Способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона


 


Владельцы патента RU 2439072:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Глиоксаль-Т" (ООО "Глиоксаль-Т") (RU)

Изобретение относится к способу получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила), реакцию ведут при 80°С, в течение 60 мин, причем используют концентрированную серную кислоту в водной среде и реагенты берут в следующих мольных соотношениях: глиоксаль 2,0; мочевина 4,0; серная кислота 0,4; вода 12, а водный раствор свежеприготовленного глиоксаля прикапывают при перемешивании в течение 20 минут, после чего смесь перемешивают еще 40 минут. Технический результат: описан новый способ получения гликолурила, который позволяет увеличить выход целевого продукта и является более простым. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способу получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила), который является прекурсором для получения взрывчатых веществ, активаторов отбеливающих средств, а также используется в качестве удобрения пролонгированного действия.

Известен способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила) конденсацией мочевины и глиоксаля в сернокислой среде при кипячении [1]. При этом реагенты берутся в следующих мольных соотношениях: глиоксаль:мочевина:серная кислота:вода - 2(4,4-5,0)(0,4-0,5)(26-30).

К недостаткам известного способа относятся: проведение реакции при очень высокой температуре, что приводит к образованию побочных продуктов и частичной полимеризации глиоксаля (скорость которой увеличивается при повышении температуры), что снижает выход гликолурила при проведении процесса конденсации глиоксаля с мочевиной.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гликолурила путем конденсации водного раствора глиоксаля (30% мас.) с карбамидом при 85-90°С в течение 20-30 минут [2]. Конденсацию проводят в кислой среде, поддерживая pH на уровне 1,5-2,0, причем для поддержания pH используют соляную кислоту. Выход целевого продукта - 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила) после перекристаллизации и сушки составляет 52-55%.

К недостаткам данного способа относятся такие как низкий выход целевого продукта - 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила), а также использование в качестве катализатора летучей соляной кислоты, что требует постоянного контроля pH реакционной смеси и периодического добавления катализатора по мере его улетучивания при температуре реакции (85-90°С).

Новая техническая задача - упрощение способа и повышение выхода целевого продукта.

Для решения поставленной задачи в способе получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона, включающем конденсацию мочевины с глиоксалем при нагревании в присутствии минеральной кислоты в водной среде, реакцию ведут при 80°С, в течение 60 минут, причем в качестве минеральной кислоты используют концентрированную серную кислоту, реагенты берут в следующих мольных соотношениях:

Глиоксаль 2,0
Мочевина 4,0
Серная кислота 0,4
Вода 12

а водный раствор свежеприготовленного глиоксаля прикапывают при перемешивании в течение 20 минут, после чего смесь перемешивают еще в течение 40 минут.

Одним из отличительных признаков заявляемого способа является использование в качестве минеральной кислоты концентрированной серной кислоты. Серная кислота отличается меньшей летучестью, что способствует более стабильному поддержанию pH реакционной среды без использования дополнительных реагентов, а также поддержанию необходимого температурного режима.

При проведении процесса необходимо строго придерживаться заявляемых пределов мольных соотношений регентов. Предлагаемые соотношения подобраны на основании проведенных экспериментальных исследований, результаты которых приведены в Таблице 1, из которой видно, что оптимальным мольным соотношением реагентов являются следующие: глиоксаль - 2,0; вода - 12,0; мочевина - 4,0; серная кислота - 0,4. Оптимальная температура синтеза - 80°С.

Использование мольного количества серной кислоты в количестве более чем 0,4 моль на 2 моль глиоксаля нецелесообразно вследствие увеличения затрат, а добавление в количестве менее чем 0,4 моль малоэффективно вследствие снижения выхода целевого продукта - 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона(гликолурила).

Использование воды в количестве 12 молей на 2 моля глиоксаля позволяет увеличить скорость реакции за счет повышения концентрации реагентов и не приводит к существенному увеличению вязкости реакционной среды и, как следствие, снижению выхода целевого продукта. Использование больших количеств воды (более 12 моль) способствует снижению концентрации реагентов и увеличению времени синтеза целевого продукта.

