RU2609028C1 - Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline - Google Patents

Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline Download PDF

Info

Publication number
RU2609028C1
RU2609028C1 RU2015131634A RU2015131634A RU2609028C1 RU 2609028 C1 RU2609028 C1 RU 2609028C1 RU 2015131634 A RU2015131634 A RU 2015131634A RU 2015131634 A RU2015131634 A RU 2015131634A RU 2609028 C1 RU2609028 C1 RU 2609028C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
dihydroquinoline
trimethyl
aniline
reaction
Prior art date
Application number
RU2015131634A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Усеин Меметович Джемилев
Борис Иванович Кутепов
Нелля Геннадиевна Григорьева
Надежда Александровна Филиппова
Гульнур Назифулловна Шайхуллина
Михаил Леонардович Павлов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Нефтехимии И Катализа Ран
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Нефтехимии И Катализа Ран filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Нефтехимии И Катализа Ран
Priority to RU2015131634A priority Critical patent/RU2609028C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2609028C1 publication Critical patent/RU2609028C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/04Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, directly attached to the ring carbon atoms

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by condensation of aniline with acetone in presence of a heterogeneous catalyst, characterised by that catalyst used is micro-meso-macroporous zeolite H-Y-MMM and reaction is carried out at temperature 60–230 °C, catalyst concentration 5–20 % and reaction time of 6–23 hours.
EFFECT: novel method of producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, which is widely used in production of highly effective medicinal preparations, chelating agents, sorbents, cyan dyes, is widely used in synthesis of fungicides, pesticides, alkaloids, etc.
1 cl, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения производных хинолина, а именно 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина.The invention relates to the field of organic chemistry, in particular to a method for the preparation of quinoline derivatives, namely 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline.

Figure 00000001
Figure 00000001

Дигидрохинолиновый фрагмент присутствует во многих природных соединениях, большинство из которых обладают биологической активностью [1. Balayer A., Sévenet Т., Schaller Н., Hamid A., Hadi A., Chiaroni A., Riche С. & Païs М. Dihydroquinoline-type Alkaloids from Bhesa Paniculata, Celastraceae // Natural Product Lellers. - 1993. - V. - 2(1). - P. 61-67; 2. Abe F.; Yamauchi, Т.; Shibuya, H.; Kitagawa, I.; Yamashita. Indole Alkaloids from the Leaves of Alstonia villosa in Sunbawa // M. Chem. Pharm. Bull. - 1998. - 46. - P. 1235-1238]. Например, 2,2,4 замещенные 1,2-дигидрохинолины были использованы как сильнодействующие вещества, обладающие антибактериальным, антидиабетическим и противовоспалительным действием [3. Jay V. Johnson, Barbara S. Rauckman, David P. Baccanari, and Barbara Roth. 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidines and Analogues as Antibacterial Agents, 1,2-Dihydroquinolylmethyl Analogues with High Activity and Specificity for Bacterial Dihydrofolate Reductase // Med. Chem. - 1989. - 32. - P. 1942-1949; 4. Пат. JP №042823701992; 5. Dillard R.D., Pravey D.E., Benslay D.N. Synthesis and anti-inflammatory activity of some 2,2-dimethyl-1,2-dihydroquinolines // J. Med. Chem. - 1973. - V. 16. - P. 251-253; 6. Maria-Elena Theoclitou* and Leslie A. Robinson. Novel facile synthesis of 2,2,4 substituted 1,2-dihydroquinolines via a modified Skraup reaction // Tetrahedron Letters. - 2002. - 43. - P. 3907-3910].The dihydroquinoline fragment is present in many natural compounds, most of which have biological activity [1. Balayer A., Sévenet T., Schaller N., Hamid A., Hadi A., Chiaroni A., Riche C. & Païs M. Dihydroquinoline-type Alkaloids from Bhesa Paniculata, Celastraceae // Natural Product Lellers. - 1993. - V. - 2 (1). - P. 61-67; 2. Abe F .; Yamauchi, T .; Shibuya, H .; Kitagawa, I .; Yamashita. Indole Alkaloids from the Leaves of Alstonia villosa in Sunbawa // M. Chem. Pharm. Bull. - 1998. - 46. - P. 1235-1238]. For example, 2,2,4 substituted 1,2-dihydroquinolines were used as potent substances with antibacterial, antidiabetic and anti-inflammatory effects [3. Jay V. Johnson, Barbara S. Rauckman, David P. Baccanari, and Barbara Roth. 2,4-Diamino-5-benzylpyrimidines and Analogues as Antibacterial Agents, 1,2-Dihydroquinolylmethyl Analogues with High Activity and Specificity for Bacterial Dihydrofolate Reductase // Med. Chem. - 1989. - 32. - P. 1942-1949; 4. Pat. JP No. 042823701992; 5. Dillard R. D., Pravey D. E., Benslay D. N. Synthesis and anti-inflammatory activity of some 2,2-dimethyl-1,2-dihydroquinolines // J. Med. Chem. - 1973. - V. 16. - P. 251-253; 6. Maria-Elena Theoclitou * and Leslie A. Robinson. Novel facile synthesis of 2,2,4 substituted 1,2-dihydroquinolines via a modified Skraup reaction // Tetrahedron Letters. - 2002. - 43. - P. 3907-3910].

