CC BY
47
304
KiMYA PROBLEML9R1 № 3 2017
ISSN 2221-8688
УДК 547.577 + 547.233
О РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ 2-ГИДРОКСИАЦЕТОФЕНОНОВ ПРИ АМИНОМЕТИЛИРОВАНИИ ПО МАННИХУ
С.А.Сардарова, *М.М.Агамалиева, *А.М.Пашаджанов
Институт Химии Присадок им. академика А.М.Кулиева AZ-1029, Баку, Беюкшорское шоссе, кв-л 2062 *Институт Катализа и Неорганической Химии им. академика М.Ф.Нагиева AZ-1143, пр.Г.Джавида 113; e-mail: agamaliyevam. 32@gmail. com
Проведено аминометилирование 2-гидроксиацетофенонов первичными и вторичными аминами в присутствии формальдегида. Установлено, что 2-гидроацетофеноны с первичными алифатическими и ароматическими аминами не аминометилируются. Со вторичными аминами реакция протекает по фенольной функции в о-положение к гидроксильной группе и с незначительным образованием продукта п-замещения. Состав и строение синтезированных соединений установлены на основании данных элементного анализа и спектров ПМР.
Ключевые слова: 2-гидроацетофеноны, реакция Манниха, аминометилирование, ароматические и алифатические амины, формальдегид.
Известно, что соединения, функциональные группы которых участвуют в образовании внутримолекулярной водородной связи (ВВС), отличаются по свойствам от изомерных им соединений, в которых ВВС по стерическим причинам образоваться не может [1,2]. Так, кислотность 2-гидроксиацетофенона (рКа=10.30) понижена по сравнению с 4-гидрокси-ацетофеноном (рКа=8.05), а 2-
гидроксиацетофенон и его замещенные, подобно другим хелатированным фенолам, не алкилируются диазометаном [2-3].
В продолжение исследований по аминометилированию бифункциональных в условиях реакции Манниха гидрокси-арилметилкетонов [4,5], проведена конденсация 2-гидроксиацетофенона и его замещенных с первичными и вторичными аминами в присутствии формальдегида.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Попытки аминометилировать 2-гидроксиацетофенон и его замещенные первичными алифатическими и ароматическими аминами оказались безуспешными. В отличие от их 4-гидроксиизомеров [5], независимо от условий проводимых реакций, во всех случаях наблюдался количественный возврат исходных 2-гидроксиацетофенонов и образование мономерных 1,3,5-триарил-симм-гексагидротриазинов с аромати-
ческими аминами и полимерных - с алифатическими аминами -аддуктов с формальдегидом [6].
При проведении аминометили-рования 2-гидроксиацетофенона и его замещенных свободными вторичными аминами установлено, что реакция протекает только в жёстких условиях : в отсутствии растворителя и нагреве до 800С в течение 5 часов.
KiMYA PROBLEMLÖRi № 3 2017
С.А.САРДАРОВА и др.
305
O
CH
OH
nCH,O + HNR2
CH
O
HO
NR2
I-III
CH
O
HO
CH3
NR2
IV-VI
O HO
CH
где Я1 = Н, СНз;
ККЯ : диметиламино (I, IV);
- пиперидино (II, V, VII);
- морфолино (III, VI)
Выходы продуктов реакции составили: ЫП - 34-42%, - 47-51%,
VII - 7%.
Остаток представлял собой смесь из непрореагировавших 2-гидроксиацето-фенонов и аддуктов формальдегида с вторичными аминами - нереакционно-способными в данном случае метилен-бис-аминов [7].
