RU2148059C1 - Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives - Google Patents
Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148059C1 RU2148059C1 RU97119945A RU97119945A RU2148059C1 RU 2148059 C1 RU2148059 C1 RU 2148059C1 RU 97119945 A RU97119945 A RU 97119945A RU 97119945 A RU97119945 A RU 97119945A RU 2148059 C1 RU2148059 C1 RU 2148059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- sodium azide
- nitrogen
- reaction
- containing heterocyclic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения производных целлюлозы, а именно к способам получения азотсодержащих гетероциклических производных, которые используют, в том числе, как биологически активные соединения (Роговин З. А. , Гальбрайх Л.С. Химические превращения и модификация целлюлозы. М.: Химия, 1979 г., 206 с.). The invention relates to methods for producing derivatives of cellulose, and in particular to methods for producing nitrogen-containing heterocyclic derivatives, which are used, inter alia, as biologically active compounds (Rogovin Z. A., Galbraikh L.S. Chemical transformations and modification of cellulose. M .: Chemistry , 1979, 206 p.).
Известен способ синтеза 2,3-ди-(5-азино-1,2,4-триазол)- целлюлозы (А.с. НРБ N24468 (1978) 2,3-Ди-(5-азино- 1,2,4-триазол)-целлюлоза и метод за получаванетой//Д. Г. Димитров, К.Д.Димов, Б.А. Димитров.- РЖХим., 1982 - 50 92 П), в основу которого положено взаимодействие ДАЦ с азотистыми гетероциклическими аминами. ДАЦ получали периодатным окислением порошковой целлюлозы. A known method for the synthesis of 2,3-di- (5-azino-1,2,4-triazole) - cellulose (A.S. NRB N24468 (1978) 2,3-Di- (5-azino-1,2,4 -triazole) -cellulose and the method after receiving the flight // D. G. Dimitrov, K.D. Dimov, B.A. Dimitrov.- RZhKhim., 1982 - 50 92 P), which is based on the interaction of DAC with nitrogenous heterocyclic amines . DAC was obtained by periodically oxidizing powdered cellulose.
Известен способ синтеза 2,3-диазиндифенан-тролинцеллюлозы, взятый в качестве прототипа (А.с. НРБ N24123 (1978) 2,3-Диазиндифенатролинцеллюлоза и метод за получаванетой//Д. Г.Димитров.- РЖХим., 1982 -6 т. 56 П). В основу этого способа положено окисление порошковой целлюлозы периодатом натрия до диальдегидцеллюлозы (ДАЦ), а затем проведение реакции 5- амино-1,10-фенантролина с альдегидными группами окисленной целлюлозы. A known method for the synthesis of 2,3-diazindiphenan-trolincellulose, taken as a prototype (A.S. NRB N24123 (1978) 2,3-diazindiphenatrolincellulose and the method after receiving // D. G. Dimitrov.- RZhKhim., 1982 -6 56 P). The basis of this method is the oxidation of powdered cellulose with sodium periodate to dialdehyde cellulose (DAC), and then the reaction of 5-amino-1,10-phenanthroline with aldehyde groups of oxidized cellulose.
Основным недостатком способа является использование в качестве основного реагента ДАЦ, синтез которой требует использование периодата натрия - дорогого и токсичного соединения. The main disadvantage of this method is the use of DAC as the main reagent, the synthesis of which requires the use of sodium periodate, an expensive and toxic compound.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа, который позволит упростить и удешевить технологию получения азотсодержащих гетероциклических производных целлюлозы (АГПЦ). The present invention is to develop a method that will simplify and reduce the cost of technology for producing nitrogen-containing heterocyclic derivatives of cellulose (AGPC).
Синтез АГПЦ на основе реакции азида натрия с цианэтилцеллюлозой (ЦЭЦ), производство которой освоено в промышленности, а также оптимальные технологические параметры реакции: время - 1-2 ч, использование каталитических добавок - хлоридов лития и аммония, позволяют получить технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения. The synthesis of AGPC based on the reaction of sodium azide with cyanoethyl cellulose (CEH), the production of which has been mastered in industry, as well as the optimal technological parameters of the reaction: time - 1-2 hours, the use of catalytic additives - lithium and ammonium chlorides, allow to obtain a technical result, which is causally -consequential connection with the essential features of the invention.
К существенным признакам изобретения относятся: получение АГПЦ на основе реакции цианэтилцеллюлозы с азидом натрия в течение 4-5 ч в присутствии добавок хлоридов лития или аммония. The essential features of the invention include: the production of AGPC based on the reaction of cyanoethyl cellulose with sodium azide for 4-5 hours in the presence of lithium or ammonium chloride additives.
АГПЦ получали следующим образцом. ЦЭЦ - опытно-промышленного производства ВНИИСС (г. Владимир), очищали из раствора ДМФА переосаждением в воду. Раствор предварительно фильтровали на крупнопористом стеклянном фильтре N 1. Осадок отмывали на фильтре дистиллированной водой, этанолом, диэтиловым эфиром, сушили при T=45-50oC до постоянной массы. Степень замещения (C3) по нитрильным группам, рассчитанная по данным элементного анализа на азот, составляла 2,4. Степень полимеризации, определенная вискозиметрией растворов в хлористом метилене с метанолом, при соотношении 9:1, составляла 550.AHPC was obtained by the following sample. CEZ - a pilot industrial production of VNIISS (Vladimir), was purified from a DMF solution by reprecipitation in water. The solution was pre-filtered on a large-pore glass filter No. 1. The precipitate was washed on the filter with distilled water, ethanol, diethyl ether, and dried at T = 45-50 ° C to constant weight. The degree of substitution (C3) for nitrile groups, calculated according to elemental analysis for nitrogen, was 2.4. The degree of polymerization, determined by the viscometry of solutions in methylene chloride with methanol, at a ratio of 9: 1, was 550.
Азид натрия - марки Ч, ГОСТ 66-85. Содержание основного вещества - не менее 99%. Sodium azide - grade Ch, GOST 66-85. The content of the main substance is not less than 99%.
АГПЦ получали обработкой ЦЭЦ азидом натрия без и в присутствии хлоридов лития и аммония в растворах диметилформамида (ДМФА) и диметилсульфоксида (ДМСО). В качестве основных исходных компонентов для получения АГПЦ предлагаемым методом могут выступать любые цианпроизводные целлюлозы и азиды щелочных металлов. Выбор ЦЭЦ и азида натрия объясняется их доступностью для препаративного синтеза и возможностью промышленного освоения процесса. Азид натрия брали из расчета 3 моля на 1 моль цианогрупп ЦЭЦ, принимая во внимание степень замещения образцов ЦЭЦ. Раствор нагревали на песчаной бане при температуре кипения растворителя. Время проведения реакции: 1, 5 и 10 ч. Через 10 мин после начала кипения из растворов без добавок и с добавкой хлорида лития модифицированные образцы ЦЭЦ выпадали в осадок, который декантировали на стеклянном фильтре после окончания времени реакции. При использовании добавок хлористого аммония осадок не образовывался и после окончания времени реакции раствор выливали при перемешивании в 10-15-кратный объем дистиллированной воды, полученный продукт выпадал в осадок. AGPCs were obtained by treating CEH with sodium azide without and in the presence of lithium and ammonium chlorides in solutions of dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO). As the main starting components for the production of AGPC, the proposed method can be any cyanide-derived cellulose and alkali metal azides. The choice of CEH and sodium azide is explained by their availability for preparative synthesis and the possibility of industrial development of the process. Sodium azide was taken from the calculation of 3 mol per 1 mol of cyano groups of the CEEC, taking into account the degree of substitution of the samples of the CEEC. The solution was heated in a sand bath at the boiling point of the solvent. Reaction time: 1, 5, and 10 hours. 10 minutes after the start of boiling from solutions without additives and with the addition of lithium chloride, modified CEH samples precipitated, which was decanted on a glass filter after the reaction time. When using ammonium chloride additives, a precipitate did not form, and after the end of the reaction time, the solution was poured with stirring into a 10-15-fold volume of distilled water, and the resulting product precipitated.
В следующей серии опытов реакцию проводили, несколько изменив условия - на водяной бане при 98-99oC и с механической мешалкой при интенсивном перемешивании реакционной массы в течение 4, 5 и 10 ч. В этом случае осадок выпадал через 3 ч с момента начала реакции.In the next series of experiments, the reaction was carried out by slightly changing the conditions — in a water bath at 98-99 o C and with a mechanical stirrer with vigorous stirring of the reaction mixture for 4, 5 and 10 hours. In this case, the precipitate precipitated 3 hours after the start of the reaction .