Производные дигидрохинолинов могут быть использованы в качестве ингибиторов перекисного окисления липидов [7. Пат. США №5411969], HMG-CoA-редуктазы [8. Пат. США №5688808], ингибитора транспортера желчной кислоты [9. Пат. WO №0134570 А1], агонистов и антагонистов прогестерона [10. Пат.WO №9619458; 11. Пат. WO №9941256].Derivatives of dihydroquinolines can be used as lipid peroxidation inhibitors [7. Pat. USA No. 5411969], HMG-CoA reductase [8. Pat. US No. 568808], a bile acid transporter inhibitor [9. Pat. WO No. 0134570 A1], progesterone agonists and antagonists [10. Pat.WO No. 9619458; 11. Pat. WO No. 9941256].

Полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина [12. Y. Liu, Q. Gao, L. Liu and S. Li. Investigated on the Rubber Antioxidant 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline Polymer // Asian Journal of Chemistry. - 2013. - V. 25. - No. 6. - P. 2956-2958] используют в качестве антиоксиданта при производстве резины.The polymer of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline [12. Y. Liu, Q. Gao, L. Liu and S. Li. Investigated on the Rubber Antioxidant 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline Polymer // Asian Journal of Chemistry. - 2013. - V. 25. - No. 6. - P. 2956-2958] used as an antioxidant in the manufacture of rubber.

Дигидрохинолины могут быть синтезированы циклизацией Скраупа, которая заключается во взаимодействии анилина и карбонильного соединения в присутствии йода (или брома) при 145°С в течение 2-3 дней [13. Vaughan, W.R. 2,4-Dimethylquinoline // Org. Synth. - 1955. - 3. - P. 329-334; 14. Пат. JP №55,040,661; 15. Lugovik B.A., Yudin L.G., Kost A.N., Technology of the reaction of acetone with aniline // Zh. Prikl. Khim. - 1965. - 38. - P. 216].Dihydroquinolines can be synthesized by Skraup cyclization, which consists in the interaction of aniline and a carbonyl compound in the presence of iodine (or bromine) at 145 ° C for 2-3 days [13. Vaughan, W.R. 2,4-Dimethylquinoline // Org. Synth. - 1955. - 3. - P. 329-334; 14. Pat. JP No. 55,040,661; 15. Lugovik B.A., Yudin L.G., Kost A.N., Technology of the reaction of acetone with aniline // Zh. Prikl. Khim. - 1965. - 38. - P. 216].

Ряд работ посвящены упрощению этого метода [16. Durgadas S., Chatare V.K., Mukkanti K., Pal S. Ceric Ammonium Nitrate: An Efficient Catalyst for One-Pot Synthesis of 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinolines // Letters in Organic Chemistry. - 2010. - V. 7. - P. 306-310; 17. Kundu D., Kundu S.K., Majee A., Hajra A. A Facile Synthesis of 2,2,4-Trisubstituted-1,2-dihydroquinolines Catalyzed by Zinc Triflate under Solvent-free Conditions // J. Chin. Chem. Soc. - 2008. - V. 55. - P. 1186-1190; 18. Kiss A., Potor A., Hell Z. Heterogeneous Catalytic Solvent-free Synthesis of Quinoline. Derivatives via the Friedlander Reaction // Catal Lett. - 2008. - 125. - P. 250-253; 19. A. Hegedüs, Z. Hell, T. Vargadi, A. Potor and I. Gresitsb. A new synthesis of 1,2-dihydroquinolines via cyclocondensation using zeolite catalyst // Catalysis Letters. - 2007.- V. 117, - 3-4].A number of works are devoted to the simplification of this method [16. Durgadas S., Chatare V.K., Mukkanti K., Pal S. Ceric Ammonium Nitrate: An Efficient Catalyst for One-Pot Synthesis of 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinolines // Letters in Organic Chemistry. - 2010. - V. 7. - P. 306-310; 17. Kundu D., Kundu S.K., Majee A., Hajra A. A Facile Synthesis of 2,2,4-Trisubstituted-1,2-dihydroquinolines Catalyzed by Zinc Triflate under Solvent-free Conditions // J. Chin. Chem. Soc. - 2008. - V. 55. - P. 1186-1190; 18. Kiss A., Potor A., Hell Z. Heterogeneous Catalytic Solvent-free Synthesis of Quinoline. Derivatives via the Friedlander Reaction // Catal Lett. - 2008. - 125. - P. 250-253; 19. A. Hegedüs, Z. Hell, T. Vargadi, A. Potor and I. Gresitsb. A new synthesis of 1,2-dihydroquinolines via cyclocondensation using zeolite catalyst // Catalysis Letters. - 2007.- V. 117, - 3-4].

