CS239426B1

CS239426B1 - Produkty acylace laktamů a způsob jejich přípravy

Info

Publication number: CS239426B1
Application number: CS843213A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Stehlicek; Jan Sebenda
Original assignee: Jaroslav Stehlicek; Jan Sebenda
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS321384A1

Abstract

Produkty acylace laktamů ω-aminokyselin a způsob jejich přípravy. Produkty acylace laktamů ω-aminokyselin obsahují v molekule dvě acylové skupiny a mají obecný vzorec ISloučeniny obecného vzorce I, je možno připravit ze sloučenin obecného vzorce II,působením metalačního činidla, např. hydridu nebo aminu alkalického kovu nebo organokovu obecného vzorce RMe, v aprot,ickém organickém rozpouštědle při teplotě 193 až 343 K, výhodně při teplotě 243 až 283 K, a přísluěný metaloderivát sloučeniny II se acyluje halogenidem nebo anhydridem karboxylové kyseliny R2COOH, vzniklá sloučenina obecného vzorce I se izoluje z reakční směsi po neutralizaci nebo okyselení.

Description

Produkty acylace laktamů ω-aminokyselin a způsob jejich přípravy.

Produkty acylace laktamů ω-aminokyselin obsahují v molekule dvě acylové skupiny a mají obecný vzorec I

Ar-C-N

Wn

I 2

C-O-C-R* /

(I) t,ickém organickém rozpouštědle při teplotě 193 až 343 K, výhodně při teplotě 243 až 283 K, a přísluěný metaloderivát sloučeniny II se acyluje halogenidem nebo anhydridem karboxylové kyseliny R²COOH, vzniklá sloučenina obecného vzorce I se izoluje z reakční směsi po neutralizaci nebo okyselení.

Sloučeniny obecného vzorce I, je možno připravit ze sloučenin obecného vzorce II, θ 0 (II),

I i

Ar-C-N C \ , (CH₂)_n CR'H x - <CH₂)_m působením metalačního činidla, např. hydridu nebo aminu alkalického kovu nebo organokovu obecného vzorce RMe, v apro239426

Vynález se týká produktů acylace laktamů ω-aminokyselin a způsobu jejich přípravy.

Při studiu mechanismu aniontevá polymerizace laktamů ω-aminokyselin se předpokládá, Se vedlejšími acylačnlmi reakcemi růstových center nebo aktivátorů polymerizace vznikají, mimo jiná, deriváty laktamu acylovaná na dusíku a na uhlíkovém atomu v sousedství karbonylové skupiny (viz např. <J. Šebenda v Comprehensive Chemical Kinetics. Vol. 15. Non-radical Polymerisatien, ed. C. H. Bamford, C. P. H. Tipper, Elsevier, New York 1976, str. 409). Tyto deriváty byly syntetizovány v aromatické a heteroaromatické řadě teprve v poslední dobS v čs. autorském osvědčení č. 239425.

Zároveň byl nalezen způsob, kterým lze připravit sloučeniny obecného vzorce 1, které dosud nebyly popsány a které jsou předmětem předloženého vynálezu.

Podstatou vynálezu jseu produkty acylace laktamů ω-amlnokyselin, která obsahují v molekule dvě acylové skupiny a mají obecný vzorec 1 (I)

L -........

/

^(CiI2>m

2 kde R je vodík nebo methyl, R je alkylový zbytek s 1 až 12 atomy uhlíku, nebo arylový zbytek, obsahující až 10 uhlíkových atomů, který může být substituován alkylovou nebo alkoxylovou skupinou s 1 až 5 atomy C, arylevou skupinou s až 10 atomy C, kyanovou nebo nitroskupinou nebo halogenem, Ar je aromatický zbytek obsahující 6 až 14 uhlíkových atomů, který může být substituován alkylovými nebo alkoxylovými skupinami s až 5 atomy C, kyano- nebo nitroskupinami, nebo halogenem, X je jednoduchá chemická vazba, kyslík, síra, nebo skupina CHR^ nebo CR^, kde R^ je alkyl obsahující 1 až 5 uhlíkových atomů nebo fenyl a q a q nabývají hodnot 0 až 10, přičemž m + n je rovno nebo větší než jedna.

