СИНТЕЗ ПРОП-2-ИНОКСИБЕНЗОЛА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В ПРИСУТСТВИИ ПРОПАРГИЛА БРОМИДА

АННОТАЦИЯ

Различно замещенным производным фенола и анилина дали возможность взаимодействовать с пропаргилбромидом в присутствии соли K₂CO₃ и ацетона в качестве растворителя. Производные фенола дали хорошие выходы по сравнению с производными анилина. Поскольку апротонные полярные растворители благоприятствуют реакциям типа S_N2, ацетон обеспечивает лучшую сольватацию для реакций.

ABSTRACT

Variously substituted phenol and aniline derivatives were allowed to react with propargyl bromide in the presence of K₂CO₃ base and acetone as solvent. The phenol derivatives gave good yields compared to the aniline derivatives. Since aprotic polar solvents favor S_N2-type reactions, acetone provides better solvation for reactions. K₂CO₃ has proven useful for synthesis.

Ключевые слова: пропаргилбромид, катализатор, температура, ацетон, анилин, растворитель, концентрация, диметилформамид, диметилсульфоксид, ЯМР, ИК-спектроскопия.

Keywords: popargyl bromide, catalyst, temperature, acetone, aniline, solvent, concentration, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, NMR, IR spectroscopy.

Введение. Пропаргилбромид находит применение в качестве алкилирующего агента для введения пропаргильной группы в молекулы различных соединений, в синтезе Гриньяра и т.д. Он служит важным исходным материалом для производства различных биологически активных веществ, ингибиторов коррозии металлов и средств защиты растений [1].

Известен способ получения пропаргилбромида из пропаргилового спирта и трибромида фосфора в присутствии пиридина. В присутствии полученного пропаргилбромида можно проводить синтез проп-2-инооксибензольных соединений. Проп-2-иноксибензол является важным соединением с широким спектром синтетических применений [2]. Синтетические методы органической химии показывают, что алкиновые группы являются наиболее реакционноспособными, т.е. образующееся соединение важно для получения различных сложных органических продуктов. Структура проп-2-иноксибензола, в основном, обнаруживается в соединениях, имеющих медицинское значение, особенно имеющих противо-микробное значение. Основная цель настоящей работы синтез производных проп-2-иноксибензола с использованием известных методик [3–6], и определение оптимальных критериев протекания реакции - выбор растворителя, концентрации оснований, установки и условий синтеза.

Экспериментальная часть. Синтез фенилпропаргилового эфира.

(I)-метод: 0,01 моль (0,94 г) фенола добавляли к 0,013 моль (1 мл) пропаргилабромида и 0,02 моль (2,76 г) K₂CO₃ в ацетоне (15 мл). Реакцию проводили при 80 °C в течение 5 часов, и полученные результаты проверяли с помощью тонкослойной хроматографии. По завершении реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и растворитель удаляли при низком давлении. Остаток растворяли в дистиллированной воде и для экстракции использовали смесь 60 мл гексана и 40 мл этилацетата. Органический слой отделяли и сушили безводным сульфатом магния. Растворитель удаляли при низком давлении с получением желаемого продукта. Полученные продукты представляли собой бесцветную жидкость проп-2-иноксибензол (2а) 1,17 г (выход 89%), 4-бром-проп-2-иноксибензол (2б) светло-желтую жидкость 1,92 г (выход 91%). Побочный продукты образуются 11% 2-пропаргилфенола и 9% 4-бром-2-проп-2-инилфенола и бромоводород.

(II)-метод: 0,02 моль (1,88 г) фенола и 0,035 моль (1,4 г) NaOH смешивали в 10 мл чистого ДМФА при комнатной температуре в течение примерно 1 часа. Постепенно добавляли к смеси 0,053 моль (4 мл) пропаргилбромида в течение примерно 15 минут. Реакционную смесь нагревали при 45 °C в атмосфере азота в течение 8 часов. Окончание реакции контролировали с помощью ТСХ, и время реакции варьировалось в зависимости от состояния продукта. По завершении реакции растворитель удалили при низком давлении. Остаток растворили в воде, органический слой разделили на две части. Избыток воды удалили, добавляя MgSO₄. Растворитель удалили при низком давлении. Полученные продукты представляли собой бесцветный или светло-желтый проп-2-иноксибензол (2a) 2,16 г (выход 82%), 4-бром-проп-2-инооксибензол (2b) 3,67 г (выход 87%).

(III)-метод: К раствору фенола 0,02 моль (1,88 г), в диметилсульфоксиде (20 мл) добавили NaHCO₃ 0,022 моль (1,84 г), перемешивали в течение 30 минут при комнатной температуре. К реакционной смеси добавили пропаргилбромид 0,022 моль (2 мл) в диметилсульфоксиде (5 мл) и перемешивали реакционную смесь в течение 6 часов при температуре 50 ⁰С. Смесь разбавили холодной водой (50 мл) и экстрагировали гексаном (три раза по 10 мл). Органическую фракцию промывали водным раствором NaHCO₃ (2 г на 20 мл воды), сушили Na₂SO₄, растворитель удаляли на роторном испарителе, остаток сушили в вакууме до постоянной массы. Получали 2,4 г (выход 73%) чистого проп-2-иноксибензола (3а) и 3,3 г (выход 78%) 4-бром-проп-2-иноксибензола (3б) в виде бесцветных или светло-желтых жидкостей. Побочные продукты представляют собой 27% 2-пропаргилфенол и 22% 4-бром-2-проп-2-инилфенол и бромоводород.

