способ получения 3,4'-диамино-4-r-бензофенонов
Классы МПК: | C07C213/02 реакциями, протекающими с образованием аминогрупп, из соединений, содержащих оксигруппы простые эфирные или сложноэфирные группы C07C215/68 аминогруппы, связанные с атомами углерода шестичленных ароматических колец, и оксигруппы, связанные с ациклическими атомами углерода или с атомами углерода колец, кроме шестичленных ароматических колец, одного и того же углеродного скелета |
Автор(ы): | Бегунов Роман Сергеевич (RU), Бродский Игорь Игоревич (RU), Орлов Владимир Юрьевич (RU), Кобраков Константин Иванович (RU), Станкевич Галина Сергеевна (RU), Алексанян Карине Гришаи (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-11-27 публикация патента:
10.03.2008 |
Изобретение относится к способу получения 3,4'-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы
где R=Cl, Br, F, СН3, ОСН 3,
которые используются в качестве полупродуктов в синтезе азокрасителей, пригодных для крашения белковых волокон и обладающих уникальными показателями термостабильности. Способ включает стадии нитрования замещенных бензофенонов нитратом калия в концентрированной H2SO 4, нуклеофильного замещения галогена (для R=Cl), при взаимодействии с О- и N-нуклеофилами в ДМФА в присутствии K2 СО3 и восстановления 3,4'-динитро-4-R-бензофенонов, причем нитрование полученных бензофенонов проводят при температуре 20°С в течение 5 ч и мольном соотношении 4'-нитро-4-R-бензофенон:KNO 3=1.0:1.15, нуклеофильное замещение галогена проводят в течение 1-5 часов при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1.0:1.05, восстановление динитробензофенонов проводят SnCl·2H2O в 18-% HCl при мольном соотношении 3,4'-динитро-4-R-бензофенон:SnCl 2·2H2O=1:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч. Целью изобретения является снижение стоимости синтеза, сокращение времени и температуры проведения процесса, повышение чистоты и выходов целевых продуктов. 4 табл.
Формула изобретения
Способ получения 3,4'-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы
где R=Cl, Br, F, СН3, ОСН 3,
включающий нитрование замещенных 4'-нитро-4-R-бензофенонов нитратом калия в серной кислоте, нуклеофильное замещение галогена (для R=Cl) при взаимодействии с О- и N-нуклеофилами и восстановление 3,4'-динитро-4-R-бензофенонов общей формулы
где R=Cl, Br, F, СН3, ОСН 3,
хлоридом олова (II) в кислом водно-этанольном растворе, отличающийся тем, что нитрование замещенных субстратов осуществляют в течение 5 ч при температуре 20°С и мольном соотношении 4'-нитро-4-R-бензофенон:KNO3=1,0:1,15, замещение галогена осуществляют в среде ДМФА в присутствии К 2СО3 при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1,0:1,05, восстановление 3,4'-динитро-4-R-бензофенонов проводят раствором SnCl 2·H2O в 18%-ной соляной кислоте и мольном соотношении 3,4'-динитро-4-R-бензофенон:SnCl 2·2H2O=l:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу синтеза ароматических диаминосоединений, в частности к получению 3,4'-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы
где R=Cl, Br, F, СН3, ОСН 3,
которые были использованы в качестве полупродуктов в синтезе азокрасителей.
Известен способ получения 3,4'-диаминобензофенона, включающий следующие стадии: нитрование замещенного дифенилкетона 94% HNO3 (d=1.50) при температуре 70-75°С в течение 12 ч и каталитическое гидрирование динитропродукта, катализируемое 5% Pd/C, процесс проводят в течение 7 ч при температуре 45-47°С. (Process for preparation of 3,3'- or 3,4'-diaminobenzophenones. Y.Keizaburo, S.Kenichi, T.Yoshimitsu, K.Saburo, Y.Akihiro. Пат. 4618714 США. Заявл. 02.05.83, опубл. 21.10.1986. РЖХ 16Н89П, 1987).
Недостатками известного способа синтеза диаминобензофенонов являются: применение агрессивных, вредных для здоровья реагентов (концентрированная HNO3), использование дорогостоящего катализатора (Pd/C), продолжительное время протекания каждой из стадий процесса, а также необходимость создания жестких условий проведения процессов, что неизбежно приводит к снижению степени чистоты и выходов получаемых соединений.
Цель изобретения - снижение стоимости синтеза, оптимизация условий реакций - сокращение времени и температуры проведения процесса, повышение чистоты и выходов целевых продуктов.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве восстанавливающего агента используется SnCl 2·2H2O, при этом пропадает потребность в использовании дорогостоящего катализатора. К тому же возможна электрохимическая регенерация данного реагента. Вместо концентрированной HNO3 применяется более удобный при осуществлении синтеза KNO3, выпускаемый промышленными методами.
