способ получения 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида

Формула изобретения

Способ получения 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида путем взаимодействия 1-бромадамантана с пиридином в мольном соотношении 1:1-2 в присутствии 1-10% мольных 3-гидроксипиридина при 90-120°C в течение 10-40 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения адамантилпиридиний галогенидов. В силу особенностей свойств, обусловленных наличием адамантанового фрагмента, материалы, полученные на основе четвертичных солей пиридина, находят широкое применение в различных областях техники, в частности фармацевтической промышленности и тонком органическом синтезе.

Данным изобретением решена задача получения четвертичной соли пиридина и 1-бромадамантана.

Существующие методы синтеза 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида основаны на принципе взаимодействия мольного избытка пиридина с 1-бромадамантаном в условиях длительного нагревания реакционной смеси в запаянной ампуле при повышенном давлении и высоких температурах (180-230°C).

Так, в способе [1] целевое соединение получают с выходом 85% в условиях выдерживания при 180°C смеси пиридина с 1-бромадамантаном в мольном соотношении 10:1 в течение 8 часов в запаянной ампуле в присутствии каталитических количеств воды. Необходимость проведения синтеза в замкнутой системе при повышенном давлении обусловлена тем, что температура прохождения реакции выше температуры кипения пиридина.

Недостатками данного способа являются использование большого избытка дорогостоящего и токсичного пиридина и сложность технологического исполнения ввиду проведения синтеза в замкнутой системе при повышенном давлении.

Известен способ [2] синтеза 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида, в котором раствор абсолютного свежеперегнанного пиридина нагревают с 1-бромадамантаном 30 часов при температуре 230°C в запаянной ампуле. Соотношение реагентов пиридин-1-бромадамантан 5:1. Выход составляет 69%.

В другом способе [3] раствор свежеперегнанного пиридина нагревают с 1-бромадамантаном в запаянной ампуле в течение 16 часов при температуре 220°C. Выход целевого соединения составляет 69%.

Недостатками двух вышеперечисленных способов являются низкий выход целевого продукта, высокая температура реакции и сложность технологического оформления ввиду проведения синтеза в замкнутой системе при повышенном давлении.

Техническим результатом изобретения является более простой в технологическом отношении, экономически эффективный и экологически менее опасный метод получения 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида.

Технический результат достигается тем, что синтез целевого соединения проводили взаимодействием 1-бромадамантана с пиридином в мольном соотношении 1:1-2 в присутствии 1-10% мольных 3-гидроксипиридина при температуре 90-120°C в течение 10-40 ч.

Выделение целевых продуктов осуществляли путем фильтрования выпавшего осадка и последующей перекристаллизации из ацетона.

Наличие в реакционной смеси электроноизбыточного 3-гидроксипиридина благоприятно влияет на протекание реакции кватернизации пиридина и позволяет получать четвертичные соли в мягких условиях. По всей видимости, промежуточно образующийся продукт О-адамантилирования 3-гидроксипиридина подвергается межмолекулярной перегруппировке в продукт N-адамантилирования пиридина. Причиной этого является то, что энергетический барьер гетеролиза связи 3-PyO-C_Ad ниже, чем связи Br-C_Ad. В мягких условиях генерируется третичный адамантильный катион, и протекает реакция кватернизации пиридина.

Основные отличительные признаки предлагаемого способа можно сформулировать следующим образом:

1. Проведение реакции в присутствии 3-гидроксипиридина.

2. В предлагаемом способе требуется существенно меньшее количество вводимого пиридина, по сравнению с существующими методами, что уменьшает себестоимость метода.

3. Проведение синтеза при атмосферном давлении существенно упрощает аппаратурную схему процесса и, следовательно, делает этот способ более привлекательным с экономической точки зрения.

4. Малое количество стоков, малая экологическая нагрузка.

5. Возможность получения 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида в мягких условиях.

