CC BY
43
Р. С. Бегунов, И. И. Бродский
Синтез 3-(3-амино-4-бромфенил)бензо^]изоксазол-5-амина
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова 150000, Ярославль, ул. Советская, 14; тел. (4852) 44-29-28; факс (4852) 79-77-51
Изучены и оптимизированы условия получения 3-(4-бромфенил)-5-нитробензо|^]изоксазола и его дальнейшей модификации в реакциях нитрования и восстановления. Предложен простой и удобный метод синтеза 3-(3-амино-4-бромфенил)бензо|^]изоксазол-5-амина.
Ключевые слова: бензофенон, 3-(4-бромфе-нил)-5-нитробензо|^]изоксазол, нитрование, БпСЬ, восстановление, ароматические амины.
Ароматические полиаминосоединения находят широкое применение в качестве полупродуктов для синтеза красителей 1-2 и полимерных материалов 3-4. При этом наличие в молекуле полиаминоаренов гетероциклического звена повышает спектр-проявляемых веществом свойств. В связи с этим, изучение закономерностей протекания процессов, лежащих в основе их получения, является одной из приоритетных областей развития современной органической химии.
В данной работе мы предлагаем простой и удобный метод синтеза диаминопроизводного 3-фенил-1,2-бензизоксазола, процесс получения которого представлен на схеме 1.
В качестве базовой структуры для синтеза целевого диамина использовался бензофенон 1, содержащий в орто-положении к кето-группе легкозамещаемый атом хлора. Традиционно синтез изоксазолов осуществляется взаимодействием орто-галогензамещен-ных бензофенонов с гидроксиламином в низших алифатических спиртах при рН = 3—4, с дальнейшей циклизацией полученного оксима в присутствии неорганического основания 5.
О
02^
С1
Вг
Проведение же реакции в среде пиридина, который выступает и в роли растворителя и депротонирующего агента, позволило нам получить 3-(4-бромфенил)-5-нитробензо[^]изо-ксазол (2) без стадии выделения оксима. При этом следует отметить, что попытка синтеза 1,2-бензизоксазола из 2-хлор-4'-бром-3',5-динитробензофенона (3) не увенчалась успехом в результате образования в реакционной массе большого количества побочных продуктов. По-видимому, протекание побочных процессов обуславливалось появлением в субстрате 3 еще одного высоко реакционноспособного центра для нуклеофильной атаки.
Исследование реакционной способности соединения 2 в условиях реакции электро-фильного замещения показало, что нитрование нитросубстрата проходит в мягких условиях при температуре 20 оС в течение одного часа. В результате был получен 3-(4-бром-3-нитрофенил)-5-нитробензо[^]изоксазол (4) с выходом 96%. Наличие в полученном соединении высокоактивного центра для нуклеофильной атаки позволяет увеличить структурное разнообразие соединений данного класса в реакциях с различными нуклеофилами.
Восстановление полученного динитропродукта осуществляли хлоридом олова (II). Перспективность использования данного восстанавливающего агента заключается в возможности его электрохимической регенерации и повторного использования 6.
В целях оптимизации условий проведения процесса получения целевого диамина 5, нами было изучено влияние растворителя на проте О
N02
'Вг
С1
X
Схема 1
2
4
Дата поступления 09.08.06
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. .№ 4
3
1
кание реакции восстановления. В качестве растворителя использовались концентрированные соляная, серная и уксусная кислоты. Результаты представлены в табл.
Таблица
Влияние растворителя на выход целевого аминопродукта (1= 50 оС, 0.15 ч)
№ Растворитель Выход, %
1 36 % HCl 12
2 98 % H2SO4 45
3 100 % CH3COOH 92
Как видно из данных табл., применение в качестве растворителя концентрированных соляной и серной кислот не позволило получить целевой продукт с приемлемыми выходами. Так, при использовании соляной кислоты происходит лишь незначительное образование конечного продукта. Данный факт объясняется плохой растворимостью исходного динитросубстрата. В результате реакция проводилась в гетеро-фазных условиях, что резко замедляло протекание процесса восстановления. Применение концентрированных серной и уксусной кислот позволило осуществлять превращения в гомофазе. Однако проведение реакции восстановления в концентрированной серной кислоте сопровождалось образованием побочных продуктов, вследствие чего снижался выход целевого диамина. Наиболее хорошие результаты были получены при использовании 100% уксусной кислоты. В данных условиях выход целевого продукта составил 92%.
Таким образом, в результате проведенных исследований был разработан простой и удобный способ синтеза 3-(3-амино-4-бромфенил)бензо[^изоксазол-5-амина — продукта многоцелевого применения.
