6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в кристаллической форме и способ его получения
Владельцы патента RU 2252215:
Инновационный фонд "Развития и взаимосвязи культур, наук, образований, религий, обществ, стран" ("РиВКНОРОС") (RU)
Изобретение относится к азотосодержащим гетероциклическим соединениям из класса гидрированных хинолинов, а именно 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) в кристаллической форме (Т.пл.=38-39°С):
Изобретение также относится к способу получения этого соединения. Технический результат - получение нового соединения в кристаллической форме, которое обладает антиокислительной активностью и может найти применение для улучшения свойств нефтей, нефтепродуктов, резинолатексных изделий, шин, полимеров, пластмасс, клеев, красок, органических стекол, биологических объектов, как биологически активное вещество, аналитический реагент, ловушка для радикалов. 2 н.п. ф-лы, 13 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области органической химии и касается малоизвестного, азотсодержащего гетероциклического соединения из класса гидрированных хинолинов, а именно 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) в кристаллической форме, обладающего высокой антиокислительной активностью. Также раскрыт способ получения этого соединения, заключающийся в том, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (III) подвергают гидрированию в спиртовой среде на новом катализаторе состава 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия путем последующей его активации, а также известных никелевых катализаторах, других металлов, активных в реакции гидрирования, с последующим выделением целевого продукта в кристаллической форме из спиртовой среды сразу или после предварительной очистки.
Изобретение может быть использовано в качестве вещества, улучшающего свойства нефтей, нефтепродуктов, резинолатексных изделий, шин, полимеров, пластмасс, клеев, красок, органических стекол, биологических объектов, как биологически активное вещество, аналитический реагент, ловушка для радикалов.
Известен 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (II), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и который был получен в виде вязкой массы путем конденсации о-анизидина с ацетоном в присутствии йода (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).
При сравнении относительной антиокислительной активности 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность данного соединения оказалась ниже, чем у ионола, в два раза.
Известен 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,-дигидрохинолин (III), являющийся аналогом I, который был получен в виде вязкой массы путем конденсации п-фенетидина с ацетоном в присутствии йода или 4-толуолсулфокислоты [Tung С.С. 1,2-Dihydroqinoline studien. I. The structure of the arylamine-acetone condensation products,- tetrahedron, 1963, vol.19, №11, p.1685-1689; Патент США №2748100 от 29.05.1956 г.; Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.].
При сравнении относительной антиокислительной активности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,-дигидрохинолина (III) с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность III составила 0,6 относительных единиц.
Известен 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (IV), являющийся аналогом соединению 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный путем кипячения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) в концентрированной бромистоводородной кислоте (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).
Исследования антиокислительной активности 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (IV) показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 2,1·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода относительная антиокислительная активность IV составила 0,78 относительных единиц.
Известен 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (V), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный путем гидрирования 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (II) на никеле Ренея в виде вязкой массы (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).
При сравнении относительной антиокислительной активности 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (V) с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода было установлено, что относительная антиокислительная активность V составила 0,6 относительных единиц.
Известен 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VI) являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный из 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (V) кипячением его в бромистоводородной кислоте и переводом полученной бромистоводородной соли VI в основание (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).
Исследование антиокислительных свойств 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VI) показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5-10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 1,0 относительных единиц.
Известен 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VII), являющийся аналогом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный переводом бромистоводородной соли VII в основание (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.).
Исследование антиокислительных свойств VII показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 0,8 относительных единиц.
Известен 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (VIII), являющийся наиболее близким аналогом по структуре и свойствам и принятый нами за прототип 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученный из 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VII) путем его ацилирования хлорангидридом уксусной кислоты (Иванов Ю.А. Дис.Канд. хим. наук, г. Москва, 1983 г.; А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии, 1985. т.26, №5, с.99-102).
Исследование антиокислительных свойств VIII показали его относительную антиокислительную активность по сравнению с известным антиоксидантом фенольного типа ионолом (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определения кинетики окисления по поглощению кислорода, которая составила 1,1 относительных единиц.
Сравнение относительной антиокислительной активности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) с ионолом (2,6-ди-трет.бутил-4-метилфенол), принятого за стандарт, в концентрациях 1,5·10-4 моль/л в процессе автоокисления жира печени минтая при 70°С и определении кинетики окисления по поглощению кислорода показало, что относительная антиокислительная активность данного соединения I составила 1,5 относительных единиц.
