Способ переамидирования амидов карбоновых кислот



Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот
Способ переамидирования амидов карбоновых кислот

 


Владельцы патента RU 2558366:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к способу получения производных карбоновых кислот, в частности к новому способу переамидирования амидов карбоновых кислот. Способ осуществляют путем взаимодействия амида карбоновой кислоты с амином при нагревании в присутствии катализатора - наночастицы меди. В качестве амида карбоновой кислоты используют формамид, ацетамид, диметилформамид или изовалерамид, в качестве амина - циклогексиламин, пиперидин, морфолин или 2-аминоэтанол. Процесс протекает при мольном соотношении амид карбоновой кислоты : амин : катализатор, равном 1:1-1.2:0.02-0.05, при температуре 20-100°C в течение 0.5-3 часов. Технический результат - упрощение способа переамидирования амидов карбоновых кислот за счет использования более дешевого катализатора и проведения процесса в более мягких условиях. 8 пр.

 

Изобретение относится к способу получения производных карбоновых кислот, в частности к новому способу получения амидов карбоновых кислот общей формулы

которые находят применение в качестве полупродуктов в синтезе аминов, нитрилов и гетероциклических соединений, применяется в качестве растворителей.

Известен способ получения амидов, заключающийся в переамидировании амида карбоновой кислоты при повышенной температуре [Bon Ε.D., Bigg С.H., Bertrand G.. Aluminum chloride promoted transamidation reactions // J. Org. Chem., V.59, 1994, p.4035-4036]. Недостатком этого способа является необходимость нагрева не ниже 180°C и невозможность использования в качестве исходных веществ термически нестабильных соединений.

Известен ряд способов переамидирования амидов карбоновых кислот аминами с использованием катализаторов - AlCl3, Sc(OTf)3 [Eldred S.Ε., Stone D.Α., Gellman S.H., Stahl S.S.. Catalytic transamidation under moderate conditions // J. Am. Chem. Soc, V.125, 2003, p.3422-3423], Ti(NMe2)4 [Eldred S.E., Stone D.A, Gellman S.H., Stahl S.S. Transamidation Catalyzed by a Recoverableand Reusable PolyDMAP-Based Hafnium Chloride and Montmorillonite // Chem. Soc, V. 125, 2003, p.3422-3423], способных переамидировать амиды карбоновых кислот аминами в среде толуола при 100°C в течение 20-24 часов. Также для катализа реакции переамидирования вторичных карбоксамидов первичными алкиламинами применялся комплекс Al2(NMe2)6 в среде толуола при 90°C [Hoerter J.M., Otte K.M., Gellman S.H., Stahl S.S. Mechanism of Al(III)-catalyzed transamidation of unactivated secondary carboxamides // Journal of the American Chemical Society, V.128, №15, 2006, p.5177-5183]. Вторичные или третичные амиды синтезировали взаимодействием первичных карбоксамидов с первичными или вторичными аминами в присутствии каталитических количеств гидрохлорида гидроксиламина [Allen С.L., Atkinson В.N., Williams J.M.. Transamidation of primary amides with amines using hydroxylamine hydrochloride as an inorganic catalyst // Angewandte Chemie-International Edition, V.51, №6, 2012, p.1383-1386]. Недостатком этих способов является использование труднодоступных катализаторов или соединений, обладающих сильнокислыми свойствами, ограничивающими выбор исходных реагентов для реакции и затрудняющих выделение продуктов реакции.

Известен способ получения амидов переамидированием первичных карбоксамидов с использованием в качестве катализаторов трифлата скандия и хлорида циркония [Dineen Т.Α., Zajac M.A, Myers A.G.. Efficient Transamidation of Primary Carboxamides by in Situ Activation with N,N-Dialkylformamide Dimethyl Acetais // Journal of the American Chemical Society, V.128, 2006, p.16406-16409]. Недостатком этого способа является использование труднодоступных катализаторов.

Известен способ переамидирования амидов с применением в качестве катализаторов L-пролина [Rao S.Ν., Mohan D.С, Adimurthy S.. L-Proline: An Efficient Catalyst for Transamidation of Carboxamides with Amines // Organic Letters, V.15, №7, 2013, p.1496-1499], реакция протекает в течение 36 часов. Недостатком этих способов является использование трудноотделимого от реакционной массы и достаточно дорогостоящего катализатора.

Известен способ переамидирования диметилформамида при катализе B(OCH2CF3)3 [Lanigan R.M., Starkov P., Sheppard T.D. Direct Synthesis of Amides from Carboxylic Acids and Amines by Using Heterogeneous Catalysts: Evidence of Surface Carboxylates as Activated Electrophilic Species // Chem. Cat. Chem., V.5, №10, 2013, p.2832-2834]. Недостатком способа является то, что применение данного соединения накладывает ограничение на выбор первичных амидов.