Нитрование замещенных субстратов осуществляют в течение 5 ч при температуре 20°С и мольном соотношении 4'-нитро-4-R-бензофенон:KNO3=1.0:1.15 (в прототипе 70-75°С, 12 ч), замещение галогена осуществляют в среде ДМФА в присутствии K2СО 3 при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1.0:1.05, восстановление 3,4'-динитро-4-R-бензофенонов проводят раствором SnCl2·2H2O в 18%-ной соляной кислоте и мольном соотношении 3,4'-динитро-4-R-бензофенон:SnCl·H 2O=1:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч, что позволяет снизить температуру с 45-47°С до 20°С и уменьшить время процесса с 7 ч до 0.15 ч.
Строение и чистоту промежуточных соединений и целевых 3,4'-диамино-4-R-бензофенонов анализировали методом ПМР, определением температуры плавления и элементного состава.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. 3,4'-динитро-4-хлорбензофенон
К раствору 15 г (0,06 моль) 4'-нитро-4-хлорбензофенона в 150 мл концентрированной серной кислоты порциями вносили 6.9 г (0,069 моль) KNO 3. Реакцию проводили в течение пяти часов при температуре 20°С. Затем реакционную массу выливали в воду, осадок отфильтровывали, высушивали и перекристаллизовывали из смеси пропанола-2 и N,N-диметилформамида (3:1). Получают 18 г (97.4% от теории) 3,4'-динитро-4-хлорбензофенона - желтый порошок, т.пл. 127-129°С.
Найдено, %: С 50,7; Н 2,5; N 9,2.
Вычислено, %: С 50,9; Н 2,5; N 9,3.
1Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 8.82 (d, 2-Н, Н3', Н 5', J=9.5), 8.71 (d, 1-H, Н2, J=1.9), 8.18 (m, 3H, Н2', Н 6', Н6), 7.87 (d, 1-H, Н 5, J=8.9).
Аналогично получают 3,4'-динитро-4-R-бензофеноны, где R=Br, F, СН3, ОСН3 . Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблице 1.
Таблица 1. | ||||||||||
№ | R | Тпл., °С | Выход, % | Найдено | Брутто-формула | Вычислено | ||||
С | Н | N | С | Н | N | |||||
1 | Br | 129-131 | 97.5 | 44.3 | 2.1 | 7.9 | C13H 7BrN2O5 | 44.4 | 2.0 | 7.9 |
2 | F | 110-113 | 97.0 | 53.61 | 2.54 | 9.49 | C13H7 FN2O5 | 53.8 | 2.4 | 9.6 |
3 | СН 3 | 113-114 | 97.9 | 58.6 | 3.4 | 9.8 | C14H 10N2O5 | 58.7 | 3.5 | 9.7 |
4 | ОСН 3 | 168-171 | 97.7 | 55.7 | 3.2 | 9.3 | C14H 10N2O6 | 55.6 | 3.3 | 9.2 |
Пример 2. 3,4'-динитро-4-(4-хлорфенокси)бензофенон
К 10.1 г (0.07 моль) карбоната калия и 6.9 г (0.05 моль) 4-хлорфенола в 50 мл N,N-ДМФА вносили 15 г (0,048 моль) 3,4'-динитро-4-хлорбензофенона. Реакцию проводили в течение 5 часов при температуре 40-60°С. Затем реакционную смесь выливали в воду, осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали из смеси пропанола-2 и N,N-диметилформамида (3:1). Получают 19 г (97.1% от теории) 3,4'-динитро-4-(4-хлорфенокси)бензофенона - желтый порошок, т.пл. 142-144°С.
Найдено, %: С 57,1; Н 2,89; N 7,1.
Вычислено, %: С 57,2; Н 2,7; N 7,0.
1Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 8.41 (d, 2-Н, Н3', Н 5', J=10.4), 8.38 (d, 1-Н, Н2 , J=1.8), 8.09 (d.d., 1H, Н6, J=8.8, J=1.5), 8.02 (d, 2-Н, Н2', Н 6', J=9.6), 7.58 (d, 2H, Н(3) , Н(5), J=9.1), 7.31 (d, 1H, Н 5, J=8.7), 7.24 (d, 2H, H(2), H (6), J=9.4).
Аналогично получают 3,4'-динитро-4-R-бензофеноны, где R=
,
,
,
.
Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблице 2.
