НОВЫЕ 4-(АЗАЦИКЛОАЛКИЛ)ФТАЛОНИТРИЛЫ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
NOVEL 4-(AZACYCLOALKYL)PHTHALONITRILES AND SYNTHESIS METHOD THEREOF

Изобретение относится к области получения новых 4-(азациклоалкил)фталонитрилов.
4-(азациклоалкил)фталонитрилы могут быть использованы для получения фталоцианинов [Шапошников Г.П., Майзлиш В.Е., Кулинич В.П. // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 2005. Т.48. Вып.7. С.22.; Шапошников Г.П., Майзлиш В.Е. // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 2004. Т.47. Вып.5. С.26], гексазоцикланов [Siling S.A., Shamshin S.V., Grachev A.B., Tsiganova O.YU., Yuzhakov V.I., Abramov I.G., Smirnov A.V., Ivanovskii S.A., Vitukhnovsky A.G., Averjushkin A.S., Bui Chi Lap. // Oxidation Commun. 2000. Vol.4. P.481-494], 4-замещенных фталевых кислот и ангидридов.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение новых 4-(азациклоалкил)фталонитрилов.
Заявляются 4-(азациклоалкил)фталонитрилы общей формулы:
К заявляемым соединениям относятся:
4-(1-Пирролидин-1-ил)фталонитрил а:
4-(4-Фенилпиперазин-1-ил)фталонитрил b:
4-[4-(4-Метоксифенил)пиперазин-1-ил]фталонитрил с:
4-(4-Бензгидрилпиперазин-1-ил)фталонитрил d:
Для соединений данного класса с подобными заместителями известны следующие способы получения:
2
3
1. Способ получения 3- и 4-диметиламинофталонитрилов замещением нитрогруппы в соответствующих 3- и 4-нитрофталонитрилах (Михаленко С.А.; Деркачева В.М.; Лукьянец Е.А. / Ж. Общ. Химии, 1981, 51, No 7, 1650-1657), заключающийся в нуклеофильном замещении нитрогруппы в 3- и 4-нитрофталонитриле избытком солянокислого диметиламина в среде ДМФА с добавлением в качестве депротонирующего агента прокаленного KCO при температуре реакционной массы 75-80°С в течение 1 часа. Выделение продукта проводится посредством охлаждения реакционной массы и выливанием в воду, промыванием осадка водой, сушки и хроматографированием на окиси алюминия бензолом.
2
3
2. Способ получения 4-пиперидинофталонитрила замещением нитрогруппы в 4-нитрофталонитриле (там же), заключающийся в нуклеофильном замещении нитрогруппы в 4-нитрофталонитриле избытком пиперидина в среде N-метилпирролидона с добавлением в качестве депротонирующего агента прокаленного KCO при температуре реакционной массы 20°C в течение 1.5 часов. Выделение продукта проводится как в п.1.
2
3
3. Способ получения 4-диметиламино- и 4-пиперидинофталонитрилов замещением брома в 4-бромфталонитриле (БФН) (там же), заключающийся в нуклеофильном замещении атома брома в 4-бромфталонитриле избытком соответствующего амина в среде ДМФА с добавлением в качестве депротонирующего агента прокаленного KCO при температуре кипения реакционной массы в течение 3 часов. Выделение продукта проводится как в п.1.
2
3
4. Способ получения 4-морфолинофталонитрила замещением брома в БФН (там же), заключающийся в нуклеофильном замещении атома брома в БФН морфолином в среде морфолина с добавлением в качестве депротонирующего агента прокаленного KCO при температуре кипения реакционной массы в течение 3.5 часов. Выделение продукта проводится как в п.1.
Способ получения заявляемых аминофталонитрилов в литературе не описан, а получить их ни одним из указанных способов не удается.