Проведение синтеза при 80°С обусловлено тем, что более высокие температуры синтеза (90°С и выше) приводят к вскипанию реакционной смеси и ее выбросу из реакторной емкости, а меньшие - при 70°С к снижению выхода целевого продукта.

Кроме того, для увеличения выхода 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила) необходимо применять свежеприготовленный раствор глиоксаля, поскольку при длительном хранении глиоксаль полимеризуется, что в конечном итоге способствует снижению выхода целевого продукта - 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила). Раствор глиоксаля прикапывают при перемешивании в течение 20 минут, после чего смесь перемешивают еще 40 минут. Глиоксаль прикапывают, поскольку реакция является экзотермичной и при резком добавлении глиоксаля происходит бурное вскипание реакционной смеси и ее выброс из реакционного сосуда. Перемешивание в течение 20-40 минут необходимо для полноты протекания реакции.

Оптимальное время синтеза составляет 60 минут, из которых 20 минут затрачивается на прикапывание глиоксаля при перемешивании и после этого 40 минут - на дальнейшее перемешивание реакционной смеси. Дальнейшее увеличение времени синтеза не способствует повышению выхода целевого продукта.

Таким образом, использование заявляемых условий для синтеза 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила) позволяет повысить выход целевого продукта до 91-94%. Кроме того, не требуется дополнительная очистка целевого продукта.

В дальнейшем способ поясняется примером.

ПРИМЕР. Получение 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона (гликолурила).

В реактор последовательно загружают 201,28 г воды; 217,24 г мочевины; 43,10 г раствора технической серной кислоты (ρ=1,84 г/см3), смесь перемешивают. Разогрев смеси составляет 55-60°С, далее нагревают принудительно и прибавляют по каплям 260,27 г водного раствора глиоксаля (ρ=1,265 г/см3, ω=36 мас.%). Длительный подогрев реакционной смеси не требуется, так как реакция глиоксаля с карбамидом является экзотермическим процессом. Глиоксаль прикапывают в течение 20 минут и после окончания перемешивают еще 20-40 минут. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат. Получают 214,98 г белого кристаллического порошка, что составляет 93,7% от теоретического.

ИК-спектр гликолурила в Приложении на чертеже, где 1 - образец сравнения, 2 - образец продукта, полученного предлагаемым способом.

ИК-спектр гликолурила

1685 cм-1-ν(C=O)

3209 cм-1-ν(N-H)

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить выход целевого продукта при упрощении способа.

Источники информации

1. Патент RU 2063970 С1. опубл. 20.07.1996.

2. Slezak F.В., Hirsch A., Rosen I.J. Org. Chem. - 1960. - V.25. - P.660-661 (прототип).

Таблица 1
№ п/п Соотношения реагентов, моль Температура, °С Выход, %
Вода Мочевина H2SO4
1 12,0 4,0 0,4 90 93,6
2 12,0 4,0 0,4 80 93,7
3 12,0 4,0 0,4 70 81,2
4 12,0 4,0 0,5 90 92,9
5 12,0 4,0 0,6 90 92,7
6 12,0 4,5 0,4 90 93,1
7 12,0 4,5 0,4 80 88,4
8 12,0 4,5 0,5 90 92,1
9 12,0 4,5 0,5 80 89,2
10 12,0 5,0 0,4 90 92,7
11 12,0 5,0 0,4 80 89,0
12 12,0 5,0 0,5 90 92,5
13 12,0 5,0 0,5 80 82,7
14 30,0 4,0 0,4 90 89,0

Способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона путем конденсации мочевины с глиоксалем при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты в водной среде, отличающийся тем, что реакцию ведут при 80°С в течение 60 мин, причем реагенты берут в следующих мольных соотношениях:

Глиоксаль 2,0
Мочевина 4,0
Серная кислота 0,4
Вода 12,

а водный раствор свежеприготовленного глиоксаля прикапывают при перемешивании в течение 20 мин, после чего смесь перемешивают еще 40 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к соединению формулы (I), где R1 выбран из Н, F, Сl, Вr, СF3, C 1-С6 алкокси и ОН; R2 выбран из Н и C1-С6 алкил; n является 1-5; m является 0 или 1; и Y выбран из CH2, NR3, (NR 3R4)+X-, О и S; R 3 и R4 независимо выбраны из Н и C1 -C4 алкил; и X- выбран из фармацевтически приемлемых анионов.