В работах [12; 20. Liu Yu, Gao qinyu, Liu Lianxin, and Shi guangxia. Study on the Industrial Process of Rubber Anti-oxidant RD // Journal of the Korean Chemical Society. - 201. - V. 55. - No. 5] исследован механизм реакции анилина с ацетоном с образованием 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина и его последующей полимеризацией. В синтезе дигидрохинолина и его олигомеров предлагается использовать в качестве катализатора BF3⋅O(C2H5)2 [12], AlBr3 или HCl [20]. Реакция экзотермична, поэтому необходимо контролировать, чтобы температура не превышала 50°С.In the works [12; 20. Liu Yu, Gao qinyu, Liu Lianxin, and Shi guangxia. Study on the Industrial Process of Rubber Anti-oxidant RD // Journal of the Korean Chemical Society. - 201. - V. 55. - No. 5] the mechanism of the reaction of aniline with acetone with the formation of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline and its subsequent polymerization was studied. In the synthesis of dihydroquinoline and its oligomers, it is proposed to use BF 3 ⋅O (C 2 H 5 ) 2 [12], AlBr 3 or HCl [20] as a catalyst. The reaction is exothermic, therefore it is necessary to control that the temperature does not exceed 50 ° C.

Механизм реакции в присутствии BF3⋅О(С2Н5)2 можно представить в виде следующей схемы:The reaction mechanism in the presence of BF 3 ⋅ О (С 2 Н 5 ) 2 can be represented in the form of the following scheme:

Figure 00000002
Figure 00000002

В присутствии HCl анилин с ацетоном реагируют согласно схеме:In the presence of HCl, aniline with acetone react according to the scheme:

Figure 00000003
Figure 00000003

Недостатки:Disadvantages:

1. Многостадийность;1. Multi-stage;

2. Коррозионная среда;2. Corrosive environment;

3. Образование сточных вод;3. The formation of wastewater;

4. Эфират трехфтористого бора ядовит;4. The ethereal boron trifluoride is poisonous;

5. Образование фторсодержащих отходов.5. The formation of fluorine-containing waste.

Кроме того, в качестве катализатора синтеза дигидрохинолина взаимодействием анилина с ацетоном можно использовать п-аминобензолсульфокислоту [15], бензолсульфоновую кислоту [21. Пат. JP №56,014,516; 22. Пат. GB №764,957], п-толуолсульфокислоту [23. R.W. Layer, Synthesis of 1,3,5-trialkylbenzenes from anils of methyl alkyl ketones // J. Org. Chem. - 1981. - 46. - P. 4552-4555; 24. Пат. JP №57,011,968]. При этом образуются ди-, три- и тетрамеры 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина.In addition, p-aminobenzenesulfonic acid [15], benzenesulfonic acid [21] can be used as a catalyst for the synthesis of dihydroquinoline by the interaction of aniline with acetone. Pat. JP No. 56.014.516; 22. Pat. GB No. 764,957], p-toluenesulfonic acid [23. R.W. Layer, Synthesis of 1,3,5-trialkylbenzenes from anils of methyl alkyl ketones // J. Org. Chem. - 1981. - 46. - P. 4552-4555; 24. Pat. JP No. 57.011.968]. In this case, di-, tri- and tetramers of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline are formed.

Недостатки:Disadvantages:

1. Сложное отделение катализатора от реакционной массы;1. Complex separation of the catalyst from the reaction mass;

2. Невозможность повторного использования катализатора;2. The inability to reuse the catalyst;

3. Необходимо удалять образующуюся воду.3. It is necessary to remove the generated water.

Предложен способ синтеза дигидрохинолина под действием кремневольфрамовой кислоты (H4[SiW12O40]) [25. R. Kamakshi, B.S.R. Reddy. Synthesis of 2,2,4-dihydroquinolines using heteropolyacid as a catalyst. // Catalysis Communications. - 2007. - 8. P. 825-828]. Синтез осуществляют взаимодействием ароматических аминов с кетонами при мольном соотношении реагентов 1:2,7 (моль), температуре кипения растворителя (ацетон, ацетонитрил, дихлорметан, хлороформ или толуол) в течение 4-10 ч, концентрации катализатора - 2 моль %. Затем реакционную смесь охлаждают, упаривают растворитель. Концентрированную реакционную смесь разбавляют с помощью хлороформа и промывают водой (3*20 мл). Органический слой отделяют и сушат над безводным сульфатом натрия. Затем его концентрируют и очищают с помощью колоночной хроматографии. Выход 1,2-дигидрохинолинов составляет 77-94%. Наиболее высокие выходы получены при использовании ацетонитрила в качестве растворителя.A method for the synthesis of dihydroquinoline under the action of silicotungsten acid (H 4 [SiW 12 O 40 ]) [25. R. Kamakshi, BSR Reddy. Synthesis of 2,2,4-dihydroquinolines using heteropolyacid as a catalyst. // Catalysis Communications. - 2007. - 8. P. 825-828]. The synthesis is carried out by the interaction of aromatic amines with ketones at a molar ratio of reagents 1: 2.7 (mol), the boiling point of the solvent (acetone, acetonitrile, dichloromethane, chloroform or toluene) for 4-10 hours, the concentration of the catalyst is 2 mol%. Then the reaction mixture was cooled, the solvent was evaporated. The concentrated reaction mixture was diluted with chloroform and washed with water (3 * 20 ml). The organic layer was separated and dried over anhydrous sodium sulfate. Then it is concentrated and purified by column chromatography. The yield of 1,2-dihydroquinolines is 77-94%. The highest yields were obtained using acetonitrile as a solvent.