2

Bylo zjištěna, že sloučeniny obecného vzorce I, kde R , R , Ar, X, a a n mají shora uvedený význam, je možno připravit způsobem podle vynálezu ze sloučenin obecného vzorce 11,

O O

I /

Ar-C- N-C /

(CH-)_ CR'H \ /

X-(0¾).

kde R*, Ar, X, fl a a mají shora uvedený význam, působením metalačního činidla, např. hydridu nebo aminu alkalického kovu nebo organokovu obecného vzorce RMe, kde R je alkyl nebo aryl obsahující 1 až 10 uhlíkových atomů, nebo zbytek alifatického sekundárního aminu, Me je alkalický kov, v aprotickém organickém rozpouštědle při teplotě 193 až 343 K, výhodně při teplotě 243 až 283 X, a příslušný metaloderivát sloučeniny II ae acyluje 2 2 halogenidem nebo anhydridem karboxylové kyseliny R COOH, kde R má shora uvedený význam, a vzniklá sloučenina obecného vzorce 1 se izoluje o sobě známými způsoby z reakčnl směsi po neutralizaci nebo okyselení.

Dosud bylo známo, že metalace a následná substituce probíhá u terciárních aromatických nebo heteroaromatických amidů na jádře, a to přednostně do orto polohy ke ksrbonylové skupině (viz např. P. Beak, R. A. Brown: J. Org. Chem. £2) 34 (1982); U. Iwao, Κ. K. Mahalanabis, M. Watanabe, S. 0. de Silva, V. Snieckus: Tetrahedron 22, 1955 (1983)). I když se v případě výchozích sloučenin obecného vzorce II podle tohoto vynálezu také jedná o terciární aromatické amidy, je přednostně acyklován kyslík karbonylu připojeného k alifatické části molekuly. Je-li acylován metaloderivát sloučeniny obecného vzorce II halogenidem nebo anhydridem aromatické nebo heteroaromatické karboxylové kyseliny, vzniká za podmínek uvedených v čs. autorském osvědčení č. 239425 též, nebo výlučně N, α-diacylderivát příslušného laktamu ω-ominokyseliny. Za podmínek přípravy podle vynálezu vzniká také

2 výlučně produkt acylace obecného vzorce I, kde R , R , Ar, X, s a a mají shora uvedený význam.

Při přípravě látek obecného vzorce I podle vynálezu mohou být jako výchozí sloučeniny obecného vzorce Ijl použity takové N-acylované deriváty laktamů m-eminokyselin, u nichž uhlíkový atom v sousedství exocyklického karbonylu nenese vodíkový atom, takže nemůže docházet k jeho metalaci a následné substituci, především N-benzoyl deriváty laktamů, např. N-benzoyl-2-pyrrolidon, N-benzoyl-2-piperidon, N-benzoyl-4-fenyl-2-azetidinon, N-benzoyl-ε -kaprolaktam, N-benzoyl-6,6-dimethyl-ε -kaprolaktam, H-benzoyl-2-methyl-ε -kaprolaktam, N-benzoyl-3-oxa-ε-kaprolaktam, R-benzoyl-8-oktanlaktam, R-benzoyl-12-dodokanlaktam aj. a dále N-acylderiváty odvozené od substituovaných benzoových kyselin, naftalenkarboxylových kyselin a heterocyklických karboxylových kyselin, např. pyridinkarboxylových, thiefenkerboxylových aj. Při použití N-acyllaktamů ω-aminokyselin, které mají substituovetelný vodíkový atom na uhlíku sousedícím s karbonylovou skupinou acylu, vznikají vedle produktů obecného vzorce I též produkty acylované na kyslíku této exocyklické acylové skupiny. Tyto látky mají velmi podobné vlastnosti jako produkty obecného vzorce I podle vynálezu a jsou od nich těžko oddělitelné.

Jako metalačního činidla je použito při přípravě podle vynálezu hydridů a amidů alkalických kovů např. hydridu sodného a amidu draselného, alkylkovů a arylkovů, především n-butyllithia, tercbutyllithia, methyllithia, naftylnatria, výhodně v přítomnosti kryptandů nebo tetrametyletylendiaminu, a především alkylamidů alkalických kovů, např. dimethylamidu lithného nebo diisopropylamidu lithného.

