CC BY
22
Раздел
УДК 547.304.2
02.00.03 Органическая химия
DO I: 10.17122/bcj-2019-1-11-13
Э. К. Аминова (к.х.н., доц.), Н. А. Лихачева (к.х.н., доц.)
N-АЛКИЛИРОВАНИЕ ^(0-АМИНОЭТИЛ)ПИПЕРАЗИНА
МОНОГАЛОГЕНАЛКИЛ-ГЕМ-ДИХЛОРЦИКЛОПРОПАНАМИ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, филиал в г. Салавате, кафедра химико-технологических процессов 453250, г. Салават, ул. Губкина, д. 22Б; e-mail: [email protected]
E. К. Aminova, N. А. Likhacheva
N-ALKYLATION OF N-(0-AMINOETHYL)PIPERAZINE BY MONOHALOGENATED-GEM-DICHLOROCYCLOPENTANE
Ufa State Petroleum Technological University, Branch in Salavat, 22 B, Gubkina Str, 453250, Salavat, Ruissia; e-mail: [email protected]
Исследовано N-алкилирование ^(¿б-аминоэтил) пиперазина моногалогеналкил-гем-дихлорцик-лопропанами в условиях термического нагрева, приводящее к образованию соответствующих производных амино-гем-дихлорциклопропанов. Показано, что выход продуктов алкилирования зависит от направления реакции замещения относительно водородных атомов при первичном или вторичном атоме азота. С высоким выходом получен соответствующий монозамещенный ^(¿8-аминоэтил)пиперазин. Установлено, что скорость реакции определяется заместителем в 2-галогенметил-1,1-дихлорциклопропане. Определены физико-химические характеристики полученных соединений.
Ключевые слова: N-алкилирование; ^(¿8-ами-но)этилпиперазин; 2-бромметил-1,1-дихлорцик-лопропан; гетероциклические соединения; гем-дихлорциклопропановый фрагмент; дихлор-карбен; нуклефильное замещение; 2-хлорметил-1, 1-дихлорциклопропан; хлорорганические соединения; циклические амины.
Амины, содержащие циклопропановый фрагмент, широко используются в органическом синтезе и находят применение в различных областях науки и техники 1. Известно, что при взаимодействии дихлоркарбена с аллила-минами образуются как продукты [2+1]цик-лоприсоединения, так и побочные продукты реакции дихлоркарбена с гетероатомом (или-ды, амиды). В этой связи представлялось целесообразным изучить взаимодействие галоген-метил-гем-дихлорциклопропанов с амином, содержащим в молекуле как первичный, так и вторичный атомы азота.
Дата поступления 31.01.19
Investigated N-alkylation of N-(^-aminoethyl) piperazineethanol-gem-dichlorocyclopentane under thermal heating, leading to the formation of corresponding derivatives of the amino gem-dichlorocyclopentane. It is shown that the yield of alkylation products depends on the direction of the substitution reaction with respect to hydrogen atoms in the primary or secondary nitrogen atom. The corresponding mono substituted N-(j8-aminoethyl)piperazine was obtained with high yield. It was found that the reaction rate is determined by the substituent in 2-halomethyl-1,1-dichlorocyclopropane. Physical and chemical characteristics of the obtained compounds were determined.
Key words: N-alkylation; N-(^-amino)ethyl-piperazine; 2-bromomethyl-1, 1-dichlorocyclo-propane; 2-chloromethyl-1, 1-dichlorocyclo-propane; cyclic amines; gem-dichlorocyclo-propane fragment; dichlorocarbene; heterocyclic compounds; nucleophilic substitution; organo-chlorine compounds.
Циклические амины, представляют интерес в качестве ингибиторов кислотной коррозии, аминных катализаторов и могут найти применение при получении полужестких пенополиуретанов, в межфазном катализе, а так-
жев синтезе непредельных хлорорганических " 2
соединений .
В качестве исходного соединения был выбран ^(уб-аминоэтил)пиперазин 1, являющийся побочным продуктом крупнотоннажного производства этилендиамина, что, в свою очередь, делает привлекательным поиск путей его применения, в том числе и в промышленных масштабах.