В ограниченных научных источниках информации иногда встречается упоминание о 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолине, как о промежуточном соединении или полупродукте в синтезе некоторых веществ (патент США №3991042 от 9.11.1976 г.). Однако убедительных сведений, доказывающих его строение и другие параметры, не приводятся, что не дает оснований считать ранее приводимую формулу 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина полностью достоверной. Ранее имеющиеся сведения никак не подтверждают и не характеризуют само это вещество, хотя известно, что от чистоты соединения зависят не только его физико-химические свойства, включая его агрегатное состояние при обычных условиях, но также и другие свойства, например его ингибирующая активность.
Применение гидрирования в спиртовой среде 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) на никелевом катализаторе при получении 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), хотя и приводит к образованию 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), но ниже технической квалификации, то есть с содержанием основного вещества ≥49%, что не дает основания считать его индивидуальным соединением. Известно, что чистота вещества, полученного различными методами, может сильно отличаться своими свойствами в зависимости от способа его получения, так как присутствующие в нем даже микропримеси, трудно обнаруживаемые известными методами, определяют не только его агрегатное состояние при обычных условиях, но и физико-химические свойства, включая его стабилизирующую активность, например антиокислительную.
Отсутствие в периодической литературе, патентах и других публикациях достоверных сведений о способах получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и его физико-химических свойствах дает все основания считать его неопределенным, новым.
Задачей настоящего изобретения является создание нового 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), обладающего высокоэффективной антиокислительной активностью и разработка оптимального способа его получения на новом катализаторе с использованием высокоскоростного перемешивания.
Поставленная задача достигается новым 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином (I), обладающим высокоэффективной антиокислительной активностью, и способом его получения, заключающимся в том, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (III) подвергают гидрированию в спиртовой среде на новом катализаторе, а также известных никелевых катализаторах, других металлах, активных в реакции гидрирования при интенсивном перемешивании, с последующим выделением целевого продукта сразу или после предварительной дробной фракционной перегонки с последующей дополнительной очисткой.
Настоящее изобретение описывает способ получения I на новом катализаторе при интенсивном перемешивании, полностью охарактеризовывает его различными физико-химическими методами исследования, а также физическими и пожаровзрывобезопасными данными.
Результаты исследований, способы получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), приведенные ниже, подтверждают, но не ограничивают данное изобретение.
Исследование 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом ЯМР.
Спектры ЯМР 1H и 13С раствора 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в DMSO-d6 измерены на спектрометре ЯМР Broker AM-360 на частотах 360 и 90 МГц, относительно внутреннего эталона ТМС.
В спектре 1Н (фиг.1) наблюдается группа сигналов при 1,05-1,3 м.д. суммарной интенсивностью 13Н, их можно подразделить на следующие компоненты.
Два синглета 1,05 и 1,14 м.д. от протонов метильных групп при С2, наложившиеся друг на друга в области 1,18 и 1,28 м.д., синглет от одного из протонов при С3, триплет протонов СН3 - фрагмента этоксигруппы и дуплет протонов метальной группы при С4;
При 1,25 м.д. триплет протонов СН3 - фрагмента этоксигруппы; J(H-H)=6,7;
При 1,65 м.д. находится мультиплет от другого протона при С3; J(H-H)=5,7; J(H-H)=12,4;
При 2,75 м.д. находится мультиплет от протона при С4;
При 3,86 находится квадруплет протонов метиленового фрагмента этоксигруппы;
J(H-H)=6.7;
При 4,95 м.д. находится плохо разрешенный сигнал протона NH;
При 6,36 м.д. находится дуплет протона при C7, J(H-H)=8,6;
При 6,46 м.д. находится двойной дуплет протона при C8; J(H-H)=1,9 и 8,7;
При 6,64 м.д. находится дуплет протона при С5; J(H-H)=1,9.
Спектр ЯМР 13С 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) зарегистрирован с подавлением спин спиновых взаимодействий с протонами. В спектре ЯМР 13С (фиг.2) наблюдаются химические сдвиги, принадлежащие следующим углеродным атомам:
При 14,9 м.д. - сигнал метильного углерода этоксигруппы;
При 20,5 м.д. - сигнал углерода метильной группы при С4;
При 26,8 м.д. - сигнал углерода С4;
При 27,4 и 30,8 - сигналы углеродов метильных групп при С2;
При 44,3 м.д. - сигнал углерода С3;
При 48,2 м.д. - сигнал углерода C2;
При 63,3 м.д. - сигнал метиленового углерода этоксигруппы;
При 113,3 м.д. - сигналы углеродов С5 и С7;
При 125,0 - сигнал углерода С10;
При 138,6 - сигнал углерода С9;
При 149,5 - сигнал углерода С6;
При 114,5 - сигнал углерода C8.
