH (ч.д.а); NaHCO3 (х.ч.); ^^диметиланилин (ч.), очищенный вакуумной перегонкой над KOH (Acros, for analysis, 85%); изомерные ^^диметиланилины, полученные из их солянокислых солей (Aldrich, 99%); ртуть (Р0), очищенную обработкой кислородом воздуха в 10%-ном водном растворе перегнанной HNO3 (х.ч.); бидистил-лированную воду.

Результаты и их обсуждение

Учитывая данные о влиянии концентрации H2SO4 на эффективность и ре-гиоселективность процесса электрохимического аминирования анилина [1, 6], электролизы системы Ti(IV) - NH2OH - N^N-диметиланилин проводили при трех ключевых концентрациях кислоты, в ее 7, 10 и 16 М водных растворах. Выбор 7 М H2SO4 был связан с резким увеличением в более кислых средах общего ВТ изомерных фенилендиаминов, обусловленным, с одной стороны, активацией ионов анилиния вследствие процессов их ассоциации с сульфат-ионами, а с другой - уменьшением доли аминирующего реагента, исчезающего

в нецелевой реакции (10) из-за смещения равновесия (4) вправо и снижения восстановительного потенциала титана(ГГГ) [5]. В 10 М Н2804, в которой катодное восстановление Т^ГУ) протекает уже обратимо [5], практически полное отсутствие м-фенилендиамина давало определенный шанс селективного синтеза NN диметил-п-фенилендиамина за счет ожидаемого проявления стерического эффекта метильных групп. В растворе же 16 М кислоты наблюдается наиболее существенное подавление реакции образования аммиака при очень малой вероятности протекания процесса сульфирования ароматического кольца N,N-диметил-анилина (в 18 М Н2804 сульфирование анилина приводит к уменьшению общего выхода изомерных фенилендиаминов по субстрату до 90% [1]).

Принимая во внимание, что при катион-радикальном аминировании органических соединений роль катода ограничена генерированием Т^Ш) [1-3], для гарантированного предотвращения нецелевого процесса электрохимического восстановления ионов гидроксония в 7 М Н2804 (точнее частиц Н502+ [9]) в качестве катода использовали ртутный электрод, характеризующийся высоким перенапряжением выделения водорода [10]. В более кислых средах применяли платиновый катод. Так как титан(Ш) образуется не только на рабочем электроде, но и в реакциях типа (7) и (8), для снижения его концентрации в католите и, следовательно, скорости реакции (10) электролизы системы, содержащей NN диметиланилин, проводили при плотности тока, в три раза меньшей по сравнению с использованной при аминировании анилина [1]. Количество электричества (0, пропускаемое через электролит, составляло 241.2 Кл и соответствовало половине теоретически необходимого для полной конверсии источника амино-радикалов в процессе с потреблением одного электрона на его молекулу. Мерой эффективности электрохимического процесса служил общий выход по току изомерных N,N-диметилфенилендиаминов.

Во всех рассмотренных средах аминирование N,N-диметиланилина протекает при положительных потенциалах, то есть в отсутствие процесса катодного выделения Н2. При замене у атома азота анилина атомов водорода на метильные группы влияние кислотности электролита на результаты функционализации ароматического субстрата в целом сохраняется. В случае использования ртутного катода в 7 М Н2804 общие выходы по току N,N-диметилфенилендиаминов (табл. 1) и фенилендиаминов (~3% [1]) являются невысокими. Повышение концентрации кислоты сопровождается возрастанием эффективности замещения (табл. 1; выходы фенилендиаминов в 10 и 16 М Н2804 составляют соответственно около 31% и 67% [1]).

Зависимости изомерного состава N,N-диметилфенилендиаминов от содержания кислоты (табл. 1) также похожи на соответствующие зависимости фени-лендиаминов [1]. Как и в случае п- и о-фенилендиаминов, доли N,N-диметил-n-и N,N-диметил-о-фенилендиаминов максимальны в растворе 10 М Н2804, в средах с большей и меньшей концентрациями кислоты возрастает доля мета-изомера. Однако наличие более объемных по сравнению с атомами водорода электро-нодонорных метильных заместителей при атоме азота приводит к трем основным последствиям - снижению доли орто-изомера, повышению соотношения мета-изомер/пара-изомер во всех сернокислых католитах и существенному падению общего выхода диаминосоединений в 10 М Н2804.