2-Галогенметил-1,1-дихлорциклопропаны 2а,б были получены по известной методике 3.
Реакция трехкратного избытка амина 1 с 2-галогенметил-1, 1-дихлорциклопропанами 2а,б в ДМСО привела к образованию соединений 3, 4.
nh2
N.
ДМСО
Cl C1
1 2a,б
R = C1 (2a); Br (2б)
N.
iTv
с/ C1
N
N
C1 C1
C1
C1
3 (80-85 %) 4 (15-20 %)
Следует отметить, что 2-бромметил-1, 1-дихлорциклопропан 2б вступает в реакцию при комнатной температуре, а превращение хлорпроизводного 2а протекает с сопоставимыми выходами лишь при 60—70 оС. При этом различно и время реакции: 8 ч в случае хлор-производного 2а, против 4 ч с бромпроизвод-ным 2б. Продукты замещения 3, 4 были выделены после обработки реакционной смеси спиртовой щелочью. Выход монозамещенного соединения 3 составил 80—85 %, дизамещенно-го 4 - 15-20 %.
Таким образом, выходы аминов, содержащих гел-дихлорциклопропановый фрагмент, зависят от направления реакции замещения относительно водородных атомов при первичном или вторичном атоме азота. В свою очередь, скорость протекания реакции определяется природой атома галогена в 2-галогенме-тил-1,1-дихлорциклопропане.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР *Н и С регистрировали на спектрометре «ВгикегАМ-300» с рабочими частотами 300.13 и 75.47 МГц соответственно, растворитель СЭС13. Химические сдвиги приведены по шкале 5 (м.д.) относительно ТМС как внутреннего стандарта. Константы спин-спинового взаимодействия (/) приведены в Гц.
Для качественного и количественного анализа исходных смесей и продуктов их превращений использовали хроматограф «Кристалл-
2000М» (Россия) с детектором по теплопроводности, газ-носитель гелий (колонка 2000x5 мм с 5% SE-30 на носителе ChromatonN-AW). Программированный температурный режим: температура термостата колонок 50—250 °С, скорость подъема температуры 20 оС/мин., температура испарителя 250 оС, температура детектора 250 оС.
Методика N-алкилирования N-^-ами-ноэтил)пиперазина 2-галогенметил-ге^-дих-лорциклопропанами
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром, мешалкой, загружали 0.015 моль амина 5 мл ДМСО, 0.005 моль 2-галогенметил-1, 1-дихлорцикло-пропана (0.8 г 2-хлорметил-гел-дихлорцикло-пропана 2а, либо 1.0 г 2-бромметил-гел-ди-хлорциклопропана 26). Реакционную смесь перемешивали в течение 4 ч при температуре 25-30 оС в случае 2-бромметил-гел-дихлорцик-ло- пропана 26 или в течение 8 ч при температуре 60—70 оС в случае 2-хлорметил-1, 1-ди-хлорциклопропана 2а. По окончании реакции (контроль по ГЖХ) всю реакционную массу промывали 20%-ным раствором NaOH, экстрагировали эфиром. Органический слой промывали водой до нейтральной среды, сушили K2CO3, растворитель упаривали, остаток перегоняли в вакууме в атмосфере азота. Целевые продукты 2а и 26 выделяли колоночной хроматографией на силикагеле (40—100 мкм, элю-ент — хлороформ:метанол, 9:1).
По данной методике получены:
^[(2,2-дихлороциклопропил)метил]-2-пиперазин-1-илэтанамин 3.