Пример выполнение способа

Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК и ЯМР ¹H спектров. ИК-спектры регистрировались на приборе Shimadzu IRAffinity-1 в таблетках бромида калия. Спектры ЯМР регистрировались на спектрометре JEOL JNM ЕСХ-400 при рабочей частоте 400 МГц в растворе ДМСО-d₆. Температура плавления определялась на приборе ПТП-М (Россия) капиллярным методом. Элементный анализ выполнен на автоматическом CHNS-анализаторе "Euro Vector ЕА-3000".

Способ получения 1-(адамантил-1)-пиридиний бромида

Пример 1. Смесь 10,8 г (0.05 моль) 1-бромадамантана и 4 мл (0,05 моль, 3,95 г) пиридина в присутствии 0,5 г (0,005 моль) 3-гидроксипиридина выдерживали при температуре 100°C и кипятили в течение 20 часов. Реакционную смесь охлаждали, фильтровали продукт. Сырец очищали перекристаллизацией из ацетона, выход 10,7 г (73%). Т_пл=246-248°C (лит. Т _пл=246-248°C [1]). ИК-спектр, , см^-1: 3390 (N⁺-C); 3031 (С-Н _аром); 2906, 2850 (С-Н Ad); 1627, 1589, 1492 (С=С_аром ), 1465, 1365, 1134,1103, 779, 678. ЯМР - ¹H ( , м.д., ДМСО-d₆): 1.7 (6Н, CН₂ Ad, c), 2.27 (9Н, СН₂ Ad, CH-Ad, с), 8.13 (2Н, dd, 7.08 Гц, 6,01 Гц), 8.58 (1H, d, 7.56 Гц), 9.35 (2Н, d, 5.96 Гц). Найдено, %: C 61.27; H 6.83; N 4.71. C₁₅H₂₀BrN. Вычислено, %: C 61.23; H 6.85; N 4.76.

Пример 2. Смесь 10,8 г (0.05 моль) 1-бромадамантана и 8 мл (0,1 моль, 7,9 г) пиридина в присутствии 0,05 г (0,0005 моль) 3-гидроксипиридина выдерживали при температуре 120°C и кипятили в течение 10 часов. Реакционную смесь охлаждали, фильтровали продукт. Сырец очищали перекристаллизацией из ацетона, выход 6,8 г (76%).

Пример 3. Смесь 10,8 г (0.05 моль) 1-бромадамантана и 6 мл (0,075 моль, 5,9 г) пиридина в присутствии 0,1 г (0,001 моль) 3-гидроксипиридина выдерживали при температуре 90°C и кипятили в течение 40 часов. Реакционную смесь охлаждали, фильтровали продукт. Сырец очищали перекристаллизацией из ацетона, выход 8,7 г (83%).

Пример 4. Смесь 10,8 г (0.05 моль) 1-бромадамантана и 8 мл (0,1 моль, 7,9 г) пиридина в присутствии 0,25 г (0,0025 моль) 3-гидроксипиридина выдерживали при температуре 120°C и кипятили в течение 30 часов. Реакционную смесь охлаждали, фильтровали продукт. Сырец очищали перекристаллизацией из ацетона, выход 12,5 г (88%).

Пример 5. Смесь 10,8 г (0.05 моль) 1-бромадамантана и 8 мл (0,1 моль, 7,9 г) пиридина в присутствии 0,5 г (0,005 моль) 3-гидроксипиридина выдерживали при температуре 120°C и кипятили в течение 40 часов. Реакционную смесь охлаждали, фильтровали продукт. Сырец очищали перекристаллизацией из ацетона, выход 14,3 г (97%).

Литература

1. Соколенко В.А., Свирская Н.М. Кватернизация пиридинов галогенадамантанами. // ХГС. 1987. № 6. С.817-819.

2. Степанов Ф.Н., Довгань Н.Л., Юрченко А.Г. Адамантан и его производные. XXX. Об адамантилпиридинах. // ЖОХ. 1970. Т.6. Вып.9. С.1823-1826.

3. Krumkalns E.V., Pfeifer W. Adamantylamines by direct animation of 1-bromoadamantane. // J. Med. Chem. 1968. V.11. N.5. P.1103.