Figure 00000004
Figure 00000004

Недостатки:Disadvantages:

1. Использование нескольких растворителей в больших объемах;1. The use of several solvents in large volumes;

2. Многостадийность способа;2. The multi-stage method;

3. Образование сточных вод;3. The formation of wastewater;

4. Невозможность использования катализатора повторно.4. The inability to use the catalyst repeatedly.

В работе [6] авторы предлагают синтезировать 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин в присутствии трифлата скандия Sc(OTf)3 (0,05 ммоль) в среде растворителя CH3CN при комнатной температуре в течение 2-6 ч под действием микроволнового излучения. Реакционную смесь экстрагируют диметилсульфоксидом. При вовлечении в реакцию анилина и ацетона в мольном соотношении 1:600, выход 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина составляет 65%. В случае использования замещенных анилинов выход дигидрохинолинов составляет 78-98%.In [6], the authors propose the synthesis of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline in the presence of scandium triflate Sc (OTf) 3 (0.05 mmol) in a solvent of CH 3 CN at room temperature for 2-6 h under the influence of microwave radiation. The reaction mixture was extracted with dimethyl sulfoxide. When aniline and acetone are involved in the reaction in a molar ratio of 1: 600, the yield of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline is 65%. In the case of using substituted anilines, the yield of dihydroquinolines is 78-98%.

Недостатки:Disadvantages:

1. Высокая стоимость катализатора на основе Sc;1. High cost of Sc based catalyst;

2. Реакция протекает в среде растворителя, применяемого в большом количестве;2. The reaction proceeds in an environment of a solvent used in large quantities;

3. Многостадийность способа.3. The multi-stage method.

Реакцию анилина с ацетоном можно осуществить в присутствии Zn(OTf)3 в количестве 5-10 мол. % [17] при комнатной температуре, без растворителя в течение 22 ч. Выход дигидрохинолина составляет 70-80%. Повышение температуры реакции до 70% позволяет сократить время реакции вдвое. Реакционную массу экстрагируют диэтиловым эфиром.The reaction of aniline with acetone can be carried out in the presence of Zn (OTf) 3 in an amount of 5-10 mol. % [17] at room temperature, without solvent for 22 hours. The yield of dihydroquinoline is 70-80%. Raising the reaction temperature to 70% reduces the reaction time by half. The reaction mass is extracted with diethyl ether.

Недостатки:Disadvantages:

1. Сложность удаления катализатора из реакционной массы;1. The difficulty of removing the catalyst from the reaction mass;

2. Необходимость удаления растворителя после экстракции;2. The need to remove solvent after extraction;

3. Многостадийность.3. Multi-stage.

Авторами [26. Satoshi Kamiguchi, Ikuko Takahashi, Hideki Kurokawa, Hiroshi Miura, Teiji Chihara. Vapor-phase synthesis of 1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinolines from anilines and acetone over group 5-7 metal halide clusters as catalysts // Applied Catalysis A. - 2006. - 309. - P. 70-75] предложен способ получения 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина взаимодействием анилина (скорость подачи 0,091 мл/ч) с ацетоном (0,147 мл/ч) под действием кластеров на основе галидов ниобия. Синтез проводят в реакторе с неподвижным слоем катализатора (30 мг), в токе водорода, при 300°С в течение 1 ч. Самым активным оказался [(Nb6Cl12)Cl22О)4]⋅4H2O, на котором селективность образования дигидрохинолина составила 71,7%. В качестве побочного соединения образуется N-изопропилиденанилин (16%) при конверсии анилина 34%.The authors of [26. Satoshi Kamiguchi, Ikuko Takahashi, Hideki Kurokawa, Hiroshi Miura, Teiji Chihara. Vapor-phase synthesis of 1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinolines from anilines and acetone over group 5-7 metal halide clusters as catalysts // Applied Catalysis A. - 2006. - 309. - P. 70-75 ] a method for producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by the interaction of aniline (feed rate of 0.091 ml / h) with acetone (0.147 ml / h) by the action of clusters based on niobium halides is proposed. The synthesis is carried out in a reactor with a fixed catalyst bed (30 mg), in a stream of hydrogen, at 300 ° C for 1 h. The most active was [(Nb 6 Cl 12 ) Cl 22 О) 4 ] ⋅4H 2 O, on which the selectivity for the formation of dihydroquinoline was 71.7%. As a by-product, N-isopropylidenaniline (16%) is formed at aniline conversion of 34%.

Недостатки:Disadvantages:

1. Использование сложных, дорогих и малодоступных каталитических систем;1. The use of complex, expensive and inaccessible catalytic systems;

2. Низкая активность катализатора.2. Low catalyst activity.

