PL215555B1

PL215555B1 - Symetryczne związki heterocykliczne o charakterze cieczy jonowych oraz sposób ich wytwarzania

Info

Publication number: PL215555B1
Application number: PL398938A
Authority: PL
Inventors: Joanna Feder-Kubis
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-12-31
Also published as: PL398938A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są symetryczne związki heterocykliczne o charakterze cieczy jonowych znajdujące zastosowanie jako środki ochrony drewna oraz sposób ich wytwarzania.

Znane jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 6897195 zastosowanie kompozycji zawierających mentol i mleczan mentolowy jako środków chłodzących i aromatycznych.

Symetryczne związki heterocykliczne o charakterze cieczy jonowych będące przedmiotem wynalazku nie zostały dotychczas opisane w literaturze.

Istotę wynalazku stanowią symetryczne związki heterocykliczne o charakterze cieczy jonowych o ogólnym wzorze 1, zawierające w części kationowej dwie grupy (±)-mentolu połączone z atomem azotu typu pirolowego imidazolu w pozycji N-1 oraz z atomem azotu typu pirydyniowego imidazolu w pozycji N-3, natomiast w części anionowej oznaczony symbolem X anion organiczny o znacznej aktywności farmakologicznej, taki jak: L-(+)-mleczan, salicylan, p-aminosalicylan, p-aminobenzoesan lub ibuprofen.

Struktury nowych połączeń są zasadniczo związkami achiralnymi, jedynie w przypadku L-(+)-mleczanu 1,3-dimentoksymetyloimidazoliowego obecne jest centrum symetrii zlokalizowane na anionie.

Sposób wytwarzania symetrycznych związków heterocyklicznych o charakterze cieczy jonowych o ogólnym wzorze 1, zawierających w części kationowej dwie grupy (±)-mentolu połączone z atomem azotu typu pirolowego imidazolu w pozycji N-1 oraz z atomem azotu typu pirydyniowego imidazolu w pozycji N-3, natomiast w części anionowej oznaczony symbolem X anion organiczny o znacznej aktywności farmakologicznej, taki jak: L-(+)-mleczan, salicylan, p-aminosalicylan, p-aminobenzoesan lub ibuprofen, według wynalazku polega na tym, że symetryczny chlorek 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowy, o ogólnym wzorze 2, poddaje się reakcji wymiany z aktywnymi farmakologicznie solami organicznymi, wybranymi z grupy obejmującej: L-(+)-mleczan sodu, salicylan sodu, p-aminosalicylan sodu, p-aminobenzoesan potasu lub 2-(p-izobutylofenylo)propionian sodu - ibuprofen, użytymi w stosunku bliskim równomolowemu, korzystnie równym od 0,9 do 1,4, w temperaturze od 273 do 373 K, w obecności rozpuszczalnika organicznego lub w wodzie.

Korzystnie rozpuszczalnik organiczny wybrany jest z grupy obejmującej: alkohole pierwszorzędowe o ilości atomów węgla od 1 do 4, THF - tetrahydrofuran, octan etylu, chloroform, aceton, DMSO - dimetylosulfotlenek, DMF - dimetyloformamid, toluen, eter dietylowy, heksan, heptan lub chlorek metylenu.

Sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie symetrycznych związków heterocyklicznych o charakterze cieczy jonowych zawierających w części kationowej dwie grupy (±)-mentolu oraz aktywny farmakologicznie anion w reakcji chlorku 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego z odpowiednią solą organiczną z wysoką wydajnością. Imidazoliowe ciecze jonowe w zależności od rodzaju anionu są cieczami w temperaturze pokojowej oraz ciałami stałymi o niskich temperaturach topnienia - poniżej 373 K. Wszystkie uzyskane połączenia kation-anion należą do grupy cieczy jonowych. Temperatury rozkładu otrzymanych cieczy jonowych mieszczą się w przedziale 498,15 + 508,15 K. Wszystkie otrzymane nowe sole symetryczne rozpuszczają dobrze związki organiczne.