Выход 80%, бесцветная жидкость, Ткип 182 оС (3 мм.рт. ст.). Спектр ЯМР (CDCl3, 5, м.д.,//Гц): 1.10 (д.д., 1Н, С3На, 2J 6.9, 3J 7.6), 1.55 (д.д., 1Н, С3НЬ, 2J 6.9, 3J 10.3), 1.68 (д.д.д.д., 1Н, C1^ 3J 7.6, 3J 10.3, 3J 5.4, 3J 7.8), 2.41 (с. 1Н, N/H), 2.47 (уш. с. 8Н N(CH2)4N), 2.51 (с., 1Н, NH), 2.52 (д.д, 1Н, С^На, 2J 11.9, 3J 7.8), 2.72 (д.д., 1Н, С^Щ, 2J 11.9, 3J 5.4), 2.75 (м. 2H, 2Н, С4''На, С4"НЬ), 2.8 (м 2H, 2Н, С5''На, С5''НЬ). Спектр ЯМР 13С, 5с, м.д.: 13.97 (C4''^), 17.24 (C2'''^), 20.41 (C3''H2), 24.82 (C1/"H3), 28.62 (C3), 32.19 (C2''H2), 38.33 (C*H), 45.71 (С7Н2), 45.73 (С8Н2), 46.17 (C*'H2), 48.15 (С1гН2), 52.15 (С4Н2), 53.20 (С5Н2), 54.15 (С6Н2), 54.22 (С9Н2), 70.99 (C2Cl2).
^[(2,2-дихлороциклопропил)метил]-2-{4-[(2,2-дихлороциклопропил)-метил]пипе-разин-1-ил}этанамин 4.
Выход 15%, бесцветная жидкость, Ткип 264 оС (3 мм. рт. ст.). Спектр ЯМР (CDCl3,
R
+
+
5, м.д.,//Гц): 1.10 (м, 4H, С3На, C3Hb, С3/На, C3'Hb), 1.62 (д.д.д.д., 1Н, C1'H, 3J 7.6, 3J 10.2, 3J 5.4, 3J 7.6), 1.68 (д.д.д.д., 1H, C*H, 3J 7.6, 3J 10.3, 3J 5.4, 3J 7.8), 2.47 (уш. с. 8H N(CH2)4N), 2.51 (с., 1H, NH), 2.50 (д.д. д.д,
Литература
1. Куковинец О. С., HnKOëaeBa C.B., Кунакова Р.В. Циклопропаны (свойства, синтез, применение).— Уфа: Гилем, 2006.— 152 с.
2. Казакова A.H., Тимофеева С. А., Юмакаева Ю.М., Хайруллина А.Ф., Злотский С.С. Синтез аминов, содержащих циклопропановый и 1,3-диоксолановый фрагменты // Баш. хим. ж.- 2010.- Т.17, №4.- С.19-23.
3. Патент № 2451679 РФ. Способ получения N,N'-бис(;8-пиперазиноэтил)этилендиамина / Заги-дуллин P.H., Хуснутдинов P.A., Загидуллина С.К., Загидуллина P.P. // Б. И.- 2012.- №15.
IH, С1"^, 2J 11.7, 3J 7.8), 2.52 (д.д, *H, С1'^, 2J 11.9, 3J 7.8), 2.66 (д.д., *H, C1"^, 2J
II.7, 3J 5.6), 2.70 (д.д., 1H, C1'Hb, 2J 11.9, 3J 5.4), 2.75 (м. 2H, 2H, C4''Ha, C4''Hb), 2.76 (м 2H, 2H, C5''Ha, C5''Hb).
References
1. Kukovinets O.S., Nikolaeva S.V., Kunakova R.V. Tsiklopropany (svoistva, sintez, primenenie) [Cyclopropanes (properties, synthesis, application)]. Ufa, Gilem Publ., 2006, 152 p.
2. Kazakova A.N., Timofeeva S.A., Yumakaeva Yu.M., Khairullina A.F., Zlotskii S.S. Sintez aminov, soderzhashchikh tsiklopropanovyi i 1,3-dioksolanovyi fragmenty [Synthesis of amines containing cyclopropane and 1,3-dioxolane fragments] Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol.17, no.4, pp.19-23.
3. Zagidullin R.N., Khusnutdinov R.A., Zagidullina S.K., Zagidullina R.R. Sposob polucheniya N,N/-bis(fi-piperazinoehtil)ehtilen-diamina [The method of obtaining N, N'-bis (fi-piperazinoethyl)ethylenediamine]. Patent RF, no. 2451679, 2012.