Состав и строение синтезированных соединений (I-VII) установлены на основании данных элементного и спектрального (ПМР) методов анализа. Данные спектров ПМР: синглеты при 2.48-2.54 м.д. и 3.32-3.72 м.д. характеризующие протоны ацетильной и
О
II
СН3 - С - метиленовой Аг - СН2 - N < групп ([^П), соответственно, структура
CH3
NR2
VII
мультиплетов в интервале 6.0-7.4 м.д., отвечающая трем протонам 1,2,3-замещенного бензольного кольца (Е-Ш), синглетные сигналы двух изолированных (Н4 и Н6) протонов 1,2,3,5-замещенного
два
м.д., (H4 и H6)
кольца (IV-VI) при 7.38-7.46 м.д., дуплета при 6.26 и 6.52 соответствующие протонам 1,2,3,5-замещенного кольца (VII), а также наличие в слабых полях при 11.24-11.52 м.д. синглетного сигнала гидроксильной группы OH...O=C - CH3, не меняющий своего положения при разбавлении, свидетельствовали о том, что замещение происходило по фенольной функции в о-положение по отношению к гидроксильной группе (I-VI), а при занятом о-положении - в п-положение (VII).
Характеристики синтезированных соединений приведены в таблице.
KÍMYA PROBLEML9RÍ № 3 2017
Физико-химические характеристики соединений 1-УН
Соединение Выход, % ^ « £ 0 3 к о Н айдено, % Формула Вычислено, %
С Н N С Н N
I 34 126 (сп) 68.60 8.101 7.42 С11Н15Ш2 68.36 7.84 7.25
II 42 148-150 (сп) 72.99 8.05 5.96 С14Н9Ш2 72.06 8.22 6.00
III 37 151-153 (сп) 63.56 7.19 6.21 С13Н17Ш3 66.36 7.30 5.95
IV* 47 74/05 69.72 8.12 6.60 С!2Н17Ш2 69.53 8.28 6.76
У 50 28 (сп) 72.99 8.57 5.57 С15Н21Ш2 72.83 8.38 5.66
VI* 51 110/0.4 67.58 7.51 5.74 СЦН^О 67.44 7.70 5.62
VII 7 217 (разл) 73.10 8.77 5.79 С15Н21Ш2 72.83 8.37 5.66
Для 1-Ш приведены Тпл. хлоргидратов. * ¿420 - 1.080, —1.5422 МЯо Н/В 59.64/59.43 **<0- 1.1363, Ид-1.8417 МЯо Н/В 69.07/68. 3
Нами проведена сравнительная оценка подвижности атома водорода гидроксильной группы в 2- и 4-гидроксиацетофенонах определением их
ОН
+ №
степени ионизации в модельной системе гидроксиацетофенон-триэтиламин (1:1) с использованием ПМР спектроскопии по методике, описанной в [8]:
О-
Я
ЧУ
+
кнБг3
Я = 2 - СОСН3 ; 4 - СОСН
Было установлено, что в состоянии равновесия только 45% 2-гидрокси-ацетофенона находилось в ионизированной форме, тогда как этот показатель для 4-гидрокси-ацетофенона составил 92%.
Необходимым условием осуществления реакции аминометилирования гидроксиарилов является образование промежуточного комплекса за счет взаимодействия атома водорода гидроксильной группы с атомом азота аминометилирующего агента [9]. Очевидно, что в данном случае
образование подобного комплекса оказалось затруднено, что и привело к уменьшению выхода продуктов
аминометилирования вторичными аминами и отсутствию таковых с первичными аминами.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что решающим фактором, повлиявшим на реакционную способность исследованных 2-гидроксиацетофенонов явилась вовлеченность гидроксильной группы в ВВС.
ШМУЛ РЯОВЬЕМЬЭМ № 3 2017
С.А.САРДАРОВА и др.
307
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Чистота синтезированных соединений определена методом парофазной хроматографии на хроматографе Цвет-4.
Структура установлена методом ПМР-спектроскопии на спектрометре ^апап' (Н 60 Мгц) и "Те^а" (Н 80 Мгц) в растворе СС14, внутренний стандарт ГМДС.
Аминометилирование 2-гидрокси-ацетофенонов вторичными аминами.
