RU2688228C1 - Способ получения 2,3-диалкилхинолинов - Google Patents
Способ получения 2,3-диалкилхинолинов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688228C1 RU2688228C1 RU2018142180A RU2018142180A RU2688228C1 RU 2688228 C1 RU2688228 C1 RU 2688228C1 RU 2018142180 A RU2018142180 A RU 2018142180A RU 2018142180 A RU2018142180 A RU 2018142180A RU 2688228 C1 RU2688228 C1 RU 2688228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aniline
- reaction
- zeolite
- catalyst
- ymmm
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D215/00—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
- C07D215/02—Heterocyclic 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
- C07D215/04—Heterocyclic 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения хинолинов путем каталитической гетероциклизации анилина и альдегидов (пропионовый, масляный, валерьяновый), характеризующемуся тем, что в качестве катализатора используют гранулированный иерархический цеолит Ymmm в Н-форме в количестве 10-30% мас. по отношению к исходной смеси реагентов и реакцию проводят при 27-200°С в течение 6 ч в растворе диметилформамида, мольное соотношение анилин : альдегид = 1:1-3. Способ позволяет упростить синтез производных хинолина и снизить энерго- и материалоемкость процесса гетероциклизации. 1 табл., 2 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 2,3-диалкилхинолинов общей формулы:
Хинолин и его производные обладают широким спектром биологической и фармацевтической активности. Производные хинолина входят в состав высокоэффективных противомалярийных [Larsen, R. D., Corley, Е. G., 1996. J. Org. Chem. 61, 3398. Chauhan, P. M. S., Srivastava, S. K., 2001. Curr. Med. Chem. 8, 1535], противоопухолевых [Myers, A. G., Tom, N. J., 1997. J. Am. Chem. Soc. 119, 6072. Comins, D. L., Hong, H., Saha, J. K., 1994. J.Org. Chem. 59, 5120], противовоспалительных [Roma, G., Braccio, M. D., 2000. Eur. J. Med. Chem. 35, 1021], противоастматических [Dube, D., Blouin, M., 1998. Bioorg. Med. Chem. Lett. 8, 1255], антигипертонических [Ferrarini, P. L., Mori, C, 2000. Eur. J. Med. Chem. 35, 815] и антибактериальных [Chen, Y. L., Fang, K. G., 2001. J. Med. Chem. 44, 2374] лекарственных препаратов, a также широко используются в качестве гербицидов и пестицидов [Larsen, R. D., Corley, Е. G., 1996. J. Org. Chem. 61, 3398. Chauhan, P. M. S., Srivastava, S. K., 2001. Curr. Med. Chem. 8, 1535]. Производные хинолина нашли применение в оптической электронике [Agarwal, А. K., Jenekhe, S. А., 1991. Macromolecules 24, 6806].
Классическими способами получения производных хинолина являются реакции Скраупа, Фридлендера, Дебнера-Миллера, Кнорра и Пфитцингера [Skraup, Z. Н., 1880. Ber. Dtsch. Chem. Ges.; Dobner, О., von Miller, W., 1881. Ber. Dtsch. Chem. Ges.; Gould, R. G., Jacobs, W. A. 1939. J. Am. Chem. Soc.]. Известно использование в качестве катализатора в данных реакциях органических кислот, металлорганических соединений, ионных жидкостей. Существенными недостатками способов синтеза производных хинолина с использованием традиционных каталитических систем являются образование большого количества отходов и побочных продуктов, высокая токсичность и коррозионная активность катализаторов.
В последнее время развиваются методы синтеза производных хинолина на гетерогенных катализаторах, в том числе на цеолитах и мезопористых алюмосиликатах.
В работе [Li В., Li Y., Zheng С., Gao D., Huang W. RSC Adv. 2016, 6, 38079] описано получение хинолина (1) методом Скраупа на цеолитном катализаторе Ni/H-Beta с мольным соотношением Si/Al=25 (схема 1).
Реакцию проводят в проточном реакторе. Максимальный выход хинолина (1) (74,3%) получали при следующих условиях: объемная скорость = 0,13 ч-1, 470°С, мольное отношение анилин : глицерин = 1:4.
Недостатками данного метода является очень низкая объемная скорость подачи сырья, высокая температура реакции, большой избыток глицерина.
Известен [Guo Q., Liao L., Teng W., Ren S., Wang X., Lin Y., Meng F. Catalysis Today 2016, 263, 117] метод синтеза замещенных 2,3-диалкилхинолинов (2) с выходом 29-81% из ариламинов и альдегидов на катализаторе Cp2ZrCl2/MCM-41 (схема 2). Опыт проводили в реакторе периодического действия в растворе дихлорметана при мольном соотношении анилин : альдегид = 1:4 в атмосфере азота при 40°С в течение 4 ч.
