СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-МЕТИЛПИРИМИДИН-4,6-(3Н,5Н)-ДИОНА
METHOD OF PRODUCING 2-METHYLPYRIMIDINE-4,6-(3H,5H)-DIONE

Изобретение относится к способу получения гетероциклических соединений пиримидинового ряда, а именно, 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона, который находит применение для получения мощного малочувствительного взрывчатого вещества - 1,1-диамино-2,2-динитроэтилена (DADNE, FOX 7), а также может найти применение для синтеза биологически активных веществ.
Известен способ получения 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона с выходом 43% [J. Am. Chem. Soc. 62, 606-607, 1940] взаимодействием 1,8 моль ацетамидингидрохлорида с 1,2 моль малонового эфира в растворе 3,5 г металлического натрия в 150 мл абсолютного спирта в течение трех дней, с последующей нейтрализацией концентрированной соляной кислотой и удалением хлорида натрия промывкой водой.
Недостатками способа являются:
- использование труднодоступного, высокотоксичного при обращении и гидролитически нестабильного ацетамидингидрохлорида в кристаллическом виде;
- длительность процесса;
- низкий выход целевого продукта;
- использование концентрированной соляной кислоты, обладающей высокой коррелирующей активностью.
Известен улучшенный способ получения 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона, обеспечивающий 97%-ный выход [Z.Chylen, S.Cudzilo, J.Bladen, and S.Pietzyk, Optimization of 1,1-diamino-2,2-dinitroethelene synthesis. New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice, Czech Republic, 212-216, 2005], последовательным взаимодействием 2,5 моля метилата натрия в 1300 мл метанола и 1 моля ацетамидингидрохлорида с одним молем малонового эфира при комнатной температуре с последующим нагреванием до 50°С и кипячением реакционной массы с обратным холодильником при перемешивании в течении 2-часов и выдержкой в течение 24 часов при комнатной температуре с последующей нейтрализацией реакционной массы концентрированной соляной кислотой до рН 6, фильтрацией нерастворимого продукта и промывкой его водой для удаления хлорида натрия.
Указанный выше способ принят нами в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатками аналога являются:
- использование труднодоступного, высокотоксичного в обращении и гидролитически нестабильного ацетамидингидрохлорида в кристаллическом виде;
- использование концентрированной соляной кислоты для нейтрализации реакционной массы, обладающей высокой коррелирующей активностью.
Кроме того, проверка данного способа показала, что при этом образуется трудно фильтруемый мелкокристаллический осадок целевого продукта.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона, лишенного вышеуказанных недостатков.
Технический результат достигается тем, что в качестве исходного соединения используется ацетонитрил, который последовательно обрабатывают газообразным хлористым водородом в среде дихлорэтан - метанол, метанольным раствором аммиака, затем фильтрацией отделяют от выпавшего хлористого аммония, отгоняют растворители (метанол с дихлорэтаном), разбавляют метанолом и образовавшийся в ходе реакции ацетамидингидрохлорид без выделения обрабатывают малоновым эфиром в присутствии метилата натрия при кипячении, отгоняют метанол, осадок растворяют в воде и подкисляют ледяной уксусной кислотой при температуре 50-55°С. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой и спиртом.
Отличительными признаками изобретения являются:
- использование в качестве исходного соединения ацетонитрила с последующим превращением его в метанольный раствор ацетамидингидрохлорида, вместо нестабильного кристаллического ацетамидина;
- использование уксусной кислоты для нейтрализации раствора продукта в воде вместо соляной кислоты;
- нейтрализация раствора продукта в воде при повышенных температурах для улучшения фильтруемости продукта.
Способ получения 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона иллюстрируется следующим примером.
В реакционную колбу, снабженную механической мешалкой с затвором, термометром и капилляром для дозировки хлористого водорода под слой жидкости, загружают 41,0 г (1,0 моль) ацетонитрила, 35,2 г (1,1 моль) метанола и 46 г дихлорэтана. При температуре от минус 5° до плюс 5°С и перемешивании под слой жидкости пропускают газообразный хлористый водород до поглощения около 40,0 г (~1,1 моль) и температуру реакционной массы постепенно повышают до 20±2°С. Выдерживают при данной температуре в течение 20 часов и получают суспензию ацетиминоэфира в дихлорэтане, которую дозируют к насыщенному раствору аммиака в метаноле (180 мл), поддерживая температуру реакционной массы около 20°С и значение рН реакционной массы больше или равно 8. Затем реакционную массу нагревают до кипения, выдерживают при кипении в течение 15÷30 мин и фильтруют от хлористого аммония.
По окончании фильтрации из полученного раствора отгоняют около 75 мл смеси растворителей (дихлорэтан и метанол), добавляют чистый метанол до полного растворения осадка при комнатной температуре и получают около 490 мл раствора, содержащего около 88 г ацетамидингидрохлорида.
В колбу помещают 170 г метанольного раствора метилата натрия, содержащего 46 г (0,85 моль) метилата натрия, к нему при температуре 20÷25°С и перемешивании приливают полученный по выше описанной методике метанольный раствор ацетамидингидрохлорида (130 мл), содержащего 24 г (0,25 моль) продукта. Затем добавляют 48 г (0,30 моль) малонового эфира. Реакционную массу кипятят в течение 4 часов, отгоняют метанол под вакуумом, остаток растворяют в 150 мл воды, раствор нагревают до 50-55°С и подкисляют ледяной уксусной кислотой (80-120 мл) до кислой реакции, массу оставляют медленно охлаждаться до комнатной температуры, осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой, спиртом и сушат. Получают 27,93 г (88,7% от теоретического) 2-метилпиримидин-4,6-(3Н,5Н)-диона с чистотой более 95%.