CC BY
25
64
AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 2 2018
ISSN 2522-1841 (Online) ISSN 0005-2531 (Print)
УДК 547.577+547.233
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ АМИНОМЕТИЛИРОВАНИЯ 2-ГИДРОКСИ-5-ГАЛОГЕНАЦЕТОФЕНОНОВ
С.А.Сардарова, М.М.Агамалиева*
Институт химии присадок им. А.Кулиева НАНАзербайджана * Институт катализа и неорганической химии им. М.Нагиева НАН Азербайджана
Поступила в редакцию 12.12.2016
Проведено аминометилирование 2-гидрокси-5-галогенацетофенонов свободными вторичными аминами в присутствии формальдегида. Установлено, что в отсутствие растворителя реакция протекает с образованием продуктов О-аминометилирования - 2-аминометокси-5-галогенацето-фенонов. В спиртовой среде образуются продукты двойного аминометилирования - р-амино-2-аминометокси-5-галогенпропиофеноны. Альтернативным методом синтезированы соответствующие продукты С-аминометилирования и установлена их неидентичность полученным продуктам O-аминометилирования.
Ключевые слова: 2-гидрокси-5-галогенацетофеноны, аминометилирование, реакция Манниха.
Введение
Аминометилирование соединений с подвижным атомом водорода, находящимся у атома углерода (С-аминометилирование) -одно из важнейших направлений реакции Манниха [1]. Среди таких соединений гидрок-сиарилы и арилалкилкетоны являются наиболее часто используемыми объектами этой реакции [1-4]. Их аминометилпроизводные известны как биологически активные вещества
[5], стабилизаторы полимерных материалов
[6], минеральных масел [7] и топлив [8], ингибиторы коррозии металлов [9] и др.
Гидроксиарилметилкетоны, содержащие в молекуле основные функциональные группы, вышеупомянутых соединений - гидроксиль-ную и ацетильную - являются бифункциональными в условиях реакции Манниха. Согласно литературным данным [10, 11] и результатам наших исследований [12], в зависимости от условий проводимой реакции аминометили-рование происходит селективно. В кислой среде при использовании хлоргидратов вторичных аминов реакция протекает только по кетонной функции с замещением атома водорода ме-тильной группы ацетила, в основной среде с использованием свободных вторичных аминов - только по фенольной функции с замещением атома водорода бензольного кольца.
Результаты и их обсуждение
Нами впервые проведено аминометилирование 2-гидрокси-5-галогенацетофено-нов (ГГАФ) в основной среде свободными
вторичными аминами и формальдегидом. В отсутствие растворителя реакция протекала только по фенольной функции, но с замещением атома водорода гидроксильной группы, т.е. с образованием продуктов О-амино-метилирования - 2-аминометокси-5-галоген-ацетофенонов (1-1Х). При проведении реакции в спиртовой среде она протекала сразу по обеим функциям с образованием соответствующих Р -амино-2-аминометокси-5-гало-генпропиофенонов (Х-ХУШ).
Все соединения (1-ХУШ) давали отрицательную качественную реакцию с БеСЬ на присутствие гидроксильной группы. Состав и строение синтезированных соединений установлены на основании данных элементного анализа и спектров ПМР.
В спектрах ПМР соединений 1-1Х син-глеты при 2.52, 2.56 м.д. и 4.40-4.44 м.д. характеризовали метильные и метиленовые про-
О
и
тоны ацетильной группы СН3-С и амино-метоксильного фрагмента -О-СН2-К соответственно. Интенсивность и структура сигналов протонов бензольного кольца не отличались от таковых исходных ГГАФ. В спектрах отсутствовал сигнал протона гид-роксильной группы.
Элементный анализ соединений Х-ХУШ показал почти удвоенное процентное содержание азота в них по сравнению с соединениями 1-1Х.
Ш X-XVШ
где Hal=F, NR2 = N(CH3)2 (I, X), пиперидил (II, XI), морфолил (III, XII)
Hal=Cl, NR2 = N(CH3)2 (IV, XIII), пиперидил (V, XIV), морфолил (VI, XV) Hal=Br, NR2 = N(CH3)2 (VII, XVI), пиперидил (VIII, XVII), морфолил (IX, XVIII)
Спектры ПМР соединений X-XVIII отличались от спектров соединений отсутствием сигналов метильных протонов ацетильной группы, появлением двух триплетов с центрами при 2.28 и 2.60 м.д., которые отвечали протонам метиленовых групп фраг-
O
ментов -СН-№ \ и -C-CH2- соответственно, а также удвоенной интенсивностью сигналов протонов аминогрупп. Структура сигналов протонов ароматического кольца, как и их интенсивность, и отсутствие сигнала протона гидроксильной группы совпадали с данными спектров соединений 1-1Х.