В качестве катализатора синтеза дигидрохинолинов используют полиэдральные олигомерные силсесквиоксаны (ПОСС) [27. Ganapati D. Yadav, Rahul P. Kumbhar, Saumydeep Helder. A Facile Solvent-Free Skraup Cyclization Reaction for Synthesis of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline // I.RE.CH.E. - 2012. - V. 4. - N.6], представляющие собой класс трехмерных органо-неорганических гибридов с общей формулой (RSiO1,5)n, где R=Н, алкил-, арил-, галоген; n - целое число ≥4. Реакцию проводят при 140-170°С в автоклаве, мольное соотношение анилин : ацетон = 1:3-9, количество катализатора - 0,01-0,03 г/см3. Конверсия анилина достигает 94%. Выход целевых продуктов авторами не указан.Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) are used as a catalyst for the synthesis of dihydroquinolines [27. Ganapati D. Yadav, Rahul P. Kumbhar, Saumydeep Helder. A Facile Solvent-Free Skraup Cyclization Reaction for Synthesis of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline // I.RE.CH.E. - 2012. - V. 4. - N.6], which is a class of three-dimensional organo-inorganic hybrids with the general formula (RSiO 1,5 ) n , where R = Н, alkyl-, aryl-, halogen; n is an integer ≥4. The reaction is carried out at 140-170 ° C in an autoclave, the molar ratio of aniline: acetone = 1: 3-9, the amount of catalyst is 0.01-0.03 g / cm 3 . Aniline conversion reaches 94%. The authors did not indicate the yield of the target products.

Недостатки:Disadvantages:

1. Синтез катализатора является сложным и многостадийным.1. The synthesis of the catalyst is complex and multi-stage.

С начала XXI века активно проводятся работы по использованию цеолитов в качестве катализаторов газофазной конденсации карбонильных соединений с анилином [28. Aguilar J., Corma A., Melo F.V. and Sastre E. Alkylation of biphenyl with propylene using acid catalysts // Catal. Today. - 2000. - V. 55. - P. 225; 29. Jin D.F., Hou Z.Y., Zhang L.W., Zheng X.M., Selective synthesis of para-para-dimethyldiphenylmethane over H-Beta zeolite // Catal. Today. - 2008. - V. 131. - P. 378-384; 30. Пат. США №5,700,942].Since the beginning of the 21st century, work has been actively carried out on the use of zeolites as catalysts for the gas-phase condensation of carbonyl compounds with aniline [28. Aguilar J., Corma A., Melo F.V. and Sastre E. Alkylation of biphenyl with propylene using acid catalysts // Catal. Today. - 2000. - V. 55. - P. 225; 29. Jin D.F., Hou Z.Y., Zhang L.W., Zheng X.M., Selective synthesis of para-para-dimethyldiphenylmeme over H-Beta zeolite // Catal. Today. - 2008. - V. 131. - P. 378-384; 30. Pat. US No. 5,700,942].

Авторами [19] предложен способ получения 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина реакцией анилина с ацетоном в среде растворителя - толуола под действием катализатора Е4а (250% катализатора в расчете на анилин) в течение 6 ч. Катализатор Е4а получен на основе природного цеолита клиноптилонита (состав в пересчете на оксиды: SiO2 - 73.0%, Al2O3 - 11.2%, Fe2O3 1.17%, K2O - 5.12%, Na2O - 0.38%, CaO - 2.20%, MgO - 0.44%) путем ионного обмена катионов Ca, Mg, K на ионы аммония и последующей прокалки с целью получения декатионированной формы цеолита. Катионы Fe и Al в процессе ионного обмена практически не удаляются. Условия реакции: 110°С, массовое содержание катализатора в расчете на анилин составляет 250%, мольное соотношение анилин : ацетон : толуол равно 1:5:45. Реакцию проводят в стеклянном обогреваемом реакторе с мешалкой, обратным холодильником и термометром. В присутствии катализатора Е4а выход 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина составляет 96%.The authors of [19] proposed a method for producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by the reaction of aniline with acetone in a solvent of toluene under the action of catalyst E4a (250% of the catalyst per aniline) for 6 hours. Catalyst E4a was obtained based on natural zeolite clinoptilonite (composition in terms of oxides: SiO 2 - 73.0%, Al 2 O 3 - 11.2%, Fe 2 O 3 1.17%, K 2 O - 5.12%, Na 2 O - 0.38%, CaO - 2.20 %, MgO - 0.44%) by ion exchange of Ca, Mg, K cations for ammonium ions and subsequent calcination in order to obtain a decationized form of zeolite. Fe and Al cations are practically not removed during ion exchange. Reaction conditions: 110 ° C, the mass content of the catalyst per aniline is 250%, the molar ratio of aniline: acetone: toluene is 1: 5: 45. The reaction is carried out in a glass heated reactor with a stirrer, reflux condenser and thermometer. In the presence of catalyst E4a, the yield of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline is 96%.

К недостаткам этого способа можно отнести:The disadvantages of this method include:

1. Использование катализатора в больших количествах (250% катализатора в расчете на анилин), что значительно ухудшает показатели эффективности способа.1. The use of catalyst in large quantities (250% of the catalyst per aniline), which significantly degrades the efficiency of the method.

2. Большое количество растворителя (мольное соотношение анилин : толуол = 1:45) приводит к увеличению объемов используемого оборудования и создает проблемы при отделении и регенерации растворителя.2. A large amount of solvent (molar ratio of aniline: toluene = 1:45) leads to an increase in the volume of equipment used and creates problems in the separation and regeneration of the solvent.

