ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ РЕАКЦИИ МОРФОЛИНА С БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТОЙ И АМИДАМИ

АННОТАЦИЯ

Проведены реакции морфолина с бензойной кислотой. В результате проведенных синтезов получен амид бензойной кислоты. Полученные соединения очищали перекристаллизацией. Амиды бензойной кислоты являются соединениями с высокой биологической активностью и используются в сельском хозяйстве и в медицине. Структура полученных новых соединений установлена с помощью физико-химических анализов и ИК, ЯМР-спектров.

ABSTRACT

Reactions of morpholine with benzoic acid were carried out. Benzoic acid amide was obtained as a result of the conducted syntheses. The resulting crystals were purified by recrystallization of compounds. Benzoic acid amides are compounds with high biological activity and are used in agriculture and medicine. The structure of the obtained new compounds was analyzed using physicochemical analyzes (IR, NMR) spectra.

Ключевые слова: морфолин, бензойная кислота, этанол, ацетон, этилацетат, ПМР, ИК, спектр.

Keywords: morpholine, benzoic acid, ethanol, acetone, ethylacetate, PMR, IK.

Актуальность

Применение новых катализаторов и новых методов синтеза органических соединений приводит к упрощению процессов, разработке удобных методов, увеличению выхода продуктов и ускорению реакций. Такие методы могут быть использованы при синтезе третичных аминов, т. е. при изучении образования амидных связей и инициирования ими реакций нуклеофильного замещения.

Введение

Реакция бензойной кислоты с аминами относится к реакциям нуклеофильного замещения, и на протекание этих реакций влияют почти все химические факторы. Влияющими на химические реакции факторами могут быть: природа субстрата и реагента, природа растворителя, струтура и вещество катализатора и т. д [1].

В настоящее время известны различные способы получения аминосоединений. Путем алкилирования первичных, вторичных и третичных аминов аммиака, галогеналканамов аммиака можно получить амины, содержащие различные радикалы [2-3].

Наиболее распространенным методом синтеза амида является реакция хлорангидрида с тионилхлоридом с использованием производных карбоновой кислоты. Данное химическое вещество реагирует с амином, образовывая желаемый амид. Например, в карбоновых кислотах с амином различного строения полученные соединения проявляют цитотоксическую и противолейшманиальную активность [4-5].

N,N-(этан-1,2-ди)бит(3-метилбензамид

Экспериментельная часть

Поскольку морфолин является биологически активным соединением, то и синтез различных соединений на его основе, изучение их свойств имеют теоретическое и практическое значение. В литературе представлено несколько исследований по синтезу биологически активных веществ на основе морфолина, синтезированно проявляющего антиоксиданные и антикоагулянтые свойства но основе морфолина [2, с. 48-50]. Украинскими учеными проведен ряд исследований реакций морфолина с моно- и дигалогенными соединениями и изучена стабильность в реакциях термоокисления и биологической активности [3, с. 60-63]. При синтезе амида бензойной кислоты на основе морфолина морфолин первоначально очищали перегонкой, этот процесс осуществляли на основе методики, представленной в литературе. Реакция морфолина с бензойной кислотой можно изборазить следующем образом.

В круглодонную двухгорящую колбу емкостью 100 мл снабженную механической мешалкой и капельной воронкой поместим 12,2 гр бензойной кислоты и 50 мл ацетона. Колбу поместим на масленой бане. Из капельной воронки к реакционной смеси добовляем по капле в течении 1 часа 4,3 мл морфалина.

Реакцию проводили путем постоянного перемещивания при температуре 90-100℃ .

После окончания реакции ростворитель выпаривали при помощи водоструйного насоса и поместили в эксикатор для сушки и отобрали выпавшие  неольчатые кристаллы. Выход продукта составляет 73%.

Для увеличения выхода продукта и определения оптимальных условий реакции переносимой при температуры 129℃  вместе с морфолином проводили в среде ацетона.

Таблица 1.

Влияние температуры на выходы реакции морфолина и бензойной кислотой

При проведении этой реакции смешивание веществ вызывало нагрев сосуда с выделением белого дыма, а выход не превышал 68%. Стекловидная кристаллическая соль была выделена, когда эту реакционную смесь поместили в эксикатор на 1 день.

Из проведенных реакций было установлено, что реакция морфолина с бензойной кислотой идет хорошо, при температуре 100-120℃  и в эквимольном соотношении.

