Спосіб одержання заміщених 1,2-біс-(5-фенілоксазоліл-2)бензолів

Спосіб одержання заміщених 1,2-біс-(5фенілоксазоліл-2)-бензолів формули І N Ar де Аr - незаміщений алкіл-, алкіламінозаміщений фенільний радикал або багатоядерний ароматичний радикал. Сполуки формули І являють собою ефективні органічні люмінофори і широко використовуються в сцинтиляційній техніці як активатори рідких (PC) та пластмасових (ПС) сцинтиляторів. (11) їхньою перевагою перед іншими активаторами, які використовуються, такими як п-терфеніл, РРО (2,5-дифенілоксазол), PBD (2-феніл-5-(4біфенілил)-1,3,4-оксадіазол, п-РОРОР (1,4-біс-(2(5-фенілоксазолил-2)-бензол) та ін., є аномально великий стоксів зсув (більш ніж 150 нм), який забезпечує високу прозорість сцинтилятора до світла особистого випромінювання. Особливо це актуально при використанні таких сполук в великогабаритних PC та ПС задля дослідження нейтрино-нейтронних потоків, де для забезпечення високої ефективності детектирування необхідні колосальні об'єми сцинтиллятора - десятки та сотні тонн. Відомий спосіб одержання 2,5-діарилоксазолів або 1,4-біс-(5-арилоксазолил-2)-бензолів [Патент України №19866, C07D 263/32], який включає взаємодію ацетофенона з бромом при кімнатній тем UA Винахід відноситься до області органічної хімії, а саме до технології одержання заміщених 1,2-біс(5-фенілоксазолил-2)-бензолів (о-РОРОР) формули І: 89150 , (19) N де Аr - незаміщений алкіл-, алкіламінозаміщений фенільний радикал або багатоядерний ароматичний радикал, який включає взаємодію гідрохлориду -аміноацетофенону з фталевим ангідридом, циклодегідратацію одержаного фенациламіду фталевої кислоти в концентрованій сірчаній кислоті, додавання до одержаного 2-(2-карбоксіфеніл)5-фенілоксазолу-1,3 хлористого тіонілу, взаємодію одержаного хлорангідриду 2-(2-карбоксифеніл)-5фенілоксазолу-1,3 з гідрохлоридом аміноацетофенону та наступною циклодегідратацією одержаного аміду в сірчаній кислоті, який відрізняється тим, що стадію одержання хлорангідриду 2-(2-карбоксифеніл)-5-фенілоксазолу-1,3 проводять в киплячому бензолі з додаванням еквімолярної кількості хлористого тіонілу, а стадію взаємодії з гідрохлоридом -аміноацетофенону - в бензолі з додаванням еквімолярної кількості піридину при температурі 25-30 °С. (13) O O 2 C2 1 3 89150 4 пературі, видалення бромистого водороду із реакційної маси газоподібним азотом, синтез комплексу ω-бромацетофенону з уротропином проводять безпосередньо в реакційній масі, кислий гідроліз уротропинового комплексу, який утворюється, здійснюють в спиртовому середовищі за температурою не вище 14 °С, обробку утвореного солянокислого фенациламіду хлорангідрідом ароматичної кислоти (щодо синтезу РРО), або діхлорангідрідом терефталевої кислоти (щодо синтезу РОРОР), циклодегідратацію аміду, що утворився, здійснюють в середовищі сірчаної кислоти. Одним із недоліків способу, що описано вище, є низький вихід (50%) кінцевої сполуки та багатостадійність хімічного процесу. Відомий спосіб одержання заміщених оРОРОР [Патент України №7639, C07D 417/10, С09К 11/06], який включає взаємодію гідрохлориду ω-аміноацетофенону з фталевим ангідрідом, циклодегідратацію отриманого фенаціламіду фталевої кислоти в середовищі концентрованої сірчаної кислоти, додавання до отриманого 2-(2карбоксіфеніл)-5-фенілоксазолу-1,3 хлористого тіонілу, взаємодію отриманого хлорангідріду 2-(2карбоксіфеніл)-5-фенілоксазолу-1,3 з ωаміноацетофеноном солянокислим та наступну циклодегідратацію отриманого аміду в сірчаній