2, 2-диалкил-2н-имидазол-1-оксиды как промежуточные соединения для получения стабильных радикалов имидазолина и способ их получения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 1)5 С 07 О 23 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР ЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юк, И.А.Григорьев и Л,Б.ВоИэобре еским сое илН-ими В 1 В 2 и Вз(21) 4483026/04 (22) 16.09.88 (46) 23.10,92, Бюл. й. 39 (71) Новосибирский институт органической химии СО АН СССР (72) И.А,Кирил лодарский (56) Володарский Л,Б., Лысак А.Н., Коптюг В.АХГС, 1968, с, 334, (54). 2,2-ДИАЛКИЛН-ИМИДАЗОЛ-ОКСИДЫ КАК ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ РАДИКАЛОВ ИМИДАЗОЛИНА И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение касается гетероциклических соединений, в частности получения 2,2- диалкилН-имидазол-оксу ов общей формулы В 1=й-СВ 2 ВЗ-й - Н, где В 1-з - см, ниже, полупродуктов для синтеза стабильных радикалов имидазолина, применяемых в качестве антиоксидантов, антидетонаторов,аналитических реагентов, Цель - создание нового способа получения тение относится к новым химидинениям, а именно 2,2-диалдазол-оксидам формулы , где имеют следующие значения::=ХЫ 21770322 А 1 новых полупродуктов для укаэанного назначенияя. Синтез ведут реакцией при 56-100 С гидроксиминометилкетона с алифатизеским кетоном и ацетатом аммония в уксусной кислоте с последующим выделением целевого продукта, Значения В 1, Вг, Вз; выход, , т.пл., С, брутто-ф-ла: а) СбНб, СНз, СНз, 90, 108-109, С 11 Н 12 йгО; б) СбНб, СНЗ, (СН 2)Т-СНз, 60, масло, С 1 вН 2 бй 20; в СбНб СНз, СН 2-С(0 ОС 2 Нб, 40, 58-61, С 14 Н 1 бйгОЗ г) СбНб, СНз, СН 2 СН 2 С(0)ОСНз, 80, масло С 14 Н 1 бйгОЗ; д) СбНБ, СНЗ, СН 2-СН 2-С(ООН, 60, 107-109, С 1 зН 14 й 20 з: е) СбНб, СН 2 СН 2 СНз, СН 2 СН 2 СНз, 67, 77-79, С 1 БН 2 ойгО; ж) СНз, СНзСНз, 63, 27-29, СбН 1 ойгО; з) СН=йОН, СНз, СНЗ, 60, 186- 188, СбН 9 йз 02; и) и-й 02"Сб Н 4, СНз, СНз, 56, 213-214, С 11 Н 11 йзОз; к) Сй, СНз, СНЗ, 75, 43-45, СбНтйзО; л) С(ООСНз, СНз, СНЗ, 68, 80-82, С 7 Н 1 ой 20 з 1 м) С(О)йН 2, СНз, СНз, 68, 204-206, СбНайз 02; н) п-Нгй-СбН 4, СНз, СНз, 22, 188-190, С 11 Н 1 зйзО, Новые вещества доступнее известных,е) В 1=СбНб, Вг=ВЗ-СНгСНгСНЗ ж В 1=В 2=Вз=СНзэ) В 1=СН=йОН, В 2=Вз=СНзи) В 1=п 02 йСбН 4, В 2=Вз=СНзк) В 1=Сй, В 2=Вз=СНзл) В 1 СООСНЗ, Вг=Вз СНзм) В 1-СОйН 2, Вг-ВЗ=СНзн) В 1=п-Н 2 й СбН 4, В 2=Вз=СНз2,2-ДиалкилН-имидазол-о ксиды указанного строения, содержащие альдонитронную группу в составе гетероцикла, могут быть использованы в качестве промежуточных соединений для получения стабильных нитроксильных радикаловимидазолина, которые могут применяться вкачестве ингибиторов полимеризации, антидетонаторов, антиоксидантов, радиаци онных сенсибилизаторов, аналитическихреагентов, индикаторов движения подземГЫх вод, спиновых меток и зондов.