Следует отметить, что продукты замещения атома водорода гидроксильной группы гидроксиарилов аминометильной группировкой - О-аминометилирования - до сих пор не были зафиксированы. Так, даже в ре-
зультате реакции натриевых солей фенола и метилового эфира салициловой кислоты с а-хлорметиламинами были выделены продукты замещения атомов водорода в бензольном ядре (С-аминометилирования) - 2-аминоме-тилфенол и метиловой эфир 2-гидрокси-5-аминометилбензойной кислоты соответственно [13].
С целью дополнительного доказательства протекания в данном случае О-ами-нометилирования нами были синтезированы С-аминометилпроизводные альтернативным путем, исключающим образование других продуктов, отличных от соединений XIX-XXI. Для этого 2-гидрокси-5-хлорацетофе-нон хлорметилировали по методике [14] и провели реакцию полученного 2-гидрокси-5-хлорметил-5-хлорацетофенона с теми же вторичными аминами:
XIX-XXI
66
С.А.САРДАРОВА, М.М.АГАМАЛИЕВА
В спектрах ПМР 2-гидрокси-3-амино-метил-5-ацетофенонов (XIX-XXI) синглеты в областях 2.50-2.52 и 3.34-3.40 м.д. характеризуют метильные протоны ацетильной груп-
О
и
пы СН-С и метиленовые протоны амино-метильного фрагмента Аг-СН2-№ \ соответственно; в интервале 7.24-7.30 м.д. наблюдались синглетные сигналы двух изолированных протонов (Н4 и Н6) 1,2,3,5-заме-щенного бензольного кольца; в слабых по-
лях в области 11.30-11.40 м.д. проявлялся в виде синглета сигнал протона гидроксиль-ной группы - ОН, не меняющий своего положения при разбавлении из-за наличия внутримолекулярной водородной связи хе-латного типа СН3-С=О.. .Н-С-.
Характеристики синтезированных соединений приведены в таблице. Из данных таблицы видно различие между температурами плавления соединений XIX-XXI и IV-VI, что также подтверждает их неидентичность.
Соединение Выход, % Т 0С 'пл.; ^ (растворитель) Найдено,% Формула Вычислено, %
С Н N С Н N
I 27 67 (изооктан) 62.33 6.47 6.80 С„Н14рда2 62.54 6.69 6.63
II 27 54 (изопр.сп.-вода) 66.59 7.02 5.39 ^^N02 66.90 7.23 5.57
III 23 57 (изопр.сп.) 61.39 6.17 5.62 СвН^Шэ 61.64 6.38 5.53
IV 19 52 (изооктан) 57.87 6.12 6.30 СмНмСИ^ 58.02 6.21 6.15
V 26.5 80 (изопр.сп.) 62.57 6.50 5.35 С14Н18СШ02 62.79 6.79 5.23
VI 25 85 (изопр.сп.) 57.67 5.79 5.31 СвН^адаэ 58.02 6.21 6.15
VII 30 61-62 (изооктан) 48.63 5.01 5.27 С„Н14БгШ2 48.85 5.19 5.15
VIII 25 98-99 (изопр.сп.-вода) 53.69 5.64 4.60 С14Н18ВгШ2 53.85 5.82 4.49
IX 23.5 102 (изопр.сп.) 49.49 5.01 4.62 С^^Ов 49.69 5.14 4.46
X 45 108-113 (изооктан) 62.46 7.71 10.57 С14Н2^2О2 62.66 7.90 10.44
XI 76 85-86 (изопр.сп.) 68.77 8.22 8.19 C2oH29FN202 68.92 8.40 8.04
XII 70 136 (изопр.сп.) 61.13 7.23 8.11 С18Н25Р^О4 61.34 7.16 7.95
XIII 42 59 (изооктан) 59.25 7.63 9.99 С14Н21СШ2О2 59.04 7.45 9.84
XIV 90 98 (изопр.сп.) 65.70 8.18 7.80 С20Н29СШ2О2 65.82 8.03 7.68
XV 74 99 (изопр.сп.) 58.81 6.67 7.48 С!8Н25СШ2О4 58.60 6.85 7.60
XVI 52 70-72 (изооктан) 51.25 6.59 8.68 С14Н21В^2О2 51.06 6.44 8.51
XVII 78 109 (изопр.сп.) 58.88 7.01 6.28 С20Н29Б^2О2 58.69 7.15 6.84
XVIII 72 110-112 (изопр.сп.) 52.12 6.27 6.88 С!8Н25ВГ^О4 52.30 6.11 6.78
XIX 53 36 (изооктан) 58.19 6.05 6.26 СПН14СШО2 58.02 6.21 6.15
XX 60 42 (изопр.сп.-вода) 62.95 6.97 5.05 С14Н18СШО2 62.79 6.79 5.25
XXI 60 46 (изопр.сп.-вода) 58.00 5.80 5.27 СвН^СШОэ 57.88 5.99 5.19
Таким образом при осуществленном впервые аминометилировании ГГАФ свободными вторичными аминами выявлено аномальное протекание реакции:
- образование продуктов О-аминомети-лирования,
- протекание аминометилирование в основной среде по кетонной функции.
