Химия и химическая технология/6. Органическая химия
К.х.н. Спатлова Л.В., Хузиахметова А.Н.,
д.х.н. Юсупова Л.М., Бикмухаметова З.Н.
Казанский национальный исследовательский
технологический университет, Россия
Оптимизация стадий
получения
5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана
Особый интерес для синтеза новых биологически
активных соединений может представить активный субстрат -
5,7-дихлоро-4,6-динитробензофурок-сан. Высокая реакционная способность данного
соединения в реакции нуклеофильного замещения [1] позволяет надеяться на
успешный синтез целого ряда новых биологически активных 5,7-бифункциональных
производных 4,6-динитробензофуроксана. Кроме того, 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксан может быть
применен в качестве аналитического реагента в системе проточно-инжекционного
анализа (ПИА) биофармацевтических объектов, содержащих большое количество
аминосоединений различного состава [2].
Синтез
5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана осуществляется исходя из 2,4,6-трихлоронитробензола
в три стадии:
- азидирование
-
нитрование
4
- термоциклизация
Важной
стадией является нитрование дихлоронитрофенилазида до дихлоротринитрофенилазида.
Изучение стадии нитрования дихлоронитро-фенилазида серно-азотными кислотными
смесями показало, что наряду с целевым продуктом
4,6-дихлоро-1,3,5-тринитрофенилазидом (4) всегда образуется продукт мононитрования
4,6-дихлоро-1,3-динитрофенилазид, который сильно влияет на чистоту конечного
продукта (1). Поэтому требовалось детальное изучение стадии нитрования. На
протекание электрофильного замещения влияет целый ряд факторов: температура
реакции, время реакции, влияние заместителей [3]. При детальной отработке
стадии нитрования было установлено, что на ход процесса влияют следующие
факторы: температура реакции, время реакции, соотношение кислот HNO3 и H2SO4 в нитрующей смеси. Мы исследовали влияние
температуры, и соотношение кислот в нитрующей смеси на процесс нитрования. Для
этого реакцию нитрования дихлоронитрофенилазида (2) проводили при разных
температурах – 40, 50, 60°С и при разных соотношениях кислот (в объемных единицах) - 1:0,7;
1:0,8; 1:0,9; 1:1. Было выявлено, что соотношение кислот и температура влияет
на выход конечного продукта (4). Кроме того, установлено, что на выход
конечного продукта – тринитродихлорофенилазида, на стадии нитрования, так же
оказывает влияние время реакции.
Для нахождения оптимальных соотношений всех реагентов и достижения максимального выхода и качества тринитродихлорофенилазида (4), была проведена оптимизация процесса нитрования дихлоронитрофенилазида (2) методом математического планирования эксперимента. Для построения модели нами реализована матрица центрального не композиционного ортогонального плана ЦКОП, где a ¹1.
Третья
стадия, стадия термоциклизации тринитродихлорофенилазида (4), так же была нами
подробно изучена. Поскольку изучение реакция циклизации тринитродихлорофенилазида
показало, что наряду с конечным продуктом –
5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана (1) может присутствовать тринитро-дихлорофенилазид
(4), который влияет на чистоту конечного продукта. В связи с этим мы изучили
влияние растворителя и температуры на реакцию термоциклизации.
4 1
Как
известно из литературы, в качестве среды для реакции термоциклизации могут быть
использованы различные растворители. Исследования показали, что для
термоциклизации тринитродихлорофенилазида пригодны органические кислоты. При
циклизации тринитродихлорофенилазида в среде уксусной кислоты остается частично
исходное азидосоединение. В пропионовой кислоте циклизация
тринитродихлорофенилазида до 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана протекает
при температуре 130°С. Целевой продукт выделяется с низким выходом – 61%, пл 120°С. Поэтому нами была выбрана трихлоруксусная кислота.
Нами были изучены особенности реакции термолиза тринитродихлорофенилазида (4) в
различных температурных условиях. Как показали опыты, процесс термоциклизации
начинается при температуре 125°С. Максимальный выход достигается при 130°С. Выше 130°С наблюдается некоторое понижение выхода и появление
смолообразных примесей. При циклизации тринитродихлорофенилазида (4) в
трихлоруксусной кислоте при температуре 130-135°С в течении 1,5 часа выделяется
5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксан с максимальным выходом – 98% (сырец).
Литература:
1. Юсупова Л.М. Автореф. канд. хим. наук. – Казань:
КГТУ. – 1990 – с.20.
2. Бакеева
Р.Ф. Модификация 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана для применения в
качестве аналитического реагента и компонента биологических активных
композиций. Ч.1 Иммобилизация смешанными мицеллами / Р.Ф. Бакеева, С.Ю. Гармонов
и др. // Вестник Казан. технол. ун-та.
- 2010. - № 5. - С. 48-54.
3. Ross S.D.
Rearrangements of 4-methoxybenzofuroxan / S. D. Ross // Progr. phys. org. chem. – 1963. – V. 1. – P. 31.