Способ получения 1-азидоадамантана
Владельцы патента RU 2551683:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к новому способу получения 1-азидоадамантана, который может найти применение в качестве полупродукта в синтезе адамантилсодержащих аминов и гетероциклических соединений, а также в металлокомплексном катализе. Способ заключается во взаимодействии производного адамантана с неорганическим азидом в растворителе. При этом в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве неорганического азида - предварительно полученный раствор безводного азида водорода в диэтиловом эфире. Процесс протекает в диэтиловом эфире при 20-40°C и мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан:азид водорода, равном 1:2-2.7, в течение 10-20 мин. Предлагаемый способ позволяет получать 1-азидоадамантан в мягких условиях с высоким выходом. 2 пр.
Изобретение относится к способу получения производных адамантана, в частности к новому способу получения 1-азидоадамантана формулы
который находит применение в качестве полупродуктов в синтезе адамантилсодержащих аминов и гетероциклических соединений, применяется в металлокомплексном катализе.
Известен способ получения 1-азидоадамантана по реакции 1-галогеноадамантанов с триметилсилилазидом в присутствии кислот Льюиса [Sasaki, Т. Synthesis of Adamantane Derivatives. 56. Reaction of 1-Adamantyl Chloride with Trimethylsilyl Pseudohalide /Т. Sasaki, A. Nakanishi, M. Ohno // J. Org. Chem. - 1981. - V. 46, №26. -P. 5445-5447]. Недостатком этого способа является применение малодоступного триметилсилилазида, невысокий выход продукта реакции.
Известен способ получения 1-азидоадамантана взаимодействием 1-галогеноадамантанов с азидами щелочных металлов [Preparation of Secondary and Tertiary Cyclic and Polycyclic Hydrocarbon Azides / G.K. Surya Prakash, M.A. Stephenson, J.G. Shih, G.A. Olah // J. Org. Chem. - 1986, V. 51, №16. - P. 3215-3217]. Недостатком этого способа является длительность реакции (до 12 часов) и невысокий выход продукта реакции.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ получения 1-азидоадамантана по реакции 1-адамантанола с азидом натрия в среде серной кислоты [Synthesis of Adamantane Derivatives, 37. A Convenient and Efficient Synthesis of 1-Azidoadamantane and Related Bridgehead Azides, and Some of Their Reactions / T. Sasaki, Sh. Eguchi, T. Katada, O. Hiroaki // J. Org. Chem. - 1977. - V. 41, №. 23. - P. 3741-3743]. Недостатком этого способа является применение кислоты строго определенной концентрации, процесс сопровождается образованием побочных продуктов и требует точного выдерживания времени синтеза.
Задачей заявляемого способа является разработка технологичного способа синтеза 1-азидоадамантана в мягких условиях с высоким выходом.
Техническим результатом является упрощение способа получения 1-азидоадамантана.
Поставленный результат достигается в способе получения 1-азидоадамантана, заключающемся во взаимодействии производного адамантана с неорганическим азидом в растворителе, при этом в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, в качестве неорганического азида - предварительно полученный раствор безводного азида водорода в диэтиловом эфире и процесс протекает в диэтиловом эфире при 20-40°C и мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан:азид водорода, равном 1:2-2.7, в течение 10-20 минут.
Сущность изобретения заключается в получении 1-азидоадамантана по реакции алкилирования азида водорода 1,3-дегидроадамантаном. Необходимость использования безводного азида водорода обуславливается возможностью протекания побочной реакции 1,3-дегидроадамантана с водой с образованием 1-гидроксиадамантана. Безводный азид водорода получают в среде диэтилового эфира по реакции сухого азида натрия с концентрированной серной кислотой. Образующийся азид водорода сразу растворяется в диэтиловом эфире, чем достигается безопасность дальнейшего процесса синтеза, при этом диэтиловый эфир служит далее реакционной средой.
Способ осуществляется следующим образом. К смеси азида натрия и диэтилового эфира (соотношение 1:10-15) прикапывают при перемешивании или встряхивании необходимое количество концентрированной (96-98%) серной кислоты. Затем смеси дают отстояться и декантируют раствор азида водорода в диэтиловом эфире в реакционную колбу. Далее к нему прибавляют раствор 1,3-дегидроадамантана в диэтиловом эфире (соотношение 1,3-дегидроадамантан:расчетное количество азида водорода 1:1.5-2) со скоростью, не допускающей интенсивного кипения смеси. Реакционную массу выдерживают 10-20 минут при температуре 20-40°C, после чего растворитель и избыток азида водорода удаляют отгонкой в вакууме водоструйного насоса или избыток азида водорода удаляют встряхиванием реакционной смеси с водными растворами гидрокарбоната или гидроксида натрия, с последующим отделением органического слоя и отгонкой растворителя. Остаток перекристаллизовывают из 2-пропанола, получают 1-азидоадамантан с выходом 85-90%.
Безводный концентрированный азид водорода взрывоопасен, и применение его раствора в органическом растворителе делает работу с ним удобной и безопасной. Таким образом, предлагаемый способ характеризуется простотой и безопасностью в проведении синтеза и выделении продуктов.
Наибольший выход продукта реакции достигается при ее проведении с небольшим избытком азида водорода по отношению к 1,3-дегидроадамантану. Оптимальным избытком азида водорода является 1:2-2.7, дальнейшее его увеличение не влияет на выход целевого продукта.
Реакция протекает в температурном интервале 20-40°C без дополнительного нагревания. Начинается процесс при комнатной температуре (20-25°C), далее смесь разогревается за счет экзотермического эффекта (до 35-40°C), чего достаточно для быстрого и полного протекания синтеза за несколько минут. Найдено, что достаточным временем проведения реакции является 10-15 минут, полная конверсия 1,3-дегидроадамантана достигается за 20 минут, дальнейшее увеличение времени проведения синтеза не влияет на выход целевого продукта.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1
1-Азидоадамантан
К смеси 5.8 г (0.09 моль) азида натрия в 20 мл диэтилового эфира при перемешивании прибавляют по каплям 3.9 г (0.04 моль) конц. H2SO4. Реакционную массу выдерживают 10-15 минут, после чего раствор безводного азида водорода декантируют в колбу с обратным холодильником, прибавляют раствор 2 г (0.015 моль) 1,3-дегидроадамантана в 15 мл диэтилового эфира. Реакционную смесь выдерживают 10 минут, прибавляют водный раствор NaHCO3 до слабо щелочной реакции. От органического слоя отгоняют диэтиловый эфир, остаток перекристаллизовывают из пропан-2-ола, получают 2.3 г (0.013 моль, 86%) 1-азидоадамантана, т. пл. 81-82°C (лит. т.пл. 80-81°C). ИК спектр, см-1: 2115 N3.
Пример 2
1-Азидоадамантан
К смеси 4.5 г (0.07 моль) азида натрия и 30 мл диэтилового эфира при встряхивании порциями прибавляют 2.9 г (0.03 моль) серной кислоты (концентрация 94-96%). Полученный раствор азида водорода отделяют декантацией и прибавляют к раствору 4 г (0.03 моль) 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Реакционную смесь выдерживают 20 минут, затем в вакууме водоструйного насоса отгоняют диэтиловый эфир, остаток перекристаллизовывают из пропан-2-ола, получают 2.4 г (0.0136 моль, 90%) 1-азидоадамантана, т. пл. 80-81°C (лит. т.пл. 80-81°C). ИК спектр, см-1: 2115 N3.
Таким образом, разработан технологичный способ синтеза 1-азидоадамантана, заключающийся в реакции 1,3-дегидроадамантана с безводным азидом водорода, протекающий в течение 10-20 минут, характеризующийся простотой в проведении синтеза и выделении продуктов.
Способ получения 1-азидоадамантана, заключающийся во взаимодействии производного адамантана с неорганическим азидом в растворителе, отличающийся тем, что в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, в качестве неорганического азида - предварительно полученный раствор безводного азида водорода в диэтиловом эфире, и процесс протекает в диэтиловом эфире при 20-40°C и мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан:азид водорода, равном 1:2-2.7, в течение 10-20 мин.
