Способ получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1), где Х=n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₆H₁₃, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁. Способ заключается во взаимодействии гидрокарбоната натрия с ацетилацетоном и первичными аминами в присутствии катализатора ацетилацетоната никеля (II) при мольном соотношении NaHCO₃:acac:амин:Ni(acac)₂=1:2:2:0,03 в изопропиловом спирте при температуре 80°С в течение 2 ч. Способ позволяет сократить время реакции и получить продукт с высоким выходом. 1 табл., 5 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, в частности, к способу получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1):

где Х=n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₆H₁₃, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁.

Указанные соединения могут найти применение в качестве стабилизаторов хлорсодержащих полимеров [Патент Германии 4417474 H. Gruber, S. Hopperdietzel, C. Lepedat, F. Poersch, E. Weinberg, E. Wunderlich. Preparation of isocyanate adducts of 1,3-diketones as stabilizers for chlorine-containing polymers. 1995].

Известен способ [Патент Германии 4417474 H. Gruber, S. Hopperdietzel, C. Lepedat, F. Poersch, E. Weinberg, E. Wunderlich. Preparation of isocyanate adducts of 1,3-diketones as stabilizers for chlorine-containing polymers. 1995] получения бутиламида 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты (2) реакцией ацетилацетона с бутилизоцианатом в присутствии этилата натрия в течение трех часов при комнатной температуре с выходом 85% по схеме:

Известен способ [J.W. Kenney, J.H. Nelson, R.A. Henry. Reactions of coordinated ligands: amide formation from reactions of isocyanates with b-ketoimine complexes. Journal of the Chemical Society Chemical Communication, 1973, Vol. 18, pp. 690-691] получения енольной формы амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты (3) реакцией ацетилацетоната никеля (II) с алкилизоцианатами и серной кислотой в бензоле в течение нескольких минут при комнатной температуре:

где R=Me, Et, i-Pr, t-Bu.

Известен способ [J. Goeldeler, C. Lindner. Imidoylketene imines. III. Preparation and conformation of vinylogous ureas. Chemische Berichte, 1980, Vol. 113, pp. 2499-2508] получения трет-бутиламида 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты (4) реакцией ацетилацетона с трет-бутилизоцианатом в бензоле в присутствии катализатора «ОРА» (2,3,4,6,7,8,9,10-октагидро-1Н-пиримидо[1,2-а]азепин) в течение 20 часов при температуре не выше 30°С с выходом 75% по схеме:

Известные способы позволяют получить амиды 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1) с использованием труднодоступных изоцианатов.

Известен способ [K. Saito, T. Sato. Diversity in the base-induced photoreactions of thiolane-2,4-dione and derivatives. Reductive ring cleavage and novel rearrangements of the carbon skeleton. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 1979, Vol. 52, pp. 3601-3605] получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты (5) реакцией 3-ацетилтиофена-2,4-диона с первичными аминами в воде при облучении в течение 4-12 ч с выходом 23-24% по схеме:

где R=n-C₄H₉, cyclo-C₆H₁₁.

Недостатками известного способа являются невысокий выход продуктов и протекание реакции в течение длительного времени.

Предлагается новый способ получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1) на основе гидрокарбоната натрия, ацетилацетона и первичных аминов.

Сущность способа заключается во взаимодействии гидрокарбоната натрия (NaHCO₃), ацетилацетона (асас) и амина (1-пропиламина, 1-бутиламина, 1-гексиламина, циклопентиламина, циклогексиламина) в присутствии катализатора ацетилацетоната никеля (II) при мольном соотношении NaHCO₃ : acac : амин : Ni(acac)₂ = 1 : 2 : 2 : 0.03, при температуре 80°С в течение 2 ч в изопропиловом спирте. Выход амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1) составляет 83-100%. Реакции протекают по схеме:

где Х=n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₆H₁₃, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁.

Существенные отличия предлагаемого способа

В предлагаемом способе для получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты в качестве исходных реагентов применяются гидрокарбонат натрия, ацетилацетон, первичные амины и катализатор Ni(acac)₂. Реакции протекают при температуре 80°С за 2 ч. Способ позволяет получать амиды 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1). В известных способах для получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты не применяются в качестве исходного реагента гидрокарбонат натрия, в качестве катализатора ацетилацетонат никеля (II), в качестве растворителя изопропиловый спирт.

Способ поясняется следующими примерами.

Смесь 0.25 г (0.003 моль) гидрокарбоната натрия и 0.62 мл (0.006 моль) ацетилацетона перемешивают в среде изопропанола в присутствии 0.0001 моль ацетилацетоната никеля (II) при температуре 70°С в течение 40 мин. Затем добавляют 0.006 моль первичного амина. Смесь перемешивают при 80°С в течение 2 ч. Реакционную массу фильтруют от Ni(acac)₂, нейтрализуют разбавленной HCl (до pH~7); продукт экстрагируют этилацетатом; органическую фазу сушат хлоридом кальция, упаривают на роторном испарителе.

Примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

№ п/п	Исходный амин	Соотношение NaHCO3 : acac : амин : Ni(acac)2, моль	Время реакции, ч	Температура реакции, °С	Выход (1), %
1	1-пропиламин	1 : 2 : 2 : 0.03	2	80	83
2	1-бутиламин				100
3	1-гексиламин				100
4	Циклопентиламин				100
5	Циклогексиламин	85

Опыты проводили в изопропиловом спирте при температуре 80°С. Спектральные характеристики амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты:

2-ацил-3-оксо-N-пропилбутанамид.