Struktury symetrycznych związków heterocyklicznych o charakterze cieczy jonowych, według wynalazku, zawierające dodatkowo komponent anionu farmakologicznego mogą być stosowane jako środki ochrony drewna. Określono aktywność biobójczą w stosunku do grzybów rozkładu brunatnego, białego i szarego oraz grzybów wywołujących siniznę drewna. Dawki efektywne L-(+)-mleczanu imidazoliowego i salicylanu imidazoliowego dla grzyba Coniophora puteana wyniosły odpowiednio 20 ppm i 45 ppm, co jest porównywalne z działaniem preparatów CCA (chromium copper arsenic). Badane sole wykazują silne działanie przeciwsiniznowe i charakteryzują się dużą stabilnością termiczną, dzięki czemu mogą znaleźć zastosowanie jako aktywne biologicznie komponenty impregnatów do drewna w połączeniu z innymi biocydami.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wytwarzania symetrycznych związków heterocyklicznych o charakterze cieczy jonowych.

P r z y k ł a d 1

Sposób wytwarzania L-(+)-mleczanu 1,3-dimentoksymetyloimidazoliowego przedstawionego wzorem 3, polega na tym, że w kolbie, zaopatrzonej w dipol magnetyczny, rozpuszcza się 0,55 mola ₃ chlorku 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego w 50 cm³ heptanu. Następnie dodaje się 0,68 mola L-(+)-mleczanu sodu, w formie roztworu heptanowego. Reakcję prowadzi się w temperaturze pokojoPL 215 555 B1 wej 298 K. Po 3 godzinach odparowuje się rozpuszczalnik, a ciekły produkt reakcji przemywa się trzykrotnie wodą destylowaną i ostatecznie suszy się w eksykatorze próżniowym. Wydajność reakcji wynosi 95%.

W podobny sposób przeprowadza się tą reakcję używając jako rozpuszczalnik eter dietylowy wydajność reakcji wynosi 98% albo heksan - wydajność reakcji wynosi 95%.

Analiza elementarna i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego potwierdzają strukturę otrzymanego mleczanu.

Analiza elementarna (%) dla C28H50N2O5 (494,80):

wartości teoretyczne: C 67,96; H 10,21; N 5,66;

wartości doświadczalne: C 67,81; H 10,39; N 5,54.

Widmo ¹³C NMR L-(+)-mleczanu 1,3-dimentoksymetyloimidazoliowego:

(CDCI3, 25°C) δ [ppm] = 15,6; 20,9; 21,0; 22,1; 22,7; 25,4; 31,0; 34,0; 40,2; 47,8; 69,3; 77,4; 80,0; 121,4; 136,1; 183,3.

P r z y k ł a d 2

Sposób wytwarzania salicylanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego przedstawionego wzorem 4, polega na tym, że w kolbie okrągłodennej, zaopatrzonej w dipol magnetyczny oraz termo₃ metr, rozpuszcza się 0,50 mola chlorku 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego w 35 cm³ propanolu. Następnie dodaje się 0,51 mola salicylanu sodu, w formie roztworu alkoholowego. Reakcję prowadzi się w temperaturze 273 K. Po 2 godzinach odparowuje się rozpuszczalnik, a ciekły produkt reakcji suszy się w eksykatorze próżniowym. Wydajność reakcji wynosi 93,5%.

W podobny sposób przeprowadza się reakcję używając jako rozpuszczalnik inne alkohole alifatyczne: metanol - wydajność reakcji wynosi 95%, etanol - wydajność reakcji wynosi 97%, butanol wydajność reakcji wynosi 88%, jak również aceton - wydajność reakcji wynosi 99%.

Analiza elementarna i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego potwierdzają strukturę otrzymanego salicylanu.

Analiza elementarna (%) dla C32H50N2O5 (542,84):

wartości teoretyczne: C 70,80; H 9,30; N 5,16;

wartości doświadczalne: C 70,89; H 9,20; N 5,09.

Widmo ¹³C NMR salicylanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego:

(CDCI3, 25°C) δ [ppm] = 15,6; 20,9; 22,1; 22,7; 25,4; 31,0; 34,0; 40,2; 47,8; 77,4; 80,0; 115,85; 116,3; 120,2; 121,4; 130,2; 131,7; 136,1; 162,5; 171,8.