Схема 2
К недостаткам данного метода можно отнести использование сложного в изготовлении и дорогостоящего катализатора, содержащего металлокомплексное соединение. Подобные каталитические системы требуют создания специальных условий использования, поскольку термически и гидролитически нестабильны.
Запатентован [Mcateer, С.Н.; Davis, R.D., Sr.; Calvin, J.R., U.S. Patent 5 700 942, 1997] способ получения 8-метилхинолина (6) реакцией 2-метиланилина с формальдегидом и ацетальдегидом при 350°С в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора на основе цеолитов: H-ZSM-5, H-Beta, H-Y (схема 4). Мольное соотношение 2-метиланилин : формальдегид : ацетальдегид составляет 1:2:1. Выход 8-метилхинолина (6) - 50-55% при использовании цеолита H-Beta, 42-51% - на цеолите H-ZSM-5 и 29-53% на цеолите H-Y.
Недостатками данного способа является высокая температура реакции и получение в качестве основного продукта моноалкилхинолина, а не 2,3-диалкилхинолина.
Авторами [R. Brosius, D. Gammon, F. Van Laar, E. Van Steen, B. Sels, P. Jacobs, J. Catal., 2006, 239, 362] разработан метод синтеза 2 - (4) и 4-метилхинолинов (5) реакцией анилина с ацетальдегидом на цеолите Н-Beta с мольным соотношением Si/Al=21,6 (схема 3). Реакцию проводили при 450°С, объемной скорости = 0,2 ч-1 и мольном соотношении анилин : ацетальдегид = 1:4 в течение 4,5 ч. Выход смеси метилхинолинов составил 83%.
Недостатками данного метода является высокая температура реакции, большой избыток ацетальдегида, низкая объемная скорость подачи сырья и образование трудноразделимой смеси метилхинолинов. Кроме того, продуктами реакции являются моноалкилхинолины, а не 2,3-диалкилхинолины.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа синтеза 2,3-диалкилхинолинов в более «мягких» условиях, более простого и селективного.
Решение этой задачи достигается тем, что синтез 2,3-диалкилхинолинов осуществляют реакцией анилина с алифатическими альдегидами (пропионовый, масляный, валерьяновый) в присутствии гранулированного иерархического цеолита Y в Н-форме (H-Ymmm), имеющего микро-мезо-макропористую структуру.
Степень декатионирования цеолита H-Ymmm составляет 95%. Реакцию проводят в присутствии 10-30% мас. катализатора (H-Ymmm) при 27-200°С в растворе диметилформамида в течение 6 ч при мольном соотношении анилин : альдегид = 1:1-3. Конверсия анилина составляет 71-98%. Основным продуктом реакции являются 2,3-диалкилхинолины (7 а, б, в), образующиеся с селективностью 49-76% (схема 5). Кроме 2,3-диалкилхинолинов (7 а, б, в), в реакционной массе содержатся другие N-содержащие производные (например, 2,3-диалкил-N-фенил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-амины, 2,3-диалкил-дигидрохинолины) в количестве 24-51%.
Цеолит H-Ymmm синтезирован в виде гранул без связующих веществ; его гранулы представляют собой единые сростки цеолитных кристаллов и обладают степенью кристалличности, близкой к 100%. Пористая структура гранул состоит из микропористой структуры самого цеолита и мезопористой структуры, сформировавшейся между сростками кристаллов. Применение цеолита H-Ymmm в реакциях синтеза производных хинолина из анилина и альдегидов неизвестно.
Существенным преимуществом цеолита H-Ymmm перед высокодисперсными цеолитами является то, что он синтезируется в гранулах. Гранулированный катализатор обладает лучшими физическими свойствами: не пылит, не слеживается, легко рассеивается и легко отделяется от реакционной массы фильтрованием (в отличие от высокодисперсного, который быстро забивает фильтр или проходит через полотно фильтра).
Кроме того, известно, что при глубоком декатионировании микропористых цеолитов Y (до степени ионного обмена катионов Na+ на Н+ выше 90-95%) происходит их частичная аморфизация и степень кристалличности уменьшается. Цеолит H-Ymmm имеет комбинированную микро-мезопористую кристаллическую структуру, которая высокостабильна и не разрушается в процессе декатионирования.
Использование предлагаемого способа позволяет снизить энерго- и материалоемкость процесса гетероциклизации, поскольку:
1. Синтез 2,3-диалкилхинолинов проходит при более низкой температуре (27-200°С), чем в известных способах;
2. Используется мольное соотношение анилин : альдегид = 1-1:3, а не 1:4, как в описанных методиках.