После декантирования выпавший осадок тщательно отмывали дистиллированной водой до отрицательной реакции на азиды. Далее проводили экстракцию спиртом и эфиром в аппарате Сокслета. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса. Выход и результаты анализов полученных соединений в зависимости от условий синтеза приведены в таблице.After decanting, the precipitate was washed thoroughly with distilled water until a negative reaction to azides. Next, extraction was carried out with alcohol and ether in a Soxhlet apparatus. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight. The yield and analysis results of the obtained compounds depending on the synthesis conditions are given in the table.
Из таблицы видно, что использование добавок хлоридов лития и аммония увеличивают C3 полученных соединений. Оптимальное время реакции - 4-5 ч, так как дальнейшее увеличение времени реакции не приводит к существенному росту C3, но снижает выход конечного продукта. The table shows that the use of lithium and ammonium chloride additives increases the C3 of the compounds obtained. The optimal reaction time is 4-5 hours, since a further increase in the reaction time does not lead to a significant increase in C3, but reduces the yield of the final product.
Идентификацию структуры продуктов, полученных в результате проведенной реакции ЦЭЦ с азидом натрия, осуществляли на основании ИК-спектроскопии и элементного анализа. The structure of the products obtained as a result of the reaction of the CEC with sodium azide was identified on the basis of IR spectroscopy and elemental analysis.
Элементный анализ проводили на элементном анализаторе "Carlo Erba - 1106" по методике "Carlo Erba", обеспечивающей точность анализа на азот - +0,05%. ИК-спектры снимали на ИК-спектрографе "Specord-M80". Elemental analysis was performed on a Carlo Erba - 1106 elemental analyzer according to the Carlo Erba method, which provides an accuracy analysis for nitrogen of + 0.05%. IR spectra were recorded on a Specord-M80 IR spectrograph.
Полученное соединение на основании полученных данных элементного анализа и ИК-спектроскопии можно идентифицировать, как тетразол-5- этилцеллюлозу. При этом реакция протекает по следующей схеме:
где Cell - элементарное звено макромолекулы целлюлозы, а Cell - OCH2CH2CN - элементарное звено исходной цианэтилцеллюлозы.The resulting compound, based on the obtained elemental analysis and IR spectroscopy, can be identified as tetrazole-5-ethyl cellulose. In this case, the reaction proceeds according to the following scheme:
where Cell is the elementary unit of the cellulose macromolecule, and Cell is OCH 2 CH 2 CN is the elementary unit of the initial cyanoethyl cellulose.
Следует заметить, что приведенная схема несколько условна, т.к. при C3= 2,4, то есть в среднем 2,4 цианэтильные группы на одно элементарное звено, исходная цианэтилцеллюлоза может иметь как одно-, так и двух- и трехзамещенные звенья, а конечный продукт, в свою очередь, может содержать не только один, но также два и три гетероцикла на элементарное звено. It should be noted that the above scheme is somewhat arbitrary, because at C3 = 2.4, that is, on average 2.4 cyanethyl groups per elementary unit, the initial cyanethyl cellulose can have both one-, two- and three-substituted units, and the final product, in turn, can contain not only one , but also two and three heterocycles per elementary unit.
Пример 1. Example 1
В трехгорлой колбе, снабженной термометром и обратным холодильником с водяным охлаждением, загружали 200 мл ДМФА и растворяли в нем 5 г цианэтилцеллюлозы. Добавляли 3 г азида натрия и 1 г хлорида аммония. Колбу нагревали в песчаной бане при температуре кипения ДМФА - 151-152oC. Нагревание проводили в течение 1 ч. Получившийся продукт осаждали в холодной (T = 5-10oC) воде, отмывали после декантирования на фильтре большим количеством дистиллированной воды до отсутствия в ней следов азида натрия, затем отмывали спиртом и диэтиловым эфиром. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса и анализировали (таблица, п. 1).In a three-necked flask equipped with a thermometer and a water-cooled reflux condenser, 200 ml of DMF were charged and 5 g of cyanoethyl cellulose was dissolved in it. 3 g of sodium azide and 1 g of ammonium chloride were added. The flask was heated in a sand bath at a boiling point of DMF - 151-152 o C. Heating was carried out for 1 h. The resulting product was precipitated in cold (T = 5-10 o C) water, washed after decanting on the filter with a large amount of distilled water until absent there are traces of sodium azide, then washed with alcohol and diethyl ether. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight and analyzed (table, p. 1).