Табл. 1

Влияние концентрации Н2804 на изомерный состав и выходы по току ^^диметилфени-лендиаминов в процессе аминирования ^^диметиланилина [сд^у) = 0.1 М, см^0Н = 0.2 М,

солдат = 0.1 М, I = -2 мА/см2, Q = 241.2 Кл, Т = 40 °С]

Н2804, М ВТ (доля), %

орто пара мета Е

7 ~0 (~0) 0.62 (57.9) 0.45 (42.1) 1.07

10 0.09 (2.0) 4.42 (94.4) 0.17 (3.6) 4.68

16 ~0 (~0) 38.0 (40.3) 56.2 (59.7) 94.2

Примечание. В 7 М катод - Щ, в 10 и 16 М - Р!

В растворах с концентрацией кислоты более 0.5 М ^^диметиланилин, подобно анилину и его замещенным производным [11-13], может, по-видимому, находиться в виде катионов I, молекулярных ассоциатов II, ионных пар III и катионных ассоциатов IV (схема 2).

н3с сн3 \/

во,

Н3С сн3 \/

N • Н80;

Н3С сн3 НЫ?"Н804"

Н3С сн3

ч

Н>Г- Н2804

н

л

II III

Схема 2

IV

Основным аминирующим реагентом в данных средах является аминокатион-радикал (уравнение (6)), проявляющий ярко выраженные электрофильные свойства [2, 3, 14]. Диметиламмониевые группы в ионах ^^диметиланилиния и его ассоциатах с молекулами серной кислоты выступают по отношению к катион-радикалам дезактивирующими мета-ориентантами. Молекулярные ассоциаты II, напротив, являются активированными, и атака аминокатион-радикалов направляется диметиламиногруппами в орто- и «ара-положения ароматических колец. Что касается ионных пар III, то влияние в них положительных зарядов димети-ламмониевых групп на кольца в значительной степени компенсировано отрицательными зарядами гидросульфат-ионов, за исключением эффекта поля [15, 16], и дезактивированными являются только орто-положения колец, тогда как мета-и «ара-положения являются практически равнозначными и неактивированными. Следовательно, атака аминокатион-радикалами частиц I и IV должна приводить к образованию ^^диметил-м-фенилендиамина, частиц II - ^^диметил-п-и ^^диметил-о-фенилендиаминов, а частиц III - главным образом ^^диме-тил-п- и ^^диметил-м-фенилендиаминов.

Результаты аминирования ^^диметиланилина (табл. 1) свидетельствуют о том, что часть субстрата определенно находится в виде его активированных ассоциатов II. Однако концентрация и доля этих ассоциатов существенно ниже концентрации и доли аналогичных частиц, образуемых молекулами анилина в тех

же самых условиях. На это, в первую очередь, указывают существенно меньшие выходы по току и доли N,N-диметил-о-фенилендиамина по сравнению с о-фени-лендиамином [1], хотя при функционализации анилина и использовалась более высокая катодная плотность тока; ВТ о-фенилендиамина в растворах 7, 10 и 16 М Н2804 составляют соответственно около 0.4%, 7.6% и 1.1%, а доли - 13%, 24% и 1.6%. Кроме того, во всех растворах общие выходы и доли о- и п-фениленди-аминов [1] также больше аналогичных величин, полученных для ^^диметил-о- и ^^диметил-п-фенилендиаминов (табл. 1).

Меньшая доля молекулярных ассоциатов в сернокислых растворах N,N-диме-тиланилина обусловлена, вероятно, тем, что метильные группы, подавая электронную плотность на протонированный атом азота, усиливают прочность связи К-Н, вследствие чего затрудняют отрыв протона сульфат-ионом от ^^диме-тиламмониевой группы (рКа К,К-диметиланилина и анилина равны соответственно 5.15 и 4.62 [17]).