Reakce probíhá v inertních rozpouštědlech, s výhodou bipolárního charakteru, jako je tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethan, 1,4-dioxan, nebo v alifatických a aromatických uhlovodících.

Substituci metaloderivátů sloučenin vzorce II je možno provést podle vynálezu halogenidy, především chloridy nebo anhydridy alifatických, aromatických i heteroaromatických karboxylových kyselin, např. benzoylchloridem, acetanhydridem, propionylchloridem, anhydridem propionové kyseliny, 4-nitrobenzoylchloridem, 2-naftoylchloridem, chloridem 2-thiofenkarboxylové kyseliny apod.

2

Produkty acylace laktamů obecného vzorce I, kde R , R , Ar, X, 3 a 3 mají shora uvedený význam, jsou silná acylační činidla, která reakcí s nukleofilními sloučeninami, např. aminem nebo alkoholem poskytují dvě molekuly příslušného amidu nebo esteru a laktam ω-aminokyseliny. Jako takové je lze použít jako aktivátory aniontové polymerizece laktamů, které mají tu výhodu, že nepodléhají dalším acylačním reakcím.

Způsob přípravy podle vynálezu je blíže objasněn v následujících příkladech, které ale neomezují předmět vynálezu na v nich uvedené sloučeniny a podmínky.

Přikladl

K rozteku 0,43 cm³ (0,003 mol) diisopropylaminu v 15 cm³ absolutního tetrahydrofuranu bylo při teplotě 298 K přidáno 3 cm³ hexanového roztoku n-butyllithia o koncentraci 1 mol.cm^-3. Po dvaceti minutách byla směs ochlazena na 253 K a za mícháni bylo postupně přidáno 0,625 g (0,003 mol) N-benzoyl-ε -kaprolaktamu v 5 cm³ absolutního tetrahydrofuranu Metalace probíhala při teplotě 253 K dvě hodiny. Nažloutlá suspenze metaloderivátu bylo ochlazena na teplotu 197 K, bylo k ní přidáno 0,40 em³ (0,003 mol) benzeylchloridu a směs byla míchána hodinu při 197 K a další hodinu při postupném ohřívání na laboratorní teplotu Potom byla roakSnl směs zředěna diethyletherem, Oytřepána zředěnou kyselinou chlorovodlkooou a vodou, éterický roztok byl vysušen bezvodým síranem sodným, filtrován a odpařen ve vakuu. Sirupovitý zbytek obsahoval podle analýzy na kapalinovém chrematografu 0,593 g N,O-dibenzeýlderivátu ε-kaprelaktamu, tj. 61,4 % teorie, který byl izolován chromatografii na sloupci silikagelu impregnovaném poly(oxyethylenem) ve výtěžku 0,497 g, tj. 51,5 %, jako krystalická látka; t. t. 358 až 359 K po krystalizací z diethyleteru.

Příklad 2

Postupem podle příkladu 1, v němž byl namísto benzeylchloridu použit propionylchlorid v množství 0,26 cm³ (0,003 mol), byl získán olejevitý produkt, který postupně krystalizuje. Překrystalizovánlm z diethyleteru bylo získáno 0,362 g N-benzoyl-O-propionylderivátu ε-kaprolaktamu, tj. 44,2 %; t. t. 369 až 370 K.

Příklad 3

Postupem podle příkladu 1, v němž bylo namísto benzeylchloridu použito 0,507 g (0,003 mol) chloridu 3-fenylproplonoyá kyseliny. Vznikl krystalický produkt, který po rozdělení na sloupci silikagelu impregnovaném poly(exyethylenem) (mol.hmotnost 400) poskytl N-benzeyl-0-(3-fenylpropionyl)derivát ε-kaprolaktamu ve výtěžku 13,2 %.

Přikládá

Postupem podle příkladu 1, v němž bylo metalace prováděna ethyllithiem při teplotě 253 K po dobu 20 minut byl připraven produkt obsahující N,0-dibenzoylderivát ε-kaprelaktamu ve výtěžku 27,9 % podle HPLC analýzy. Čistý produkt byl izolován chromatografii na sloupci silikagelu impregnovaném poly/oxyethylenem).