кислоті. Спосіб синтезу о-РОРОР здійснюєкться за такою технологічною схемою: На першій стадії одержання фенаціламіду фталевої кислоти водний розчин ωаміноацетофенону змішують з бензольним розчином фталевого ангідріду і при інтенсивному перемішуванні, до суспензії, яка утворилася, краплинами додають 20%-ний розчин кальцінованої соди до слабколужної реакції реакційного середовища при температурі 20-25 °С. Продукт, що утворився, висушують та піддають циклодегідратації в концентрованій сірчаній кислоті. Вихід готового продукту складає 60-65%. Отриманий таким чином 2-(2-карбоксифеніл)5-фенілоксазол-1,3 при кип'ятінні з тіонілом хлористим перетворюють в хлорангідрід і його бензольний розчин піддають взаємодії з розчином ω аміноацетофенону у воді в присутності 20%-ного розчину соди при температурі 20-25 °С. Утворений таким чином фенациламід піддають циклодегідратації в концентрованій сірчаній кислоті і таким чином отримують кінцевий продукт. Вихід технічного продукту складає 36-38%. Для доведення технічних характеристик продукту який отримано, до кваліфікації „сцинтиляційний" потрібна дворазова перекристалізація продукту із спирту та хроматографічне очищення його гексанового розчину на оксиді алюмінію. Вихід кінцевого продукту після такого чищення є 18-20%. Недоліком способу, що описано, є низький вихід кінцевого продукту та багатостадійність хімічного процесу. 5 В основу винаходу поставлено задачу розробки удосконаленого методу синтезу заміщених оРОРОР з високими сцинтиляційними показниками, який забезпечує високий вихід готового продукту, зниження його собівартості за рахунок скорочення тривалості технологічного процесу та економії енерговитрат. Рішення поставленої задачи забезпечується тим, що в способі одержання 2,5-заміщених оРОРОР формули І де Аr - незаміщений або алкіламінозаміщений фенільний радикал, який включає взаємодію гідрохлориду ω-аміноацетофенону з фталевим ангідрідом, циклодегідратацію отриманого фенаціламіду фталевої кислоти в середовищі концентрованої сірчаної кислоти, додавання до отриманого 2-(2-карбоксіфеніл-)-5-фенілоксазолу1,3 хлористого тіонілу, взаємодію отриманого хлорангідриду 2-(2-карбоксіфеніл)-5-фенілоксазолу1,3 з ω -аміноацетофеноном солянокислим і наступною циклодегідротацією отриманого аміду в сірчаній кислоті, відповідно до винаходу стадію отримання хлорангідріду 2-(2-карбоксіфеніл)-5фенілоксазолу-1,3 здійснюють в киплячому бензолі з додаванням еквімолекулярної кількості хлористого тіонілу, а стадію взаємодії з ωаміноацетофеноном - в бензолі з додаванням еквімолекулярної кількості піридину при температурі 25-30 °С. Проведення стадії отримання хлорангідріду 2(2-карбоксифеніл)-5-фенілоксазолу-1,3 в киплячому бензольному розчині з еквімолекулярною кількістю хлористого тіонілу дозволило суттєво пом'якшити умови реакції, змістити хімічну рівновагу в направленні утворення хлорангідріду, і таким чином, позбавитись від побічних продуктів, вірогідність утворення яких обумовлено застосуванням киплячого хлористого тіонілу. Проведення стадії взаємодії отриманого таким чином хлорангідріду 2-(2-карбоксіфеніл)-5фенілоксазолу-1,3 з ω-аміноацетофеноном в сухому бензолі з використанням піридину в якості дегідратуючого агенту (замість водяно-бензольної емульсії по прототипу) дозволило виключити вірогідність гідролізу хлорангідріду в водяно-лужному середовищі, і тим самим зсунути енергію реакції в бік утворення основного продукту. Проведення стадії взаємодії хлорангідріду 