Способ получения 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6-нафтиридинов

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6 нафтиридинов. Сущность способа заключается во взаимодействии 4-аминохинолина с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора кристаллогидратов: трихлорида тербия TbCl₃·6Н₂О или нитрата тербия Tb(NO₃)₃·6Н₂О при мольном соотношении 4-аминохинолина:RCH₂CHO:Tb, равном 45:100:1.2, при атмосферном давлении, температуре 100°С в течение 4 ч в растворителе ДМФА. Замещенные 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6 нафтиридины используются как ингибиторы коррозии, а также в тонком органическом синтезе при получении физиологически активных веществ. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам получения гетероциклических соединений, конкретно к способу получения 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6-нафтиридинов общей формулы

где R=С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉,

которые могут найти применение в качестве ингибиторов коррозии металлов, а также в тонком органическом синтезе при получении физиологически активных веществ и антибактериальных препаратов.

Известен способ (Ф.А.Селимов, У.М.Джемилев, О.А.Пташко. Металлокомплексный катализ в синтезе пиридиновых оснований. М.: Химия, 2003, с.251-260) получения алкил(арил)производных 5,6-бензо-1,7-нафтиридинов в реакции конденсации 4-аминохинолина с алифатическими альдегидами под действием трехкомпонентной системы PrCl₃:PPh₃:диметилформамид (ДМФА) при мольном соотношении, равном 1:3:10 и температуре реакции 150-180°С, в автоклаве продолжительностью 6-8 ч. Выход 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6 нафтиридинов 39-42%.

К недостаткам данного способа относятся большие энергозатраты (высокая температура, давление, время), необходимость использования специального оборудования (автоклав) и лиганда активатора PPh₃, а также высокая себестоимость безводного PrCl₃ (малодоступного), что вызывает необходимость его предварительного получения (энергозатратный трудоемкий синтез в агрессивной среде).

Известен способ (патент РФ 2249477, опубликовано: 10.04.2005. Бюл. №10) получения 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6 нафтиридинов в реакции конденсации 4-аминохинолина с алифатическими альдегидами под действием катализатора - безводного комплекса [Pr(NO₃)₅]·[С₅Н₅NH]₂. Реакция осуществляется в автоклаве при температуре 150°С продолжительностью 6 ч в смешанном растворителе, состоящем из этанола и ДМФА, взятых в соотношении 3:1 (объемные). Выход 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6-нафтиридинов 38-50%.

К недостаткам данного способа относятся большие энергозатраты (высокая температура, давление, время), необходимость использования специального оборудования (автоклав), а также высокая себестоимость безводного [Pr(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂, не производимого в России и за рубежом, что вызывает необходимость его предварительного получения (в агрессивной среде HNO₃).

Предлагается новый способ получения 2,3-диалкил-7,8-бензо-1,6 нафтиридинов.

Сущность способа заключается во взаимодействии 4-аминохинолина с алифатическими альдегидами в присутствии катализатора кристаллогидратов: трихлорида тербия TbCl₃·6Н₂О или нитрата тербия Tb(NO₃)₃·6Н₂O, взятыми в мольном соотношении 45:100:1.2. Реакцию проводят при атмосферном давлении, температуре 100°С в течение 4 ч в растворителе ДМФА.

Реакция протекает по схеме.

где R=С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉; K-Ln=TbCl₃·6Н₂O, Tb(NO₃)₃·6Н₂O.

Существенные отличия предлагаемого способа

1. В предлагаемом способе в качестве катализатора используют коммерческие соли кристаллогидратов: трихлорид тербия TbCl₃·6Н₃О или нитрат тербия Tb(NO₃)₃·6Н₂О. Реакция идет при атмосферном давлении с более высоким выходом целевого продукта. В известных способах используют автоклав и в качестве катализатора более дорогие соединения: безводные LnCl₃ (малодоступные) или [Pr(NO₃)₅]·[С₅Н₅NH]₂ (не выпускаемый промышленностью) и требующие предварительного специального синтеза.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ не требует предварительного получения безводных солей LnCl₃ или комплекса [Sm(NO₃)₅]·[C₅H₅NH]₂ (длительный синтез в агрессивной среде).

2. Способ позволяет за счет снижения температуры взаимодействия увеличить выход целевого продукта до 55-60%.

3. Способ позволяет уменьшить температуру (от 150 до 100°С), не требует специального оборудования (автоклава) и тем самым позволяет упростить синтез и снизить себестоимость целевого продукта.