P r z y k ł a d 3

Sposób wytwarzania p-aminosalicylanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego przedstawionego wzorem 5, polega na tym, że w kolbie dwuszyjnej zaopatrzonej w termometr i mieszadło ₃ mechaniczne, umieszcza się 0,57 mola chlorku 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego oraz 45 cm³toluenu. Następnie intensywnie mieszając dodaje się 0,58 mola p-aminosalicylanu sodu. Reakcję prowadzi się w temperaturze 373 K. Po 5 godzinach mieszaninę poreakcyjną przenosi się do lodówki i pozostawia na 24 h. Otrzymuje się produkt reakcji wymiany, w postaci ciekłej, po uprzednim odparowaniu rozpuszczalnika. Chiralną ciecz jonową w postaci p-aminosalicylanu imidazoliowego przemywa się trzykrotnie wodą destylowaną i ostatecznie suszy się w eksykatorze próżniowym. Wydajność reakcji wynosi 95%.

W podobny sposób przeprowadza się tą reakcję używając jako rozpuszczalnik THF - wydajność reakcji wynosi 93%.

Zawartość p-aminosalicylanu imidazoliowego w produkcie, oznaczona metodą miareczkowania dwufazowego, według EN ISO 2871-1: 2010, wyniosła 99%.

Analiza elementarna potwierdziła strukturę otrzymanego p-aminosalicylanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego.

Analiza elementarna (%) dla C32H51N3O4 (541,86):

wartości teoretyczne: C 70,93; H 9,51; N 7,76;

wartości doświadczalne: C 70,99; H 9,59; N 7,65.

P r z y k ł a d 4

Sposób wytwarzania p-aminobenzoesanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego, przedstawionego wzorem 6, polega na tym, że w szklanym naczyniu umieszcza się 0,40 mola chlorku ₃

1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego oraz 30 cm³ H2O. Następnie intensywnie mieszając dodaje się 0,40 mola p-aminobenzoesanu potasu w postaci wodnego roztworu. Reakcję prowadzi się w temperaturze 293 K. Otrzymuje się produkt reakcji wymiany, w postaci ciekłej dolnej warstwy. Górną war4

PL 215 555 B1 stwę usuwa się, a produkt ekstrahuje się jeszcze trzykrotnie wodą destylowaną i ostatecznie suszy się w eksykatorze próżniowym. Wydajność reakcji wynosi 97,5%.

Zawartość p-aminobenzoesanu imidazoliowego w produkcie, oznaczona metodą miareczkowania dwufazowego, według EN ISO 2871-1: 2010, wyniosła 98%. Analiza elementarna potwierdziła strukturę otrzymanego p-aminobenzoesanu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego.

Analiza elementarna (%) dla C32H51N3O5 (557,86):

wartości teoretyczne: C 68,89; H 9,23; N 7,53;

wartości doświadczalne: C 68,79; H 9,29; N 7,62.

P r z y k ł a d 5

W celu wytwarzania ibuprofenu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego o wzorem 6, przed₃ stawionego wzorem 7, do kolby trójszyjnej o pojemności 250 cm³ wprowadza się 0,75 mola chlorku ₃

1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego i 65 cm³ DMSO. Następnie dodaje się 0,72 mole 2-(p-izobutylofenylo)propionianu sodu. Reakcję prowadzi się w temperaturze 303 K przez 24 godziny. Następnie odparowuje się rozpuszczalnik, a produkt w postaci cieczy jonowej przemywa się wodą destylowaną. Wydajność reakcji wynosi 96%.

W podobny sposób przeprowadza się tą reakcję używając jako rozpuszczalnik DMF - wydajność reakcji wynosi 98%.

Analiza elementarna i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego potwierdzają strukturę otrzymanego ibuprofenu.

Analiza elementarna (%) dla C38H62N2O4 (611,02):

wartości teoretyczne: C 74,69; H 10,25; N 4,58;

wartości doświadczalne: C 74,57; H 10,39; N 4,51.