Таким образом, спектры спектры ЯМР 1H и 13С полностью подтверждают химическую структуру (порядок соединения атомов в молекуле) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).
Масс-спектрометрические исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).
Масс-спектрометрический анализ (фиг.3) проводился на квадрупольном хромато-масс-спектрометре марки Hewlett Packard HP 5973, на кварцевой капиллярной колонке HP-5MS (30 м × 0,25 мм × 0,25 мк) в режиме програмирования температуры от 50 до 300°С со скоростью 10°С /мин; температура инжектора составляла 280°С, скорость сканирования - 1 спектр/с, диапазон регистрируемых масс 40-450 в режиме полного ионного тока. Ионизирующее напряжение - 70 В.
На основании полученных данных хромато-масс-спектрограммы (фиг.4.) содержание основного вещества 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина составляет 100%.
Основные процессы фрагментации по мостиковым группам 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) представлены на схеме, приведенной в конце описания.
Как видно из схемы, молекулярный ион отвечает массе 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) (М 219), а процессы фрагментации, происходящие по мостиковым группам подтверждает структуру I. Основной осколочный ион отвечает фрагменту с массой m/е 204 (max. инт., 100%). Он образуется при потере метильной группы. Распад по мостиковым группам определяет образование осколочных ионов на шкале массовых чисел, отвечающих потере одной этильной группы, с образованием осколочного иона m/е 190 (16,1%) и дальнейшим его распадом, приводящим к образованию осколочных ионов с m/е 176 (8,8%) и m/е 160 (9,4%), еще группа ионов на шкале массовых чисел отвечает разрыву связи
(2-2) и образований ионов с m/е 174 (4,8%), m/е 175 (7,4%).
Исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом ИК-спектрофотометрии.
ИК-спектр был получен на спектрофотометре SPECORD M80. Образец был запрессован с КВr. 1 мг вещества в 200 мг КВr. (фиг.5);
образец в вазелиновом масле, тонкий слой между пл. КВr. (фиг.6).
Отнесение некоторых полос поглощения на основе обобщенных литературных данных, v 1/см:
3368 (NH-вал.кол.), 3060, 3020 (=СН-вал.кол.), 2972, 2912,2872 (СН3, СН2-вал.кол.), 1576, 1500 (вал.кол. ароматического кольца), 1472, 1444 (деформационные кол. метильных и метиленовых групп), 1388, 1380 (дуплет, характерный для гем-диметильных групп), 1280 и 1052 (вал.кол. Ph-O-C-группы), 876, 804 (неплоские деформ. кол. Н-атомов бензольного кольца, отвечающие 1,2,4-замещению).
Основные характеристические частоты поглощения соответствуют и подтверждают данную структуру молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I).
Исследования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом УФ-спектрофотометрии.
УФ-спектр 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) получен на UV-VIS спектрофотометре Agilent 8453 фирмы Agilent Technologies. Образец был растворен в этаноле (фиг.7), в гексане (фиг.8). В УФ-спектрах наблюдаются по две основные характеристических полосы:
- λ нм=244.0 и λ нм=313.0 (в этиловом спирте) фиг.7;
- λ нм=248.0 и λ нм=320.0 (в гексане) фиг.8.
На основе обобщенных литературных данных можно предположить, что полосы 244 нм (этаноле) и 248 нм (в гексане) являются полосами π→π* перехода, а 313 нм и 320 нм - полосами n→π* - перехода.
Кристаллическая и молекулярная структура 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) и сравнение ее со структурой 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VIII), принятого за прототип I.
С целью установления точного строения молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) впервые проведено рентгеноструктурное исследование бесцветных монокристаллов I, выращенных медленным испарением гексанового раствора, Тпл.=38-39°С.
Рентгеноструктурное исследование проводилось на дифрактометре Enraf Nonius FR 590 при комнатной температуре. Основные сведения о рентгеноструктурном эксперименте и кристаллографических параметрах 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) приведены в таблице 1. Структура расшифрована прямым методом (программный комплекс SHELXL-97). Положения атомов водорода рассчитаны из геометрических соображений. Уточнения проводились в анизотропном (для неводородных атомов) и изотропном (для атомов водорода) полноматричном приближении по F2 (программный комплекс SHELXL-97). Полные таблицы координат атомов, температурных факторов, длин связей и валентных углов депонированы в Кембриджском банке структурных данных.
| Таблица 1 Кристаллографические данные и параметры уточнения кристаллической структуры 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина | ||
| ПАРАМЕТР | ЗНАЧЕНИЕ | |
| Брутто-формула | C14H21NO | |
| Молекулярная масса | 219.32 | |
| Т/°К (расч.) | 293(2) | |
| Дифрактометр | Enraf Nonius FR 590 | |
| Тип сканирования | θ/2θ | |
| Интервал сканирования | θ=3.35°-74.86° | |
| Излучение | CuKα | |
| длина волны / | 1.54180 | |
| Размеры кристалла | 0.3×0,3×0,3mm | |
| Сингония, пространственная группа | Моноклинная P21/c | |
| Параметры кристаллической ячейки | A=13,196 (4) | α=90.00° |
| В=8.865 (6) | β=90.77(6)° | |
| C=11.330 (11) | γ=90.00° | |
| Объем ячейки | 1325.3(16) A3 | |
| Плотность (вычисл.) | 1.099 г/см3 | |
| Число молекул в ячейки | 4 | |
| Коэффициент поглощения | 0,580 см.-1 | |
| F(000) | 480 | |
| Общее число зарегистрированных отражений | 5533 | |
| Общее число независимых отражений | 2717 | |
| Окончательный R-фактор [по 1805 отражениям сI>2σ(I)] | ||
| R1 | 0,0530 | |
| wR2 | 0,1254 |
Для исследования молекулярной и кристаллической структуры 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) методом рентгеноструктурного анализа при ее расшифровки была использована нумерация атомов, входящих в состав молекулы I, приведенная на фиг.9. Основные величины длин связей и валентных углов представлены на фиг.10 и в таблице 2.
| Таблица 2 Величины основных межатомных расстояний и валентных углов молекулы 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина | |||
| Связь | d/A | Валентный угол | ω/град. |
| N1-C10 | 1.399(2) | C10-N1-C2 | 118.3(1) |
| N1-C2 | 1.469(2) | C10-N1-H1 | 121.70) |
| N1-H1 | 0.80(2) | C2-N1-H1 | 116.8(1) |
| С2-СЗ | 1.514(2) | N1-С2-С3 | 106.4(1) |
| С2-С22 | 1.521(3) | С22-С2-С21 | 109.5(2) |
| С2-С21 | 1.537(2) | С2-С3-С4 | 114.3(1) |
| СЗ-С4 | 1.522(3) | С3-С4-С5 | 109.9(1) |
| С4-С41 | 1.514(3) | С41-С4-С3 | 111.3(2) |
| С4-С5 | 1.523(2) | С41-С4-С5 | 113.7(1) |
| С5-С6 | 1.388(2) | С4-С5-С10 | 120.8(1) |
| С5-С10 | 1.399(2) | С7-С8-С9 | 119.3(1) |
| С6-С7 | 1.390(2) | С8-С9-С10 | 121.9(2) |
| С7-С8 | 1.375(2) | С9-С10-С5 | 118.7(1) |
| С7-07 | 1.377(2) | С6-С5-С10 | 118.5(1) |
| 07-С71 | 1.413(2) | С5-С6-С7 | 122.3(1) |
| С71-С72 | 1.489(3) | С7-О7-С71 | 118.2(1) |
| С8-С9 | 1.386(2) | О7-С71-С72 | 108.3(2) |
| С9-С10 | 1.398(2) |
Бициклическая система молекулы I состоит из двух фрагментов - плоского бензольного кольца и неплоского тетрагидропиридинового цикла. Среднеквадротичное отклонение атомов бензольного кольца от плоскости составляет 0,006 Å. В этой же плоскости лежат и атомы N1, С4 и О7, связанные с атомами углерода бензольного кольца. Двугранные углы С8-С9-С10- N1, С4-С5-С6-С7 и С5-С6-С7-07 равны соответственно 176,8°, 179,7° и 178,6°. Незначительно отклоняются от этой плоскости и связанные с кислородом О7 атомы углерода С71 и С72. Двугранный угол С7-O7-С71-С72 равен 177,3°. Длины связей С-С бензольного кольца те же, что и в других молекулах замещенных бензолов (Alien F. Н., (2002). Acta Cryst. Sect. В, 58, 380).
Атомный радиус sp3-гибридизованного атома углерода С71 больше атомного радиуса углерода С7 бензольного кольца, поэтому связь С71-O7 длиннее связи С7-O7 (1,413(2) и 1,377(2)Å). В молекуле же 6-ацетокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (VIII), наоборот, связь С-O, аналогичная связи С7-O7 в I, длиннее следующей связи O-С (1,441(8) и 1,335(8)Å) (А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии 1985, т.26, №5, с.99-102), хотя атомные радиусы углеродов, с которыми связан ацетильный кислород в VIII, примерно одинаковы.
Бензольное кольцо связано общей связью С5-С10 с тетрагидропиридиновым кольцом N1-C2-C3-C4-C5-C10. Как уже отмечалось выше, это кольцо неплоское. Оно имеет конформацию искаженного \полукресла\ (атомы С2 и СЗ расположены по разные стороны от плоскости бензольного цикла). Торсионные углы С3-С4-С5-С10 и C2-N1-C10-C5 равны и соответственно 15,4° и 21,5°. Вследствие А1,2 аллильного напряжения, существующего в циклогексеновых циклах (Johanson, F., 1968, Chem. Rev. p.68. 4. 375.), углерод С41 занимает псевдоаксильное положение. Атом азота N1 имеет плоскую конфигурацию связей (сумма валентных углов равна 356,9°). Длины связей С-С обычны для замещенных тетрагидропиридинов.
Структуры молекул I и VIII во многом похожи между собой. Очень близки друг к другу величины многих однотипных валентных связей, валентных и торсионных углов. Существенно различаются лишь формы тетрагидропиридиновых колец. И в той и другой молекуле эти кольца имеют конформацию искаженного \полукресла\. Но если в молекуле углерод С2 расположен ниже плоскости бензольного кольца, а углерод С3 - выше этой плоскости, то в молекуле VIII, наоборот, С2 - выше этой плоскости, а С3 ниже ее (см. фиг.11). Торсионные углы С6-С5-С4-С3 и C9-C10-N1-C2 в I равны -165,9° и -162,3°, а в VIII +171,8° и +159,0°. Причина этого заключается в различной конфигурации связей атомов азота.
Как уже упоминалось выше, в молекуле I реализуется плоская конфигурация этих связей, в VIII конфигурация связей - пирамидальная (сумма валентных углов равна 341,7°). При такой конфигурации связей у атома азота должна существовать неподеленная электронная пара, занимающая определенную область около атомного пространства. Поэтому минимум энергии напряжения тетрагидропиридинового кольца в I и VIII достигается при разной ориентации N-H относительно связи (СН3)2С-СН2. В структуре I торсионный угол H-N-C(CH3)2-CH2 равен 151,8°, в структуре (VIII) равен - 176,7°.
Различные электронные состояния атома азота (и соответствующие им конфигурации связей) в молекулах I и VIII возникают скорее всего из-за того, что в кристаллах VIII N-Н - группа участвует в межмолекулярной водородной связи С=О...Н-N, см. (фиг.12), а в кристаллах I (фиг.13) таких связей нет, упаковка молекул в структуре определяется только ван-дер-ваальсовым взаимодействием.
Интересно отметить, что в кристаллах 6-окси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (IV), где имеются межмолекулярные водородные связи Н-O...H-N (А.Е.Ободовская, З.А.Старикова, Ю.А.Иванов, И.Е.Покровская. Журнал структурной химии 1985, т.26, №5, с.93-98), конфигурация связей атома азота также пирамидальная (сумма валентных углов -338,3° - почти такая же, как в VIII).
Способы получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) на новом и известных катализаторах.