Příklad 5

Postupem podle příkladu 1, v němž byl namísto benzeylchloridu použit anhydrid propionové kyseliny v množství 0,39 cm³ (0,003 mol) a metalace a acylace byly prováděny při teplotě 197 K, bylo získáno podle HPLC analýzy 80,2 % N-benzoyl-O-propionylderivátu ε-kaprolaktamu; krystalizací z diethyleteru bylo získáno 0,431 g Sistá látky, tj. 52,6 %.

Příklad 6

Stejným postupem jako v příkladu 1 byly benzoylovány N-benzoyl-8-oktanlaktam a N-benzoyl-12-dodekanlaktem. Výtěžky Ν,Ο-dibenzoylderivátů 8-oktanlaktamu a 12-dodekanlakta mu jsou uvedeny v tabulce.

Tabulka

N, O-dibenzoylderivét	Preparativní výtěžek, %	t. t., K
8-oktanlaktamu	21,4	362 až 365 (hexan-eter)
12-dodekanlaktamu	15,6	nekrystalizují olej

pRedmět vynálezu

Claims

1. Produkty acylace laktamů ω-aminokyselin obecného vzorce 1,

Ar-C-N · / <p>’n X —

O

I ,

C-O-C-IC

CR¹

I <^CH2>m (I)

1 2 kde R je vodík nebo methyl, R je alkylový zbytek s t až 12 atomy C nebo arylový zbytek, obsahující až 10 uhlíkových atomů, který může být substituován alkylovou nebo alkoxylovou skupinou s 1 až 5 atomy C, arylovou skupinou obsahující až 10 atomů C, kyanovou nebo nitro skupinou nebo halogenem, Ar je aromatický zbytek obsahující 6 až 14 uhlíkových atomů, který může být substituován alkylovými nebo alkoxylovými skupinami s až 5 atomy C, kyanonebo nitroskupinami, nebo halogenem, X je jednoduché chemická vazba, kyslík, síra, nebo skupina CHR^ nebo CRj, kde R^ je alkyl obsahující 1 až 5 uhlíkových atomů nebo fenyl a a ® Β nabývají hodnot 0 až 10, přiSemž m + n je rovno nebo větší než jedna.

2. Způsob přípravy produktů acylace laktamů obecného vzorce I podle bodu 1, vyznačený tím, že se na sloučeninu obecného vzorce II,

O

Ar-C-N — / ^(c«2>n X— — c = o \, cr’h /

-Wm (IX) kde R , R , Ar, X, a ^{2 * * * * * 8} & mají význam uvedený v bodě 1, se působí metalačním činidlem, vybraným ze skupiny zahrnující hydridy a amidy alkalických kovů a organokovy obecného vzorce RMe, kde R je alkyl nebo aryl obsahující až 10 uhlíkových atomů nebo zbytek elifatického sekundárního aminu a Me je alkalický kov, v aprotickém organickém rozpouštědle při teplotě 193 až 343 K, výhodně při teplotě 243 ež 283 K, a vzniklý metaloderivét sloučeniny II se acyluje hnlogenidem nebo anhydridem karboxylové kyseliny R COOH, kde R^ mé význam uvedený v bodě 1, a vzniklé sloučenina obecného vzorce I se po neutralizaci nebo okyselení izoluje.

3. Způsob přípravy podle bodu 2, vyznačený tím, že se sloučenina obecného vzorce II zvolí ze skupiny látek zahrnující N-benzoyl-6-kaprolaktam, N-benzoyl-8-oktanlaktem, N-benzoyl-12->dodekanlaktam, N-benzoyl-2-pyrrolidon, N-benzoyl-2-methyl-e-kaprolaktam, K-benzoyl-2-piperidon a N-benzoyl-4-elkyl-2-azetidinon.

4. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že se jako matalační činidlo použije organoko vová sloučenina obecného vzorce RLI, kde R je methyl, ethyl, n-butyl, iso-butyl, fenyl, diethylaminoi-nebo diisopropylaminoskupina.