₁

Widmo ^{1 2}H ibuprofenu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego:

(CDCI3, 25°C) δ [ppm] = 0,57 (d, J = 6,9 Hz, 6H); 0,88 (s, 6H); 0,91 (m, 18H); 1,26 (m, 2H); 1,45 (m, 5H); 1,65 (m, 4H); 1,80 (m, 1H); 2,03 (m, 4H); 2,42 (m, 2H); 3,34 (td, J^1,3 = 10.6 Hz, J^1,2 = 4,3 Hz, 2H); 3,69 (m, 1H); 5,62 oraz 5,75 (d, J = 10,55 Hz oraz J = 10,6 Hz, 4H, AB system); 7,09 (m, 2H); 7,21 (m, 2H); 7,50 (m, 1H); 7,51 (m, 1H); 9,68 (m, 1H).

P r z y k ł a d 6

Sposób wytwarzania ibuprofenu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego przedstawionego wzorem 7, polega na tym, że w szklanym naczyniu rozpuszcza się 0,52 mola chlorku 1,3-di[(±)₃

-mentoksymetylo]imidazoliowego w 30 cm³ chloroformu. Następnie intensywnie mieszając dodaje się 0,59 mola 2-(p-izobutylofenylo)propionianu sodu, uprzednio rozpuszczonego w chloroformie. Reakcję prowadzi się w temperaturze 293 K. Po 7 godzinach otrzymuje się produkt reakcji wymiany, w postaci cieczy jonowej, który uzyskuje się, po uprzednim odparowaniu rozpuszczalnika. Następnie acesulfam przemywa się czterokrotnie wodą destylowaną i ostatecznie suszy się w eksykatorze próżniowym. Wydajność reakcji wynosi 98%.

W podobny sposób przeprowadza się reakcję używając jako rozpuszczalnik octan etylu - wydajność reakcji wynosi 95% albo chlorek metylenu - wydajność reakcji wynosi 99%.

Analiza elementarna CNH i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego otrzymanego ibuprofenu 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego zostały opisane w przykładzie 5.

Claims

1. Symetryczne związki heterocykliczne o charakterze cieczy jonowych o wzorze ogólnym 1, zawierające w części kationowej dwie grupy (±)-mentolu połączone z atomem azotu typu pirolowego imidazolu w pozycji N-1 oraz z atomem azotu typu pirydyniowego imidazolu w pozycji N-3, natomiast w części anionowej oznaczony symbolem X anion organiczny o znacznej aktywności farmakologicznej, taki jak: L-(+)-mleczan, salicylan, p-aminosalicylan, p-aminobenzoesan lub ibuprofen.

2. Sposób wytwarzania symetrycznych związków heterocyklicznych o charakterze cieczy jonowych o wzorze ogólnym 1, zawierających w części kationowej dwie grupy (±)-mentolu połączone z atomem azotu typu pirolowego imidazolu w pozycji N-1 oraz z atomem azotu typu pirydyniowego imidazolu w pozycji N-3, natomiast w części anionowej oznaczony symbolem X anion organiczny o znacznej aktywności farmakologicznej, taki jak: L-(+)-mleczan, salicylan, p-aminosalicylan, p-aminobenzoesan lub ibuprofen, znamienny tym, że symetryczny chlorek 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowy, o wzorze ogólnym 2, poddaje się reakcji wymiany z aktywnymi farmakologicznie solami

PL 215 555 B1 organicznymi, wybranymi z grupy obejmującej: L-(+)-mleczan sodu, salicylan sodu, p-aminosalicylan sodu, p-aminobenzoesan potasu lub 2-(p-izobutylofenylo)propionian sodu - ibuprofen, w temperaturze od 273 do 373 K, w obecności rozpuszczalnika organicznego lub w wodzie.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnik organiczny wybrany jest z grupy obejmującej: alkohole pierwszorzędowe o ilości atomów węgla od 1 do 4, THF - tetrahydrofuran, octan etylu, chloroform, aceton, DMSO - dimetylosulfotlenek, DMF - dimetyloformamid, toluen, eter dietylowy, heksan, heptan lub chlorek metylenu.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek molowy chlorku 1,3-di[(±)-mentoksymetylo]imidazoliowego do aktywnej farmakologicznie soli organicznej wynosi od 0,9 do 1,4.