Известен способ переамидирования амидов в циклогексане при 80°C в течение 5-24 часов в присутствии каталитических количеств цирконоцендихлорида (Cp2ZrCl2). Для низших амидов реакцию проводят при температуре до 30°C [Atkinson В.N., Chhatwal A.R., Lomax H.V., Walton J.W., Williams J.M.. Transamidation of primary amides with amines catalyzed by zirconocene dichloride // Chem. Commun, V.48, №95, 2012, p.11626-11628]. Недостатком этого способа является использование труднодоступного и дорогостоящего катализатора.

Известен способ переамидирования амидов широким рядом аминов при катализе оксидом церия при 160°С, при этом получают соответствующие N-алкиламиды без использования растворителя [Masazumi Tamura, Takuya Tonomura, Ken-ichi Shimizu and Atsushi Satsuma. Transamidation of amides with amines under solvent-free conditions using a CeO2 catalyst // Green Chem., V.14, 2012, p.717-724]. Недостатком этого способа является использование труднодоступного и дорогостоящего катализатора.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ переамидирования амидов при 140-160°C аминами (мольное соотношение 1:2 соответственно) при катализе мезопористыми сферами оксида ниобия (5% мол.) в течение 8-24 часа. Эту реакцию можно проводить без растворителя, и она применима к широкому ряду первичных амидов и аминов. Катализатор обладает высокой стабильностью и для повторного использования [Ghosh Subhash Chandra, Li Cheng Chao, Hua Chun Zeng, Anqi Chen. Mesoporous Niobium Oxide Spheres as an Effective Catalyst for the Transamidation of Primary Amides with Amines // Advanced Synthesis & Catalysis, V.356, №3, 2014, p.475-484]. Недостатками этого способа являются использование труднодоступного и дорогостоящего катализатора, достаточно высокие температуры процесса, его высокая длительность. В ряде случаев продукты образуются с невысокими выходами.

Задачей заявляемого способа является разработка технологичного способа получения амидов карбоновых кислот с высоким выходом.

Техническим результатом является упрощение способа переамидирования амидов карбоновых кислот.

Поставленный результат достигается в способе переамидирования амидов карбоновых кислот, заключающемся во взаимодействии амида карбоновой кислоты с амином при нагревании в присутствии катализатора, при этом в качестве амида карбоновой кислоты используют формамид, ацетамид, диметилформамид или изовалерамид, в качестве амина - циклогексиламин, пиперидин, морфолин или 2-аминоэтанол, а в качестве катализатора - наночастицы меди и процесс протекает при мольном соотношении амид карбоновой кислоты : амин : катализатор, равном 1:1-1.2:0.02-0.05, при температуре 20-100°C в течение 0.5-3 часов.

Сущность изобретения заключается в получении амидов карбоновых кислот по реакции переамидирования карбоксамидов аминами.

При этом в качестве катализатора применяется либо заранее приготовленные наночастицы меди, либо коллоидный раствор меди может быть приготовлен в самой реакционной массе in situ реакцией обмена хлорида меди (II) и безоболочечного стального магнитного элемента магнитной мешалки, вращение которого и неводная среда предотвращают образование крупных частиц меди.

Способ осуществляется следующим образом. Плоскодонную колбу на магнитной мешалке с амидом карбоновой кислоты, амином и катализатором, загруженных исходя из мольного соотношения амид карбоновой кислоты: амин: катализатор, равном 1:1-1.2:0.02-0.05, нагревают при температуре 20-100°C в присутствии катализатора. При этом выделяется аммиак или диметиламин. По окончании выделения аммиака (диметиламина) через 0.5-3 часа отгоняют избыток исходного амина, остаток перегоняют.

При использовании в качестве исходного вещества формамида реакция начинается уже при 20°C, интенсивное выделение аммиака происходит при 40°C. Для переамидирования ацетамида и других замещенных амидов требуется повышение температуры до 40-100°C.

Протекание реакции диметилацетамида и формамида с анилином даже при температурах выше 100°C осуществить не удалось. Таким образом, на скорость протекания реакции переамидирования по этому методу оказывает сильное влияние основность использованного амина.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Циклогексилформамид

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают смесь 5 г (0,11 моль) формамида и 0.9 г (0,0055 моль) CuCl2·2H2O и перемешивают стальным магнитным элементом без оболочки в течение 30 минут. После этого при температуре 20°C добавляют 10,7 мл (0,11 моль) циклогексиламина. В течение 30 минут при температуре 20°C происходит выделение аммиака, после чего продукт перегоняют, собирая фракцию с т.кип. 115-116°C/30 мм рт.ст. Получают 12,7 г (0,089 моль, 90%) циклогексилформамида, т.пл. 35-38°C (лит. т.пл. 36-41°C).

Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1,11-1,81 м (10Н, 5CH3), 3.60-3.69 м (III, CN), 7,67 д (1Н, ΝΗ, J=6,6 Гц), 7,88 с (1Н, СНО).

Пример 2

Циклогексилформамид

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 0,13 г (0,002 моль) наночастиц меди и 5 мл (0,11 моль) формамида, затем добавляют 11.9 г (0,12 моль) циклогексиламина и выдерживают при перемешивании 30 минут при 20-40°C (до прекращения выделения аммиака). Затем избыток циклогексиламина отгоняют, остаток перегоняют. Получают 12,7 г (0,1 моль, 90,9%) циклогексилформамида.

Спектр ЯМР 1H, δ, м.д.: 1,11-1,81 м (10Н, 5СН3), 3.60-3.69 м (1Н, CN), 7,67 д (1Н, NH, J=6,6 Гц), 7,88 с (1Н, СНО).

Пример 3

Циклогексилацетамид

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 5 г (0,085 моль) ацетамида, 0.44 г CuCl2·2H2O (0,0026 моль) и 8,2 г (0,085 моль) циклогексиламина и перемешивают при 60°C в течение 1 часа до прекращения выделения аммиака. Затем продукт перегоняют, получают 10,3 г (0,073 моль, 86%) циклогексилацетамида, т.кип. 289-292°C (лит. т.кип. 291-293°C).

Пример 4

Формилморфолин

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают смесь 5 г (0,11 моль) формамида, 0.9 г (0,0055 моль) CuCl2·2H2O и перемешивают стальным магнитным элементом без оболочки течение 30 минут. После этого при температуре 20°C добавляют 9,6 г (0,11 моль) морфолина и перемешивают при той же температуре в течение 30 минут до прекращения выделения аммиака. Затем продукт перегоняют, получают 10,7 г (0,094 моль, 85%) формилморфолина, т.кип. 238-241°C (лит. т.кип. 239-241°C, т.пл. 20-23°C).

Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 3.34 д т (4Н, 2CH2N, J1=9.3 Гц, J2=15.6 Гц), 3.51 д т (4Н, 2CH2O, J1=9.3 Гц, J2=15.8 Гц), 7,89 с (1Н, СНО).

Пример 5

Формилморфолин

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 5 г (0,067 моль) диметилформамида, 0.51 г (0,003 моль) CuCl2·2H2O и 5,8 г (0,067 моль) морфолина и нагревают смесь до 60°C в течение 1 часа, при этом выделяется диметиламин. Затем продукт перегоняют, получают 6,9 г (0,061 моль, 91%) формилморфолина, т.кип. 239-241°C. Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 3.34 д т (4Н, 2CH2N, J1=9.3 Гц, J2=15.6 Гц), 3.51 д т (4Н, 2CH2O, J1=9.3 Гц, J2=15.8 Гц), 7,89 с (1Н, СНО).

Пример 6

Формилпиперидин

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 5 г (0,11 моль) формамида, 0,25 г (0,004 моль) наночастиц меди и 11 г (0,13 моль) пиперидина и выдерживают смесь при перемешивании при 20-40°C в течение 30 минут, при этом выделяется аммиак. Затем отгоняют избыток пиперидина, остаток перегоняют, получают 11,9 г (0,103 моль, 94%) формилпиперидина, т.кип. 222°C (лит т.кип. 222°C).

Спектр ЯМР 1H δ, м.д.: 1.46-1.66 м (6Н, 3СН2), 3.31 д т (4Н, 2CH2N, J1=11 Гц, J2=26 Гц), 7,80 с (1H, СНО).

Пример 7

2-Гидроксиэтилформамид

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 5 г (0,11 моль) формамида, 0,25 г (0,004 моль) наночастиц меди и 6,8 г (0,12 моль) 2-аминоэтанола и выдерживают смесь при перемешивании при 20-40°C в течение 1 часа, при этом выделяется аммиак. Затем отгоняют избыток 2-аминоэтанола, остаток перегоняют, получают 8,1 г (0,091 моль, 83%) 2-гидроксиэтилформамида, т.кип. 347-350°C (лит. т.кип. 349.5°C).