Предлагаемый способ синтеза 2,3-диалкилхинолинов (7 а, б, в) осуществляют следующим образом.
Используют анилин и карбонильные соединения: пропионовый альдегид, масляный, валерьяновый альдегид.
В качестве катализатора используют гранулированный без связующих веществ цеолит H-Ymmm, синтезированный в Na-форме по методу, приведенному в [O.S. Travkina, M.R. Agliullin, N.A. Filippova, A.N. Khazipova, I.G. Danilova, N.G. Grigor'eva, N. Narender, M.L. Pavlov, B.I. Kutepov, RSC Advances. 7 (2017) 32581-32590. M. Л. Павлов, О. С.Травкина, А. Н. Хазипова, Р. А. Басимова, Н. Н. Шавалеева, Б. И. Кутепов. // Нефтехимия, 2015, т. 55, №5, С. 406. Патент №2540086. Павлов М. Л., Травкина О. С, Кутепов Б. И. Басимова Р. А., Эрштейн А. С, Шавалеева Н. Н. Бюл. №3, 2015. Патент №2553876. Шавалеев Д.А., Павлов М.Л., Кутепов Б.И., Травкина О.С., Шавалеева Н.Н., Басимова Р.А., Эрштейн А.С. Бюл. №17, 2015]. Декатионированием из раствора NH4NO3 и последующим прокаливанием при 540°С цеолит Na-Ymmm переводили в Н-форму со степенью декатионирования ионов Na+ на Н+ 95%. В процессе ионного обмена с промежуточными термообработками аморфизация кристаллического каркаса цеолита не происходит. Удельная поверхность образцов, определяемая методом ртутной порометрии, составляет 12.1 м2/г, а объемы микро-, мезо- и макропор составляют 0.27; 0.15 и 0.15 см3/г, соответственно. Транспортные поры, в основном, представлены порами с радиусом 50-100 нм и 100-1000 нм.
Синтез 2,3-диалкилхинолинов проводят в металлическом автоклаве. В автоклав загружают анилин, альдегид (пропионовый, масляный, валерьяновый), катализатор и растворитель, герметично закрывают и помещают в термостатируемый шкаф, где автоклав непрерывно вращается при выбранной температуре. По окончании реакции реакционную массу охлаждают, отфильтровывают от нее катализатор. Состав продукта анализируют методом газожидкостной хроматографии. Условия ГЖХ-анализа: хроматограф Shimadzu GC-9A, пламенно-ионизационный детектор, 3 м насадочная колонка, фаза SE-30, программированный нагрев 50-250°С, газ-носитель гелий.
Структуру полученных 2,3-диалкилхинолинов (7 а, б, в) устанавливают на основании данных 1D и 2D ЯМР 1Н и 13С спектроскопии, их брутто-состав подтверждают регистрацией пика молекулярного иона в ГХ-МС спектре.
Изобретение иллюстрируется следующим примером:
Пример 1. В металлический автоклав загружают 0.25 мл (2.8 ммоль) анилина, затем 0.4 мл (5.6 ммоль) пропионового альдегида, 1 мл диметилформамида и 0.12 г (20% мас. в расчете на исходную смесь) цеолита H-Ymmm, автоклав герметично закрывают и помещают в термостатируемый шкаф. Реакцию проводят при температуре 160°С, 6 ч при непрерывном вращении автоклава. После окончания реакции реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают катализатор и хроматографируют на колонке (SiO2, элюент гексан → смесь гексан-этилацетат). Конверсия анилина 95%, селективность образования 2,3-диалкилхинолина (7а) 74%.
Пример 2. В металлический автоклав загружают 0.25 мл (2.8 ммоль) анилина, затем 0.52 мл (5.6 ммоль) масляного альдегида, 1 мл диметилформамида и 0.13 г (20% мас. в расчете на исходную смесь) цеолита H-Ymmm, автоклав герметично закрывают и помещают в термостатируемый шкаф. Реакцию проводят при температуре 160°С, 6 ч при непрерывном вращении автоклава. После окончания реакции реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают катализатор и хроматографируют на колонке (SiO2, элюент гексан → смесь гексан-этилацетат). Конверсия анилина 94%, селективность образования 2,3-диалкилхинолина (7б) 72%.
