способ переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана

Формула изобретения

Способ переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана, заключающийся во взаимодействии -аминонитрила с аминами при нагревании, отличающийся тем, что в качестве -аминонитрила используют 2-амино-2-цианоадамантан, в качестве аминов используют циклогексиламин, 3-аминопропанол, морфолин, а процесс проводят в присутствии карбоната калия при 80-100°C.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессу переаминирования -аминонитрилов, в частности к новому способу переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана, который находит применение в синтезе производных 2-амино-2-цианоадамантана общей формулы

являющихся полупродуктами вероятных биологически активных аминокислот, диаминов и гетероциклических соединений.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ получения -аминонитрилов переаминированием при температуре 130-180°С, при этом выходы продуктов составляют 13-80%. В качестве исходных реагентов выступают аминонитрилы, не содержащие свободной аминогруппы, а в качестве переаминирующего агента - диэтиламин, гептиламин, пиперидин, морфолин и анилин [Переаминирование -аминонитрилов / Шахидаятов X. // ЖОрХ. 1973, 9 (7), 1373-1401].

Недостатком данного метода является как правило невысокий выход продуктов, что связано с химическим равновесием реакции, в результате чего большие выходы достигаются только при удалении из реакционной смеси образующихся продуктов. Используются достаточно высокие (до 180°С) температуры, в результате чего происходит осмоление реакционной массы. Использование в качестве исходных реагентов замещенных по аминогруппе -аминонитрилов требует их предварительного получения и в связи с этим метод увеличивает стадийность синтеза целевых продуктов. Кроме этого в ряде случаев наблюдалось образование побочных продуктов - енаминов. Проведение реакции переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана в условиях, используемых в прототипе, приводит к получению производных 2-амино-2-цианоадамантана с выходом, не превышающим 30-45%).

Техническим результатом заявляемого способа является повышение выхода производных 2-амино-2-цианоадамантана и технологичности процесса переаминирования за счет использования -аминонитрила со свободной аминогруппой и применения катализатора

Поставленный технический результат достигается в способе переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана, заключающемся во взаимодействии -аминонитрила с аминами при нагревании, при этом в качестве -аминонитрила используют 2-амино-2-цианоадамантан, в качестве аминов используют циклогексиламин, 3-аминопропанол, морфолин, а процесс проводят в присутствии карбоната калия при 80-100°С.

Сущностью метода является реакция переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана аминами из ряда циклогексиламин, 3-аминопропанол, морфолин в присутствии карбоната калия, сопровождающаяся выделением газообразного аммиака.

Способ осуществляется следующим образом. В круглодонную колбу загружается 2-амино-2-цианоадамантан и амин из ряда: циклогексиламин, 3-аминопропанол, морфолин в мольном соотношении 1:1.5-3 и каталитическое количество карбоната калия. Реакционная смесь нагревается до 80-100°С, при этом выделяется газообразный аммиак. По окончании выделения аммиака из реакционной массы отгоняют избыток амина, затем продукт реакции перегоняют в вакууме. Выход производных 2-амино-2-цианоадамантана составляет 67-86%. Таким образом, предлагаемый способ характеризуется простотой в проведении синтеза и выделении продуктов реакции.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является использование в качестве -аминонитрила 2-амино-2-цианоадамантана, содержащего свободную аминогруппу, который легко получается из 2-гидрокси-2-цианоадамантана с использованием доступного аммиака [Пат.2307123 РФ, МПК C07D 295/033, С07С 255/58. Способ получения 2-амино-2-цианоадамантана или его производных / Ю.В. Попов, В.М. Мохов, М.В. Кхаммо, С.Н. Бондаренко; ВолгГТУ. - 2007]. Показано, что использование в качестве исходного соединения незамещенного по атому азота -аминонитрила, в частности 2-амино-2-цианоадамантана, позволяет снизить температуру проведения реакции на 20-30°C относительно прототипа, а использование карбоната калия в качестве катализатора, способствующего отрыву цианогруппы от исходного 2-амино-2-цианоадамантана, позволило уменьшить температуру начала реакции до 80°C, что уменьшает степень осмоления реакционной массы, упрощает процесс получения и последующей очистки производных 2-амино-2-цианоадамантана. Образование в качестве одного из продуктов реакции газообразного аммиака смещает равновесие реакции в сторону образования продуктов и делает процесс переаминирования необратимым, что и обеспечивает полную конверсию исходного 2-амино-2-цианоадамантана.