Цель изобретения - получение новых 2,2 диаГ 1 ХилН-имидазол-оксидов, которые являются прЬГлвжутОчными СОединвнИямИ дЛяоолуцения стабильных нитроксильных радикалов, содержащих различные функциональные группы, простым способом из доступныхисходных гидроксиминометил кетонов.Изобретение иллюстрируется следующими примерами,П р и м е р 1. Получение 2,2-диметилфенидН-имидазол-оксида (а).Смесь 1 г гидроксиминометилфенилкетона, 5 мл ацетона. 5 мл уксусной кислоты и3 г ацетата аммония кипятят на водянойбане с обратным холодильником 2 ч, послечего реакционную массу разбавляют 50 млводы и экстрагируют хлороформом 5 раз по50 мл, Экстракт сушат М 9804 хлороформуг 1 аривают, остаток хроматографируют наколонке с силикагелем, элюент - эфиргексан 1:1, Полученный 2 Н-имидазол-оксид (а) перекристаллизовывают из смесиэтилацетат - гексан 1:1, Выход - 1,14 г(90), т.пл, 108-109"С. ИК спектр (КВг), Р,см: 3090 (К=С-Н), 1520, 1580 (С=К 1. УФспектр (этанол), Л макснм, (9 е): 237 (4 30)280 (4,24). Спектр ПМР в (СОз)гСО, д, м,д1,53, 6 Н, с, (Гем. СНз), 7,60, 3 Н, м, 8,10, 2 Н,м. (С 6 Н 5), 8,10, 1 Н, с, (К=СН).Найдено, %: С 70,1; Н 6,3, К 14,9С 1гКгОВычислено, %. С 70 2; Н 6,4; К 14 9.П р и м е р 2. Получение 2-метил-октил-фенилН-имидазол-оксида (6).Смесь 1 г гидроксиминометилфенилкетона, 5 Глл деканона, 5 мл уксусной кислоты и 3 г ацетата аммония нагревают накипящей водяной бане 4 ч, после чего реакционную массу разбавляют 50 мл воды иэкстра гируют хлорофо рмом 3 раза по 20 мл.Экстракт сушат М 9304, хлороформ упаривают, остаток хроматографируют на колонке ссиликагелем, элюент - эфир - гексан 1:1.2 Н-имидазол-оксид (б) получают в видеслегка коричневатого масла; выход 1,2 г(2-СНз), 0,83, ЗН, м, 1,20, 12 Н, м, 2,03, 2 Н, м,СНг)7 СНз), 7,50, ЗН, м, 7,83, 2 Н, м, (СбН 5),7,77, 1 Н; с, (К=СН).Найдено, %; С 75,5; Н 8,9; К 9,3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 С 1 вНгвКгОВычислено, %, С 75,7; Н 9,2; К 9,8.П р и м е р 3. Получение 2-метил+фенил-этоксикарбонилметилН-имидазол 1-оксида ( в).Смесь.1 г гидроксиминометилфенилкетона, 3,5 мл ацетоуксусного эфира, 5 мл уксусной кислоты и 3 г ацетата аммониянагревают на кипящей водяной бане 4 ч,после чего реакционную массу разбавляют50 мл воды и экстрагируют этилацетатам 5раз по 50 млЭкстракт сушат МцЯ 04, этилацетат упаривают, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент-эфир.Полученный 2 Н-имидазол-оксид ( в) перекристаллизовывают из смеси этилацетат -пентан 1:3, Выход - 0,7 г (40%), т пл. 5861 С, ИК спектр (КВг), ю см: 3090 (К=СН), 1730 (СО), 1570, 1510 (С=К), Уф спектр(СНз), 3,08,2 Н, с,(СНг),7,53, ЗН, м,7,87,2 Н,м, (СаН 5), 7,80, 1.Н, с, (К=СН),Найдено, %: С 64,3; Н 6,3; К 10,4С 14 Н 16 КгОзВычислено, %: С 64,9; Н 6,2; К 10,8.П р и м е р 4. Получение 2-метил-(2-метоксикарбонитрил)-4-фенилН-имидазол 1-оксида ( г),Смесь 1 г гидроксиминометилфенилкетона, 4 мл метилового эфира левулиновойкислоты, 5 мл уксусной кислоты и 3 г ацетатааГлмония нагревают на водяной бане 4 ч,после чего рсакционную массу разбавляют50 мл воды и экстрагируют хлорофорГлогл 3раза по 20 мл. Экстракт сушат МцЯ 04, хлороформ упаривают, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент -эфир. 2 Н-имидазол-оксид (г) получают ввиде желтоватого масла, Выход - 1,4 г(80%).ИК спектр (СС 4), ю, см "; 3080 (К=С-Н),1740 (СО), 1570, 1510 (С=К), Уф спектр (этанол), Л макснм, (ц Е: ): 237 (4,21), 282(4,13). Спектр ПМР в СОСз, д м,д 1,62,ЗН, с,(СНз), 2,27,4 Н, м, (СНгСНг), 3,57,3 Н,с, (ОСНз). 70,53, ЗН, м, 7,90, 2 Н, м, (СБНн),7,90, 1 Н, с, (К=СН),Найдено, %: С 64,3; Н 5,7; К 10,5С 14 Н 16 КгОзВычислено, %: С 64,9; Н 6,2; К 10,8.П р и м е р 5. Получение 2-метил-(2 карбоксиэтил)-4-фен илН-и мида зол-оксида (д),Смесь 3 г гидроксиминометилфенилкетона, 9 г левулиновой кислоты, 20 мл уксусной кислоты и 9 г ацетата аммониянагреваот на кипящей водяной бане 4 ч,после чего реакционную массу разбавляют150 мл воды и экстрагируют хлороформом 5 раз по 60 мл, Экстракт промывают насыщенным раствором Ка 2 СОз раза по 50 мл, водные вытяжки объединяют и нейтрализуют 20 серной кислотой. Полученный раствор фильтруют через бумажный фильтр и снова экстрагируют хлороформом 5 раэ по 50 мл. Экстракт сушат М 9 Я 04, хлороформ упаривают, остаток растирают с сухим эфиром. Образовавшийся осадок соединения (д) перекристаллизовывают из смеси этилацетат - гексан 1:1,СВыход - 3 г (60 Я т.пл.107-109 С. ИК спектр (КВг), м, см: 3090 (К=С-Н), 1695 (СО), 1570, 1510 (С=К). УФ спектР(этанол), Лмакс нм, (9 Е ); 236 (4,22), 238 (4,15). Спектр ПМР в СООз, д м.д.; 1,63, ЗН, с, (СНЗ), 2,23, 4 Н, м, (СН 2 СН 2), 7 50, ЗН, м, 7 87, 2 Н, м, (СбН 5), 7 87, 1 Н, с, (К=СН), 10 23, 1 Н, уш, (ОН),Найдено,; С 63,0; Н 5,7; К 11,2 С 1 зН 14 К 20 зВычислено,: С 63,4; Н 5,7; К 11,4.П р и м е р б. Получение 2,2-дипропил-фенилН-имидазол-оксида (е).Смесь 1 г гидроксиминометилфенилкетона, 4 мл дипропилкетона, 5 мл уксусной кислоты и 3 г ацетата аммония нагревают в кипящей водяной бане 5 ч, после чего реакционную массу разбавляют 50 мл воды и экстрагируют хлороформом 3 раза по 20 мл, Экстракт сушат МдЯОа, хлороформ упаривают, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент - эфир - гексан 1:1. 2 Н - имидазол-оксид(е) перекристаллизовьгвают из гексана, Выход - 1,1 г (67 а 1), т,пл.77-79 С, ИК спектр (КВг), ю, см3080 (К=С-Н), 1570, 1510 (С=К). УФ спектр (этанол) Л макс., нм, (д Я ): 238 (4,18), 280 (4,11). Спектр ПМР в СО 4, д м.д.: 0,87, 10 Н, м, 1,94, 4 Н, м, СН 2 СН 2 СНз)2), 7,50, ЗН, м, 7,93, 2 Н, м, (СбНб), 7,87, 1 Н, с, (К=СН).Найдено, о : С 74,0; Н 8,2; К 11,2 С 15 Н 20 К 20Вычислено,: С 73,7: Н 8,3; К 11,5, П р и м е р 7, Получение 2,2,4-триметил Н-глмидазол-оксида (ж).