Пример 3. В металлический автоклав загружают 0.25 мл (2.8 ммоль) анилина, затем 0.59 мл (5.6 ммоль) валерьянового альдегида, 1 мл диметилформамида и 0.15 г (20% мас. в расчете на исходную смесь) цеолита H-Ymmm, автоклав герметично закрывают и помещают в термостатируемый шкаф. Реакцию проводят при температуре 160°С, 6 ч при непрерывном вращении автоклава. После окончания реакции реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают катализатор и хроматографируют на колонке (SiO2, элюент гексан → смесь гексан-этилацетат). Конверсия анилина 97%, селективность образования 2,3-диалкилхинолина (7в) 59%.
Другие примеры (1-4, 6-10) осуществления способа приведены в таблице.
Реакцию проводят при 27-200°С, мольном соотношении анилин : альдегид = 1:1-3, 10-30% мас. катализатора, 6 ч, растворитель – диметилформамид.
Claims (1)
- Способ получения 2,3-диалкилхинолинов взаимодействием анилина с альдегидами в присутствии катализатора на основе цеолита, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют гранулированный иерархический цеолит Ymmm в Н-форме, реакцию анилина с алифатическими альдегидами (пропионовый, масляный или валерьяновый) проводят в присутствии 10-30% мас. катализатора, при мольном соотношении анилин : альдегид = 1:1-3, в автоклаве при 27-200°С, в течение 6 ч, в растворе диметилформамида.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142180A RU2688228C1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142180A RU2688228C1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688228C1 true RU2688228C1 (ru) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142180A RU2688228C1 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688228C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803740C1 (ru) * | 2023-02-22 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук | Способ получения 3-метил-2-этилхинолина |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5700942A (en) * | 1995-07-11 | 1997-12-23 | Reilly Industries, Inc. | Process for preparing quinoline bases |
RU2309952C1 (ru) * | 2006-05-04 | 2007-11-10 | Институт нефтехимии и катализа РАН | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов |
RU2409567C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2011-01-20 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран | Способ получения 2-пропил-3-этилхинолина |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142180A patent/RU2688228C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5700942A (en) * | 1995-07-11 | 1997-12-23 | Reilly Industries, Inc. | Process for preparing quinoline bases |
RU2309952C1 (ru) * | 2006-05-04 | 2007-11-10 | Институт нефтехимии и катализа РАН | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов |
RU2409567C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2011-01-20 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран | Способ получения 2-пропил-3-этилхинолина |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803740C1 (ru) * | 2023-02-22 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук | Способ получения 3-метил-2-этилхинолина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rodriguez et al. | Use of delaminated zeolites (ITQ-2) and mesoporous molecular sieves in the production of fine chemicals: Preparation of dimethylacetals and tetrahydropyranylation of alcohols and phenols | |
Filian et al. | Pd (0)‐guanidine@ MCM‐41: a very effective catalyst for rapid production of bis (pyrazolyl) methanes | |
JP7033127B2 (ja) | ジエンの製造方法 | |
RU2671215C2 (ru) | Способ и катализатор для получения пиридина и его алкильных производных | |
CN103232426A (zh) | 氯化胆碱功能离子液体催化制备苯并吡喃衍生物的方法 | |
CN109232363B (zh) | 一种3-硒氰基吲哚化合物的合成方法 | |
CN110325497B (zh) | 制备不饱和醇的方法 | |
RU2688228C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
RU2690535C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
Gupta et al. | Hydroxyapatite supported caesium carbonate as a new recyclable solid base catalyst for the Knoevenagel condensation in water | |
RU2688197C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
RU2687972C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
RU2688198C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
RU2687974C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкилхинолинов | |
Kolli et al. | Highly efficient one-pot synthesis of α-aminophosphonates using nanoporous AlSBA-15 catalyst in a three-component system | |
US4960894A (en) | Preparation of substituted pyridines | |
RU2609028C1 (ru) | Способ получения 2, 2, 4-триметил-1, 2-дигидрохинолина | |
Grigor’eva et al. | Aluminosilicates with different porous structures in the synthesis of 2-ethyl-3-methylquinoline | |
RU2702358C1 (ru) | Способ получения 2,2,4-триалкил-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепинов | |
RU2697876C1 (ru) | Способ получения 2,3-диалкил-N-фенил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-аминов | |
RU2644164C2 (ru) | Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина | |
RU2738603C1 (ru) | Способ получения хинолинов реакцией Скраупа в присутствии иерархического цеолита Н-Ymmm | |
Grigorieva et al. | Possibilities of Microporous and Hierarchical MFI Zeolites in the Synthesis of Nitrogen Heterocyclic Compounds | |
RU2644166C2 (ru) | Способ получения 2-этил-3,5-диметилпиридина | |
RU2740912C1 (ru) | Способ получения хинолина реакцией Скраупа в присутствии иерархического цеолита H-ZSM-5mmm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201130 |