Исследование влияния кислотных и основных катализаторов на реакцию ацилирования 4-аминоантипирина Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИЙ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 12!33 1974

ИССЛЕДОВАНИЕ влияния кислотных и основных КАТАЛИЗАТОРОВ НА РЕАКЦИЮ АЦИЛИРОВАНИЯ 4-АМИ НОАНТИПИРИ НА

Г. М. СТЕПНОВА, Г. А. ТЕРЕНТЫЖА, Г. Н. ЗОТОВА, Л. А. ОВЧИННИКОВА (Представлена научно-методическим семинаром ХТФ)

Реакция ацилирования 4-аминоантипирина хлорангидридами кис^ Лот широко используется в синтезе новых лекарственных веществ, обладающих ,противовоспалительным, жаропонижающим и анальтетическим действием [-1, 2, 3]. Поэтому всестороннее исследование этой реакции имеет определенное практическое значение.

Целью настоящей работы является определение оптимальных условий реакции, выяснение возможности каталитического действия оснований и карбоновых кислот на процесс ацилирования на примере взаимодействия 4-аминоантипирина с бензоилхлоридом.

Опыты, проведенные в бензоле, показали, что использование его в качестве среды нецелесообразно (рис. 4).

Замена низкокипящего бензола я-ксилолом приводит к значительному сокращению времени реакции и увеличению выхода ¡продукта, особенно в области температур, близких к температуре кипения растворителя. Оптимальными условиями бензоилирования 4-аминоантипири-на являются растворитель — п-ксилол, время—1 час, температура — 138°С Ори-с. 1).

Как показали исследования Литвиненко с сотрудниками, карболовые кислоты являются эффективными катализаторами ацилгирования ароматических аминов [4, 5]. ¡В данной работе было изучено влияние добавок мопохлорукеусной кислоты на реакцию бензоилирования 4-ами-ноантипирина. Оказалось, что монохлоруксусная кислота является эффективным катализатором ацилирования гетероциклического амина (рис. 2).

В качестве основных катализаторов реакции ацилирования 4-аминоантипирина бензоилхлоридом были использованы (пиридин, ¡поташ, едкий натр. Результаты опытов показали, что ¡пиридин катализирует реакцию бензоилирования 4-аминоантипирина (рис. 3), однако особых преимуществ то сравнению с монохлоруксусиой кислотой он не имеет. Каталитическое действие пиридина и монохлоруксусиой кислоты более сильно (проявляется при низких температурах.

При использовании едкого натра « поташа в виде Т0%-пых водных растворов было обнаружено, что они являются более эффективными катализаторами, ¡позволяющими при комнатной температуре в водной среде в течение короткого промежутка времени (30 минут) достигнуть высокого выхода (97%) аздлпроизводного ;(рис. 4).

м ¿а

Рис. 1. Зависимость выхода продукта реакции ацилирования 4-аминоантипирина бензоилхло-ридом ст температуры и времени реакции.

1 — среда бензол, время реакции 3 часа. 2 — среда п-ксилол, время реакции 2 часа. 3 — среда пчксилол, время реакции 1 час. 4 — среда п — ксилол, время реакции 0,5 часа

и 100.

к

ВО. г

70,

60. 1

50 -

¿0-

ш.

0

а5 ю

1.5

2.0

£~</а<.

Рис. 2. Зависимость выхода ацилпроизводного от температуры, времени реакции, количества

монохлоруксусной кислоты.---Температура

реакции 110°С. -Температура реакции

138°С.

Кривые 1 — соотношение г! мол амина : г ¡мол катализатора 1:0. Кривые 2 — соотношение г/мол амина : г\мол катализатора 1:1. Кривые 3 — соотношение г/мол амина : ¿¡мол катализатора 1 : 1,5

Рис. 3. Зависимость выхода ацилпроизводного от температуры, времени реакции и количества пиридина. ----Время реакции 1 час.

-Время реакции 0,5 часа.