Обнаружено, что оптимальным мольным соотношением 2-амино-2-цианоадамантан: амин является 1:1.5-3. Снижение избытка амина до эквимолярного приводит к неполной конверсии 2-амино-2-цианоадамантана, уменьшает выход целевых продуктов и сильно затрудняет их очистку. Увеличение избытка аминонитрилов выше трехкратного нецелесообразно, так как оно не приводит к увеличению выхода целевых продуктов. Найдено, что оптимальной температурой синтеза производных 2-амино-2-цианоадамантана является 80-100°C. Снижение температуры до 60°C сильно замедляет реакцию, а ниже 60°C - прекращает ее. Показано, что каталитическое количество карбоната калия, добавляемое в реакционную смесь, существенно ускоряет процесс. Проведение реакции переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана в отсутствие карбоната калия приводит к получению производных 2-амино-2-цианоадамантана с выходом не более 30-45%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

2-(N-Морфолино)-2-цианоадамантан.

Смесь 3 г (0.017 моль) 2-амино-2-цианоадамантана, 4.3 г (0.05 моль) морфолина и 0.05 г карбоната калия нагревали в колбе с обратным холодильником при 80-100°C в течение 1 часа. В начальный период реакции выделялся аммиак. По окончании реакции отгоняли избыток морфолина при атмосферном давлении, остаток перегоняли в вакууме, получали 2.8 г (0.011 моль, 67%) 2-(N-морфолино)-2-цианоадамантана, т.кип. 219-221°C (20 мм рт.ст). Спектр ЯМР ¹H, , м.д.: 1.38-2.13 м (14H, _2.2-Ad), 2.56 т (4H, (CH₂)₂N), 3.72 т (4H, (СН₂) ₂O).

Пример 2

2-(3-Гидроксипропиламино)-2-цианоадамантан.

Смесь 3 г (0.017 моль) 2-амино-2-цианоадамантана, 2.6 г (0.035 моль) 3-аминопропанола и 0.05 г карбоната калия нагревали в колбе с обратным холодильником при 80-100°C в течение 1 часа. В начальный период реакции выделялся аммиак. По окончании реакции отгоняли избыток 3-аминопропанола при пониженном давлении, остаток перегоняли в вакууме, получали 3.4 г (0.0146 моль, 86%) 2-(3-гидроксипропиламино)-2-цианоадамантана, т.кип.175-178°C (20 мм рт.ст). Спектр ЯМР ¹Н, , м.д.: 1.39-2.13 м (14H, _2,2-Ad, 2H, CH ₂), 2.84 т (2H, CH₂N), 2.76 уш.с.(1H, NH), 3.63 ш.с.(1H, OH), 3.71 т (2H, CH₂O).

Пример 3

2-(N-Циклогексиламино)-2-цианоадамантан.

Смесь 3.5 г (0.02 моль) 2-амино-2-цианоадамантана, 3 г (0.03 моль) циклогексиламина и 0.05 г карбоната калия нагревали в колбе с обратным холодильником при 80-100°C в течение 1.5 часа. В начальный период реакции выделялся аммиак. По окончании реакции отгоняли избыток циклогексиламина, остаток перегоняли в вакууме, получали 3.8 г (0.0148 моль, 74%) 2-(N-циклогексиламино)-2-цианоадамантана, т.кип. 170-172°C (20 мм рт.ст). т.пл. 93-94°C.Спектр ЯМР ¹H, , м.д.: 0.68 с (1H, NH); 1.05-2.25 м (14H, _2,2 -Ad; 10H, ); 2.62 м (1H, -CH-N).

Таким образом, разработан новый способ переаминирования 2-амино-2-цианоадамантана, который приводит к получению производных 2-амино-2-цианоадамантана с высоким выходом, заключающийся в переаминировании 2-амино-2-цианоадамантана аминами из ряда циклогексиламин, 3-аминопропанол, морфолин в присутствии карбоната калия при температуре 80-100°C в течение 1-1.5 часов.