Пример 2. Example 2
В трехгорлой колбе, снабженной термометром и обратным холодильником с водяным охлаждением, загружали 200 мл ДМФА и растворяли в нем 5 г цианэтилцеллюлозы. Добавляли 3 г азида натрия и 1 г хлорида лития. Колбу нагревали в песчаной бане при температуре кипения ДМФА - 151-152oC. Нагревание проводили в течение 5 ч. Выпавший осадок отмывали после декантирования на фильтре большим количеством дистиллированной воды до отсутствия в ней следов азида натрия, затем отмывали спиртом и диэтиловым эфиром. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса и анализировали (таблица, п.8).In a three-necked flask equipped with a thermometer and a water-cooled reflux condenser, 200 ml of DMF were charged and 5 g of cyanoethyl cellulose was dissolved in it. 3 g of sodium azide and 1 g of lithium chloride were added. The flask was heated in a sand bath at a boiling point of DMF - 151-152 o C. Heating was carried out for 5 hours. The precipitate was washed after decanting on the filter with a large amount of distilled water until there was no trace of sodium azide in it, then it was washed with alcohol and diethyl ether. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight and analyzed (table, p. 8).
Пример 3. Example 3
В трехгорлой колбе, снабженной термометром, обратным холодильником с водяным охлаждением и мешалкой, загружали 200 мл ДМСО и растворяли в нем 5 г цианэтилцеллюлозы. Добавляли 3 г азида натрия и 1 г хлорида лития. Колбу нагревали при T=98-99oC на водяной бане, реакционную массу интенсивно перемешивали. Нагревание проводили в течение 4 ч. Выпавший осадок отмывали после декантирования на фильтре большим количеством дистиллированной воды до отсутствия в ней следов азида натрия, затем отмывали спиртом и диэтиловым эфиром. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса и анализировали (таблица, п.10).In a three-necked flask equipped with a thermometer, a water-cooled reflux condenser and a stirrer, 200 ml of DMSO was charged and 5 g of cyanethyl cellulose was dissolved in it. 3 g of sodium azide and 1 g of lithium chloride were added. The flask was heated at T = 98-99 o C in a water bath, the reaction mass was intensively stirred. Heating was carried out for 4 hours. The precipitate formed was washed after decanting on the filter with a large amount of distilled water until there was no trace of sodium azide in it, then it was washed with alcohol and diethyl ether. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight and analyzed (table, p. 10).
Пример 4. Example 4
В трехгорлой колбе, снабженной термометром, обратным холодильником с водяным охлаждением и мешалкой, загружали 200 мл ДМФА и растворяли в нем 5 г цианэтилцеллюлозы. Добавляли 3 г азида натрия и 1 г хлорида аммония. Колбу нагревали при T=98-99oC на водяной бане, реакционную массу интенсивно перемешивали. Нагревание проводили в течение 4 ч. Выпавший осадок отмывали после декантирования на фильтре большим количеством дистиллированной воды до отсутствия в ней следов азида натрия, затем отмывали спиртом и диэтиловым эфиром. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса и анализировали (таблица, п.13).In a three-necked flask equipped with a thermometer, a water-cooled reflux condenser and a stirrer, 200 ml of DMF were charged and 5 g of cyanoethyl cellulose was dissolved in it. 3 g of sodium azide and 1 g of ammonium chloride were added. The flask was heated at T = 98-99 o C in a water bath, the reaction mass was intensively stirred. Heating was carried out for 4 hours. The precipitate formed was washed after decanting on the filter with a large amount of distilled water until there was no trace of sodium azide in it, then it was washed with alcohol and diethyl ether. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight and analyzed (table, item 13).