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. К навеске катализатора TbCl₃·6Н₂О (0.54 ммоль) с 4-аминохинолином (20 ммоль) в стеклянной колбе с обратным холодильником при 20°С добавляют ДМФА (7 мл) и включают перемешивание. После полного растворения приливают масляный альдегид (44 ммоль), нагревают при температуре 100°С в течение 4 ч, охлаждают до комнатной температуры, реакционную массу трижды экстрагируют эфиром (3×50 мл), объединенные экстракты сушат над безводным MgSO₄, отгоняют растворитель, а остаток хроматографируют на колонке с Al₂О₃ (гексан:эфир 1:10).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Таблица 1
Пример	Альдегид	Катализатор	Т, °С	Время, ч	Выход, %	Целевой продукт
1	Масляный C4H8O	TbCl3·6Н2O	100	4	60	2-Пропил-3-этил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин
2		TbNO3·6Н2О	100	4	58	2-Пропил-3-этил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин
3	Валерьяновый С5Н10О	TbCl3·6Н2О	100	4	57	2-Бутил-3-протил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин
4	Капроновый С6Н12О	TbCl3·6Н2О	100	4	55	2-Амил-3-бутил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин

Все опыты проводили в ДМФА при мольном соотношении С₆Н₅NH₂:RCH₂CHO:Tb, равном 45:100:1.2

Полученные соединения имеют следующие физико-химические характеристики:

2-Пропил-3-этил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин. Т_пл.=86°С, Найдено, %: С 80.90; N 12.30; Н 6.80. C₁₇H₁₈N₂. Вычислено, %: С 81.60; N 11.20; Н 7.20. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 1.12 т (3Н, СН₃), 1.29 т (3Н, СН₃), 1.76 м (2Н, СН₂), 2.58 к (2Н, CH₂), 3.17 м (2Н, СН₂), 7.80-9.21 м (6Н, аром.). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 14.97 к, 14.97 к, 23.17 т, 25.37 т, 37.02 т, 120.14 д, 123.19 с, 127.13 с, 128.29 д, 129.03 д, 129.63 д, 131.12 д, 140.14 с, 142.15 с, 155.27 д, 162.16 с.

2-Бутил-3-пропил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин. Т_пл.=82°С, Найдено, %: С 82.50; N 10.00; Н 7.50. C₁₉H₂₂N₂. Вычислено, %: С 82.00; N 10.10; Н 7.90. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 0.86 т (3Н, СН₃), 0.98 т (3Н, СН₃), 1.37-2.00 м (6Н, CH₂), 2.57-2.83 м (4Н, CH₂), 7.75-9.25 м (6Н, аром.).

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 13.0 к, 13.0 к, 21.89 т, 22.45 т, 30.25 т, 33,77 т, 34.03 т, 120.15 д, 123.47 с, 124.70 д, 125.70 с, 126.82 д, 127.03 д, 129.13 д, 138.80 с, 142.13 с, 144.30 с, 153.20 д, 159.18 с.

2-Амил-3-бутил-7,8-бензо-1,6-нафтиридин. Т_пл.=78°С. Найдено, %: С 82.0; N 9.3; Н 8.7. C₂₁H₂₆N₂. Вычислено, %: С 82.4; N 9.1; Н 8.5. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 0.93 т (6Н, СН₃), 1.01-1,97 м (10Н, СН₂), 2.80 т (2Н, СН₂), 3.05 т (2Н, СН₂), 7.67-9.19 м (6Н, аром.). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 14.03 к, 14.03 к, 22.72 т, 28.39 т, 29.76 т, 31.98 т, 32.44 т, 35.70 т, 119.58 д, 123.63 с, 125.59 с, 127.09 д, 129.24 д, 129.58 д, 134.53 с, 135.83 с, 146.41 с, 152.12 с.

Способ получения 2,3-диалкил - 7,8-бензо-1,6 нафтиридинов общей формулы

где R=C₂H₅, С₃Н₇, С₄Н₉,

путем взаимодействия 4-аминохинолина с алифатическими альдегидами общей формулы RCH₂CHO (где R имеет указанные выше значения), в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют кристаллогидраты: трихлорид тербия TbCl₃·6Н₂О или нитрат тербия Tb(NO₃)₃·6Н₂O при мольном соотношении 4-аминохинолина:RCH₂СНО:Tb равном 45:100:1.2 и реакцию проводят при атмосферном давлении, температуре 100°С, в течении 4 ч, в растворителе ДМФА.