Способ получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-

 

Предложен способ получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2, общей формулы где R = H, алкил, CH₂CH₂OH, (CH₂)₃OH, PhCH₂CH₂;R' = OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, амино-, алкиламино-, диалкиламино-, гидроксиалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино-, фенилалкиламино-, COOH, азидо-, SH, заключающийся в том, что 1-галоген-2-гидроксипроцилсульфаматы, общей формулы II, где R имеет вышеуказанные значения, M - катион щелочного металла, X = Cl, Br подвергают взаимодействию с соответствующими нуклеофильными реагентами при температуре 0 - 120^oC в среде воды или ее смеси с апротонным растворителем, с последующей обработкой полученных при этом 3-замещенных 2-гидроксипропилсульфаматов, общей формулы III, где R, R', M - имеют вышеуказанные значения, водными растворами минеральных кислот при температуре 80 - 160^oC. Способ позволяет получать 3-замещенные 1-аминопроизводные пропанолов-2 с выходами 60 - 90%, которые представляют интерес в качестве мономеров, пластификаторов и отвердителей пластмасс, красок, модификаторов моторных топлив, биологически активных веществ и в органическом синтезе. 2 табл.

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2 общей формулы I.

где R = H, алкил, CH₂CH₂OH, CH₂CH₂CH₂OH, PhCH₂CH₂; R' = OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, алкиламино-, диалкиламино-, гидроксиалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино-, фенилалкиламино-, -COOH, азидо-, SH.

Предлагаемые соединения I представляют интерес в качестве мономеров пластификаторов и отвердителей пластмасс, красок, модификаторов моторных топлив, биологически активных веществ и в органическом синтезе (патент DE 2421618, JP 74. 027 398, Вишняков Т.П., Стабилизаторы и модификаторы, М. Химия, 1990, патенты JP 72.39.398, US 5 232 472.

В литературе рассматриваются различные методы синтеза 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2, большинство из которых основано на реакции аминов с предварительно полученными функциональными оксиранами.

Известен способ получения 1,3-диаминопропанолов путем конденсации эпихлоргидрина с аминами (патент US 2715631)
Для получения целевого продукта II необходим большой избыток аминной компоненты (5 - 20 кратной). Возникают трудности с выделением целевого вещества II, т. к. присутствуют побочные продукты, отделить которые можно только либо высоковакуумной перегонкой, либо экстракцией большим количеством растворителя (эфир). Выходы целевых соединений составляют от 20 до 70%, в зависимости от избытка аминной компоненты. Кроме того, необходима регенерация большого избытка аминной компоненты.

Известен способ получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2, взаимодействием аминов с предварительно полученными функциональными оксиранами (Rev. Chim., 22, 645, (1971)).

R = H, алкил, гетерил; R' = OH, алкокси, фенокси
Для получения целевых I необходим избыток аминной компоненты (5 - 15 кратный). Реакции проводили при комнатной температуре в водном растворе в течение 24 - 48 ч. Кроме целевых продуктов I получается ряд побочных продуктов, что приводит к снижению выхода целевого продукта до ≈50% и возникают трудности с выделением. Кроме того, необходима регенерация избытка аминной компоненты и независимый синтез исходного оксирана, который бывает часто труднодоступным.

Наиболее близким аналогом, принятым нами за прототип, является способ получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанола-2, заключающийся во взаимодействии солей сульфаминовых кислот с функционально замещенными оксиранами в среде воды, апротонном органическом растворителе или их смеси с последующей обработкой минеральной кислотой при 80 - 160^oC. (патент РФ N 2061677, 1996)

Известный способ требует для получения соединения I синтеза соответствующего оксирана IV, а также малопригоден для синтеза веществ I, где R' - аминогруппа.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2, повышение выхода целевых продуктов, расширение сырьевой базы и ассортимента получаемых соединений.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2 общей формулы I,

где
R = H, алкил, CH₂CH₂OH, CH₂CH₂CH₂OH, PhCH₂CH₂; R' = OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, алкиламино-, диалкиламино-, гидроксиалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино-, фенилалкиламино-, -COOH, азидо-, SH, с использованием сульфамата в среде воды или ее смеси с апротонным растворителем и последующей обработки водным раствором минеральной кислоты при температуре 80 - 160^oC, отличающийся тем, что в качестве сульфамата используют 3-галоген-2-гидроксипропилсульфамат общей формулы II,

где
R имеет вышеуказанные значения (формула I); M - катион щелочного металла; X = Cl, Br, который подвергают взаимодействию с соответствующим нуклеофильным реагентом при 0 - 120^oC с получением 3-замещенного-2-гидроксипропилсульфамата общей формулы III:

где
R и M имеют вышеуказанные значения, R'' = OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, алкиламино-, диалкиламино-, гидроксиалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино-, фенилалкиламино-, -CN, азидо-, SNa.