Пример 5. Example 5
В трехгорлой колбе, снабженной термометром, обратным холодильником с водяным охлаждением и мешалкой, загружали 200 мл ДМФА и растворяли в нем 5 г цианэтилцеллюлозы. Добавляли 3 г азида натрия и 1 г хлорида лития. Колбу нагревали при T=98-99oC на водяной бане, реакционную массу интенсивно перемешивали. Нагревание проводили в течение 10 ч. Выпавший осадок отмывали после декантирования на фильтре большим количеством дистиллированной воды до отсутствия в ней следов азида натрия, затем отмывали спиртом и диэтиловым эфиром. Полученный продукт сушили при комнатной температуре, затем при 40 - 45oC до постоянного веса и анализировали (таблица, п.21).In a three-necked flask equipped with a thermometer, a water-cooled reflux condenser and a stirrer, 200 ml of DMF were charged and 5 g of cyanoethyl cellulose was dissolved in it. 3 g of sodium azide and 1 g of lithium chloride were added. The flask was heated at T = 98-99 o C in a water bath, the reaction mass was intensively stirred. Heating was carried out for 10 hours. The precipitate was washed off after decanting on the filter with a large amount of distilled water until there were no traces of sodium azide in it, then it was washed with alcohol and diethyl ether. The resulting product was dried at room temperature, then at 40 - 45 o C to constant weight and analyzed (table, p. 21).
Как следует из представленных данных, синтез азотсодержащих гетероциклических производных целлюлозы на основе реакции цианэтилцеллюлозы и азида натрия позволяет получить АГПЦ в одну стадию, без предварительного окисления целлюлозы до ДАЦ и отказаться от применения токсичных и дорогих реактивов - периодатов, а использовать компоненты, производство которых освоено в промышленности. При этом оптимальное время проведения реакции - 4-5 ч, а применение добавок хлористого аммония и хлористого лития увеличивает C3 конечного продукта по гетероциклам. As follows from the data presented, the synthesis of nitrogen-containing heterocyclic derivatives of cellulose based on the reaction of cyanethyl cellulose and sodium azide allows one to obtain AGPC in one stage, without preliminary oxidation of cellulose to DAC and to abandon the use of toxic and expensive reagents - periods, and to use components whose production has been mastered in industry. At the same time, the optimal reaction time is 4-5 hours, and the use of additives of ammonium chloride and lithium chloride increases the C3 of the final product by heterocycles.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119945A RU2148059C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119945A RU2148059C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97119945A RU97119945A (en) | 1999-09-20 |
RU2148059C1 true RU2148059C1 (en) | 2000-04-27 |
Family
ID=20199554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119945A RU2148059C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148059C1 (en) |
-
1997
- 1997-12-02 RU RU97119945A patent/RU2148059C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20080007312A (en) | Chitosan derivative and method for producing same | |
SU722484A3 (en) | Method of preparing n-methylnitrophthalimides | |
RU2148059C1 (en) | Method of preparing nitrogen-containing heterocyclic cellulose derivatives | |
Parsons et al. | Trifluoromethyl-substituted boranes. Trifluoromethyldibutylborane and trifluoromethylboron difluoride | |
KR20010022595A (en) | Process for preparing l-ascorbic acid | |
Schweiger | Nitrite esters of polyhydroxy polymers | |
US3701797A (en) | Process for preparing diaminomaleonitrile | |
FI62542C (en) | FOER REFRIGERATION FOR CELLULOSANITRITESTER | |
JPS5920263A (en) | Manufacture of 1,1,1-azidonitro compound | |
US4440962A (en) | Process for removing nitrosating agents from 1-chloro-2,6-dinitro-4-(trifluoromethyl) benzene | |
US3045006A (en) | Preparation of cellulose derivatives | |
Dawn et al. | N‐chlorosaccharin as a possible chlorinating reagent: Structure, chlorine potential, and stability in water and organic solvents | |
RU2169736C1 (en) | Water-soluble carboxymethylazomethyne derivatives of cellulose and method of preparation thereof | |
JPS6133018B2 (en) | ||
RU2667915C1 (en) | Tetra-4-[4-(2,4,5-trichlorophenoxy)]phthalocyanine of copper | |
JPH10509450A (en) | Synthesis of bis (2,2-dinitropropyl) formal (BDNPF) | |
RU1789506C (en) | Method of producing @@@-modification of lead dioxide | |
CN114057817B (en) | Method for preparing arylboronic acid from On-DNA aryl halide | |
RU2078080C1 (en) | Method of synthesis of thiobarbituric acid | |
RU2152402C1 (en) | Process for preparing azomethyne derivatives of cellulose | |
SU724523A1 (en) | Method of preparing water-soluble polyelectrolytes | |
SU610892A1 (en) | Method of modifying acetate fibres | |
RU2167888C2 (en) | METHOD OF SYNTHESIS OF γ-POLYOXYMETHYLENE | |
SU587102A1 (en) | Method of preparing cryolite | |
RU2146263C1 (en) | Method for production of cellulose acetovalerates |