К,К-диметил-п-фенилендиамин может образовываться как из ассоциатов II, так и из ионных пар III. Принимая в расчет долю мета-изомера в 10 М Н2804 (табл. 1), можно утверждать, что замена в молекулярных ассоциатах аминогрупп на диметиламиногруппы приводит к резкому возрастанию отношения пара-изомер/орто-изомер ([1], табл. 1). Такой результат является, очевидно, следствием проявления стерического эффекта метильных групп. Однако, хотя селективность функционализации N,N-диметиланилина до ^^диметил-п-фени-лендиамина в этих условиях и достигает 94.4% (табл. 1), низкая эффективность процесса замещения не позволяет, по-видимому, использовать электрохимический вариант аминирования для препаративного синтеза вышеупомянутого продукта.

Замена аминогруппы на диметиламиногруппу находит отражение и в увеличении отношения мета-изомер/пара-изомер в 7 и 16 М Н2804 соответственно с 0.10 до 0.73 и с 0.67 до 1.48 ([1], табл. 1). Данный результат обусловлен, по-видимому, меньшей дезактивацией ароматических колец в частицах I и IV по сравнению с кольцами в подобных им частицах анилиния. В средах с концентрацией кислоты 10 и более моль/л повышение отношения мета-изомер/пара-изомер связано также с уменьшением доли ионных пар вследствие ослабления электростатического взаимодействия.

Наибольший общий выход изомерных N,N-диметилфенилендиаминов наблюдается в 16 М Н2804 (табл. 1). В этих условиях за счет высокой протогенной активности раствора и невысокого восстановительного потенциала Т^Ш) в наименьшей степени проявляется конкурентная замещению реакция образования аммиака, и ВТ диметилфенилендиаминов достигает 94.2%.

Во всех рассмотренных средах выходы изомерных N,N-диметилфенилен-диаминов по N,N-диметиланилину являются количественными.

Таким образом, появление у атома азота анилина метильных групп вместо атомов водорода приводит к уменьшению дезактивирующего влияния прото-нированного заместителя, проявлению стерического эффекта и снижению общей доли молекулярных ассоциатов и ионных пар субстрата. К сожалению, использование системы Т^!У) - КН20Н - К,К-диметиланилин для электросинтеза К,К-диметил-п-фенилендиамина является, по-видимому, нецелесообразным.

Литература

1. Лисицын Ю.А., Макарова О.Н., Каргин Ю.М. Электрохимическое аминирование. VII. Введение аминогруппы в ароматическое кольцо // Журн. общ. химии. - 1999. -Т. 69, Вып. 2. - С. 286-290.

2. Лисицын Ю.А., Каргин Ю.М. Электрохимическое аминирование непредельных и ароматических соединений // Электрохимия. - 2000. - T. 36, № 2. - C. 103-114.

3. Лисицын Ю.А., Бусыгина Н.В., Каргин, Ю.М. Электрохимическое катион-радикальное аминирование ароматических соединений // Рос. хим. журн. - 2005. - Т. 49, № 5. -С. 121-128.

4. Fatouros N., Krulic D., Larabi N. Electrochemical kinetics of the Ti(IV)/Ti(III) couple in sulfuric acid // J. Electroanal. Chem. - 2004. - V. 568, No 1-2. - P. 55-64. - doi: 10.1016/j.jelechem.2004.01.006.

5. Лисицын Ю.А., Бусыгина Н.В., Зявкина Ю.И., Штырлин В.Г. Электрохимическое аминирование. Медиаторная система Ti(IV)/Ti(III) в водных растворах серной кислоты // Электрохимия. - 2010. - Т. 46, № 5. - С. 544-555.

6. Лисицын ЮА., Каргин Ю.М. Электрохимическое аминирование. II. Реакционная способность ароматических соединений // Журн. общ. химии. - 1993. - Т. 63, Вып. 11. -С. 2542-2546.

7. Michejda Ch.J., Campbell D.H. Amphoteric amino radicals // Tetrahedron Lett. - 1977. -V. 18, No 6. - P. 577-580. - doi: 10.1016/S0040-4039(01)92698-X.

8. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Практикум по электрохимии. - М.: Высш. шк., 1991. -288 c.

9. Либрович Н.Б., Майоров В.Д. Ионно-молекулярный состав водных растворов серной кислоты при 25 °С // Изв. АН. СССР. Сер. хим. - 1977. - Т. 26, № 3. - С. 684-687.

10. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., ЦирлинаГ.А. Электрохимия. - СПб.: Лань, 2015. - 672 с.

11. Лисицын Ю.А., Сухов А.В. Электрохимическое аминирование. Селективная функцио-нализация пара- и орто-анизидинов в водных растворах серной кислоты // Электрохимия. - 2019. - Т. 55, № 1. - С. 125-128. - doi: 10.1134/S0424857018130339.

12. Лисицын ЮА. Электрохимическое аминирование п-хлоранилина // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2019. - Т. 161, кн. 2. - С. 222-230. - doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.222-230.

13. Лисицын Ю.А., Сухов А.В. Электрохимическое аминирование изомерных хлорани-линов в водных растворах серной кислоты // Электрохимия. - 2020. - Т. 56, № 5. -С. 450-455. - doi: 10.31857/S0424857020050084.

14. Citterio A., Gentile A., Minisci F., Navarrini V., Sarravalle M., Ventura S. Polar effects in free radical reactions. Homolytic aromatic amination by the amino radical cation, •+NH3: Reactivity and selectivity // J. Org. Chem. - 1984. - V. 49, No 23. - P. 44794482. - doi: 10.1021/jo00197a030.

15. ИнгольдК. Теоретические основы органической химии. - М.: Мир, 1973. - 1055 с.

16. Номенклатурные правила ИЮПАК по химии. Т. 5: Физическая органическая химия. - М.: ВИНИТИ, 1985. - 380 с.

17. СайксП. Механизмы реакций в органической химии. - М.: Химия, 1991. - 448 c.

Поступила в редакцию 17.01.2021

Лисицын Юрий Анатольевич, кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии Казанский (Приволжский) федеральный университет ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия Е-та11: Yuri.Lisitsyn@kpfu.ru

ISSN 2542-064X (Print) ISSN 2500-218X (Online)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

UCHENYE ZAPISKI KAZANSKOGO UNIVERSITETA. SERIYA ESTESTVENNYE NAUKI (Proceedings of Kazan University. Natural Sciences Series)

2021, vol. 163, no. 1, pp. 20-28

ORIGINAL ARTICLE

doi: 10.26907/2542-064X.2021.1.20-28

Electrochemical Amination of N,N-Dimethylaniline

Yu.A. Lisitsyn

Kazan Federal University, Kazan, 420008 Russia E-mail: Yuri.Lisitsyn@kpfu.ru

Received January 17, 2021

Abstract

The process of indirect cathodic amination of N,N-dimethylaniline using the Ti(IV) - NH2OH system was studied in aqueous solutions of 7-16 M sulfuric acid at 40 °C. An increase in the acid concentration was accompanied by a raise in the efficiency of amine radical cation substitution. In 16 M H2SO4, N,N-dimethyl-p- and N,N-dimethyl-m-phenylenediamines (2:3) were obtained with the total current and dimethylaniline yields of 94% and 100%, respectively. Comparative analysis of the results of amination of N,N-dimethylaniline and aniline in the sulfuric acid media was carried out.

Keywords: cathode, Ti(IV)/Ti(III) mediator system, hydroxylamine, N,N-dimethylaniline, amine radical cation aromatic substitution

References

1. Lisitsyn Yu.A., Makarova O.N., Kargin Yu.M. Electrochemical amination: VII. Introduction of amino group into aromatic ring. Russ. J. Gen. Chem., 1999, vol. 69, no. 2, pp. 275-279.

2. Lisitsyn Yu.A., Kargin Yu.M. Electrochemical amination of unsaturated and aromatic compounds. Russ. J. Electrochem., vol. 36, no. 2, pp. 89-99. doi: 10.1007/BF02756893.