Для дальнейшего увеличения выхода продуктов реакции были проведены опыты с различными мольными соотношениями бензойной кислоты и морфолина в течение 3 часов при температуре 100-120℃ . Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние мольных соотношений реагентов на выход реакции морфолина и бензойной кислоты

Реакции проводили при температуры 100-120 ⁰С и соотношениях 1:2. После окончания реакций содержимое колб помещали в чашки Петри и выпаривали растворители. Затем установлен остаток, существующий в эксикаторе.

Таблица 3.

Влияние продолжительности реакции на выход реакции морфолина и бензойной кислоты

Полученный продукт является кристаллическим веществом и выход реакции составляет 66%. Из таблице 2 и 3 видно, что на увеличение выхода продукта положительно влияет мольное соотношение реагентов и повышение температуры.

Чтобы подтвердить то, что продукт представляет собой морфолин(фенил)метанон, его подвергали ИК-спектроскопии.

Можно отметить, что проведение реакции более 8 часов не приводит к увеличению выхода продукта, а альтернативным условием реакции является смешение реагентов в соотношении 1:2 на масляной бане и нагревание в масляной бане ванны в течение 3 часов.

Результаты и их анализ

Структура и состав полученных соединений установлены физико-химическими методами анализа.

Для увеличения выхода продукта и определения оптимальных условий проведения этой реакции бензойную кислоту разбавляли при соответствующей температуре, затем нагревали до температуры кипения, очищали и готовили к реакции. Морфолин также очищали и готовили к реакции прогонкой при 129℃ .

Для дальнейшего увеличения выхода продукта реакции на реакцию было взято 12,2 г бензойной кислоты и 4,3 мл морфолина, исходя из литературных данных. Морфолин и бензойную кислоту растворяли по отдельности в ацетоне, нагревали при температуре 90-100℃  соотношение реагентов 2:1 и реакцию проводили при температуре 90-100℃ .

В конце эксперимента бесцветную жидкость в колбе удаляли из растворителя с помощью водяного насоса и помещали в эксикатор для сушки. Высушивали в эксикаторе до образования бесцветных кристаллов. Высушенную массу взвешивали для расчета выхода продукта.

Выход морфолина (фенил)метанона составляет 73%. Т(жидк.) = 115-117 ⁰С

¹H спектр ЯМР (400 МГц, CD₃OD, d, м.д., J/Гц): 1.39 (4H, с, CH₃), 2.10 (д 4H(CH₂)₂), 3.56 (с ,2H N-CH₂), 3.88 (2H, с, N-CH₂), 5.26 (1Н, д, J=7.0), 7.29-7.35 (м 4H, ArH), 7.95 (д J=7.0, 1H, 6H).

Реакции с морфолином и бензойной кислотой проводили по описанной выше методике. В результате реакции был синтезирован соответствующий амид. Реакции проводили при 90-100℃ , в качестве растворителя использовали ацетон. На основании приведенных выше результатов лучшие результаты были достигнуты в ацетоне по сравнению с этилацетатом и этанолом.

Список литературы:

1. Shaaban, K.A., Shepherd, M.D., Ahmed, T.A., Nybo, S.E., Leggas, M., Rohr, J.J. Antibiotics. 65 (2012), 615-622.
2. Wu, T.,  Nagle, A., Sakata, T., Henson, K., Borboa, R., Chen, Z., Kuhen, K.,  Plouffe, D., Winzeler, E., Adrian, F. Bioorganic Medical Chemical Letters, 19 (2009), 6970-6974.
3. Abbasi, M. A., Rehman, A., Irshad, M., Siddiqui, S.Z., Ashraf, M. Pakistan Journal of Chemistry, 4 (2014) 26-30.
4. Caliendo, G., Santagada, V., Perissutti, E.,  Severino, B., Fiorino, F., Warner, T.D., Wallace, J., Ifa, D.R., Antunes, E., Cirino, G., Nucci, G.D. European Journal of Medicinal Chemistry 36 (2001) 517–530.
5. García-Ruiz, C., Sarabia, F. Marine Drugs, 12 (2014) 1580-1622.
6. Khatiwora, E., Mundhe, K., Deshpande, N.R., Kashalkar, R.V. Der Pharma Chemica, 4 (2012) 1264-1269.
7. Khatiwora, E., Joshi, P., Puranik, V.G., Darmadhikari, D., Athawale, A., Deshpande, N.R., Kashalkar, R.V. International Journal of Chemical Science, 11 (2013) 12-28.
8. Ryu, J., Shin, K., Park, S.H., Kim, J.Y., Chang, S. Angewandte Chemie International Edition, 51 (2012) 9904 - 9908.