3. Катализатор приготовлен на основе природного цеолита. Последние, как правило, отличаются нестабильностью минералогического и химического состава, пористой структуры, показателей прочности, термостабильности, способности к ионному обмену и др. важных характеристик. Природные цеолиты, кроме основного минерала, содержат еще сопутствующие, такие как песок, глина, кварц. Состав и количество катионов металлов, присутствующих в них, могут существенно отличаться.3. The catalyst is prepared on the basis of natural zeolite. The latter, as a rule, are characterized by instability of the mineralogical and chemical composition, porous structure, strength indicators, thermal stability, ability to ion exchange, and other important characteristics. Natural zeolites, in addition to the main mineral, also contain accompanying ones, such as sand, clay, quartz. The composition and amount of metal cations present in them can vary significantly.

Задачей настоящего изобретения является разработка более эффективного способа синтеза 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина под действием цеолитных катализаторов.The present invention is to develop a more efficient method for the synthesis of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline under the action of zeolite catalysts.

Указанная цель достигается тем, что способ получения 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина путем конденсации анилина с ацетоном осуществляют согласно изобретению в присутствии гранулированного без связующих веществ цеолитного катализатора H-Y-MMM, обладающего микро-мезо-макропористой структурой при температуре 60-230°С, концентрации катализатора 5-20% и времени реакции 6-23 ч. Мольное соотношение анилин : ацетон составляет 1:5.This goal is achieved by the fact that the method of producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by condensation of aniline with acetone is carried out according to the invention in the presence of a granule-free zyolite catalyst HY-MMM having a micro-meso-macroporous structure at temperature 60-230 ° C, a catalyst concentration of 5-20% and a reaction time of 6-23 hours. The molar ratio of aniline: acetone is 1: 5.

Образование 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина из анилина и ацетона можно представить в виде схемы [31. Liu Y., Gao Q., Liu L. and Li S. Investigated on the Rubber Antioxidant 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline Polymer // Asian Journal of Chemistry. - 2013. - V. 25. - No. 6. - P. 2956-2958]:The formation of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline from aniline and acetone can be represented in the form of a scheme [31. Liu Y., Gao Q., Liu L. and Li S. Investigated on the Rubber Antioxidant 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline Polymer // Asian Journal of Chemistry. - 2013. - V. 25. - No. 6. - P. 2956-2958]:

Figure 00000005
Figure 00000005

Цеолит Y-MMM синтезирован в виде гранул без связующих веществ [32. Патент РФ №2412903]. Его гранулы представляют собой единые сростки цеолитных кристаллов и обладают близкой к 100% степенью кристалличности. Пористая структура гранул состоит из микропористой структуры самого цеолита и мезо-макропористой структуры, сформировавшейся между сростками кристаллов. Применение микро-мезопористых цеолитов в синтезе хинолинов неизвестно.Zeolite Y-MMM is synthesized in the form of granules without binders [32. RF patent No. 2412903]. Its granules are single intergrowths of zeolite crystals and have a crystallinity degree close to 100%. The porous structure of the granules consists of a microporous structure of the zeolite itself and a meso-macroporous structure formed between intergrowths of crystals. The use of micro-mesoporous zeolites in the synthesis of quinolines is unknown.

Сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от прототипа тем, что в процессе синтеза 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина реакцией анилина с ацетоном в качестве катализатора используют гранулированный без связующих веществ цеолитный катализатор H-Y-MMM. Синтез осуществляют при 60-230°С. Конверсия анилина достигает 100%, селективность образования 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина составляет 60-68%. Побочным продуктом реакции является N-фенилпропан-2-имин [N-(1-метилиден)анилин], который является ценным химическим соединением.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the prototype in that in the synthesis of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by the reaction of aniline with acetone, a HY-MMM zeolite catalyst granulated without binders is used . The synthesis is carried out at 60-230 ° C. Aniline conversion reaches 100%, the selectivity for the formation of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline is 60-68%. A by-product of the reaction is N-phenylpropan-2-imine [N- (1-methylidene) aniline], which is a valuable chemical compound.

Известно, что имины - важные промежуточные вещества в синтезе биологически активных N-содержащих соединений, таких как β-лактамы, красители, душистые вещества, фармацевтические препараты, фунгициды и сельскохозяйственные химикаты [33. Martin S.F. Recent applications of imines as key intermediates in the synthesis of alkaloids and novel nitrogen heterocycles // Pure Appl. Chem. - 2009. - V. 81. - No. 2. - P. 195-204].Imines are known to be important intermediates in the synthesis of biologically active N-containing compounds, such as β-lactams, dyes, fragrances, pharmaceuticals, fungicides and agricultural chemicals [33. Martin S.F. Recent applications of imines as key intermediates in the synthesis of alkaloids and novel nitrogen heterocycles // Pure Appl. Chem. - 2009. - V. 81. - No. 2. - P. 195-204].

Использование предлагаемого способа позволяет:Using the proposed method allows you to:

1. Осуществлять реакцию анилина с ацетоном при значительно более низкой концентрации катализатора (5-20%);1. To carry out the reaction of aniline with acetone at a significantly lower catalyst concentration (5-20%);

2. Не использовать растворители;2. Do not use solvents;

3. Применение синтетического цеолитного катализатора, имеющего стабильный химический и фазовый состав, физико-химические характеристики, позволит получать стабильные и воспроизводимые результаты, в том числе высокую конверсию анилина и достаточно высокий выход 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина;3. The use of a synthetic zeolite catalyst having a stable chemical and phase composition, physico-chemical characteristics, will allow to obtain stable and reproducible results, including high aniline conversion and a sufficiently high yield of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline;

4. В процессе образуется ценное химическое соединение - N-фенилпропан-2-имин, выход которого можно регулировать, изменяя условия реакции.4. In the process, a valuable chemical compound is formed - N-phenylpropan-2-imine, the yield of which can be controlled by changing the reaction conditions.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.