Процесс конденсации II с нуклеофильным реагентом ведут в присутствии щелочного компонента, например, NaOH, KOH, LiOH, NaHCO₃, K₂CO₃ и т.д. для таких нуклеофилов как вода, спирты, фенолы, амины и анилины, или без него в случае если нуклеофил - NaN₃, KCN, Na₂S.

В качестве нуклеофильного реагента используют, например, воду, спирты, фенолы, амины, NaN₃, KCN, Na₂S.

Промежуточный продукт, формулы III,

можно выделять или обработку реакционной смеси, содержащей III, ведут раствором минеральных кислот при температуре 80 - 160^oC без его выделения.

В качестве апротонного растворителя используют, например: спирт, ацетон, этилацетат.

Предлагаемый способ обеспечивает получение 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2, формулы I, с выходами от ≈ 60 до ≈ 90%, не требует большого избытка нуклеофильного реагента и основан на использовании доступных исходных продуктов.

Способ является достаточно универсальным и позволяет получать широкий ассортимент продуктов, синтез которых другими способами затруднен, например, несимметричных 1,3-диалкилпропанолов-2; многие из синтезированных продуктов получены впервые.

Заключение о строении соединений сделано на основании данных элементного анализа, ИК-, ПМР-спектров, а также сравнением физико-химических свойств известных веществ.

Пример 1. Получение 3-метиламино-пропандиола-1,2 (соед. 6)
К раствору 5,4 г (0,02 моля) натриевой соли 3-метилсульфамато-1-бром-пропанола-2 в 20 мл воды добавляют 0,05 г NaOH и выдерживают при 100^oC 30 мин, добавляют 7,0 г 95%-ной H₂SO₄ и выдерживают 7 ч. Реакционную массу нейтрализуют NaOH до pH ≈ 12,0, упаривают на роторном испарителе при ≈ 70^oC. К остатку добавляют 30 мл смеси спирт-ацетон (5:1), отфильтровывают выпавшие кристаллы, фильтрат упаривают. Выход 3-метиламино-пропандиола-2 - 1,94 г (92%), т.кип. 238 - 242^oC/745 мм рт.ст. Лит. данные 239 - 241/748 мм рт.ст. Ber. 32, (754).

Аналогично получены соед. 7, 8.

Пример 2. Получение 1-метиламино-3-морфолинопропандиола-2 (соед. 14)
К раствору 7,26 г (0,03 моль) 3-хлор-2-гидроксипропил-N-метилсульфамата калия в 5 мл H₂O добавляют раствор 2 г 85% KOH (0,03 моль) в 3 мл H₂O и 3,48 г (0,04 моль) морфолина. После выдержки в течении 4 ч при 40^oC реакционную смесь упаривают, остаток обрабатывают 2 x 20 мл эфира. Остаток растворяют в 25 мл H₂O, добавляют 12,6 г 96% H₂SO₄ и выдерживают 6 ч при 100^oC. После охлаждения реакционную смесь подщелачивают до pH = 12,5, упаривают остаток экстрагируют 2 x 20 мл спирта. Экстракты упаривают, остаток экстрагируют эфиром. Упарив эфирные экстракты получают 4,28 г 1-метиламино-3-морфолино-2-пропанола.

Аналогично получены соед. 12 - 27.

Пример 3. Получение 1-амино-3-метоксипропанола-2 (соед. 5)
К раствору 0,66 г 85% KOH (10 ммоль) в 5 мл абсолютного метанола добавляют 2,28 г (10 ммоль) 3-хлор-2-гидроксипропилсульфамата калия. После выдержки реакционной смеси при 100^oC в течении 14 ч ее нейтрализуют до pH = 7,0 и упаривают на роторном испарителе. Остаток экстрагируют горячим этанолом, экстракт упаривают. Остаток 3-метокси-2-гидроксипропилсульфамата калия растворяют в 20 мл H₂O, добавляют 5,07 г 35% HCl и выдерживают 15 ч при 120^oC. Реакционную массу подщелачивают до pH = 12,5 и упаривают на роторном испарителе. Остаток экстрагируют 30 мл смеси спирт - эфир 1:2, экстракт упаривают, получая 0,9 г 1-амино-3-этокси-2-пропанола.