К смеси 0.1 М 2-гидрокси-ацетофенона и 0.1 М соответствующего вторичного амина добавили 0,1 М 37%-го формальдегида. Смесь перемешивали при 20 С 1 час и ещё 4 часа при 800С. Затем в
реакционную смесь добавляли эфир и экстрагировали органическую часть. Эфирный слой отделяли, промывали водой и высушивали над безводным Na2SO4. Через эфирный раствор пропускали осушенный газообразный HCl.
Выделившийся твердый продукт отфильтровывали и обрабатывали раствором Na2CO3. Целевой продукт выделяли перегонкой в вакууме (IV-VI), либо вновь переводили в хлоргидрат, очищали его перекристаллизацией из спирта, определяли Тпл., затем обработкой Na2CO3 переводили в основание (I-III, VII) и анализировали.
ЛИТЕРАТУРА
1. Билобров В.М. Водородная связь и внутримолекулярные взаимодействия. Киев: Наукова думка, 1991, 320с.
2. Садеков И.Д., Манкин В.И., Луцкий А.Е. Внутримолекулярная водородная связь и реакционная способность органических соединений. //Усп.химии, 1970, вып. 3, с. 380-441.
3. Карпов О.Н. Корреляция констант ионизации монозамещенных фенолов с различными константами заместителей. // Хим.и хим.технол. 1978, т. 2, вып.6, с.786-792.
4. Сардарова С.А., Агамалиева М.М.. Джафарова Т.Дж. К вопросу об аминометилировании гидроксиацетонаф-тенов. // К1шуа РгоЬ1еш1еп. 2008, № 1, с. 149-151.
5. Сардарова С.А., Агамалиева М.М., Мамедов Ф.А., Джафарова Т.Дж. Аминометилирование гидроксиацетофе-
нонов. Синтез 5,4-дигидрокси-3-(арил)-6-ацетил-2Н-1,3-бензоксазинов. //Азерб. хим. ж. 2008, № 1, с. 86-87.
6. Уокер Дж. Формальдегид М.: Госхим-издат, 1957, 608с.
7. Nobles W.Z., Potti N.D. Studies on the Mechanism of the Mannich Reaction. //J.Pharm. Science, 1968, v. 57, № 7, p. 1097-1103.
8. Маркевич М.А., Роговина С.З., Непомнящий А.И., Епиколопян Н.С. Исследование кинетики дегидрохлориро-вания хлоргидринов под действием триэтиламина методом ЯМР. ДАН, 1978, т. 241, № 4, с. 265-268.
9. Миронов С.Г., Фарберов М.И. Современные представления о механизме реакции Манниха. Ученые записки Ярославского технологического Инст., 1969, в. 11, с. 128-136.
REFERENCES
1. Bilobrov V.M. Hydrogen bond and intramolecular interactions. Kiev: Naukova Dumka Publ., 1991, 320c. (in Ukraine).
2. Sadekov I.D., Mankin V.I., Luckij A.E. Intramolecular hydrogen bond and reaction ability of organic compounds. Uspehi himii - Russian Chem.Rev. 1970, no. 3, pp. 380-441.
3. Karpov O.N. Correlation of ionization constants of mono-displaced phenols with various substitute constants. Khimiya IKhimicheskaya Tekhnologiya - Chemistry and Chemical Technology. 1978, vol. 2, no. 6, pp.786-792. (In Russian).
KiMYA PROBLEML9Ri № 3 2017
4.Sardarova S.A., Agamalieva M.M.. Dzhafarova T.Dzh On the issue of hydroxiacetonenaphthene aminomethylation. Kimya Problemleri - Chemical Problems. 2008, no. 1, рр. 149-151. (In Azerbaijan). 5.Sardarova S.A., Agamalieva M.M., Mamedov F.A., Dzhafarova T.Dzh. Hydroxiacetonenaphthene aminomethylation. Synthesis of 5,4-dihydroxy-3-(aryl)-6-acetyl-2H-1,3-benzoxazines. Azerb. Kimya Jurnali - Azerbaijan Chemical Journal. 2008, no. 1, рр. 86-87.