Экспериментальная часть
Чистота синтезированных соединений определена методом парофазной хроматографии на хроматографе "Цвет-4". Структура установлена методом ПМР на спектрометре "Varian" (H 60 МГц) и "Tesla" (H 80 МГц) в растворе CCl4, CDCl3; внутренный стандарт ТМС и ГМДС.
2-Аминометокси-5-галогенацетофено-ны (I-IX). К смеси 0.1 моля ГГАФ и 0.1 моля вторичного амина прибавляли при охлаждении 0.1 моля формальдегида в виде 37%-ного водного раствора и проводили реакцию при 200С в течение 1 ч, затем еще 3-х ч при 800С. Отделив водный слой от органического, растворяли последний в смеси ацетон-эфир (1:1), сушили над Na2SO4 и пропускали через раствор сухой хлористый водород. Выделившийся осадок хлоргидрата после фильтрации переводили в амин обработкой разбавленным раствором Na2CO3 и очищали перекристаллизацией из подходящего растворителя.
Р-Амино-2-аминометокси-5-галоген-пропиофеноны (X-XVIII). К раствору 0.1 моля ГГАФ и 0.2 моля вторичного амина в 100 мл изопропилового спирта прибавляли при охлаждении 0.2 моля формалина. Реакцию проводили при 50-600С в течение 3-4 ч. После удаления избытка растворителя выпадал осадок целевого продукта, который очищали перекристаллизацией из подходящего растворителя.
2-Гидрокси-3-аминометил-5-хлораце-тофеноны (XIX-XXI). К 0.1 моля 2-гидрок-си-3-хлорметил-5-хлорацетофенона в растворе 50 мл дихлорэтана прибавляли при охлаждении 0.2 моля вторичного амина. Затем температуру поднимали до 30-350С и проводили реакцию в течение 2 ч. Отделяли
дихлорэтановый раствор от осадка солянокислой соли вторичного амина; после удаления избытка растворителя выделялся целевой продукт, который очищали перекристаллизацией из подходящего растворителя.
Список литературы
1. Tramontini M. Further advances in the Chemistry of Mannich Dases // Tetrahedron Lett. 1990. V. 46. No 6. P. 1791-1837.
2. Barroso S., Abreu A.M., Aranjo Arra C. Three component Mannich couplings en soute to substituted aminophenol and benzoxazine derivatives // Synlett. 2010. No 16. P. 2425-2428.
3. Buravlev E.V., Chukicheva I.Iu., Lumkov A.E., Kerach A.V. Novye tretichnye aminometilnye pro-izvodnye 2-izobornil-6-metilfenola // Butlerovskie soobshch. 2011. T. 26. № 9. S. 26-29.
4. Wang M., Song Z., Ziang Y. SnCl45H2O - Catalyzed synthesis of ß-aminocarbonil compounds via a direct Mannich type reaction // Monatsh. Chem. 2009. V. 140. No 10. P. 1205-1208.
5. Siharulidze M.I., Vachnadze V.Iu. Sintez i biologicheskaia aktivnost proizvodnykh emodina // Himiia prirodnykh soed. 2012. S. 273-275.