Мы кратко описали синтез проп-2-иноксибензола и 4-бром-проп-2-иноксибензола в присутствии пропаргилбромида при различных условиях реакции. В приведенных условиях синтез названных соединений проводится впервые. Полученные продукты являются готовыми ингибиторами коррозии металлов. Мы подобрали оптимальные условия процесса относительно по температуры, растворителей, оснований и концентраций для синтеза соединений (2а-3б). Было обнаружено, что последовательное добавление различных оснований, солей и растворителей способствует хорошему количественному выходу (73-91%) синтезированных соединений.

Физико-химический анализ синтезированного арилпропаргилового эфира

Температуру плавления определяли с использованием прибора для определения точки плавления Buchi B 540. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре JNM-ECZ400R (Jeol, Япония) при рабочей частоте 400 МГц для ¹Н в растворе CDCl₃. В качестве внутреннего стандарта в спектрах ¹Н ЯМР использовали TMS (0 м.д.). В спектрах ЯМР ¹³C в качестве внутреннего стандарта использовался химический сдвиг CDCl₃ (77.16 м.д. относительно ТМС). Химический сдвиг дан в м.д. и константа взаимодействия в Гц.

Для колоночной хроматографии использовали силикагель (70–230 меш) и силикагель (230–400 меш). Контроль синтеза осуществляли с помощью ТСХ с использованием карт Merk Silicagel 60PF254. Соединения визуализировали УФ-лампой (254, 365).

Полученный продукт определяли с привлечением спектральных данных ЯМР. Полное отнесение спектров ЯМР ¹H и ¹³C было выполнено с использованием 1D- и 2D-ЯМР спектров (проп-2-иноксибензол) в случае 2a. В частности, спектры проп-2-иноксибензола (2a) подтверждают предложенную структуру. Сигналы протонов H-8 и H-8', генерируемые при 4.616 и 4.609 м.д., связаны с метиленовым углеродом (C-8) при 55.801 м.д. Кроме того, связь между сигналами протонов H-2 и H-6 в спектре проп-2-иноксибензола при 6.898–6.920 м.д. и сигналами протонов H-3 и H-5 при 7.164–7.254 м.д. подтверждает предложенную структуру. Другие корреляции также согласуются со структурой проп-2-иноксибензола.

Рисунок 1. Спектр ¹H ЯМР синтезированного проп-2-иноксибензола

Рисунок 2. Спектр ¹³С ЯМР синтезированного проп-2-иноксибензола

Ниже приводится общая сокращенная форма спектра ЯМР продукта.

Спектр ЯМР проп-2-иноксибензола (2а)

Бесцветная жидкость, M.p. 28 ⁰C, 89% Yield, ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ=6.89-6.92 (d, J=2.4 Hz, 1H-Ar), 7.16 (п, 1H-Ar), 7.21-7.25 (d, J=8.7 Hz, 1H-Ar), 4,61 (d, J=2.4 Hz, 2H-CH₂), 2.44 (t, 1H-acetylene). ¹³С-NMR (100 MHz, CDCl₃+CD₃OD): δ= 157.6, 129.6, 121.6, 114.9, 75.5, 55.8.

Заключение

Мы изучен синтез проп-2-инооксибензола и его галогенированных соединений, эффективных для получения ингибиторов коррозии металлов.

Использование нескольких методов помогло сравнить условия реакции и выбрать наилучший из них.

Нами показано, что синтез проп-2-иноксибензола и его производных следует проводить в присутствии карбоната калия, который обеспечивает вывод из зоны реакции бромистого водорода. В качестве растворителя следует использовать растворитель апротонного полярного типа – ацетон, способствующий протеканию реакций SN2-типа.

Список литературы:

1. Юсупов Д., Кадыров Х. И., Нигмонходжаев Н. А., Керемяцкая Л. В. “Синтез и исследование свойств новых ингибиторов коррозии”. // Узбек. Журн. нефти и газа, 2006, №1, 40-42-c.
2. “Process for producing propargyl bromide” Inventors: Christopher L. Mero, State College, PA (US); Hassan Y. Elnager, Baton Rouge, LA (US); Robert C. Herndon, Jr., Baton Rouge, LA (US). Date of Patent: US 2004/0044259 A1 Mar. 4, 2004
3. Pal M, Parasuraman K, Yeleswarapu KR (2003) “Palladium-catalyzed cleavage of O/N-Propargyl protecting groups in aqueous media under a copper-free condition”. Organic Letters 5: 349–352.
4. Samai S, Nadi GN, Singh MS (2010) “An efficient and facile one pot synthesis of propargylamines by three-component coupling of aldehydes, amines and alkynes via C-H activation catalyzed by NiCl₂”.Tetrahedron Letters 51: 5555–5558.
5. Сычева Е.С., Асылханов Ж.С., Сактаганов А.Е., Курманкулов Н.Б., Ержанов К.Б. Синтез и химические модификации 1,5-ди(проп-2-инилокси)нафталина // Материали за VI Международна научна практична конференция «Новини за модерна наука – 2010». София, 17-25.2010. «Бял ГРАД-БГ» ООД – Т. 19. – С. 11-14.
6. Хамраев К. Ш., Гуро В. П., Махсумов А. Г., Мухиддинов Б. Ф., Умрзаков А. Т. “Разработка ингибитора коррозии углеродистой стали на основе пропаргилового спирта” Материалы международной научно-технической конф “Горно-металлургический комплекс: достижения, проблемы и современные тенденции развития”, г.Навои, 2015 г., 19-21 ноября, 367-c. 6.