Кривые 1 —■ соотношение г/мол амина : г/мол катализатора 1 : 0. Кривые 2 — соотношение ¿¡мол амина ; г/мол катализатора 1:0,5. Кривые 3 — соотношение ¿¡мол амина -.¿¡мол ка--тализатора 1 :1

6â.

') l-----,------r--т-- f ¿/^MA каталя**"***

* t â 4 *

Рис. 4. Зависимость выхода ацилрроизводного от времени (реакции и количества едкого натра и поташа.

- время реакции 80 минут.

----время реакции 11)5 минут.

Кривые 1—катализатор поташ. Кривые 2 — катализатор едкий натр

На основании экспериментальных данных рассчитаны константы скорости реакции ацилирования хлоргидрата 4-аминоантипирина Б различных условиях. Значения констант »приведены в табл. 1,

Экспериментальная часть

Исходные вещества — бензол, п-ксилол [6], бензоилхлорид {4], пиридин [7], монохлоруксусную кислоту [5] очищали ;по известным методикам. Хлоргидрат 4-аминоантипирина перекристаллизовывали из абсолютного спирта до постоянной температуры плавления.

Таблица 1

Температура реакции, с:С

Время реакции, час

Катализатор, г\моль на г\моль амина

Константы скорости реакции

110 1 — 7,03-10"4

110 1 монохлоруксусная 6,0 • 10~3

кислота, 1:1

138 1 — 9,62-Ю-3

138 1 монохлоруксусная ЗД5-10-"2

кислота, 1:1

138 1 пиридин, 1:1 9,06-\0~2

20 0,5 поташ, 1:1 1,12-10"1

20 0,5 едкий натр, 2,3:! 5,27-10~2

Ацилиро'вание ¡в среде органических растворителей проводили ио следующей методике. В круглодонную колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, загружали 0,004 моля хлоргидрата 4-ам'иноантипирина, '30 мл растворителя, .нагревали до нужной температуры, затем -приливали бензоилхлорид в эквимолекулярном соотношении. По истечении времени реакции реакционную массу охлаждали. Количество непрореагировавшего ам'ина определяли титрованием 0,1 N раствором нитрита натрия. Ацилирование в .присутствии: катализаторов проводили по той же методике, Катализатор загружали вместе с амином,

При ацилировании ¡в водной среде в колбу, снабженную мешалкой, загружала 0,004 моля хлор/гидрата 4-аминоанти'пирина в виде 40%-ного водного раствора, эквимолекулярное количество бензоилхлорида, щелочь или поташ ,в виде 10-%-пого водного раствора, выдерживали три комнатной температуре три интенсивном перемешивании. По истечении времени реакционную массу охлаждали до +4°С и определяли количество ншрореагировавшего амина.

Каждый опыт повторялся не менее 3 раз.

Выводы

1. Исследована реакция ацилирования 4-аминоанти1пирина бензоилхлоридом в различных растворителях (бензол, л-ксилол).

2. Изучено влияние добавок монохлоруксусной кислоты, пиридина, едкого натра, поташа на исследуемую реакцию.

3. Найдено, что указанные соединения являются катализаторами бензоилирования 4-аминоанти1пирина.

4. По>ка1зано, что лучшим катализатором является (поташ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л. П. К у л ев, Г. М. Степнова. Изв. Сиб. отд. АН СССР, № 5, 73, 1960.

2. Г. М. Степнова, Е. В. Шмидт. Журнал ВХО и-м. Д. И. Менделеева, 10, № 3, 358, 1965.

3. Л. А. Шаброва, Г. У[\ Степнова. Химия гетероцикл. соед., № 1, 135, 1967.

4. Л. М. Л и т в и е е н к о ¡и др., У юр. хим. журш. 26, 811, 1959.

5. Л. М. Литв-иненко и др., Укр. жим. журн., 27, 2Г2, 487, 494, 1961.

6. Л. М. Л итв иненко и др., Укр. хим. журн., 27, 336, 196Л.

7. Л. М. Литвине н к о и др., Кинетика и катализ 3, 651, 1962.