Смесь 2 г гидроксиминоацетона, 5 мл уксусной кислоты, 10 мл ацетона и 3 г ацетата аммония кипятят с обратным холодильником 1 ч, после чего реакционную массу выливали в 100 мл воды и экстрагируют хлороформом 5 раз по 20 мл. Экстракт сушат М 9 ЯО 4, хлороформ упаривдют, Остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент - хлороформ, Полученный 2 Н-имидазол-оксид(ж) возгоняют в сублиматоре при 2 мм рт.ст, и 100 С, Выход - 2,0 г(63 Я т,пл. 27-29 С. ИК спектр (СС 4), ю, см 3130 (К=С-Н), 1605, 1520 (С=К), УФ спектр 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55(этанол), Лмакс, нм, (д г ): 283 (3,91), Спектр ПМР в СС 4, д, м,д,: 1,46, 6 Н, с, (2-СНз), 2,30, ЗН, с, (4-СНз), 7,23, 1 Н, с, (К=СН).Найдено,: С 56,6; Н 8,4; К 22,2 СбН 1 ОК 2 ОВычислено, %: С 57.1; Н 8,0; К 22,2, П р и м е р 8. Получение 4-гг 1 дроксиминометил,2-диметилН-имидазол-оксида (з),Смесь 2 г дигидроксиминоацетата, 10 мл ацетона, 1 мл уксусной кислоты и 3 г ацетата аммония нагревают на кипящей водяной бане 1 ч, после чего реакционную массу выливают в 100 мл насыщенного раствора КаС и экстрагируют этилацетатом 10 раэ по 30 мл. Экстракт сушат МдЯО 4, этиллацетат упаривают, к образовавшейся массе приливают 50 мл гептана и снова упаривают. Остаток растирают с 20 мл этилацетат - гексан - 1:1, осадок 2 Н-имидазол-оксида ( 3) отфил ьтро вы вагот и перекристаллизовывают из хлороформа, Выход - 1,6 г (60 о ), т,пл, 186-188 С. ИК спектр (КВг), ю, см 1: 3090 (К=С-Н), 1610, 1590, 1530 (С=К). УФ спектр (эта нол), Л макс. нм, (д я): 231 (4,50), 292 (4,04), Спектр ПМ Р о (СОз)2 ЯО, д, м.д,: 1,43, бН, с, (Гем, СНз), 7,73,Н, с, (О К=СН), 7,97, 1 Н, с, (О-К=СН), 12,43, 1 Н, уш, (ОН),Найдено, о : С 46,5; Н 5,9; К 27,4 СбНЯКЗО 2Вычислено, о : С 46,5; Н 5,9 К 27,1.П р и м е р 9, Получение 2,2-диметил- (4-нитрофен ил)-2 Н-имидазол-оксида ( и).Смесь 3 г и-нитроизонитрозоацетофенона. 25 мл ацетона, 9 г ацетата аммония и 15 мл уксусной кислоты кипятят с обратным холодильником 1 ч. Реакционную массу охлаждают до 20"С, выпавший осадок соединения (и) отфильтровывают и перекристаллизовывают иэ этанола. Выход - 2,0 г (5 бо ), т,пл, 213-214 С. ИК спектр (КВг), ю, см: 3100 (К=С-Н), 1520, 1350 (КО 2). УФ спектр (этанол), Л макс нм, (9 б ); 282(4,41), Спектр ПМР в СОСз, д, м.д.: 1,67, бН, с, (Гем. СНз), 7.87, 1 Н, с, (К=СН), 8,17, 8,43, АА ВВ, =9 Гц, (СбН 4).Найдено, %: С 56,7; Н 4,0; К 18,1 С 11 Н 11 КЗОЗВычислено,: С 56,о, Н 4,8; К 18,0.Нижеследугощие примеры иллгостриругот синтез соединений (к-и) химигеской модификацией функциональных групп в молекулах соединений (а-и):П р и м е р 10. Получение 2,2-диметил-цианоН-имидазол-оксида (к).