Синтез фталимидоэтиловых эфиров алифатических карбоновых кислот

АННОТАЦИЯ

Изучена реакция О-амидоалкилирования алифатических карбоновых кислот β-гидроксиэтилфталимидом в присутствии серной кислоты и определена бактерицидная активность β-бромацетоксиэтилфталимида.

ABSTRACT

The O-amidoalkylation reaction of aliphatic carboxylic acids with β-hydroxyethylphthalimide in the presence of sulfuric acid has been studied, and the bactericidal activity of β-bromoacetoxyethylphthalimide has been determined.

Из литературных данных известно, что при комнатной температуре в присутствии метилолфталимида и серной кислоты протекает реакция С-амидометилирования и образуется мета-производная – 3-фталимидометил-бензойная кислота [2]. Но при этих условиях нельзя внедрить радикал фтальимидоэтила в бензольное кольцо, в качестве основного продукта образуется простой эфир β-гидроксиэтилфталимида [1, с. 10-12]. Процесс образования эфира – обратимый процесс, поэтому для того чтобы равновесие сдвинулось в сторону образования сложного эфира, необходимо удалять воду из реакционной среды. Использование в больших количествах минеральных кислот в реакциях карбоновых кислот с β-ГЭФ приводит к протонированию атома кислорода спирта и уменьшению нуклеофильных свойств спирта.

При продолжении исследований в области реакции C- и О-амидоалкилирования ароматических углеводородов [4, с. 85-110; 3, с. 832-834] и ароматических кислот нами было проведено O-амидоэтилирование уксусной, монохлоруксусной, монобромуксусной кислотами в присутствии серной кислоты.

Реакция O-амидоалкилирования изучена в бензоле в качестве растворителя, и определены способы синтеза соответствующих сложных эфиров.

Серная кислота является активным катализатором реакции этерификация. Однако выход продукта зависит не только от активности и количества серной кислоты, но и от природы карбоновых кислот. Использование исходных реагентов в эквимолекулярных соотношениях в присутствии 1 моля H₂SO₄ приводило к уменьшению сложных эфиров. Уменьшение количества серной кислоты до 0,1 моля приводило к образованию 98,5% продукта. Взаимодействие монохлоруксусной кислоты с b-гидроксиэтилфталимидом (b-ГЭФ) в присутствии Н₂SО₄ протекает при 80⁰С в течение 3 часов, и продуктом реакции является β-хлорацетоксиэтилфталимид:

β-хлорацетоксиэтилфталимид – белый кристаллический продукт с т. пл. Т.105-106⁰C. В ИК-спектре имеются все характерные полосы поглощения (n, см^-1); 721, 798 (дизамещенный бензол), 1707, 3454 -СO-NH-амид, 1496 (d_C-CAr), 3024 (=С-Н в ArH), 2962, 2939 (), 1396 (), 1020, 1192 (-С-О-).

В ПМР-спектре (ДМСО, СНCl_3,d.м.д) 3,8 т (2H, CH₂), 3,99 т (2H, 2CH₂), 4,32 т (2H, CH₂), 7,67-7,77 м (4Н, ArН).

При взаимодействии монобромуксусной кислоты с b-ГЭФом в присутствии серной кислоты продуктом реакции оказался β-бромацетоксиэтилфталимид, выход которого составил 97%:

β-бромацетоксиэтилфталимид с т. пл. Т.129-130⁰C, Rf=0,754 (Silufol, бензол-ацетон 3:1). В ИК-спектре имеются все характерные полосы поглощения (n, см^-1); 721, 775 (дизамещенный бензол), 1709, 3455 -СO-NH-, 1506 (d_C-CAr), 3014 (=С-Н в ArH), 2961, 2900 (), 1430 (), 1191 (-С-О-). Хромато-масс-спектрометр β-бромацетоксиэтилфталимида имеет следующие ионы: молекулярный ион m/z=311 и его ионы составляют m/z 231-173, 160, 132, 104, 77; m / z 189-77 и m / z 167-87, 71, 59, 43.

При использовании трихлоруксусной кислоты выход продукта составлял 96%:

Трихлорацетоксиэтилфталимид с т. пл. Т. 78-79⁰C, R_f=0,58 (Silufol, бензол-ацетон 3:1). В ИК-спектре имеются все характерные полосы поглощения (n, см^-1); 721, 757 (дизамещенный бензол), 1721, 3467 -СO-NH-амид, 1614 (d_C-CAr), 3020 (=С-Н в ArH), 2970 (), 1398 (), 1190 (-С-О-).

В экспериментах с пропионовой кислотой не меняли температуру реакции и отношение реагентов к продукту. Однако когда b-ГЭФ и пропионовая кислота реагировали, в течение 5 часов продукт реакции был низким и оказался равным 17%. В реакции мольное соотношение реагентов b-ГЭФ: пропионовая кислота: H₂SO₄=1:1:1 и выход фталимидоэтилового эфира пропионовой кислоты составляет 29%:

Фталимидоэтиловый эфир пропионовой кислоты является кристаллическим веществом с т. пл. Т. 162-164°С.  В ИК-спектре имеются все характерные полосы поглощения (n, см^-1); 723 (дизамещенный бензол), 1702, 3471 -СO-NH-амид, 1608 (d_C-CAr), 3114 (=С-Н в ArH), 2940 (), 1430 (), 2885 (), 1369 (), 1020, 1280, 1312 (-С-О-).

Синтез фталимидоэтилового эфира каприловой кислоты (К.К) проводили в двух видах условий. При проведении реакции О-амидоалкилирования каприловой кислотой (b-ГЭФ:K.K.:H₂SO₄=1:1,5:3) при температуре 60-70⁰С выход фталимидоэтилового эфира каприловой кислоты составлял 22%. При 80°С в течение 5 часов сложный эфир увеличивался до 35%.

Фталимидоэтиловый эфир каприловой кислоты представляет собой белое кристаллическое вещество с т. пл. Т. 156-157ºС. В ИК-спектре имеются все характерные полосы поглощения (n, см^-1); 714 (дизамещенный бензол), 1706, 1738, 3471 -СO-NH-амид, 1614 (d_C-CAr), 3028 (=С-Н в ArH), 2906 (), 1455 (), 2890 (), 1396 (), 1284, 1310 (-С-О-).

b-ГЭФ также можно получить с помощью двух основных углеродных кислот, в которых образуются моно- или дизамещенные эфиры. Поскольку кислота представляет собой двухосновную кислоту, реакцию проводят в две стадии. При температуре 60-70ºС, b-ГЭФ: A.К.: H₂SO₄=1:1:2 моно-фталимидоэтиловый эфир адипиновой кислоты образуется с выходом 18%:

При 70-80°С, b-ГЭФ: А.К. : H₂SO₄=2:1:3 дифталамидоэтиловый эфир адипиновой кислоты образуется с 22% выходом:

Определены бактерицидная и бактериостатическая активности синтезированных β-моногалогенацетоксиэтилфталимидов на грамотрицательные микроорганизмы Escherichia coli, Salmonella typhi, Pseudomonas aeruginosa, вызывающие кишечно-инфекционные, грибковые и кокковые заболевания; грамположительные микроорганизмы Staphylococcuc aureus, Candida и патогенные микроорганизмы хлопчатника Xanthomonas malvacearum, Fusarium oxysporum. Определена активность этих препаратов на рост и развитие бактерий и грибков Pseudomonas, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma.

Таблица 1

Влияние материалов на грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы

Бактерицидное действие, если 0,5-1,5 мм – бактериостатический эффект, 1,6 мм или более.

Таблица 2

Ограничение предела фитопатогенного роста (мм)