Таблица 2. | ||||||||||
№ | R | Тпл., °С | Выход, % | Найдено | Брутто-формула | Вычислено | ||||
С | Н | N | C | Н | N | |||||
1 | 114-116 | 97.0 | 57.2 | 4.1 | 11.6 | C17H 15N3O6 | 57.1 | 4.2 | 11.7 | |
2 | 192-194 | 96.9 | 62.7 | 3.6 | 11.5 | C19H 13N3O5 | 62.8 | 3.6 | 11.5 | |
3 | 176-177 | 97.1 | 63.8 | 3.8 | 11.2 | C20H 15N3O5 | 63.6 | 4.0 | 11.1 | |
4 | 150-152 | 97.5 | 58.2 | 4.6 | 15.2 | C18H 18N4O5 | 58.3 | 4.8 | 15.1 |
Пример 3. 3,4'-диамино-4-хлорбензофенон
К раствору 5 г (0.016 моль) 3,4'-динитро-4-хлорбензофенона в 20 мл изопропилового спирта при температуре 40°С приливается раствор 43.39 г (0.192 моль) хлорида олова (SnCl 2·2H2O) в 20 мл 18% HCl. Через 0.15 ч реакционная смесь подщелачивается 25% раствором аммиака до рН=8 и экстрагируется несколькими порциями хлороформа (S=400 мл). После отгонки хлороформа получают 3.6 г (95.1% от теории) 3,4'-диамино-4-хлорбензофенона - желтый порошок, т.пл. 159-160°С.
Найдено, %: С 63,4; Н 4,2; N 11,1.
Вычислено, %: С 63,2; Н 4,4; N 11.3.
1Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 7.53 (d, 2H, Н2', Н 6', J=10.0), 7.45 (d, 1H, Н5, J=9.51), 7.05 (d, 1H, Н2, J=1.6), 6.67 (d.d., 1H, Н6, J=8.7, J=1.4), 6.60 (d, 2H, Н3', Н5' , J=9.0), 6.15 (s, 2H, NH2), 5.55 (s, 2H, NH2).
Аналогично получают 3,4'-диамино-4-R-бензофеноны,
где R=Br, F, СН3, ОСН 3,
,
,
,
.
Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3. | ||||||||||
№ | R | Тпл., °С | Выход, % | Найдено | Брутто-формула | Вычислено | ||||
С | Н | N | C | Н | N | |||||
1 | Br | 160-161 | 94.7 | 53.4 | 3.9 | 9.5 | C13H 11BrN2O | 53.6 | 3.8 | 9.6 |
2 | F | 107-109 | 94.3 | 67.5 | 4.9 | 12.2 | C13H 11FN2O | 67.8 | 4.8 | 12.1 |
3 | СН3 | 177-178 | 95.1 | 74.2 | 6.4 | 12.2 | C14H14N 2O | 74.3 | 6.2 | 12.3 |
4 | ОСН3 | 154-155 | 94.9 | 69.5 | 5.6 | 11.3 | C14H 14N2O2 | 69.4 | 5.8 | 11.5 |
5 | 227-228 | 94.5 | 68.4 | 6.3 | 14.2 | C17H 19N3O2 | 68.6 | 6.4 | 14.1 | |
6 | 255-256 | 94.6 | 75.0 | 5.5 | 13.6 | C19H 17N3O | 75.2 | 5.6 | 13.8 | |
7 | 81-82 | 94.7 | 75.7 | 6.2 | 13.1 | C20H 19N3O | 75.6 | 6.0 | 13.2 | |
8 | 212-213 | 95.3 | 69.4 | 7.3 | 17.9 | C18H 22N4O | 69.6 | 7.1 | 18.0 | |
9 | 188-189 | 94.9 | 67.2 | 4.6 | 8.1 | C19H 15N2O2Cl | 67.3 | 4.4 | 8.2 |
Таблица 4. | ||
№ | R | 1Н ПМР (DMSO-d6) |
1 | Br | 7.53 (d, 2Н, Н2' , Н6', J=10.0), 7.45 (d, 1H, H 5, J=9.51), 7.05 (d, 1H, Н2, J=1.6), 6.67 (d.d., 1H, H6, J=8.7, 1.4), 6.60 (d, 2Н, Н3', Н5' , J=9.0), 6.15 (s, 2Н, NH2), 5.55 (s, 2Н, NH2). |
2 | F | 7.51 (d, 2Н, Н 2', Н6', J=8.0), 7.10 (d, 1Н, Н5, J=9.55), 7.06 (s, 1Н, Н 2), 6.75 (m, 1H, Н6), 6.60 (d, 2Н, Н3', Н5', J=7.0), 6.70 (s, 2Н, NH2), 5.35 с (s, 2H, NH2). |