Экспериментальная часть
Получение 3-(4-бромфенил)-5-нитро-бензо[d]изоксазола (2).
К 10 г (0.29 моль) 2-хлор-5-нитро-4'-бром-бензофенона (1) в 20 мл пиридина присыпается 5.10 г (0.07 моль) ЫИ2ОИ • НС1. Реакция проводится при температуре 100—105 оС в течение 30 ч. Выпавший из растворителя продукт отфильтровывается и перекристаллизо-вывается из смеси пропанола-2 : ДМФА = 3 : 1. Выход продукта составляет 93%, Т пл. 243-246 оС. ЯМР *Н спектр (ДМСО), 8, м. д. О, Гц): 8.93 д (1Н, Н4, 1.5); 8.61 д д (1Н, Н6, 9.0, 1.0); 8.13 д (1Н, Н7, 8.0); 8.05 д (2Н, Н2/, И6/, 8.6); 7.89 д (2Н, Н3/, И5/, 7.0). Масс-спектр, ш/г (1отн , %): 318(29) [М]+, 63(100), 75(95), 50(75), 155(67). Найдено, %:
С - 48.84; Н - 2.30; N - 8.71. Ci3H7BrN2O3. Вычислено, %: С 48.93; Н 2.21; N 8.77. M 319.11.
Получение 3-(4-бромо-3-нитрофенил)-5-нитробензо[d]изоксазола (4).
К раствору 10 г (0.03 моль) соединения 2 в 250 мл концентрированной H2SO4, при перемешивании порциями прибавляют 3.38 г (0.03 моль) KNO3. Смесь перемешивают в течение 1 ч при температуре 20 оС. Затем реакционная масса выливается в воду. Выпавший осадок отфильтровывается и перекристаллизо-вывается из смеси пропанола-2 : ДМФА = 3 : 1. Выход продукта составляет 96%, T пл. 210-211 оС. ЯМР 1Н спектр (ДМСО), 8, м.д. (J, Гц): 9.09 с (1Н, Н4); 8.69 с (1Н, Н2');
8.62 д д (1Н, Н6, 8.7, 1.5); 8.27 д д (1Н, H6', 8.4, 2.0); 8.18 д (1Н, Н7, 9.0); 8.15 д (1Н, H5', 8.0). Найдено, %: С 42.94; Н 1.59; N 11.48. C13H6BrN3O5. Вычислено, %: С 42.88; Н 1.66; N 11.54. M 364.10.
Получение 3-(3-амино-4-бромофенил)-бензо^]изоксазол-5-амина (5).
3 грамма (0.008 моль) соединения 4 растворяется в 80 мл ледяной CH3COOH, при 50 оС. Затем раствор 22.3 г (0.01 моль) SnCl2 • 2H2O в 15 мл 36% HCl приливается к раствору субстрата. Через 0.15 ч продукт выделяется экстракцией хлороформом. Выход продукта составляет 92%, T пл. 164-166 оС. ЯМР 1Н спектр (ДМСО), 8, м. д. (J, Гц): 7.56 д (1Н, Н7, 9.5); 7.47 д (1Н, H5', 8.7); 7.37 с. (1Н, Н4); 7.04 с. (1Н, Н2'); 7.02 д д (1Н, Н6, 9.0, 1.0); 6.93 д д (1Н, H6', 8.5, 1.5);
5.62 с. (2Н, NH2); 5.24 с. (2Н, NH2). Масс-спектр, m/z (1отн , %): 303(88) [М]+, 79(100), 52(62), 90(45). Найдено, %: С 51.41; Н 3.38; N 13.78. C13H10BrN3O. Вычислено, %: С 51.33; Н 3.31; N 13.81. M 304.14.
Литература
1. Хиран Б. Л., Малкани Р. К., Ратхор Н. // Кинетика и катализ.- 2005.- Т. 46, №3.- С. 360.
2. №4618714 пат., США. / Keizaburo Y., Kenichi S., Yoshimitsu T., Saburo K., Akihiro Y. // РЖХ.- 1987.- №16 Н89П.
3. №6479706 пат., США. / Santobianco J. G., Nagarajan R., Muller A. J., Bowers J. S. // РЖХ.- 2003.- №19 Н.87П.
4. №58-121256 заявка, Япония. / Keizaburo Y., Kenichi S., Yoshimitsu T., Saburo K., Akihiro Y. // РЖХ.- 1984.- №15 Н157П.
5. King J. F., Durst T. // Canad. J. Chem.-1962.- V.40.- P. 882.
6. Бегунов Р. С., Таранова О. В., Демидова Н. Ю., Филимонова С. С., Орлов В. Ю. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол.- 2003.- Т. 46, №3.- С. 3.
36
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №> 4