6. Uoker J. Formaldehyde. Moscow: Goshimizdat Publ., 1957, 608 р. (In Russian).
7. Nobles W.Z., Potti N.D. Studies on the Mechanism of the Mannich Reaction. J.Pharm. Science, 1968, vol. 57, no. 7, pp. 1097-1103.
8. Markevich M.A., Rogovina S.Z., Nepomnjashhij A.I., Epikolopjan N.S. Research into kine- tics of dehydrochlorination of chlorohydrins under the effect of triethylamine by NMR method. Doklady Akademii Nauk - Doklady Chemistry. 1978, .241, № 4, с. 265-268. (in Russian).
9. Mironov S.G., Farberov M.I. Un-to-date ideas on Mannich reaction. Uchenye zapiski Jaroslavskogo tehnologicheskogo Inst., 1969, vol. 11, pp. 128-136. (in Russian).
2. ON REACTION ABILITY OF SOME 2-HIDROXYACETOPHENONES IN TERMS OF MANNICH AMINOMETHYLATION
S.A. Sardarova, M.M. Agamalieva, A.M. Pashajanov
Institute of Chemystry of Additives named after Acad. A.Guliyev Boyukshor highway, kv. 2062, Baku AZ1029, Azerbaijan Republic; e-mail: [email protected] Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after Acad.M.Nagiyev H.Javid ave., 113, Baku AZ 1143, Azerbaijan Republic; e-mail: [email protected]
Received 14.05.2017.
Aminomethylation of some 2-hidroxyacetophenones by primary and secondary amines in the presence of formaldehyde has been carried out. It revealed that 2-hydroxyacetophenones with primary aliphatic and aromatic amines are not aminomethylated. Also, the reaction with secondary amines proceeds by phenol function in 0-position in respect of hydroxyl group together with insignificant formation of N-displacement product. Composition and structure of synthesized connections have been established on the basis of element analysis and PMR-spectra data.
Keywords: 2-hidroxyacetophenones, Mannich reaction, aminomethylation, aliphatic and aromatic amines, formaldehyde.
2-HiDROKSiASETOFENONLARIN MANNiX AMiNOMETiLLO§MO REAKSiYASI §BRAmNDd REAKSiYA QABiLiYYOTiHAQQINDA
SO.Sdrdarova, M.M.Agamaliyeva, A.M.Pa§acanov
AMEA-nin akad.d.Quliyev ad. A§qarlar institutu AZ-1029, Baki, Boyuk§or §ossesi, 2062-ci mdh. e-mail: [email protected] AMEA-nin akad. M.Nagiyev adina Kataliz vd Qeyri-uzvi Kimya institutu AZ 1143, Baki, H.Cavidpr., 113; e-mail: [email protected]
2-Hidroksiasetofenonlarin formaldehid i§tiraki ild birli vd ikili aminldrld reaksiyasi aparilib. Mudyydn edilib ki, 2-hidroksiasetofenonlar birli alifatik vd aromatik aminldrld qar§iliqli reaksiyaya daxil olmurlar. Ikili aminldrld isd aminometilld§md reaksiyasi ndticdsindd yalniz muvafiq 3-aminometiltordmdldr dmdld gdlir. Sintez edilmi§ birld§mdldrin tdrkibi vd qurulu§u element analizi vd NMR-spektrldri ild tdyin edilmi§dir.
Agar sozfor: 2-hidroksiasetofenon, Mannix reaksiyasi, aminometilld§md reaksiyasi, birli alifatik vd aromatik aminldrl, formaldehid.
Поступила в редакцию 14.05.2017.
KIMYA PROBLEML9R1 № 3 2017