Пример 8

Пиперидид 3-метилбутановой кислоты

В плоскодонную колбу на магнитной мешалке загружают 5 г (0,05 моль) амида 3-метилбутановой кислоты, 0.06 г (0,001 моль) наночастиц меди и 4,2 г (0,05 моль) пиперидина и выдерживают смесь при перемешивании при 80-100°C в течение 3 часов, при этом выделяется аммиак. Затем продукт перегоняют, получают 7,3 г (0,043 моль, 85%) пиперидида 3-метилбутановой кислоты, т.кип. 142-145°C/20 мм рт.ст.

Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 0,87 м (6Н, 2СН3), 1,59 с (2Н, СН2), 1,58 д (2Н, СН2, J=4,2 Гц), 2,06 м (2Н, СН2СО); 3,38 д т (4Н, (CH2)2N, J1=27.2 Гц, J2=9.6 Гц).

Таким образом, разработан новый способ синтеза амидов карбоновых кислот, заключающийся в переамидировании амидов карбоновых кислот в присутствии наночастиц меди и протекающий в мягких условиях с высоким выходом.

Способ переамидирования амидов карбоновых кислот, заключающийся во взаимодействии амида карбоновой кислоты с амином при нагревании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве амида карбоновой кислоты используют формамид, ацетамид, диметилформамид или изовалерамид, в качестве амина - циклогексиламин, пиперидин, морфолин или 2-аминоэтанол, а в качестве катализатора - наночастицы меди и процесс протекает при мольном соотношении амид карбоновой кислоты : амин : катализатор, равном 1:1-1.2:0.02-0.05, при температуре 20-100°C в течение 0.5-3 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения N-замещенных тиоморфолинов формулы (I), в котором дивинилсульфид подвергается взаимодействию с аминосубстратом (пропиламин, анилин, о-, р-толуидин, моноэтаноламин, ацетамид) в присутствии катализатора PdCl2-CF3COOH-PPh3 при мольном соотношении дивинилсульфид : аминосубстрат : PdCl2 : CF3COOH : PPh3 = 10 : 10: (0.3-0.7) : (1.5-3.5) : (0.3-0.7), при температуре 55-65°С и атмосферном давлении в течении 38-42 ч в толуоле.

Изобретение относится к новым соединениям, отвечающим формуле (I): в которой n равно 1, Ra , Ra', Rb, Rb', одинаковые или разные, обозначают атом водорода или алкильную или циклоалкильную группу, причем Rb и Rb могут образовывать вместе с атомами углерода цикла, к которому они присоединены, углеродный мостик, содержащий 4 звена, R1 обозначает циклогексильную группу, R2 обозначает 1,2,4-триазолильную группу, R3 обозначает 1-3 группы, выбираемые из атомов галогена, находящиеся в любом положении цикла, к которому они присоединены, R5 обозначает атом водорода, R4 выбирают из групп формул (а), (b) и (с), указанных ниже, моно- или полизамещенных арильной группой: в которых р=0, 1, 2 или 3, m=0, 1 или 2, и либо а) Х обозначает звено -N(R10)-, где R 10 выбирают из группы -CO-NR8R9 -COOR 8,-(CH2)x-OR 8, -(CH2)x-COOR8, -(CH 2)х-COR8, в которых х=1, 2, 3 или 4, гетероциклоалкильной группы, сконденсированной с арильной группой, циклоалкильной, арильной, гетероарильной, алкиларильной, -CO-алкильной, -CO-циклоалкильной, -CO-гетероциклоалкильной, -CO-арильной, -CO-гетероарильной, -CO-алкиларильной, -SO 2-алкильной, -SO2-циклоалкильной, -SO2 -арильной, причем алкильные, циклоалкильные, гетероциклоалкильные, арильные или гетероарильные группы необязательно замещены одной или несколькими группами, выбранными из атомов галогена и групп R, R', OR, NRR', -CN, -COOR, COR; или же R10 вместе с атомом азота, к которому он присоединен, и с атомом углерода, находящимся в любом положении циклической структуры формулы (а), но не в соседнем положении к указанному атому азота, образует мостик, содержащий 3-5 звеньев, R8 и R 9 выбирают, независимо друг от друга, из атома водорода и алкильных или циклоалкильных групп; R и R' обозначают, независимо друг от друга, атом водорода или алкильную, циклоалкильную, арильную группы; либо b) X обозначает звено - С(R6 )(R7)-, где R6 выбирают из атома водорода, атома галогена, группы -(CH2)x-OR8 , -(CH2)x-COOR8, -(CH2 )x-NR8R9, -(СН2) х-CO-NR8R9 или -(CH2) x-NR8-COR9, в которых х=0, 1, 2, 3 или 4, алкильной, циклоалкильной, гетероциклоалкильной, арильной, гетероарильной, алкиларильной, алкилгетероарильной группы, гетероциклоалкильной группы, сконденсированной или несконденсированной, находящейся в спиро-положении к циклу формулы (а), к которому она присоединена, гетероциклоалкильной группы, сконденсированной с арильной группой, причем алкильные, циклоалкильные, гетероциклоалкильные, арильные или гетероарильные группы необязательно замещены одной или несколькими группами, выбираемыми из атомов галогена и групп R, R', OR, NRR', -CO-NRR', -CN, -COOR, OCOR, COR, NRCOOR'; а гетероциклоалкильные группы необязательно сконденсированы с арильной группой; R7 выбирают из атомов водорода и галогена и алкильных, циклоалкильных, арильных, гетероарильных, алкиларильных, алкилгетероарильных групп, -OR, -O-арильных, -O-алкиларильных, -O-алкилгетероарильных групп, групп -NRR', -CO-NRR', -NR-CO-R', -NR-CO-NRR', -NR-COOR', -NO2, -CN и -COOR, R8 и R9 выбирают, независимо друг от друга, из атома водорода и алкильных, циклоалкильных, гетероциклоалкильных, арильных, гетероарильных, алкиларильных, алкилгетероарильных групп, -CO-алкильных, -CO-циклоалкильных, -CO-арильных, -(CH2)x-OR групп, где х=0, 1, 2, 3 или 4, причем алкильные, циклоалкильные, гетероциклоалкильные, арильные и гетероарильные группы необязательно замещены одной или несколькими группами, выбираемыми из атомов галогена и групп R, R', OR, NRR', -CO-NRR', -CN, -COOR, OCOR, COR, NRCOOR'; или же R8 и R9 образуют вместе циклоалкил или гетероциклоалкил; R и R' обозначают, независимо друг от друга, атом водорода или алкильную, циклоалкильную, гетероциклоалкильную, арильную, или вместе могут образовывать циклоалкил или гетероциклоалкил; при этом гетероарильная группа представляет собой ароматическую группу, содержащую от 5 до 10 атомов и содержащую от 1 до 4 гетероатомов, выбранных из азота, кислорода или серы; гетероциклоалкильная группа представляет собой циклоалкильную группу, содержащую от 5 до 10 атомов и содержащую от 1 до 4 гетероатомов, выбранных из азота, кислорода или серы; в виде основания или кислотно-аддитивной соли, а также в виде гидрата или сольвата.

