Способ получения алкил-или циклоалкилпроизводных пиридина

 

u) 462334

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 26.10.71 (21) 1709808/23-4 (51) М. Кл. С 07с1 31/20 (32) Приоритет 27.10.70 (31) 7401А/70 (33) Италия

Государственный комитет

Совета 1т1нннстров СССР (53) УДК 547.821.07 (088.8) Опубликовано 28.02.75, Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 27.11.75 ло делам изобретений и открытой (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Франческо Миниски, Франко Бертини, Ремо 1 алли и Адольф Квуилико (Италия) Иностранная фирма

«Монтекатини Эдисон С. п. А.> (Италия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛИЛИ ЦИКЛОАЛКИЛПРОИЗВОДНЫХ ПИРИДИНА

1 2

R — СООН, Изобретение относится к улучшенному способу получения алкильных производных пиридина, которые находят применение в различных областях органической химии.

Известен способ получения алкилпроизводных пиридина взаимодействием пиридина с карбоновыми кислотами в присутствии в качестве катализатора вещества, имеющего активный водород, например метанола, при нагревании.

В качестве карбоновых кислоты могут быть использованы уксусная и пропионовая кислоты. Алкильными группами, введенными в пиридиновое кольцо, являются метильные и этильные группы.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса, повышение выхода и расширение ассортимента получаемых продуктов.

Предлагаемый способ получения алкилили циклоалкилпроизводных пирпдина общей формулы где B — алкильный или циклоалкильный радикал, содержащий от 1 до 8 атомов углерода, расположенный в одном из положений 2, 4 или 6 относительно гетероциклического атома азота, заключается в том, что производное пиридина, которое содержит в качестве заместителя алкильную, циклоалкильную группу, атом галогена, циа но-, алкокси группу, эфирную или амидную группу или может содержать сконденсированную с ним ароматическую систему, подвергают взаимодействию с карбоновой кислотой общей формулы

10 где К имеет вышеуказанное значение в присутствии персульфата щелочного металла или

15 а.". мония и каталитических количеств ионов серебра.

Реакцию проводят при нагревании, например при 40 — 100 С

Мол ярное отношение между производным

20 пиридина, подвергаемым алкилированию, и персульфатом подбирают в зависимости от природы исходного пиридинового соединения и от конечного продукта, который желательно получить. В тех случаях, когда положения

25 2,4 или 2,6 являются замещенными, в пиридиновом кольце остается свободным (незанятым заместителем) только одно реакционноспособное положение (в альфа- и гамма-положении по отношению к гетероциклическому

З0 атому азота). Таким образом можно достиг462334 нуть практически полного превращения исходного производного в целевой продукт без каких-либо осложнений и побочных соединений. В этом идеальном случае молярное отношение между исходным пиридиновым ïðîизводным и персульфатом должно составлять

1 — 0,2. В тех же случаях, когда в пиридиновом кольце свободно более чем одно реакционноспособное положение, можно получать как моноалкилированные, так и диалкилированные продукты. Для того чтобы промотировать образование моноалкилированных продуктов и уменьшить вероятность образования поли алкилированных продуктов, необходима частичная конверсия исходного соединения. Этого можно достигнуть, устанавливая и поддерживая молярное отношение пиридинового производного к персульфату в пределах 3 — 1, тогда как для получения диалкилированных продуктов молярное отношение между исходным пиридиновым производным и персульфатом следует поддерживать в пределах 0,5 — 1.

Мол ярное отношение между производным пиридина и исход ной карбоновой кислотой может варьироваться в интервале 1 — 0,1.

В том случае, когда для перевода исходных пиридиновых производных в солевую форму используется минеральная кислота (например, серная кислота), то на 1 моль производного пиридина берут 1 — 2 моль кислоты.

Молярное отношение между ионами серебра и персульфатом щелочного металла в реакционной смеси составляет предпочтительно

0,01 — 0,1. Каталитическое действие соли серебра — необходимое условие протекания реакции, т. е. условие того, что реакция завершится с практически приемлемым выходом конечного продукта. Без катализатора реакция либо не протекает, либо протекает с очень низким выходом.

Пример 1. Водный раствор, содержащий

0,3 моль пиридина, 0,3 моль серной кислоты, 0,5 моль пропионовой кислоты (С Н вЂ” COOH) и 0,01 моль азотнокислого серебра в 70 см воды, обрабатывают в течение 30 мин при

70 — 80 С водным раствором, насыщенным

0,1 моль персульфата аммония, после чего реакционный раствор кипятят в течение 30 мин для завершения реакции и затем отгоняют избыток пропионовой кислоты. Оставшийся после дистилляции раствор подщелачивают и с помощью экстракции извлекают продукты основного характера, среди которых находятся пиридин, 2-этилпиридин и 4-этилпиридин. Выход производных пиридина в отношении превращенного пиридина (т. е. пиридипа, подвергшегося конверсии, вступившего в реакцию) практически количественный, в то время как выход в расчете на взятое количество персульфата аммония около 40 /р. Молярное отношение 2-этилпиридина к 4-этилпиридину в продукте реакции равно 1,3.

