Способ получения 4-арилпиридинов

 

Описывается новый способ получения 4-арилпиридинов общей формулы (I), где R¹, R² - H или низший алкил, отличающийся тем, что смесь пиридиниевой соли общей формулы (II), где R¹, R² имеют указанные значения, R³ - алкил, алкоксил, X - анион, с пиридиниевой солью общей формулы (III), где R⁴ - алкил, алкоксил, Y - анион, подвергают взаимодействию с водным или с добавлением органических растворителей раствором сульфита алкиламмония или диалкиламмония и свободного основания или раствором свободного основания и сульфита щелочного металла при нагревании до 60-250°С. Технический результат -увеличение выхода целевого продукта, упрощение процесса и расширение ассортимента целевых продуктов.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новому способу получения 4-арилпиридинов общей формулы I где R¹, R² - H или низший алкил, которые могут быть использованы в органическом синтезе, в том числе в синтезе биологически активных соединений.

Известен способ получения 4-фенилпиридинов, замещенных в положение 3, взаимодействием коричного альдегида с соответствующим алкенилалкиловым эфиром с последующим гидролизом полученного соединения до 1,5-дикарбонильного соединения, циклизуемых затем с гидроксиламином. Способ характеризуется общими выходами до 45%, многостадиен, требует труднодоступных исходных веществ и сложен для выполнения в производстве [SU, авторское свидетельство 164284, кл. C 07 213/10, 1964].

Известны также способы получения 4-фенилпиридина каталитической конденсацией бензальдегида с ацетальдегидом и аммиаком в парогазовой фазе при 300-400^oC в присутствии окиси алюминия или каолина с выходом основного продукта до 20%. При модификации методики введением в реакционную смесь воды и подборе катализатора выход основного продукта возрастает до 52%, но во всех случаях образуются значительные количества различных трудно отделимых алкилпиридинов (до 45%) [SU, авторское свидетельство, 512209, кл. C 07 D 213/10, 1976, SU, авторское свидетельство, 527425, кл. C 07 D 213/10, 213/12, 1977].

Целью изобретения является увеличение выхода и чистоты 4-арилпиридинов, упрощение процесса синтеза и расширение ассортимента целевых соединений.

Поставленная цель достигается согласно способу, заключающемуся в том, что смесь четвертичной соли 1-алкил-4-метилпиридиния и четвертичной соли 1-алкилпиридиния подвергают взаимодействию с раствором сульфита алкиламмония или диалкиламмония и свободного основания или с раствором свободного основания и сульфитом щелочного металла при нагревании до 60-250^oC с последующим выделением целевого продукта.

Описываемый способ основан на не известной ранее реакции циклотрансформации пиридинового цикла четвертичной соли пиридиния II с участием метильной группы четвертичной соли 4-метилпиридиния III под действием сульфитов. При этом первоначально происходит, по-видимому, присоединение сульфит-иона к пиридиновому ядру II, затем в результате нуклеофильной атаки метильной группы 4-метилпиридиния III происходит раскрытие пиридинового кольца II с последующим замыканием его в бензольный цикл.

Образующиеся в результате реакции продукты дезалкилирования солей пиридиния могут быть снова использованы после соответствующей кватернизации для синтеза 4-арилпиридинов. Это позволяет получить выход целевых продуктов в пересчете на вступившие в реакцию пиридиновые основания до 68%.

Пример 1.

К 663 мг (3 ммоль) иодида 1-метилпиридиния и 705 мг (3 ммоль) иодида 1-метил-4-метилпиридиния, растворенным в 2 мл воды, добавляют 4 мл 68% раствора CH₃NH₃HSO₃, 5 мл 40% водного раствора CH₃NH₂ и 3 мл воды. Смесь нагревают в запаянной ампуле при 230^oC в течение 60 часов. После вскрытия содержимое ампулы разбавляют водой и экстрагируют бензолом. Экстракт сушат Na₂SO₄ и упаривают. Остаток очищают методом колоночной хроматографии на SiO₂ (Kieselgel 60, 0,063-0,100 mm, Merck), элюент бензол, затем бензол - этилацетат в соотношении 2:1. Выход 4-фенилпиридина 186 мг (42%), т.пл. 72-74^oC (лит. данные т. пл. 66-67^oC [SU авторское свидетельство 164284, кл. C 07 D 213/10, 1964]. Спектр ПМР (CDCl₃, δ м.д.): 7.45 (м, 1H, H(C-4')), 7,49-7,52 (м, 4H, H(C-3), H(C-5), H(C-3'), H(C-5')), 7,65 (м, 2H, H(C-2'), H(C-6')), 8,67 (м, 2H, (H(C-2), H(C-6)).