Изобретение относится к соединениям формулы (I) и их солям, а также к способам их получения и их применения. .

Изобретение относится к соединениям формулы (I) как таковым, их N-оксидам, аддитивным солям, четвертичным аминам, комплексам с металлами и их стереохимически изомерным формам для применения в качестве лекарственного средства.

Изобретение относится к новым конформационно устойчивым соединениям общей формулы (I), которые имитируют вторичную структуру областей биологически активных пептидов и белков, имеющих обратную конфигурацию, являются миметиками с обратной конфигурацией.

Изобретение относится к области химии конденсированных гетероциклических систем, конкретно - способу получения натриевых солей 5-NR1R2-тетразоло[1,5-а]-1,3,5-триазин-7-онов, общей формулы: где NR1R2=NH2 ; NHAlk, где Alk=C1-С6, в том числе разветвленный или циклоалкил-С3-С6; NAlk2, где Alk=С1-С6, в том числе разветвленный или циклоалкил-С3-С6; N(CH2) n, где n=2, 3, 4, 5, 6; N(СН2СН2) 2O; NHAr, где Ar=С6Н5, C6 H4R3, где R3=Alk(C1 -С6), NO2, F, Cl, Br, I.

Изобретение относится к соединению формулы (I): его фармацевтически приемлемой соли или сольвату, которые обладают свойствами ингибитора Syk киназы

Изобретение относится к соединениям выбранным из группы, состоящей из соединений формулы: и или к их фармацевтически приемлемым солям

Изобретение относится к соединениям формулы I: или к их фармацевтически приемлемым солям, в которых Q представляет собой двухвалентный или трехвалентный радикал, выбранный из С6-10арила и гетероарила; где указанный арил или гетероарил в Q необязательно замещен вплоть до 3 раз радикалами, независимо выбранными из галогена, С 1-6алкила, С1-6алкила замещенного галогеном, С1-6алкоксигруппы, С1-6алкоксигруппы замещенной галогеном, -C(O)R20 и -C(O)OR20; где R 20 выбран из водорода и С1-6алкила; и где необязательно атом углерода, соседний с W2, может быть связан через CR31 или О с атомом углерода Q, с образованием 5-членного кольца, конденсированного с кольцами А и Q; где R31 выбран из водорода и С1-6алкила; W1 и W2 независимо выбраны из СR21 и N; где R21 выбран из водорода и -C(O)OR25; где R25 представляет собой водород; кольцо А может содержать вплоть до 2 кольцевых атомов углерода, замененных группой, выбранной из -С(O)-, -C(S)- и -C(=NOR30)-, и может быть частично ненасыщенным, содержащим до 2 двойных связей; где R30 представляет собой водород; L выбран из С1-6алкилена, С2-6алкенилена, -OC(O)(CH2)n -, -NR26(CH2)n- и -O(СН 2)n-; где R26 выбран из водорода и С1-6алкила; где n выбран из 0, 1, 2, 3 и 4; q выбран из 0 и 1; t1, t2,t3 и t 4 каждый независимо выбран из 0, 1 и 2; R1 выбран из -X1S(O)0-2X2R6a , -X1S(O)0-2Х2OR6a , -X1S(O)0-2X2C(O)R6a , -X1S(O)0-2X2C(O)OR6a , -X1S(O)0-2X2OC(O)R6a и -X1S(O)0-2NR6aR6b ; где X1 выбран из связи, О, NR7a и С 1-4алкилена; где R7a выбран из водорода и С 1-6алкила; Х2 выбран из связи и С1-4 алкилена; R6a выбран из водорода, цианогруппы, галогена, C1-6алкила, С2-6алкенила, С6-10 арила, гетероарила, гетероциклоалкила и С3-8циклоалкила; где указанный арил, гетероарил, циклоалкил и гетероциклоалкил в R6a необязательно замещен 1-3 радикалами, независимо выбранными из гидроксигруппы, галогена, С1-6алкила, С1-6алкила замещенного цианогруппой, C1-6 алкоксигруппы и С6-10арил-C1-4алкоксигруппы; и R6b выбран из водорода и С1-6алкила; R3 выбран из водорода, галогена, гидроксигруппы, С 1-6алкила, С1-6алкила замещенного галогеном, C1-6алкила замещенного гидроксигруппой, С1-6 алкоксигруппы, С1-6алкоксигруппы замещенной галогеном, -С(O)R23 и -С(O)OR23; где R23 выбран из водорода и C1-6алкила; R4 выбран из R8 и -C(O)OR8; где R8 выбран из С1-6алкила, гетероарила, С3-8циклоалкила и гетероциклоалкила; где указанный гетероарил, циклоалкил или гетероциклоалкил в R8 необязательно замещен 1-3 радикалами, независимо выбранными из галогена, С1-6алкила, С 3-8циклоалкила и С1-6алкила замещенного галогеном; R5 выбран из водорода, С1-6алкила замещенного гидроксигруппой, и С1-6алкоксигруппы; гетероарил означает моноциклический или конденсированный бициклический ароматический кольцевой комплекс, содержащий от 5 до 9 атомов углерода в кольце, где один или несколько членов кольца являются гетероатомами, выбранными из азота, кислорода и серы, и гетероциклоалкил означает насыщенное моноциклическое 4-6-членное кольцо, в котором один или несколько указанных атомов углерода в кольце заменены группой, выбранной из -O-, -S- и -NR-, где R означает связь, водород или C1-6алкил