Известно много способов получения тетрагидрохинолинов (Иванов Ю.А. Дис.Канд. Хим. наук., Москва 1983; Кларе П.А. - В кн. Общая органическая химия гл. 16.4. Хинолины т.8 / под ред. Академика Кочеткова Н.К. М.: Изд. \Химия\. - 1985, с.229.), наиболее простым и доступным является гидрирование соответствующих хинолинов на различных катализаторах, из которых относительно большая селективность в этой реакции проявляется на никелевых катализаторах. Однако применение и никелевых катализаторов в процессе гидрирования соответствующих хинолинов до их тетрагидропроизводных происходит с относительно невысоким выходом целевого продукта из-за протекания реакции гидрирования и по другим направлениям, приводящим к смеси различных продуктов гидрирования, на что также оказывает влияние и характер заместителей в хинолинах. (Иванов Ю.А. Дис.Канд. Хим. наук., Москва 1983; Braun J., Petzold A., Seemann J. Katalytische Hydrierungen unter Druck bei Gegenwart von Nickelsalzen. IV. Chinolin-Basen. - Ber., 1922, Bd. 55, s.3779-3792; Braun J., Gmelin W., Schulteheiss A. Uber Bz-Tetrahydro-chinoline und ihre Derivate. - Ber., 1923, s.1338-1347; Braun J., Gmelin W., Petzold A. Uber Bz-Tetrahydro-chinoline und ihre Derivate. (IV) - Ber., 1924, Bd. 57, s.382-391).
Поэтому создание новых катализаторов на основе никельсодержащих является весьма актуальным. С целью повышения селективности процесса гидрирования на никельсодержащих катализаторах, выхода и качества 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) нами был использован новый никельсодержащий катализатор состава: 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия.
Скорость перемешивания реакционной массы в процессе гидрирования 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) на твердом катализаторе оказывает влияние на многие факторы этой реакции, включая не только концентрацию водорода в реакционной массе, но и на время контакта вещества с катализатором, что также определяется активностью и селективностью самого катализатора.
Оптимизация процесса гидрирования определяется активностью и селективностью катализатора, давлением водорода, температурой, скоростью перемешивания реакционной массы и временем его проведения. Данные параметры рассчитываются в каждом конкретном случае.
Приготовление нового катализатора процесса гидрирования.
Сплав, содержащий 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия, размалывают на роторно-шаровой мельнице МРШ-150, или др., обеспечивающей требуемое размельчение. Исходный сплав размалывают до порошка с размерами частиц, проходящих через сито 125 мкм.
Получение активного катализатора проводили в пятилитровом реакторе из стекла или покрытого эмалью. К 100 г порошка сплава приливают 1000 мл дистиллированной воды. Систему тщательно продувают азотом. Затем прибавляют без охлаждения порциями около 160 г твердого едкого натра. Реакция начинается иногда с небольшим индукционным периодом в 0,5-1,0 мин. И протекает в режиме \бурного кипения\. Постепенно ввод новых порций щелочи перестает вызывать заметную реакцию (после введения 150-160 г едкого натра). Смеси дают отстоятся в течение 10 мин, затем выдерживают с помощью внешнего обогрева при 70°С в течение 30 мин. Активный катализатор осаждается в виде шлама на дне реактора. Катализатор промывают дистиллированной водой до значения рН последней промывки 8-9 по универсальной индикаторной бумажке (возможно использование непрерывной промывки в проточной системе с обязательным контролем рН), а затем абсолютированным этанолом. Получают 52 г катализатора черного цвета. Полученный катализатор сохраняет свою активность в течение двух недель и более при правильном его хранении (0÷+5°С).
ПРИМЕР 1.
650 г технического 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III) в виде густой жидкости черно-бурого цвета подвергают очистке вакуумной перегонкой в колбе Кляйзена. Получают 642 г (98,7%) соединения III, светло-желтого цвета с т. кип. 131-132°С при 2 мм рт. ст. (т. кип. 168-170°С при 12 мм рт. ст.) и 
.
В стальной вращающийся со скоростью 40-60 об./мин автоклав емкостью 1 л загружают 642 г. (2,95 моля) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (III), 150 мл абсолютного этанола, 30 г никеля Ренея, приготовленного по методике Г.Беккер и др. Органикум (практикум по органической химии, пер. с нем. - М.: изд. \Мир\, 1980, том 2, стр.370), затем подают при комнатной температуре водород до достижения давления ˜150 атм. Температуру повышают до 60°С, через 2 часа давление падает до 5 атм. Его вновь доводят до 150 атм. Через 2,5 часа давление падает до 70 атм. И больше не меняется в связи с завершением гидрирования. Реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают катализатор. Легколетучие отделяют на роторном испарителе. При перегонке остатка получают 610 г (94,2% от теор.) 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина I с т. кип. 128-129°С при 3 мм рт. ст. при хранении на холоде (0÷5°С) в течение суток продукт образует кристаллы светло-розового цвета. После перекристаллизации сначала из изопропанола, а затем из гексана получают 526 г (81,3% от теор.) бесцветных кристаллов I с Т.пл. 38-39°С, 
(определен впервые), ρ=1,089 г/см3.