П р и м ер 2. Водный раствор 0,1 моль 45

Зо

4 циа нопиридина, 0,1 моль серной кислоты, 0,5 моль пропионовой кислоты и 0,01 моль азотнокислого серебра обрабатывают тем же способом, что описан в примере 1, водным насыщенным раствором персульфата аммония, содержащим 0,1 моль персульфата. Реакционный раствор кипятят в течение 0,5 час, затем отгоняют избыток пропионовой кислоты. Оставшийся после перегонки раствор подщелачивают и выделяют из него смесь продуктов основного характера, которая состоит из трех компонентов: 4-цианпиридина, 2-этил4-цианпиридина и 2,6-диэтил-4-циаппиридина.

Выход алкилированных продуктов по отношению к вступившему в реакцию 4-циаппиридину количественный; выход тех же продуктов в расчете на взятое количество персульфата аммония составляет 50О/о. Молярное отношение моноэтильного производного 4-цианопиридина к соответствующему диэтильному производному в смеси продуктов реакции равно 4.

П р и мер 3. Этот опыт проводят по методике, использованной в примере 2, но вместо пропионовой кислоты .в реакцию вводят изомасляную кислоту, соответствующую формуле (СНЗ) СН вЂ” СООН. Как и в предыдущем примере, выход алкилированных продуктов реакции в расчете на 4-цианопиридин, вступавший в реакцию (т. е. на превращенный 4цианопиридин), количественный, хотя выход этих же продуктов по отношению к использованному количеству персульфата аммония составляет только 60 . Молярное отношение между 2-изопропил-4-цианопиридином и 2,6диизопропил-4-цианопиридином в смеси продуктов реакции равен 3,6.

П р и мер 4. Этот опыт проводят в точности по той же методике, что и пример 2, но вместо пропионовой кислоты в качестве исходного алкилирующего агента используют триметилуксусную кислоту, соответствующую формуле (СНз)ЗС вЂ” СООН- Как и в предыдущих примерах, выход алкилированных продуктов в расчете на вступивший в реакцию 4цианопириди н оказался количественным, тогда как выход тех же продуктов в расчете на персульфат 78 /о от теоретического. Молярное отношение между алкилированными продуктами реакции, т. е. между 2-трет-бутил-4-цианопиридином и 2 6-ди-трет-бутил-4цианопиридином равно 9.

Пример 5. Этот опыт проводят по методике, аналогичной примеру 2, с использованием в качестве исходной карбоновой кислоты пропионовой кислоты. Разница между этими экспериментами состоит в том. что вместо

4-цианопиридина используют изоникотиновую кислоту. Выход алкилированных продуктов реакции в расчете на прореагировавшую изоникотиновую кислоту количественный, тогда как выход смеси 2-этил и 2,6-диэтильного производного изоникотиновой кислоты в расчете на использование количество персульфата составляет около 55О/о. Молярное отно1че462334

Разница состоит в том, что на 0,1 моль 4-метилпиридина используют 1,0 моль персульфата аммония. При этом получено 76 /о в расче-. 50

5 ние между 2-этилизоникотиновой кислотой и

2,6-диэтилизоникотиновой кислотой равно 4,8.

П р имер 6. Этот опыт проводят по методике, аналогичной примеру 2, но вместо пропионовой кислоты используют масляную кислоту СН вЂ” (СН ) — СООН, а вместо 4-цианопиридина этиловый эфир изоникотиновой кислоты. Суммарный выход моно- и ди-и-пропильного производного этилизоникотината составляет 48% от теории, в расчете на персульфат, причем на 80 /о смесь продуктов реакции состоит из 2-пропильного производного и только на 20О/о из 2,6-дипропильного .производного этилизоцикотината.

Пример 7. Реакцию проводят по методике примера 2, но вместо 4-дианопиридина в качестве исходного соединения используют

4,4 -дипиридил- (4,4 -дипиридин) . Суммарный выход алкилированных производных в расчете на персульфат составляют 45 /о, причем из этого выхода 70% приходится на 2-этил4,4 -дипиридил и ЗОО/о на 2,2 -диэтил-4,4 -дипиридил.

Пр.им ер 8. Водный раствор, содержащий

0,3 моль 4-метилпиридина, 0,3 моль серной кислоты, 1,0 моль валериановой кислоты, соответствующей формуле СНЗ вЂ” (СН2) 3—

СООН, и 0,01 моль азотнокислого сереора в

120 смз, обрабатывают в течение 50 мип при температуре 80 С водным насыщенным раствором, содержащим 0,1 моль персульфата аммония. После завершения прибавления раствора персульфата реакционную смесь оставляют примерно на 20 мин при 80 С, После этого реакционный раствор охлаждают, избыток валериановой кислоты экстрагируют серным эфиром, а оставшийся водный раствор подщелачивают и извлекают два основных продукта: исходный 4-метилппридин и

2-н-бутилметилпиридин, выход которого в расчете на прореагировавший 4-метилпиридин практически количественный, а в расчете на персульфат аммония 43 /о от теоретического.