Выход 0.46 г, жидкость темно-коричневого цвета. ИК спектр, ν, см^-1: 545, 650, 738, 973, 1020, 1078, 1149, 1197, 1292, 1355, 1440, 1518, 1578, 1611, 2876, 2934, 2965, 3073, 3450. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 0.94 (3Н, т, J=7.4, CH₃); 1.56 (2Н, к, J=7.3, CH₂); 1.88 (3Н, с, CH₃) 1.96 (3Н, с, CH₃); 3.15 (2Н, к, J=6.7, CH₂); 4.91 (1Н, с, СН); 10.83 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃), δ, м. д.: 11.3 (С-13); 18.3 (С-12); 23.3 (С-1) 28.6 (С-7); 44.7 (C-11); 95.0 (C-4); 163.3 (С-8); 194.5 (C-2, С-5). Масс-спектр, m/z 141 [M-44]⁺. Вычислено, %: С 58.38; Н 8.11; N 7.57; O 25.94.

2-ацил-3-оксо-N-бутилбутанамид.

Выход 0.66 г, жидкость темно-коричневого цвета. ИК спектр, ν, см^-1: 544, 652, 736, 976, 1021, 1089, 1151, 1299, 1354, 1440, 1517, 1576, 1612, 2873, 2931, 2959, 3072, 3448. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 0.91 (3Н, т, J=7.4, CH₃); 1.39 (2Н, м, J=7.4, CH₂); 1.54 (2Н, м, J=7.3, CH₂); 1.89 (3Н, с, СН₃); 1.96 (3Н, с, CH₃); 3.19 (2Н, к, J=6.5, CH₂); 4.92 (1Н, с, СН); 10.84 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃), δ, м. д.: 13.7 (С-14); 18.7 (С-13); 20.0 (С-1); 28.6 (С-7); 32.1 (С-12); 42.3 (C-11); 95.0 (C-4); 163.2 (С-8); 194.5 (C-2, С-5). Масс-спектр, m/z 155 [M-44]⁺. Вычислено, %: С 60.30; Н 8.54; N 7.04; O 24.12.

2-ацил-3-оксо-N-гексилбутанамид.

Выход 0.78 г, жидкость темно-коричневого цвета. ИК спектр, ν, см^-1: 544, 652, 736, 979, 1018, 1093, 1150, 1197, 1300, 1354, 1440, 1517, 1580, 1613, 2859, 2929, 2957, 3072, 3449. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 0.87 (3Н, т, J=6.6, CH₃); 1.29 (2Н, с, CH₂); 1.36 (4Н, т, J=7.0); 1.56 (2Н, т, J=7.4, CH₂); 1.90 (3Н, с, СН₃); 1.98 (3Н, с, CH₃); 3.20 (2Н, к, J=6.7, CH₂); 4.93 (1Н, с, СН); 10.84 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃), δ, м. д.: 14.0 (С-16); 18.8 (С-15); 22.5 (С-13); 26.5 (С-1); 28.7 (С-7); 30.0 (С-12); 31.4 (С-14); 43.0 (C-11); 95.0 (C-4); 163.2 (С-8); 194.6 (C-2, С-5). Масс-спектр, m/z 183 [M-44]⁺. Вычислено, %: С 63.44; Н 9.25; N 6.17; O 21.14.

2-ацил-3-оксо-N-циклопентилбутанамид.

Выход 0.72 г, жидкость темно-коричневого цвета. ИК спектр, ν, см^-1: 662, 737, 981, 1022, 1187, 1300, 1355, 1440, 1512, 1577, 1610, 2871, 2960, 3449. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 1.52 (4Н, м, J=6.0, CH₂); 1.73 (4Н, т, J=4.6, CH₂); 1.92 (3Н, с, CH₃); 1.95 (3Н, с, CH₃); 3.84 (1Н, к, J=6.8, CH); 4.90 (1Н, с, СН); 10.96 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃), δ, м. д.: 19.0 (С-13, С-14); 23.7 (С-1); 28.7 (С-7); 34.0 (C-12, С-15); 94.9 (C-4); 162.5 (С-8); 194.3 (C-2, С-5). Масс-спектр, m/z 167 [M-44]⁺. Вычислено, %: С 62.56; Н 8.06; N 6.63; O 22.75.

2-ацил-3-оксо-N-циклогексилбутанамид.

Выход 0.57 г, жидкость темно-коричневого цвета. ИК спектр, ν, см^-1: 546, 655, 737, 890, 969, 1022, 1108, 1152, 1195, 1303, 1354, 1443, 1512, 1579, 1611, 2854, 2932, 3069, 3448. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 1.33 (4Н, м, J=10.3, CH₂); 1.56 (4Н, д, J=6.0, CH₂); 1.75 (1Н, с, CH₂); 1.84 (1Н, с, СН₂); 1.92 (3Н, с, СН₃); 1.97 (3Н, с, CH₃); 3.35 (1Н, с, CH); 4.90 (1Н, с, СН); 10.97 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃), δ, м. д.: 18.6 (С-13, С-15) 24.4 (С-14); 25.3 (С-1); 28.7 (С-7); 33.8 (C-12, С-16); 51.5 (С-11); 94.9 (C-4); 161.9 (С-8); 194.3 (C-2, С-5). Масс-спектр, m/z 181 [M-44]⁺. Вычислено, %: С 64.00; Н 8.44; N 6.22; O 21.34.

Способ получения амидов 2-ацил-3-оксо-бутановой кислоты общей формулы (1):

где Х=n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₆H₁₃, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁, отличающийся тем, что гидрокарбонат натрия подвергают взаимодействию с ацетилацетоном (асас) и первичными аминами в присутствии катализатора ацетилацетоната никеля (II) при мольном соотношении NaHCO₃:acac:амин:Ni(acac)₂=1:2:2:0,03 в изопропиловом спирте при температуре 80°С в течение 2 ч с получением соединения формулы (1), где X=n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₆H₁₃, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁.