Патент на изобретение №2318799

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3,4′-ДИАМИНО-4-R-БЕНЗОФЕНОНОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения 3,4′-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы

где R=Cl, Br, F, СН₃, ОСН₃,

которые используются в качестве полупродуктов в синтезе азокрасителей, пригодных для крашения белковых волокон и обладающих уникальными показателями термостабильности. Способ включает стадии нитрования замещенных бензофенонов нитратом калия в концентрированной H₂SO₄, нуклеофильного замещения галогена (для R=Cl), при взаимодействии с О- и N-нуклеофилами в ДМФА в присутствии K₂СО₃ и восстановления 3,4′-динитро-4-R-бензофенонов, причем нитрование полученных бензофенонов проводят при температуре 20°С в течение 5 ч и мольном соотношении 4′-нитро-4-R-бензофенон:KNO₃=1.0:1.15, нуклеофильное замещение галогена проводят в течение 1-5 часов при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1.0:1.05, восстановление динитробензофенонов проводят SnCl·2H₂O в 18-% HCl при мольном соотношении 3,4′-динитро-4-R-бензофенон:SnCl₂·2H₂O=1:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч. Целью изобретения является снижение стоимости синтеза, сокращение времени и температуры проведения процесса, повышение чистоты и выходов целевых продуктов. 4 табл.

Изобретение относится к способу синтеза ароматических диаминосоединений, в частности к получению 3,4′-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы

где R=Cl, Br, F, СН₃, ОСН₃,

которые были использованы в качестве полупродуктов в синтезе азокрасителей.

Известен способ получения 3,4′-диаминобензофенона, включающий следующие стадии: нитрование замещенного дифенилкетона 94% HNO₃ (d=1.50) при температуре 70-75°С в течение 12 ч и каталитическое гидрирование динитропродукта, катализируемое 5% Pd/C, процесс проводят в течение 7 ч при температуре 45-47°С. (Process for preparation of 3,3′- or 3,4′-diaminobenzophenones. Y.Keizaburo, S.Kenichi, T.Yoshimitsu, K.Saburo, Y.Akihiro. Пат. 4618714 США. Заявл. 02.05.83, опубл. 21.10.1986. РЖХ 16Н89П, 1987).

Недостатками известного способа синтеза диаминобензофенонов являются: применение агрессивных, вредных для здоровья реагентов (концентрированная HNO₃), использование дорогостоящего катализатора (Pd/C), продолжительное время протекания каждой из стадий процесса, а также необходимость создания жестких условий проведения процессов, что неизбежно приводит к снижению степени чистоты и выходов получаемых соединений.

Цель изобретения – снижение стоимости синтеза, оптимизация условий реакций – сокращение времени и температуры проведения процесса, повышение чистоты и выходов целевых продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве восстанавливающего агента используется SnCl₂·2H₂O, при этом пропадает потребность в использовании дорогостоящего катализатора. К тому же возможна электрохимическая регенерация данного реагента. Вместо концентрированной HNO₃ применяется более удобный при осуществлении синтеза KNO₃, выпускаемый промышленными методами.

Нитрование замещенных субстратов осуществляют в течение 5 ч при температуре 20°С и мольном соотношении 4′-нитро-4-R-бензофенон:KNO₃=1.0:1.15 (в прототипе 70-75°С, 12 ч), замещение галогена осуществляют в среде ДМФА в присутствии K₂СО₃ при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1.0:1.05, восстановление 3,4′-динитро-4-R-бензофенонов проводят раствором SnCl₂·2H₂O в 18%-ной соляной кислоте и мольном соотношении 3,4′-динитро-4-R-бензофенон:SnCl·H₂O=1:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч, что позволяет снизить температуру с 45-47°С до 20°С и уменьшить время процесса с 7 ч до 0.15 ч.

Строение и чистоту промежуточных соединений и целевых 3,4′-диамино-4-R-бензофенонов анализировали методом ПМР, определением температуры плавления и элементного состава.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 3,4′-динитро-4-хлорбензофенон

К раствору 15 г (0,06 моль) 4′-нитро-4-хлорбензофенона в 150 мл концентрированной серной кислоты порциями вносили 6.9 г (0,069 моль) KNO₃. Реакцию проводили в течение пяти часов при температуре 20°С. Затем реакционную массу выливали в воду, осадок отфильтровывали, высушивали и перекристаллизовывали из смеси пропанола-2 и N,N-диметилформамида (3:1). Получают 18 г (97.4% от теории) 3,4′-динитро-4-хлорбензофенона – желтый порошок, т.пл. 127-129°С.

Найдено, %: С 50,7; Н 2,5; N 9,2.

Вычислено, %: С 50,9; Н 2,5; N 9,3.

¹Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 8.82 (d, 2-Н, Н^3′, Н^5′, J=9.5), 8.71 (d, 1-H, Н², J=1.9), 8.18 (m, 3H, Н^2′, Н^6′, Н⁶), 7.87 (d, 1-H, Н⁵, J=8.9).

Аналогично получают 3,4′-динитро-4-R-бензофеноны, где R=Br, F, СН₃, ОСН₃. Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблице 1.

Пример 2. 3,4′-динитро-4-(4-хлорфенокси)бензофенон

К 10.1 г (0.07 моль) карбоната калия и 6.9 г (0.05 моль) 4-хлорфенола в 50 мл N,N-ДМФА вносили 15 г (0,048 моль) 3,4′-динитро-4-хлорбензофенона. Реакцию проводили в течение 5 часов при температуре 40-60°С. Затем реакционную смесь выливали в воду, осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали из смеси пропанола-2 и N,N-диметилформамида (3:1). Получают 19 г (97.1% от теории) 3,4′-динитро-4-(4-хлорфенокси)бензофенона – желтый порошок, т.пл. 142-144°С.

Найдено, %: С 57,1; Н 2,89; N 7,1.

Вычислено, %: С 57,2; Н 2,7; N 7,0.

¹Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 8.41 (d, 2-Н, Н^3′, Н^5′, J=10.4), 8.38 (d, 1-Н, Н², J=1.8), 8.09 (d.d., 1H, Н⁶, J=8.8, J=1.5), 8.02 (d, 2-Н, Н^2′, Н^6′, J=9.6), 7.58 (d, 2H, Н⁽³⁾, Н⁽⁵⁾, J=9.1), 7.31 (d, 1H, Н⁵, J=8.7), 7.24 (d, 2H, H⁽²⁾, H⁽⁶⁾, J=9.4).

Аналогично получают 3,4′-динитро-4-R-бензофеноны, где R=

, , , .

Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблице 2.

Таблица 2.
№	R	Тпл., °С	Выход, %	Найдено			Брутто-формула	Вычислено
				С	Н	N		C	Н	N
1		114-116	97.0	57.2	4.1	11.6	C17H15N3O6	57.1	4.2	11.7
2		192-194	96.9	62.7	3.6	11.5	C19H13N3O5	62.8	3.6	11.5
3		176-177	97.1	63.8	3.8	11.2	C20H15N3O5	63.6	4.0	11.1
4		150-152	97.5	58.2	4.6	15.2	C18H18N4O5	58.3	4.8	15.1

Пример 3. 3,4′-диамино-4-хлорбензофенон

К раствору 5 г (0.016 моль) 3,4′-динитро-4-хлорбензофенона в 20 мл изопропилового спирта при температуре 40°С приливается раствор 43.39 г (0.192 моль) хлорида олова (SnCl₂·2H₂O) в 20 мл 18% HCl. Через 0.15 ч реакционная смесь подщелачивается 25% раствором аммиака до рН=8 и экстрагируется несколькими порциями хлороформа (S=400 мл). После отгонки хлороформа получают 3.6 г (95.1% от теории) 3,4′-диамино-4-хлорбензофенона – желтый порошок, т.пл. 159-160°С.

Найдено, %: С 63,4; Н 4,2; N 11,1.

Вычислено, %: С 63,2; Н 4,4; N 11.3.

¹Н ПМР (DMSO-d6) , мд: 7.53 (d, 2H, Н^2′, Н^6′, J=10.0), 7.45 (d, 1H, Н⁵, J=9.51), 7.05 (d, 1H, Н², J=1.6), 6.67 (d.d., 1H, Н⁶, J=8.7, J=1.4), 6.60 (d, 2H, Н^3′, Н^5′, J=9.0), 6.15 (s, 2H, NH₂), 5.55 (s, 2H, NH₂).

Аналогично получают 3,4′-диамино-4-R-бензофеноны,

где R=Br, F, СН₃, ОСН₃,

, , , .

Физико-химические характеристики этих структур приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3.
№	R	Тпл., °С	Выход, %	Найдено			Брутто-формула	Вычислено
				С	Н	N		C	Н	N
1	Br	160-161	94.7	53.4	3.9	9.5	C13H11BrN2O	53.6	3.8	9.6
2	F	107-109	94.3	67.5	4.9	12.2	C13H11FN2O	67.8	4.8	12.1
3	СН3	177-178	95.1	74.2	6.4	12.2	C14H14N2O	74.3	6.2	12.3
4	ОСН3	154-155	94.9	69.5	5.6	11.3	C14H14N2O2	69.4	5.8	11.5
5		227-228	94.5	68.4	6.3	14.2	C17H19N3O2	68.6	6.4	14.1
6		255-256	94.6	75.0	5.5	13.6	C19H17N3O	75.2	5.6	13.8
7		81-82	94.7	75.7	6.2	13.1	C20H19N3O	75.6	6.0	13.2
8		212-213	95.3	69.4	7.3	17.9	C18H22N4O	69.6	7.1	18.0
9		188-189	94.9	67.2	4.6	8.1	C19H15N2O2Cl	67.3	4.4	8.2

Таблица 4.
№	R	1Н ПМР (DMSO-d6) , мд:
1	Br	7.53 (d, 2Н, Н2′, Н6′, J=10.0), 7.45 (d, 1H, H5, J=9.51), 7.05 (d, 1H, Н2, J=1.6), 6.67 (d.d., 1H, H6, J=8.7, 1.4), 6.60 (d, 2Н, Н3′, Н5′, J=9.0), 6.15 (s, 2Н, NH2), 5.55 (s, 2Н, NH2).
2	F	7.51 (d, 2Н, Н2′, Н6′, J=8.0), 7.10 (d, 1Н, Н5, J=9.55), 7.06 (s, 1Н, Н2), 6.75 (m, 1H, Н6), 6.60 (d, 2Н, Н3′, Н5′, J=7.0), 6.70 (s, 2Н, NH2), 5.35 с (s, 2H, NH2).
3	СН3	7.50 (d, 2Н, H2′, Н6′, J=10.0), 6.95 (d, 1Н, Н5, J=7.55), 6.85 (s, 1Н, Н2), 6.75 (d, 1H, Н6, J=7.5), 6.60 (d, 2Н, Н3′, Н5′, J=9.0), 5.55 (s, 2Н, NH2), 4.55 (s, 2H, NH2), 2.15 (s, 3Н, СН3).
4	ОСН3	7.50 (d, 2H, Н2′, Н6′, J=10.0), 7.02 (s, 1H, Н2), 6.85 (m, 2H, Н5, Н6), 6.58 (d, 2H, Н3′, Н5′, J=9.0), 5.99 (s, 2H, NH2), 4.80 (s, 2H, NH2), 3.84 (s, 3H, ОСН3).
5		7.55 (d, 2H, Н2′, H6′, J=10.0), 7.05 (d, 1H, Н2, J=1.0), 6.8-6.9 (m, 2H, Н5, Н6), 6.55 (d, 2H, Н3′, Н5′, J=9.5), 5.55 (s, 2H, NH2), 4.65 (s, 2H, NH2), 3.8 (m, 4H, N(CH2)2), 2.9 (m, 4Н, O(СН2)2).
6		7.50 (d, Н2′, Н6′, J=8.9), 7.32 (s, 1H, NH), 7.15 (d, 1H, Н2, 1.0), 7.06 (t, 2H, H(3), H(5), J=10.0), 6.89 (d.d., 1H. Н6, J=7.0, 1.2), 6.80 (d, 2H, Н3′, Н5′, J=10.0), 6.65 (d, 1H, Н5, J=7.75), 5.58 (t, 1H, H(4), J=10.0), 7.4 (d, 2H, Н(2), Н(6), J=9.5), 6.02 (s, 2H, NH2), 4.98 (s, 2H, NH2).
7		7.52 (d, 2H, H2′, H6′, J=9.5), 7.29 (s, 1H, NH), 7.07-7.13 (m, 3Н, Н2, Н6, Н(5)), 6.87 (d.d., 1H, Н(6), J=9.5, 1.5), 6.80 (m, 2H, Н(2), Н(4)), 6.64 (d, 1H, Н5, J=9.0), 6.60 (d, 2-Н, Н3′, Н5′, J=10.0), 5.99 (s, 2H, NH2), 4.99 (s, 2H, NH2), 2.25 (s, 3H, СН3).
8		7.49 (d, 2H, Н2′, Н6′, J=10.0), 7.02 (d, 1H, Н2, J=1.5), 6.94 (d, 1H, Н5, J=9.0), 6.85 (d.d., 1H, Н6, J=10.0, 1.5), 6.58 (d, 2H, Н3′, Н5′, J=9.5), 6.00 (s, 2H, NH2), 4.85 (s, 2H, NH2), 2.85 (s, 2СН2, Н(2), Н(6)), 2.55 (s, 2CH2, Н(3), Н(5)), 2.23 (s, СН3).
9		7.55 (d, 2-Н, Н2′, Н6′, J=9.5), 7.42 (d, 2-Н, H(3), Н(5), J=9.7), 7.12 (d, 1-H, Н2, J=1.5), 7.03 (d, 2-Н, Н3′, Н5′, J=9.0), 6.86 (d, 1-Н, Н5, J=9.1), 6.81 (d.d., 1-Н, Н6, J=8.9, 1.9), 6.62 (d, 2-Н, Н(2), Н(6), J=9.5), 6.09 (s, 2H, NH2), 5.24 (s, 2H, NH2).

Пример 4. Получение азокрасителей на основе 3,4′-диамино-4-R-бензофенонов,

где R=Br, F, СН₃, ОСН₃,

, , , .

Указанные диамины диазотируются в стандартных условиях под действием нитрита натрия в среде соляной и серной кислот. Полученные диазосоединения проявили себя как активные диазосоставляющие в реакции азосочетания с ароматическими гидроксосоединениями бензольного, нафталинового и гетероциклического ряда. На их основе синтезированы бисазокрасители, обладающие повышенной устойчивостью к сухому и мокрому трению, стирке и поту, общей формулы:

где R1= , , ,

Формула изобретения

Способ получения 3,4′-диамино-4-R-бензофенонов общей формулы

где R=Cl, Br, F, СН₃, ОСН₃,

включающий нитрование замещенных 4′-нитро-4-R-бензофенонов нитратом калия в серной кислоте, нуклеофильное замещение галогена (для R=Cl) при взаимодействии с О- и N-нуклеофилами и восстановление 3,4′-динитро-4-R-бензофенонов общей формулы

где R=Cl, Br, F, СН₃, ОСН₃,

хлоридом олова (II) в кислом водно-этанольном растворе, отличающийся тем, что нитрование замещенных субстратов осуществляют в течение 5 ч при температуре 20°С и мольном соотношении 4′-нитро-4-R-бензофенон:KNO₃=1,0:1,15, замещение галогена осуществляют в среде ДМФА в присутствии К₂СО₃ при температуре 40-60°С и мольном соотношении субстрат:нуклеофил=1,0:1,05, восстановление 3,4′-динитро-4-R-бензофенонов проводят раствором SnCl₂·H₂O в 18%-ной соляной кислоте и мольном соотношении 3,4′-динитро-4-R-бензофенон:SnCl₂·2H₂O=l:6 при температуре 20°С в течение 0,15 ч.