В ампулу загружали анилин, ацетон и 5-20% цеолитного катализатора H-Y-MMM (в расчете на смесь анилин : ацетон, взятых в мольном соотношении 1:2). Запаянную ампулу помещали в автоклав, который герметично закрывали и нагревали до заданной температуры в течение необходимого времени. После окончания реакции автоклав охлаждали до комнатной температуры, ампулу вскрывали. Реакционную массу отфильтровывали от катализатора.Aniline, acetone and 5-20% of the zeolite catalyst H-Y-MMM (based on the mixture of aniline: acetone taken in a molar ratio of 1: 2) were loaded into the ampoule. A sealed ampoule was placed in an autoclave, which was hermetically sealed and heated to a predetermined temperature for the required time. After the reaction, the autoclave was cooled to room temperature, the ampoule was opened. The reaction mass was filtered off from the catalyst.

Продукты реакции анализировали с помощью газо-жидкостной хроматографии на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором (стальная насадочная колонка длиной 3 м, фаза 15% полиэтиленгликоля на хроматоне HMDS, температура анализа 50-180°С с программированным нагревом 8°С/мин, температура детектора 200°С, температура испарителя 200°С, газ-носитель - гелий - 30 мл/мин).The reaction products were analyzed by gas-liquid chromatography on a chromatograph with a flame ionization detector (steel packed column 3 m long, phase 15% polyethylene glycol on HMDS chromaton, analysis temperature 50-180 ° C with programmed heating 8 ° C / min, detector temperature 200 ° С, evaporator temperature 200 ° С, carrier gas - helium - 30 ml / min).

Масс-спектры получены на хромато-масс-спектрометре SHIMADZU GCMS-QP2010Plus (фаза SPB-5, капиллярная колонка 30 м × 0.25 мм, газ-носитель - гелий, температура программирования от 40 до 300°С со скоростью 8°С/мин, температура испарения 280°С, температура ионного источника 200°С, энергия ионизации 70 эВ).Mass spectra were obtained on a SHIMADZU GCMS-QP2010Plus chromatography-mass spectrometer (SPB-5 phase, capillary column 30 m × 0.25 mm, carrier gas — helium, programming temperature from 40 to 300 ° C at a rate of 8 ° C / min, evaporation temperature 280 ° С, ion source temperature 200 ° С, ionization energy 70 eV).

Идентификацию продуктов осуществляли сравнением хромато-масс-спектров и хроматографического поведения выделенных и эталонных соединений хинолина и его производных. Спектральные характеристики 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина соответствуют литературным данным, приведенным в [19].Identification of the products was carried out by comparing the chromato-mass spectra and chromatographic behavior of the isolated and standard compounds of quinoline and its derivatives. The spectral characteristics of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline correspond to the literature data given in [19].

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.The proposed method is illustrated by the following examples.

ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1

В ампулу загружали 0,2 г (0,002 моль) анилина, 0,58 г (0,01 моль) ацетона и 0,06 г цеолитного катализатора H-Y-MMM (15% мас. в расчете на смесь анилин : ацетон, взятые в мольном соотношении 1:2). Запаянную ампулу помещали в автоклав, который нагревали при 230°С в течение 23 ч. После окончания реакции автоклав охлаждали до комнатной температуры, ампулу вскрывали. Реакционную массу отфильтровывали от катализатора и анализировали с помощью газо-жидкостной хроматографии. Конверсия анилина составляла 97%, селективность образования 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина - 66%.0.2 g (0.002 mol) of aniline, 0.58 g (0.01 mol) of acetone and 0.06 g of the HY-MMM zeolite catalyst (15% by weight based on the mixture of aniline: acetone taken in molar) were loaded into the ampoule 1: 2 ratio). The sealed ampoule was placed in an autoclave, which was heated at 230 ° C for 23 h. After the reaction, the autoclave was cooled to room temperature, the ampoule was opened. The reaction mass was filtered off from the catalyst and analyzed by gas-liquid chromatography. Aniline conversion was 97%, and the selectivity for the formation of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline was 66%.

ПРИМЕРЫ 2-6. Аналогично примеру 1. Условия и результаты примеров представлены в таблице.EXAMPLES 2-6 Analogously to example 1. The conditions and results of the examples are presented in the table.