Аналогично получены соед. 1-4,9-11.

Пример 4. Получение 4-метиламино-3-гидроксибутановой кислоты (соед. 29)
К раствору 2,26 г 3-хлор-2-гидроксипропил-N-метилсульфамата натрия (0,01 моль) в 3 мл H₂O добавляют 0,98 г (0,015 моль) KCN. Реакционную смесь выдерживают при 20^oC в течение 4 ч, далее к реакционной смеси добавляют 10 мл H₂O и 5,1 г 96% H₂SO₄ и выдерживают 6 ч при 100^oC. После охлаждения реакционную смесь нейтрализуют раствором Ba(OH)₂ до окончания выпадения осадка, фильтруют, фильтрат упаривают. Остаток перекристаллизовывают из H₂O/EtOH, получая 0,84 г 4-метиламино-3-гидроксибутановой кислоты.

Аналогично получено соед. 28.

Пример 5. Получение 1-азидо-3-метиламинопропанола-2. (соед. 30)
К раствору 2,42 г 3-хлор-2-гидроксипропил-N-метилсульфамата натрия (0,01 моль) в 5 мл H₂O добавляют 1,3 г (0,02 моль) NaN₃. Реакционную смесь выдерживают при 80^oC в течении 4 ч, далее к реакционной смеси добавляют 10 мл H₂O и 5,1 г 96% H₂SO₄ и выдерживают 6 ч при 100^oC. После охлаждения реакционную смесь подщелачивают до pH = 12,4, упаривают, остаток экстрагируют 20 мл спирта, экстракт упаривают, остаток экстрагируют 2 x 15 мл эфира. Эфирные экстракты упаривают, получая 1,14 г 1-азидо-3-метиламинопропанола-2.

Пример 6. Получение 1-амино-3-меркаптопропанола-2. (соед. 31)
К раствору 2,28 г 3-хлор-2-гидроксипропилсульфамата натрия (0,01 моль) в 5 мл H₂O добавляют 3,36 г (0,016 моль) Na₂S · 9H₂O. Реакционную смесь оставляют при комнатной температуре на ночь, далее к реакционной смеси добавляют 10 мл H₂O и 6,13 г 96% H₂SO₄ и выдерживают 6 ч при 100^oC. После охлаждения реакционную смесь подщелачивают до pH = 10, упаривают, остаток экстрагируют 20 мл спирта, экстракт упаривают, остаток экстрагируют 2 x 20 мл смеси спирт/эфир (5: 1). Экстракты упаривают, получая 0,83 г 1-амино-3-меркаптопропанола-2.

Ниже, в таблицах I и II приведены основные параметры способа получения, выходы продуктов и спектральные характеристики полученных продуктов.

Формула изобретения

Способ получения 3-замещенных 1-аминопроизводных пропанолов-2 общей формулы

где R - водород, алкил, CH₂CH₂OH, (CH₂)₃OH, PhCH₂OH;
R¹ - OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, амино-, алкиламино-, диалкиламино, гидроксилалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино-, фенилалкиламино-, -COOH, азидо-, SH,
с использованием сульфамата в среде воды или ее смеси с апротонным растворителем и последующей обработкой водным раствором минеральной кислоты при 80 - 160^oC, отличающийся тем, что в качестве сульфамата используют 3-галоген-2-гидроксипропилсульфамат общей формулы

где R имеет указанные значения;
M - катион щелочного металла;
X - Cl, Br,
который подвергают взаимодействию с соответствующим нуклеофильным реагентом при 0 - 120^oC с получением соответствующего 3-замещенного 2-гидроксипропилсульфамата общей формулы

где R и M имеют указанные значения;
R" - OH, алкокси, замещенные или незамещенные фенокси-, амино-, алкиламино-, диалкиламино-, гидроксилалкиламино-, морфолино-, пиперидино-, пиперазино-, замещенные или незамещенные фениламино, фенилалкиламино-, CN, азидо-, SNa.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7