В аналогичных условиях проводили реакции на катализаторах W2, W3, W4, в среде этанола, изопропанола, что незначительно повлияло на скорость реакции и выход целевого продукта.
Элементный анализ
Найдено: С 76,65; Н 9,71; N 6,43%, М+219 (масс-спектром). C14H21NO.
Вычислено: для C14H21NO: С 76,67; Н 9,65; N 6,39%.
ПРИМЕР 2.
В литровый реактор из нержавеющей стали, снабженный механической мешалкой (1000 об/мин), термопарой загружают 642 г (295 моля) перегнанного сантохина, 30 г нового катализатора, приготовленного по методике, приведенной выше, и 150 мл абсолютного этанола и по окончании загрузки реагентов его тщательно продувают азотом, затем при комнатной температуре в реактор закачивают водород до 15 атмосфер, в течение часа, при 400 об/мин, давление снижается в реакторе до 5 атмосфер затем давление водорода доводят до 15 атмосфер и нагревают реакционную массу до 70°С, процесс повторяют, пока давление после очередной подкачки водорода не изменится. Реактор охлаждают до комнатной температуры, реакционную массу выгружают на фильтр и отфильтровывают катализатор в токе азота. Затем катализатор промывают дважды этанолом по 50 мл. фильтрат загружают в перегонный куб и перегоняют в вакууме, собирая в качестве легколетучих продуктов этанол, а в качестве высококипящей фракции 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I), с температурой кипения 128-130°С при остаточном давлении 2-3 мм рт.ст. Выход 632 г (97% от теор.). После перекристаллизации изопропилового спирта выход I составляет 622 г (95,5% от теор.) бесцветных кристаллов I с температурой плавления 38-39°С, 
, ρ=1,089 г/см3.
Элементный анализ
Найдено: С 76,68; Н 9,64; N 6,41%, М+219 (масс-спектром). C14H21NO.
Вычислено: для C14H21NO: С 76,67; Н 9,65; N 6,39%.
В аналогичных условиях проводили реакции в среде этанола, изопропанола, что незначительно повлияло на скорость реакции и выход целевого продукта.
Проба смешения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), полученного вышеописанными методами, депрессии температуры плавления не дала, а также ЯМР, Масс-, ИК, УФ-спектры и показатели преломления полностью идентичны.
Определение показателей пожарной опасности 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I) проводились на метрологически аттестованном оборудовании: установка \ТВ-1\, \ТВ-2\, \СТС-2А\, \ТП-ЗП\. Результаты испытаний показали, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 (п.2.1.2) относится к горючим жидкостям (т.к. имеют температуру плавления ниже 50°С) и имеет следующие показатели пожаровзрывоопасности:
- Температуру вспышки в закрытом тигле 143°С по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.4);
- Температуры вспышки и воспламенения в открытом тигле по ГОСТ 12.1.044-89 (п.п 4.5, 4.6) 147°С и 161°С соответственно;
- Температуру самовоспламенения 330°С по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.8);
- Температурные пределы распространения пламени по паровоздушным смесям по ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.12): нижний 146°С, верхний 159°С.
Впервые, исходя из вышеизложенного, был получен и полностью исследован спектральными методами, рентгеноструктурным анализом, элементным анализом 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в кристаллической форме, а также определены его температура плавления, показатель преломления и показатели его пожаровзрывоопасности.
1. 6-Этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (I) в кристаллической форме (Т.пл.=38-39°С), обладающий высокой антиокислительной активностью.
2. Способ получения 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (I), заключающийся в том, что 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (III) подвергают гидрированию в спиртовой среде при температуре 20-120°С и давлении водорода 2-170 атм., скорости вращения 20-3000 об/мин, на новом катализаторе полученном из сплава состава: 1-8% титана, 30-60% никеля, 0,2-1,5% железа и 35-65% алюминия, путем последующей его активации, а также известных никелевых катализаторах с последующим выделением целевого продукта (I) сразу или после предварительной его очистки.