2
3
2
3
Поставленная задача достигается тем, что данные соединения (схема 1) получают с помощью реакции нуклеофильного замещения атома брома в БФН соответствующими N,N-циклоалкиленаминами, протекающей в присутствии депротонирующего агента KCO, и образующегося in situ каталитического комплекса CuI/дипиридил, при мольном соотношения реагентов БФН: амин: CuI: дипиридил: KCO = 1:1.2:0.1:0.1:1.5, температуре 90-95°C, в течение 12 часов. Выделение целевого продукта проводится после охлаждения и фильтрования реакционной массы от нерастворившихся примесей и разбавления фильтрата водой.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Примеры 1-5 показывают реализацию настоящего изобретения по способу получения 4-(азациклоалкил)фталонитрилов с использованием лабораторного оборудования.
Пример 1. 4-Бромфталонитрил получен аналогично [Abramov I.G., Smirnov A.V., Ivanovskii S.A., Abramova M.B. and Plachtinsky V.V. // Heterocycles. 2001, 55, 1161.].
4-(Пирролидин-1-ил)фталонитрил а:
3
3
1
1
-1
2
3
6
В колбу, снабженную капилляром для ввода азота, загружали 4 смДМФА, 0.3 г (1.45 ммоль) БФН, 0.15 г (1.74 ммоль) пирролидина, 0,025 г (0.16 ммоль) α,α'-дипиридила, 0,03 г (0,16 ммоль), CuI 0,3 г (2,17 ммоль) прокаленного KCO. Реакционную массу в токе азота нагревали до 90-95°C и перемешивали при этой температуре в течение 12 ч. После окончания реакции смесь охлаждали и отфильтровывали. Фильтрат разбавляли 10 см воды. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали водой и перекристаллизовывали из этанола. Выход продукта 0,19 г (67.7%) т.пл. 146-148°C. Спектр H ЯМР H (ДМСО-d) δ, м.д., J, Гц: 2.0 (4Н, с), 3.35 (4Н, с), 6.83 (1Н, d, 8.9), 7.06 (1Н, s), 7.66 (1Н, d; 9.2). ИК спектр (KBr), см: 2213, 1542 (CN), 1607, 1519 (Ph).
Примеры 2-4. Реакцию замещения проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что в качестве реагента используют фенилпиперазин b, 4-метоксифенилпиперазин с, 4-бензгидрилпиперазин d соответственно.
-1
4-(4-Фенилпиперазин-1-ил)фталонитрил b. Выход продукта 0,21 г (50.3%), т.пл. 140-142°C. Спектр 1Н ЯМР 1Н (ДМСО-d6) δ, м.д., J, Гц: 3.30 (3Н, с), 3.55 (8Н, с), 6.89 (2Н, с), 7.25 (2Н, s), 7.35 (1Н, d, 9.5), 7.65 (1Н, с), 7.79 (1Н, d, 8.8). ИК спектр (KBr), см: 2217, 1547 (CN), 1597, 1509 (Ph), 1227 (-O-), 1031 (O-C), 824 (1,4-Ar).
1
1
-1
6
4-[4-(4-Метоксифенил)пиперазин-1-ил]фталонитрил с. Выход продукта 0,239 г (51.9%), т.пл. 186-188°C. Спектр Н ЯМР Н (ДМСО-d) δ, м.д., J. Гц: 3.30 (4Н, с), 3.65 (4Н, с), 6.83 (1Н, t, 6.0), 6.99 (2Н, д; 6.6), 7.20-7.30 (2Н, m), 7.30-7.37 (1Н, m), 7.61 (1Н, s), 7.78 (1Н, dd, 9.0, 4.8). ИК спектр (KBr), см: 2217, 1548 (CN), 1595, 1496 (Ph).
1
1
-1
6
(4-Бензгидрилпиперазин-1-ил)фталонитрил d. Выход продукта 0,254 г (46.4%), т.пл. 83-86°C. Спектр Н ЯМР Н (ДМСО-d) δ, м.д., J, Гц: 2.44 (3Н, с), 3.44 (4Н, с), 4.32 (1Н, с), 7.15-7.25 (3Н, t, 7.1), 7.25-7.34 (4Н, t, 7.6), 7.40-7.47 (4Н, m), 7.48 (1Н, d, 2.2), 7.73 (1Н, d, 9.5). ИК спектр (KBr), см: 2217, 1545 (CN), 1596, 1490 (Ph).
Технический результат заключается в получении новых 4-(азациклоалкил)фталонитрилов не описанным для данного класса соединений способом.