Пример 2.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-метилпиридиния и иодида 1-этил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 49%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 3.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-метилпиридиния и бромида 1-этил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 53%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 4.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-метилпиридиния и иодида 1-изопропил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 57%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 5.

Получали аналогично примеру 1 из иодида 1-этилпиридиния и иодида 1-метил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 35%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 6.

Получен аналогично примеру 1 из бромида 1-этилпиридиния и иодида 1-метил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 37%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 7.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-изопропилпиридиния и иодида 1-метил-4-метилпиридиния. Выход 4-фенилпиридина 29%, т.пл. 72-74^oC.

Пример 8.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-метил-4-метилпиридиния. Выход 4-(4-метилфенил)пиридина 1,5% т.пл. 84-86^oC (лит. данные т.пл. 89-90^oC [R.A. Abramovitch and J.G. Saha, J. Chem. Soc. 1964, 2175]. Спектр ПМР (CDCl₃, δ м. д.): 2,42 (с, 3H, CH₃) 7,30 (д, 2H, H(C-3'), H(C-5')), 7,50 (м, 2H, H(C-3), H(C-5)), 7,55 (д, 2H, H(C-2'), H(C-6')), 8,64 (д, 2H, H(C-2), H(C-6)). Масс спектр (m/z, I, %): 169 [M]⁺ (100), 168 (86), 167 (45), 166 (11), 142 (22), 141 (29), 139 (14), 115 (29), 91 (32), 89 (10), 63 (12), 51 (13).

Пример 9.

Получен аналогично примеру 1 из иодида 1-метил-4-метилпиридиния и иодида 1-изопропил-4-метилпиридиния. Выход 4-(4-метилфенил)пиридина 5%, т.пл. 84-86^oC^o.

Пример 10.

Получены аналогично примеру 1 из иодида 1-метил-3-метилпиридиния и иодида 1-изопропил-4-метилпиридиния. Общий выход смеси в соотношении 3:1 4-(3-метилфенил)пиридина и 4-(4-метилфенил)пиридина 7.5%. Спектр ПМР 4-(3-метилфенил)пиридина (CDCl₃, δ м.д.): 2,45 (с, 3H, CH₃), 7,27 (м, 1H, H(C-4')), 7,39 (м, 1H, H(C-5')), 7,45 (д, 1H, H(C-6')), 7,46 (c, 1H, H(C-2')), 7,51 (м, 2H, H(C-3), H(C-5)), 8,66 (м, 2H, H(C-2), H(C-6)). Спектр ПМР 4-(4-метилфенил)пиридина (CDCl₃, δ, м. д.): 2,42 (с, 3H, CH₃), 7,30 (д, 2H, H(C-3'), H(C-5')), 7,50 (м, 2H, H(C-3), H(C-5)), 7,55 (д, 2H, H(C-2'), H(C-6')), 8,64 (д, 2H, H(C-2), H(C-6)).

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет достичь цели изобретения и получить 4-арилпиридины из доступных веществ (продукты коксохимического производства), высокой степени чистоты и с хорошими выходами (до 68%), отличается простотой и дает возможность расширить ассортимент целевых продуктов.

Формула изобретения

Способ получения 4-арилпиридинов общей формулы где R¹, R²-H или низший алкил, отличающийся тем, что смесь пиридиниевой соли общей формулы

где R¹, R² имеют указанные значения,
R³ - алкил, алкоксил,
Х - анион,
с пиридиниевой солью общей формулы

где R⁴ - алкил, алкоксил,
Y - анион,
подвергают взаимодействию с водным или с добавлением органических растворителей раствором сульфита алкиламмония или диалкиламмония и свободного основания или раствором свободного основания и сульфита щелочного металла при нагревании до 60 - 250^oС.