6. Pat. 2160291 Rossiia. Epoksidnaia kompozitciia /Per-minov V.P., Kuchin A.V., Sevbo O.A., Mordyanova A.G., Ryabkov Yu.I., Kashin S.M. B.I. 2000. № 34.
7. Silin M.A., Kelarev V.I., Grigoreva N.A., Golu-beva I.L., Popova Z.V. Ingibiruiushchee deistvie proizvodnykh 2,6-di-tret-butilfenola i 2-merkapto-benzotiazola pri vysokotemperaturnom okislenii mineralnogo masla // Neftehimiia. 2000. T. 40. № 5. S. 392-396.
8. Kelarev V.I., Silin M.A., Golubeva I.A., Borisova O.A. Stabilizatciia distilliatnykh topliv v uslovi-iakh khraneniia // Himiia i tekhnologiia topliv i masel. 2000. № 2. C. 34-36.
9. Kuznetcov V.A., Ponomareva E.A., Efimova A.E. Antikorrozionnye svoistva osnovanii Manniha // Nef-tepererabotka i neftehimiia. 1977. T. 15. C. 39-41.
10. Gautier J.A., Miacque M., Quan D.Q. Reaction de Mannich sur la ^-hydroxyacetophenone // Compt. rend. Acad. Sci. 1964. V. 258. No 4. P. 3731-3734.
11. Brandes R., Roth H.J. Die 3-osomeren morpholin Mannich basen des Paonoles. Arch. Pharm. 1967. Bd 300. No 12. S. 1005-1007.
12. Sardarova S.A., Agamalieva M.M., Dzhafarova T.D. K voprosu ob aminometilirovanii gidroksiatceto-naftonov // Him. problemy. 2008. № 1. S. 149-151.
13. Böhme H., Mundlos E., Lehners W., Herboth O.E. Uber Umsetzungen a-halogenierter Amine in Analogie zu Reactionen von Diazonium salzen // Chem. Ber. 1957. Bd. 90. No 9. S. 2008-2013.
14. Braude M.B., Polovinchik R.L., Vorobeva Z.G., Bolotina L.A., Shvedova V.I., Bekhli A.F. Sintez difezila, novogo antigelmintika dlia terapii tri-hotcefaleza // Him.-farm. zhum. 1971. № 10. S. 41-42.
68
C.ACAPflAPOBA, MMArAMA^HEBA
2-HiDROKSi-5-HALOGENASETOFENONLARIN AMiNOMETiLLa^MaSiNiN XUSUSiYYOTLaRl
S.O.Sardarova, M.M.Agamaliyeva
2-Hidroksi-5-halogenasetofenonlann sarbast ikili aminlar va formaldehidla aminometillaijma reaksiyasi apanlib. Muayyan edilib ki, halledici olmayan muhitda O-aminometilla§ma naticasinda 2-aminometoksi-5-halogenasetofenonlar amala galir. Spirt muhitinda ikili aminometilla§ma ba§ verir va p-amino-2-aminometoksi-5-halogenpropiofenon!ar alinir. Alternativ yolla C-aminometilla§manin muvafiq mahsullari alinmi§, onlarin O-aminometilla§ma mahsullarindan farqli olmasi muayyan edilmi§dir.
Agar sozlar. 2-hidroksi-5-halogenasetofenonlar, aminometill3§m3, Mannix reaksiyasi.
ON PECULIARITIES OF AMINOMETHYLATION REACTION OF 2-HIDROXY-5-HALOGENACETOPHENONES
S.A.Sardarova, M.M.Agamalieva
Aminomethylation of 2-hidroxy-5-halogenacetophenones by free second amines with excess of formaldehyde has been carried out. It is established that in absence of solvent the reaction proceeds with formation of the products of as a 2-aminomethoxy-5-halogenacetophenones have been received. In alcohol solution the doubleaminomethylation takes place and it produces p-amino-2-aminomethoxy-5-halogenpropiophenones. By the alternative method the corresponding products of C-aminomethylation have been synthesized and their being not identical with obtained products of O-aminomethylation has been established.
Keywords. 2-hidroxy-5-halogenacetophenones, aminomethylation, Mannich reaction.
A3EPEAH#^AHCKHH XHMHHECKHH ^YPHAH № 2 2018
