СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 4-(1-АДАМАНТИЛ)АНИЛИНА

Изобретение относится к органической химии, а точнее к способам получения первичного ароматического амина - 4-(1-адамантил)анилина, являющегося полупродуктом для органического синтеза и получения полимерных материалов.

Известен способ получения 4-(1-адамантил)анилина восстановлением 1-(4′-нитрофенил)адамантана водородом в метаноле в присутствии скелетного никеля в качестве катализатора. Реакцию проводят в течение 3 часов при 20°С и давлении водорода 20 атмосфер. Выход продукта 90,7% [Ф.Н. Степанов, Е.И. Диколенко, Г.И. Даниленко. Адамантан и его производные. Реакции замещения в адамантанах. Журн. органической химии, т. 2, в. 4, с.640-643].

Реализация предложенного способа требует использования труднодоступного 1-(4′-нитрофенил)адамантана и применения автоклавной техники, для осуществления гидрирования при избыточном давлении.

Известен способ получения 4-(1-адамантил)анилина с выходом 78% взаимодействием анилина, соляной кислоты и хлорида цинка с 1-адамантанолом в автоклаве при 175°С в течение 33 часов. [F.H. Howell. Alkylation and aralkylanion of aromatic amines. Canadian patent 1 185 612]. Способ является небезопасным из-за применения автоклавной техники для осуществления реакции при длительном нагревании водного раствора выше 100°С.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения 4-(1-адамантил)анилина по реакции 1-бромадамантана с ацетанилидом в присутствии 14 мольных процентов безводного хлорида алюминия в качестве катализатора. Реакцию осуществляют при перемешивании и поддержании температуры, равной 140°С, в течение 36 часов. Полученный 4-(1-адамантил)ацетанилид растворяли в метаноле и обрабатывали соляной кислотой в течение 24 ч при кипении раствора, после чего кислоту нейтрализовывают гидроксидом калия. [Synthesis and characterization of novel adamantine-based copoly(aryl ether ketone)s with low dielectric constants. Zhi Geng, Yaning Lu, Shilling Zhang, Xu Jiang, Pengfei Huo, Jiashuang Luan, Guibin Wang. Polym Int (2013)].

К недостаткам способа относятся длительность проведения реакций и необходимость использования избыточного количества ацетанилида (на 1 моль 1-бромадамантана берут 11.4 моль ацетанилида).

Техническим результатом является создание простого способа получения 4-(1-адамантил)анилина с использованием коммерчески доступных исходных соединений с хорошим выходом целевого продукта.

Технический результат достигается адамантилированием 1-адамантанолом ацетанилида в присутствии кислоты Льюиса, в качестве которой использовался трифлат алюминия, в количестве 10 мольных процентов, при нагревании эквимольных количеств реактантов в среде нитрометана при температуре кипения растворителя в соответствии со схемой:

Максимальная конверсия реактантов, определенная путем мониторинга хода реакции с использованием хромато-масс-спектрометрии, достигается за 6 часов. Образующийся на первой стадии 4-(1-адамантил)ацетанилид может быть выделен из реакционной массы с помощью флеш-хроматографии с выходом 88%.

Гидролиз полученного 4-(1-адамантил)ацетанилида под действием водно-метанольного раствора соляной кислоты, протекающий в течение 2 часов при кипении реакционной массы, и последующая нейтрализация стехиометрическим количеством гидроксида натрия приводит к получению целевого продукта с выходом 96% (или выход в расчете на две стадии 84%) в соответствии со схемой:

В отличие от прототипа в предлагаемом способе применяют эквимольное количество реактантов - 1-адамантанола и ацетанилида и меньшее количество катализатора - 10 мольных процентов трифлата алюминия. Кроме того, существенно сокращено время осуществления реакций - до 8 часов, по сравнению с 60 ч в прототипе.

Получение 4-(1-адамантил)ацетанилида

В 7 мл нитрометана вносят 0.250 г (0.00164 моль) 1-адамантанола, 0.223 г (0.00164 моль) ацетанилида и 0.078 г (0.000164 моль) трифлата алюминия. Реакционную массу перемешивают при кипении растворителя в течение 6 часов. Затем реакционную смесь переносят в делительную воронку, содержащую 20 мл 1 М соляной кислоты и 5 мл хлороформа. Органический слой отделяют, упаривают на ротационном испарителе. Продукт выделяют с помощью флеш-хроматографии, проводя элюирование хлороформом. Выход 88%. Т_пл 146-147°С.

ИК-спектр (KBr), ν/см^-1: 3305, 3259 (N-H), 3115, 3072, 3045 (C_sp ²-H), 2902, 2846 (C_sp ³-H), 1672 (C=O), 1604, 1514 (C_sp ²-C_sp ²), 1541 (NH).

Спектр ЯМР ¹Н (399.78 МГц, CDCl₃, δ, м.д.): 1.70-1.81 (м, 6Н, СН₂), 1.88 (уш.с, 6Н, СН,), 2.08 (уш.с, 3Н, СН), 2.14 (с, 3Н, СН₂), 7.25-7.30 (м., 2Н), 7.40 7.45 (м., 2Н), 7.79 (уш.с, 1Н, NH).

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 24.31 (СН₃), 28.86 (СН), 35.79 (С), 36.69 (СН₂), 43.13 (СН₂), 119.93 (СН), 125.23 (СН), 135.28 (С), 147.46 (С), 168.58 (С=O).

Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (I_отн (%)): 269 (99, М⁺), 170 (100), 227 (55), 212 (36).

Получение 4-(1-адамантил)анилина

В 40 мл метанола растворяют 4.33 г (0.016 моль) 4-(1-адамантил)ацетанилида. Затем прибавляют 23.6 г (0.64 моль) соляной кислоты, выпавший осадок нагревают при кипении реакционной массы в течение двух часов. Образовавшийся раствор переносят в делительную воронку, прибавляют раствор гидроксида натрия до нейтрализации. Целевой продукт экстрагируют хлористым метиленом. Растворитель отгоняют на ротационном испарителе. Выход 96%. Т_пл 106-107°С.

ИК-спектр (KBr), ν/см^-1: 3464, 3371 (N-H), 3062, 3028, 3012 (c_sp ²-H), 2899, 2843 (c_sp ³-H), 1624 (N-H), 1517(C_sp ² - C_sp ²).

Спектр ЯМР ¹Н (399.78 МГц, CDCl₃, δ, м.д.): 1.69-1.80 (м, 6Н, СН₂), 1.85-1.90 (м., 6Н, СН₂), 2.07 (уш.с., 3Н, СН), 3.53 (уш.с, 2Н, NH₂), 6.63-6.67 (м., 2Н), 7.13-7.17(м., 2Н)

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 29.04 (СН), 35.40 (С), 36.86 (СН₂), 43.42 (СН₂), 114.99 (СН), 125.67 (СН), 141.90 (С), 143.87 (С).

Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (I_отн (%)): 227 (70, М⁺), 170 (100), 133 (24), 106 (17).