3 | СН3 | 7.50 (d, 2Н, H2', Н 6', J=10.0), 6.95 (d, 1Н, Н5, J=7.55), 6.85 (s, 1Н, Н2), 6.75 (d, 1H, Н6, J=7.5), 6.60 (d, 2Н, Н 3', Н5', J=9.0), 5.55 (s, 2Н, NH2), 4.55 (s, 2H, NH 2), 2.15 (s, 3Н, СН3). |
4 | ОСН3 | 7.50 (d, 2H, Н2' , Н6', J=10.0), 7.02 (s, 1H, Н 2), 6.85 (m, 2H, Н5, Н 6), 6.58 (d, 2H, Н3', Н 5', J=9.0), 5.99 (s, 2H, NH2), 4.80 (s, 2H, NH2), 3.84 (s, 3H, ОСН 3). |
5 | | 7.55 (d, 2H, Н2' , H6', J=10.0), 7.05 (d, 1H, Н 2, J=1.0), 6.8-6.9 (m, 2H, Н5, Н 6), 6.55 (d, 2H, Н3', Н 5', J=9.5), 5.55 (s, 2H, NH2), 4.65 (s, 2H, NH2), 3.8 (m, 4H, N(CH 2)2), 2.9 (m, 4Н, O(СН 2)2). |
6 | 7.50 (d, Н2' , Н6', J=8.9), 7.32 (s, 1H, NH), 7.15 (d, 1H, Н2, 1.0), 7.06 (t, 2H, H (3), H(5), J=10.0), 6.89 (d.d., 1H. Н6, J=7.0, 1.2), 6.80 (d, 2H, Н 3', Н5', J=10.0), 6.65 (d, 1H, Н5, J=7.75), 5.58 (t, 1H, H (4), J=10.0), 7.4 (d, 2H, Н(2), Н (6), J=9.5), 6.02 (s, 2H, NH2), 4.98 (s, 2H, NH2). | |
7 | 7.52 (d, 2H, H2' , H6', J=9.5), 7.29 (s, 1H, NH), 7.07-7.13 (m, 3Н, Н2, Н6, Н (5)), 6.87 (d.d., 1H, Н(6), J=9.5, 1.5), 6.80 (m, 2H, Н(2), Н (4)), 6.64 (d, 1H, Н5, J=9.0), 6.60 (d, 2-Н, Н3', Н5' , J=10.0), 5.99 (s, 2H, NH2), 4.99 (s, 2H, NH2), 2.25 (s, 3H, СН 3). | |
8 | | 7.49 (d, 2H, Н2' , Н6', J=10.0), 7.02 (d, 1H, Н 2, J=1.5), 6.94 (d, 1H, Н5, J=9.0), 6.85 (d.d., 1H, Н6, J=10.0, 1.5), 6.58 (d, 2H, Н3', Н5' , J=9.5), 6.00 (s, 2H, NH2), 4.85 (s, 2H, NH2), 2.85 (s, 2СН2 , Н(2), Н(6)), 2.55 (s, 2CH2, Н(3), Н (5)), 2.23 (s, СН3). |
9 | 7.55 (d, 2-Н, Н2' , Н6', J=9.5), 7.42 (d, 2-Н, H (3), Н(5), J=9.7), 7.12 (d, 1-H, Н2, J=1.5), 7.03 (d, 2-Н, Н 3', Н5', J=9.0), 6.86 (d, 1-Н, Н5, J=9.1), 6.81 (d.d., 1-Н, Н 6, J=8.9, 1.9), 6.62 (d, 2-Н, Н(2) , Н(6), J=9.5), 6.09 (s, 2H, NH 2), 5.24 (s, 2H, NH2). |
Пример 4. Получение азокрасителей на основе 3,4'-диамино-4-R-бензофенонов,
где R=Br, F, СН3, ОСН 3,
,
,
,
.
Указанные диамины диазотируются в стандартных условиях под действием нитрита натрия в среде соляной и серной кислот. Полученные диазосоединения проявили себя как активные диазосоставляющие в реакции азосочетания с ароматическими гидроксосоединениями бензольного, нафталинового и гетероциклического ряда. На их основе синтезированы бисазокрасители, обладающие повышенной устойчивостью к сухому и мокрому трению, стирке и поту, общей формулы:
где R1= ,
,
,
Класс C07C213/02 реакциями, протекающими с образованием аминогрупп, из соединений, содержащих оксигруппы простые эфирные или сложноэфирные группы
Класс C07C215/68 аминогруппы, связанные с атомами углерода шестичленных ароматических колец, и оксигруппы, связанные с ациклическими атомами углерода или с атомами углерода колец, кроме шестичленных ароматических колец, одного и того же углеродного скелета