К суспензии 6 г соединения (з) в 100 мл хлороформа приливаот 20 мл триэтиламинаи перемешивают до полного растворения, Кобразовавшемуся раствору по порциямприсыпают 8 г п-толуолсульфохлорида, Через 0,5 ч реакционную массу тщзтельно промывают насыщенным раствором КаС 1 исушат Мц 504, раствор упаривают. Соединение (1 к) выделяют хроматографией на колонке с силикагелем, элюент - хлороформ, ивозгоняют в сублиматоре при 10 мм рт.ст. и80 С. Выход - 4,0 г(75%), т.пл. 43-45 С. ИКспектр (КВг), ъ, см: 3150 (К=С-Н), 1660,1495 (С=К), УФ спектр (этанол), Л, нм, (1 цк): 315 (3,57), 243 (2,78). Спектр ПМ Р в СС 14,д, л,д.: 1,60, 6 Н, с, ( ем, СНз), 7,45, 1 Н, с,(К=-С-Н),Найдено, %: С 52,3; Н 5,2; К 30,2С 5 Н 7 КЗОВычислено, %: С 52,5, Н 5,2; К 30,6,П р и м е р 11. Получение 2,2-диметилметоксикарбонилН-имидазол-оксида (1 л),К раствору 0,6 г соединения ( к) в 40 млметанола приливают 1 л триэтиламина, "1 ерез 4 ч раствор упаривают, приливают 10 млметанола и прикапывают 2% соляную кислоту до рН=1. Метанол упаривают, остатокэкстрагируют хлороформом 3 раза по 5 мл,Экстракт сушат М 9804 и упаривают. Палученное соединение (1 л) перекристаллизовывают из смеси этилацетат - гексан 1:1,Выход - 0,5 г(68%), т.пл 80-82 С. ИК спектр, С 6 НОКзогВычислено, %; С 46,2; Н 5,8; К 26,9,П р и м е р 13, Получение 4+1-аминофенил)-2,2-диметилН-имидазол-оксида (1 н),К суспензии 2 г соединения (1 и) в 50 млметанола прибавляют 1 г никеля Ренея Юги 3 мл 30% раствора гидразина и перемеши 20 вают 5 ч. Катализатор отфильтровывают,промывают горячим этанолом, обьединенный раствор упаривают, Остаток разделяютхроматографией на колонке с силикагелем,5 злюент - хлороформ, Полученное соединение (и) возгоняют при 2 мм рт.ст, и 170 С.Выход 0,5 г(22%), т.пл, 188-190 С. ИК спектр(КРг), и, см: 3350, 2100, 1650 (К 12), 1590,1530 (С=К). УФ спектр (этанол), Л, нм,10 (1 ц ф 365 (4,05), 300 (4,16), 263 (4,03).Найдено, %: С 64,9; Н 6,5; К 21,1.С 11 Н 1 зКзОВычислено, %: С 65,0; Н 6,5; К 20,7,По сравнению с другими промежуточны 15 ми соединениями при синтезе нитроксильных радикалов, такими как соединенияиЦВ Р4 И5;. , б ц .рВ Ц.12ця дгдеХ=ОН, Н,В 4=Н, А 1 К, Аг, НесВ 5, ВгВ 7=Ай25 Новые соединения 1 более доступны,поскольку более доступны исходные идроксиминометилкетоны с различными заместителями В 1.Изобретение может быть использовано для30 синтеза ценных нитроксильных радикалов.Формула изобретения2,2-ДиалкилН-имидазол-оксидыГХ35 "Ъгде а) В 1-С 5 Н 5, Вг=Вз-(.Нз,Об) В 1-СбН 5 В 2-СНз Вз-(СН 2)7 СНзв) В 1-СаН 5, Вг-СНз, Вз-СН 2 СООС 2 Н 540 г) В 1-С 5 Н 5 В 2-СНз, Вз-СН 2 СН 2 СООСНзд) В 1-С 5 Н 5, Вг-СНз, Вз-СНгСНгСООНе) В 1-С 5 Н 5, Вг=Вз-СН 2 СНгСНзз) В 1-СН=КОН, Вг=Вз-СНз,и) В 1-П-О 2 КСбН 4, В 2=Вз-СНз45 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что гидроксиминометилкетоны формулы50 где В 1 имеет указанные значения,конденсируют с алифатическими кетонами формулы55 йгде В 2 и Вз имеют указанные значения,и ацетатом аммония в уксусной кислотепри 56-100 С с последующим выделениемцелевого продукта.