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (1)

Способ получения 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина путем конденсации анилина с ацетоном в присутствии гетерогенного катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют микро-мезо-макропористый цеолит H-Y-MMM и реакцию проводят при температуре 60-230°С, концентрации катализатора 5-20% и времени реакции 6-23 ч.The method of producing 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline by condensation of aniline with acetone in the presence of a heterogeneous catalyst, characterized in that the catalyst is used micro-meso-macroporous zeolite HY-MMM and the reaction is carried out at a temperature of 60-230 ° C, a catalyst concentration of 5-20% and a reaction time of 6-23 hours
RU2015131634A 2015-07-29 2015-07-29 Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline RU2609028C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015131634A RU2609028C1 (en) 2015-07-29 2015-07-29 Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015131634A RU2609028C1 (en) 2015-07-29 2015-07-29 Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2609028C1 true RU2609028C1 (en) 2017-01-30

Family

ID=58457020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015131634A RU2609028C1 (en) 2015-07-29 2015-07-29 Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2609028C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690535C1 (en) * 2018-11-29 2019-06-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук Method of producing 2,3-dialkylquinolines
RU2738603C1 (en) * 2019-12-04 2020-12-14 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук Method of producing quinolines by skraup reaction in presence of hierarchical zeolite h-ymmm

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA018157B1 (en) * 2009-12-30 2013-05-30 Цзянсу Синоргкем Текнолоджи Ко., Лтд. Solid acid catalyst and method for preparing and using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA018157B1 (en) * 2009-12-30 2013-05-30 Цзянсу Синоргкем Текнолоджи Ко., Лтд. Solid acid catalyst and method for preparing and using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hegedues, Adrienn и др.: "A new, simple synthesis of 1,2-dihydroquinolines via cyclocondensation using zeolite catalyst", Catalysis Letters, 117(3-4), стр.99-101, 2007. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690535C1 (en) * 2018-11-29 2019-06-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук Method of producing 2,3-dialkylquinolines
RU2738603C1 (en) * 2019-12-04 2020-12-14 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук Method of producing quinolines by skraup reaction in presence of hierarchical zeolite h-ymmm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Synthesis and antitumor activity of novel coumarin derivatives via a three‐component reaction in water
HU229889B1 (en) Aniline derivatives and process for the preparation of the same
Liu et al. Choline chloride and itaconic acid-based deep eutectic solvent as an efficient and reusable medium for the preparation of 13-aryl-5 H-dibenzo [b, i] xanthene-5, 7, 12, 14 (13 H)-tetraones
RU2609028C1 (en) Method of producing 2, 2, 4-trimethyl-1, 2-dihydroquinoline
Prasad et al. PEG–SO3H catalyzed, environmentally benign synthesis of 14-aryl-14 H-dibenzo [a, j] xanthenes under solvent-free conditions
Pakdel et al. Fe 3 O 4@ Boehmite-NH 2-Co II NPs: An Environment Friendly Nanocatalyst for Solvent Free Synthesis of Coumarin Derivatives Through Pechmann Condensation Reaction
Nagawade et al. Zirconyl (IV) chloride-catalysed reaction of indoles: an expeditious synthesis of bis (indolyl) methanes
Han et al. Palladium-catalyzed decarboxylative ortho-aroylation of N-acetyl-1, 2, 3, 4-tetrahydroquinolines with α-oxoarylacetic acids
Li et al. High efficiency microwave-assisted synthesis of quinoline from acrolein diethyl acetal and aniline utilizing Ni/Beta catalyst
CN102875421A (en) Aziridine compound loop opening method based on p-nitrobenzoic acid
Zhang et al. Efficient and Eco-Friendly Procedure for the Synthesis of 2-Amino-4H-Chromenes Catalyzed by Diammonium Hydrogen Phosphate
SHATERIAN et al. Three-Component Synthesis of α-Amidoalkyl-β-naphthols and α-Carbamato-alkyl-β–naphthols Catalyzed by P2O5/SiO2
Banothu et al. Brønsted acidic ionic liquid catalysis: An efficient and eco-friendly synthesis of novel fused pyrano pyrimidinones and their antimicrobial activity
Reddy et al. ZrOCl₂ catalyzed Baeyer condensation: A facile and efficient synthesis of triarylmethanes under solvent-free conditions
CN104829583A (en) A preparing method of tetrahydro benzopyran derivatives
JPS6133137A (en) Preparation of tiglic aldehyde
Buchlovič et al. Allenyloxime—a new source of heterocyclizations to stable cyclic nitrones
CN111226956B (en) Application of 3, 6-disubstituted imidazo [1,2-b ] pyridazine derivative in preparation of bactericide for inhibiting plant pathogenic fungi
CN106008191A (en) Synthetic method of polysubstituted diaryl compounds
CN109289914B (en) Application of o-methyl aniline lithium in catalyzing imine and borane hydroboration reaction
Ghatole et al. Antimicrobial activities; ionic liquid and microwave assisted synthesis of ring-substituted 3-(3-bromo-4-oxo-4h-chromen-2-yl)-4h-chromen-4-one
Mahdavinia Clean synthesis of 1, 8-dioxo-octahydroxanthene derivatives using NBS as an efficient and almost neutral catalyst in aqueous media
Odiya et al. Synthesis of New Cyclohexenone Derivatives Using Potassium Phthalimide as a Green Organocatalyst. One-Pot Microwave-Assisted Synthesis and Antimicrobial Evaluation
Gao et al. Copper-catalyzed C (sp)–H aryl amination enables modular synthesis of quinolines and 2-quinolinones
RU2738603C1 (en) Method of producing quinolines by skraup reaction in presence of hierarchical zeolite h-ymmm

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170730