3. Lisitsyn Yu.A., Busygina N.V., Kargin, Yu.M. Electrochemical cation-radical amination of aromatic compounds. Ross. Khim. Zh., 2005, vol. 49, no. 5, pp. 121-128. (In Russian)

4. Fatouros N., Krulic D., Larabi N. Electrochemical kinetics of the Ti(IV)/Ti(III) couple in sulfuric acid. J. Electroanal. Chem., 2004, vol. 568, nos. 1-2, pp. 55-64. doi: 10.1016/j.jelechem.2004.01.006.

5. Lisitsyn Yu.A., Busygina N.V., Zyavkina Yu.I., Shtyrlin V.G. Electrochemical amination. Ti(IV)/Ti(III) mediator system in aqueous solutions of sulfuric acid. Russ. J. Electrochem., 2010, vol. 46, no. 5, pp. 512-523. doi: 10.1134/S1023193510050046.

6. Lisitsyn Yu.A., Kargin Yu.M. Electrochemical amination. III. Reactivity of aromatic compounds. Russ. J. Gen. Chem., 1993, vol. 63, no. 11, pt. 2, pp. 1764-1766.

7. Michejda Ch.J., Campbell D.H. Amphoteric amino radicals. Tetrahedron Lett., 1977, vol. 18, no. 6, pp. 577-580. doi: 10.1016/S0040-4039(01)92698-X.

8. Damaskin B.B., Petrii O.A. Praktikum po elektrokhimii [Laboratory Course in Electrochemistry]. Moscow, Vyssh. Shk., 1991. 288 p. (In Russian)

9. Librovich N.B. Maiorov V.D. Ionic-molecular composition of aqueous sulfuric acid solutions at 25°. Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci, 1977, vol. 26, no. 3, pp. 621-623. doi: 10.1007/BF01179485.

10. Damaskin B.B., Petrii O.A., Tsirlina G.A. Elektrokhimiya [Electrochemistry]. St. Petersburg, Lan', 2015. 672 p. (In Russian)

11. Lisitsyn Yu.A., Sukhov A.V. Electrochemical amination. Selective functionalization of para- and ortho-anisidines in aqueous sulfuric acid solutions. Russ. J. Electrochem., 2018, vol. 54, no. 12, pp. 12941297. doi: 10.1134/S102319351813027X.

12. Lisitsyn Yu.A. Electrochemical amination ofpara-chloroaniline. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 2, pp. 222-230. doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.222-230. (In Russian)

13. Lisitsyn Yu.A., Sukhov A.V. Electrochemical amination of isomeric chloroanilines in aqueous solutions of sulfuric acid. Russ. J. Electrochem., 2020, vol. 56, no. 5, pp. 426-430. doi: 10.1134/S1023193520050080.

14. Citterio A., Gentile A., Minisci F., Navarrini V., Serravalle M., Ventura S. Polar effects in free radical reactions. Homolytic aromatic amination by the amino radical cation, •+NH3: Reactivity and selectivity. J. Org. Chem., 1984, vol. 49, no. 23, pp. 4479-4482. doi: 10.1021/jo00197a030.

15. Ingold C.K. Structure and Mechanism in Organic Chemistry. Ithaca, London, Cornell Univ. Press, 1969. 1266 p.

16. Nomenklaturnye pravila IYuPAKpo khimii. T. 5. Fizicheskaya organicheskaya khimiya [IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry]. Vol. 5: Physical organic chemistry. Moscow, VINITI, 1985. 380 p. (In Russian)

17. Sykes P. A Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry. Longman Publ. Group, 1986. 416 p.

Для цитирования: Лисицын Ю.А. Электрохимическое аминирование ^^диметил-анилина // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2021. - Т. 163, кн. 1. - С. 20-28. -doi: 10.26907/2542-064X.2021.1.20-28.

For citation: Lisitsyn Yu.A. Electrochemical amination of N,N-dimethylaniline. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2021, vol. 163, no. 1, pp. 20-28. doi: 10.26907/2542-064X.2021.1.20-28. (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.