Изобретение относится к новым химическим соединениям ряда пирроло-[1,2-а]бензимидазола, а именно к сульфатам 2-арил-4-диалкиламиноэтил-3-фенилпирроло[1,2-а]бензимидазолов общей формулы I: где NR2 принимает значения морфолино или диэтиламино, а Ar - 4-метоксифенил или 4-хлорфенил, которые обладают антиоксидантными и антирадикальными свойствами и могут найти применение в медицине

Изобретение относится к соединению формулы I в которой: Х8 представляет собой N, а X 5 и X6 представляют собой СН; R7 представляет собой фенил или C5-6-гетероарильную группу, необязательно замещенную одной или несколькими группами, выбранными из галогена, гидроксигруппы, нитрогруппы, цианогруппы, карбоксигруппы и тиола, или фенила, или метоксигруппы, -С(=O)СН3, -С(=O)ОСН3, -С(=O)ОСН2СН3, -С(=O)ОС(СН 3)3, -C(=O)NH2, -С(=O)NHCH3 , -C(=O)N(CH3)2, -С(=O)NHCH2 CH3, -С(=O)N(СН2СН3)2 , -NH2, -NHCH3, -N(СН3) 2, -NHCH(СН3)2, -N(СН2 СН3)2 или C1-4-алкила, необязательно замещенного гидроксигруппой; RN3 и RN4, вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, выбранное из морфолинового, тиоморфолинового, пиперидинильного, пиперазинильного, гомопиперазинильного и пирролидинильного кольца, необязательно замещенного на атоме углерода одной или двумя C1-4-алкильными группами; R2 представляет собой NRN5RN6, где RN5 и R N6, вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, выбранное из морфолинового, тиоморфолинового, пиперидинильного, пиперазинильного, гомопиперазинильного и пирролидинильного кольца, необязательно замещенного на атоме углерода одной или двумя C1-4-алкильными группами; или его фармацевтически приемлемая соль, и где "С5-6 -гетероарил" означает гетероарильную группу, выбранную из фурана, тиофена, пиррола, имидазола, пиразола, триазола, оксазола, изоксазола, тиазола, изотиазола, оксадиазола, тетразола, оксатриазола, изоксазина, пиридина, пиридазина, пиримидина, пиразина и триазина; и где "С3-5-гетероциклил", как здесь используется, относится к одновалентной структуре, получаемой путем удаления атома водорода из кольцевого атома гетероциклического соединения, где эта структура содержит 5 или 6 кольцевых атомов, из которых от 1 до 4 являются кольцевыми гетероатомами, выбранными из кислорода, азота и серы; и при условии, что когда R2 представляет собой незамещенную морфолиновую группу, RN3 и R N4 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют незамещенную морфолиновую группу, R7 не представляет собой незамещенный фенил, и когда R2 представляет собой незамещенный пиперидинил, RN3 и RN4 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют незамещенный пиперидинил, R7 не представляет собой незамещенный фенил
Наверх