СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3,4-БЕНЗОЦИННОЛИНА
METHOD FOR OBTAINING 3,4-BENZOCINNOLINE

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, а именно к способам их получения в новых реакционных средах-растворителях с участием гетерогенных катализаторов, выбору условий проведения реакций, в частности получению 3,4-бензоциннолина 1 восстановлением 2,2′-динитробифенила 2.
3,4-Бензоциннолин 1 применяется для синтеза соединений, обладающих анальгезирующей и противовоспалительной активностями (Haco-Ges, US 2778829, 1955).
4
4
Известны способы получения 3,4-бензоциннолина 1 из 2,2′-динитробифенила 2 восстановлением с помощью LiAlH (Badger, Pettit; Journal of the Chemical Society, 1951, p. 3211-3215) или NaBH в присутствии Pd (Smith, B. William; Journal of Heterocyclic Chemistry, 1987, vol. 24, p. 745-748). Недостатками являются использование эквимолярных количеств дорогостоящих восстановителей, необходимость водной обработки реакционных смесей, ведущей к образованию сточных вод.
Известен способ получения 3,4-бензоциннолина 1, выбранный нами в качестве прототипа (S. Dehghanpour, F. Afshariazar, J. Assoud. Polyhedron 35 (2012) 69-76), при реализации которого восстановление 2,2′-динитробифенила 2 в 3,4-бензоциннолин 1 (выход 85%) проводится гидразин гидратом при кипячении в этаноле в течение 4 ч в присутствии катализатора 10% Pd/C. Недостатками являются применение дорогостоящего катализатора, высокотоксичного восстановителя и длительное время реакции.
Изобретение решает задачу эффективного синтеза 3,4-бензоциннолина 1 из 2,2′-динитробифенила 2 с высокой производительностью в непрерывном режиме за времена контакта в несколько минут без использования дорогостоящих катализаторов.
Для решения этой задачи используются:
1) сверхкритический растворитель-реагент, предпочтительно, изопропиловый спирт;
2
3
2) гранулированный оксид алюминия AlO в качестве катализатора;
3) трубчатый реактор проточного типа, что позволяет проводить превращения за короткие времена контакта и облегчает масштабирование процесса.
2
3
Восстановление 2,2′-динитробифенила 2 осуществляют в сверхкритическом изопропиловом спирте с применением экспериментальной установки на основе трубчатого реактора проточного типа, содержащего гранулированный гетерогенный катализатор AlO. Исходную смесь подают в реактор двумя потоками. Первый поток - сверхкритический изопропиловый спирт - подают при помощи шприцевого насоса в смеситель, расположенный на входе в реактор, через теплообменник, где нагревают до температуры реакции. Второй поток, раствор 2,2′-динитробифенила 2 в подходящем растворителе, подают в тот же смеситель при помощи поршневого насоса. В качестве растворителя используют изопропиловый спирт с сорастворителем, предпочтительно, бензолом.
Реакцию проводят в интервале температур T=300-360°C и давлении Р=150-220 атм. Время контакта реакционной смеси составляет менее 6 мин. Реакционную смесь на выходе реактора охлаждают и собирают.
Состав жидких продуктов реакции анализировался методом хроматомасс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent 6890N с квадрупольным масс-анализатором Agilent 5973N в качестве детектора. Для анализа использовалась кварцевая колонка HP-5MS (сополимер 5%-дифенил-95%-диметилсилоксана) длиной 30 м, внутренним диаметром 0.25 мм и толщиной пленки неподвижной фазы 0.25 мкм. Развертка - от m/z 29 до m/z 500. Качественный анализ продуктов реакции осуществляют сравнением полных масс-спектров с соответствующими литературными данными и с данными библиотек NIST (190825 соединений) и Wiley7 (375000 масс-спектров). Состав смесей рассчитывают, исходя из площадей пиков компонентов в хроматограммах.
Полученные при восстановлении 2,2′-динитробифенила 2 результаты приведены в таблице 1.
Восстановление 2,2′-динитробифенила 2 (раствор в смеси изопропилового спирта с бензолом в соотношении 7 : 3) при 300°C позволило получить в качестве единственного продукта 3,4-бензоциннолин 1 (конверсия соединения 2 составила 31%). Повышение температуры до 320°C привело к почти количественной конверсии, при этом селективность по продукту 1 составила 98%.
Таким образом, предложенный метод позволяет проводить восстановление 2,2′-динитробифенила 2, приводя к образованию 3,4-бензоциннолина 1 с высокой конверсией и селективностью за времена контакта менее 6 мин с использованием недорогого катализатора.
Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.
Пример 1. Синтез 3,4-бензоциннолина 1.
2
3
2
3
3
2
Синтез 3,4-бензоциннолина 1 осуществляют с применением экспериментальной установки с использованием трубчатого проточного реактора (6.0×8.0 мм, длина 3.0 м), загруженного гранулированным оксидом алюминия AlO объемом 42 см (39.1 г). В реактор загружают AlO (Macherey-Nagel, pH 7±0.5, свободная поверхность по BET ~130 м/г) с размером зерна 50-200 мкм.
Исходную смесь подают в реактор двумя потоками. Первый поток - сверхкритический изопропиловый спирт (расход 7.0 мл/мин) - при помощи шприцевого насоса подают в смеситель, расположенный на входе в реактор, через теплообменник, где нагревают до температуры реакции. Второй поток (расход 3.0 мл/мин) - 1%-ный раствор 2,2′-динитробифенила 2 в смеси изопропилового спирта с бензолом в соотношении 7:3 подают в тот же смеситель при помощи поршневого насоса.
Реакцию проводят в интервале температур Т=300-360°C, предпочтительно, 320-340°C, и давлении Р=150-220 атм. Время контакта составляет менее 6 мин. Реакционную смесь на выходе реактора охлаждают, собирают и анализируют. Полученные результаты представлены в таблице 2.
2
3
Как видно из описания, изобретение решает задачу контролируемого получения 3,4-бензоциннолина селективным восстановлением 2,2′-динитробифенила 2 в выбранном сверхкритическом растворителе на гетерогенном катализаторе оксида алюминия AlO и направлено на получение ценных промежуточных соединений, использующихся в синтезе биологически активных соединений.
Осуществление химических превращений в сверхкритических флюидах-растворителях может быть положено в основу современных технологий получения широкого класса промышленно важных органических соединений и лекарственных веществ.