Изобретение относится к производным бипиперидина общей формулы (I) где R1 представляет собой алкил, или их фармацевтически приемлемым солям. .

Изобретение относится к способу получения вторичных амидов. Способ осуществляют путем карбонилирования соответствующих третичных аминов с помощью монооксида углерода в присутствии катализатора, содержащего менее чем 750 частей на миллион (ppm) палладия, и промотора, содержащего галоген.

Изобретение относится к новым стирольным производным, имеющим структурную формулу (А) в виде геометрических изомеров или таутомеров, и их фармацевтически приемлемым солям.

Изобретение относится к способу получения 1,3-дикарбонильных производных адамантантана общей формулы I, где R=H, X=OH, OMe, OEt, OPri, OBus, OCH2CH(Et)Bu, OCH2CF3, ОСН(СН3)CF3 , OCH2CF2CF2H, OCH2 CH2CH2Br, OCH2C CH, NEt2, NC5H10 (пиперидил), NC4H8O (морфолил), C6H5 NH, C6H4OMe, C4H3 O (фурил); R=Me, X=OH, Me, OMe, O-Pri, X=NC4 H8O (морфолил), C4H3O (фурил), NEt2, C6H5NH, C6H 4OMe, включающему карбонилирование соединения адамантана в присутствии электрофильных катализаторов, причем в качестве соединения адамантана используют адамантан или 1,3-диметиладамантан и карбонилирование осуществляют действием CO при атмосферном давлении в растворе СН2Вr2 при температуре 0-25°C в течение 0,5-3 часов, а в качестве катализатора используют суперэлектрофильный комплекс CBr4·2AlBr 3, при мольном соотношении [CBr4·2AlBr 3]:[соединение адамантана]=(1,5-2):1, и к in situ образовавшемуся карбонильному производному, не выделяя его, в атмосфере CO прибавляют нуклеофильный субстрат: воду или спирт, содержащий алкильную или ацетиленовую, или бромалкильную, или полифторалкильную группу; или амин алифатического или гетероциклического, или ароматического ряда; или ароматический углеводород, или ароматический гетероцикл; и проводят реакцию с нуклеофилом при температуре 0-25°C.
Наверх