П р и мер 9. В этом опыте реакцию проводят по методике, аналогичной примеру 8. те на исходный 4-метилпиридин и 2,6-ди-нбутил-4-метил пир иди н.

Пример 10. Методику, описанную в примере 8, повторяют, используя валериановую кислоту, берут в качестве исходного производного пиридина не 4-метилпиридин, а 4-метоксипиридин. Выход 2-н-бутил-4-метоксипиридина практически количественный в отошении прореагировавшего 4-метоксипириди IB u около 32 /о от теоретического, в расчете на использованное количество персульфата аммония.

Пример 11. Водный раствор, содержащий

0,1 моль хинолина, 1 моль масляной кислоты и 0,01 моль азотнокислого серебра в 130 мл

Зо

6 воды, обрабатывают насыщенным водным раствором, содержащим 0,8 моль персульфата аммония. После удаления избытка масляной кислоты и подщелачивания реакционного раствора выделено два основных продукта: исходный хинолин и 2,4-ди-н-пропилхицолин, причем выход последнего составил примерно

67 /о от теоретического, в расчете на использованное количество хинолина

Пример 12. Водный раствор, содержащий

0,1 моль 2-метилхинолина, 0,6 моль валериановой кислоты и 0,006 моль азотнокислого серебра в 100 мол воды, обрабатывают прп кипении в течение 5 мин насыщенным водным раствором персульфата аммония, содержащим 0,3 моль персульфата. После удаления избытка валериановой кислоты и подщелачивания выделено два основных продукта: исходный 2-метилхинолин и 2-метил-4-н-бутилхинолин, выход которого, в расчете на использованный хинолин, 72% от теоретического.

Пример 13. Методику проведения реакции алкилирования, описанную в примере 12, повторяют с той разницей, что вместо валериановой кислоты используют соответствующее молярпое количество циклогексакарбоновой кислоты C HI ICOOH. Получен 2-метил4-циклогексилхинолин с выходом 68О/о, в расчете на использованный 2-метилхинолин.

Пример 14. Методику проведения peaI.ции алкилирования, описанную в примере 12, повторяют с той разницей, что в качестве исходного соединения вместо 2-метилхинолина используют 4-метилхиполин. После удаления избытка валериановой кислоты с подщелачивания выделен желаемый 2-н-бутил-4-метилхиполпн с выходом около 70%, в расчете на использованный 4-метилхинолин.

Пример 15. Водный раствор, содержащий

0,1 моль 2-хлорхинолина, 0,1 моль серной кислоты, 0,1 моль азотнокислого серебра и

1 моль масляной кислоты в 150 мл воды обрабатывают в течение 45 мин при 70 С насыщепным водным раствором персульфата аммония, содержащим 0,2 моль персульфата.

После удаления избытка масляной кислоты и подщелачпвания из реакционной системы выделен желаемый продукт реакции 2-хлор-4пропплхинолин, выход которого составил 83% от теоретического, в расчете на использованный 2-хлорхинолин.

Пример 16. Водный раствор, содержащий

0,3 моль и хиполина, 0,3 моль серной кислоты 1 моль масляной кислоты и 0,01 моль азотнокислого серебра в 130 мл воды, обрàбатывают в течение 70 мин при температуре 65 С насыщенным водным раствором персульфата аммония. В итоге после удаления избытка масляной кислоты и подщелачивация, пз реак ционной среды выделен желаемый 1-н-пропилизохинолин, выход которого, в расчете на прореагировавшее количество изохиполппа, составит 87 /о.

462334

Предмет изобретения

R — СООН, Составитель Г. Мосина

Техред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Л. Герасимова

Заказ 255512 Изд. № 1302 Тираж 529 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, УК-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ получения алкил- или циклоалкилпроизводных пири11ина общей формулы где К вЂ” алкильный или циклоалкильный радикал, содержащий от 1 до 8 атомов углерода, расположенный в одном из положений

2, 4 или 6 относительно гетероциклического атома азота, взаимодейств ием пиридинового производного с карбоновой кислотой при нагревании, например при 40 — 100 С, и выделением целевого продукта известным способом, отличающийся тем, что, с цельк> упрощения процесса, повышения выхода и расширения ассортимента получаемых продуктов, производное пиридина, которое со5 держит в качестве заместителя алкильную, циклоалкильную группу, атом галогена, циано-, алкокси-группу, эфирную |или амидную группу или может содержать сконденсированную с ним ароматическую систему, подверга10 ют взаимодействию с карбоновой кислотой общей формулы где R имеет вышеуказанное значение, в при15 сутствии персульфата щелочного металла или аммония и каталитических количеств ионов серебра.