2(2-карбоксіфеніл)-5-фенілоксазолу-1,3 з солянокислим ω-аміноацетофеноном при температурі 2530 °С дозволяє отримати якісний продукт з високим виходом. Проведення названої стадії взаємодії при температурі нижчий, ніж 25 °С приводить до утворення побічних продуктів, підвищення ж температури реакції вище, ніж 30 °С може привести до осмолення кінцевого продукту. В результаті використовування способу, який заявляється, вихід технічного продукту досягає 93%, (замість 36-38% згідно прототипу) і для дося 89150 6 гнення відповідної кваліфікації „сцинтиляційний’’ потрібне лише одне хроматографічне очищення його бензольного розчину на силікагелі. Вихід кінцевого продукту з необхідними технічними параметрами складає 80% (замість 18-20% згідно прототипу). Реалізацію способу проілюстровано наступними прикладами. Приклад 1. Отримання 1,2-біс-(5фенілоксазолил-2)-бензолу. В круглодонній колбі місткістю 250 мл, постаченою зворотним холодильником, кип'ятять 24 г (0.090моль) 2-(2-карбоксіфеніл)-5-феніл-оксазолу1,3, 11.30 г (0.090моль) хлористого тіонілу, 2.00 мл диметилформамиду в 150 мл бензолу до завершення виділення НС1 ( 2-2.5 год). Потім сліди хлористого тіонілу відганяють з бензолом ( до об'єму 80-90 мл), додають 40 мл бензолу і відганяють його із реакційної маси. Додавання бензолу та відгонку азеотропу роблять ще 2 рази. Після цього в колбу додають 200 мл бензолу, 19.40 г (0.090моль) гідрохлоріду ω -аміноацетофенону, реакційну суміш нагрівають до 25-28 °С, розмішують 10-15 хвилин і додають краплинами при перемішуванні протягом 30 хвилин 18.00 (0,202моль) мл піридину в 50.00 мл бензолу. Реакційну масу нагрівають 2 години при температурі 25-30 °С, після чого додають 150 мл води, перемішують ще 1 годину і виливають на підкислену НСl воду. Осад продукту фільтрують та сушать. Вихід 33.20 г (96.00%). Потім в круглодонну колбу місткістю 500 мл поміщають 33.20 г осаду, який отримано раніше, розчиняють його при енергійному перемішуванні в 250 мл сірчаної кислоти. Циклодегідратацію проводять протягом 2 годин при кімнатній температурі. Темнокоричневий розчин, який має зелену флуоресценцію, виливають при перемішуванні на лід. Осад, що утворився відфільтровують, промивають водою до нейтральної реакції та сушать. Вихід технічного продукту 30.87 г (93.00%). Очищують 1,2-біс-(5-фенілоксазоліл-2)бензол, який отримано, хроматографічно, з допомогою колонки постійної дії. Елюент-бензол, сорбент - силікагель. Вихід 24.70 г (80.00%). Приклад 2. Одержання 1,2-біс-(5фенілоксазоліл-2)-бензолу здійснюють аналогічно прикладу 1, але на стадії отримання хлорангідріду 2-(2-карбоксіфеніл)-5-фенілоксазолу-1,3, хлористого тіонілу беруть двократний залишок. Вихід технічного продукту при цьому досягає 60.00%. Приклад 3. Синтез здійснюють так само, як і в першому прикладі, але на стадії отримання продукту IV, піридину було взято в два рази більше, ніж в прикладі 1. Вихід технічного продукту - 55.00%. Приклад 4. Синтез здійснюють так само, як і в першому прикладі, але на стадії отримання продукту IV реакцію проводять при температурі 20 °С. Результатом цього синтезу є високоплавкий продукт (Тпл. = 145°С), який уже не можливо циклодегідратувати. 7 89150 Приклад 5. Синтез проводять аналогічно прикладу І, але на стадії отримання продукту IV, реакцію здійснюють при температурі 35-40 °С, в результаті чого, отримують смоляноподібний продукт. Як видно із наведених прикладів, тільки умови, які описано в прикладі 1, дозволяють отримати люмінофори з високим виходом і якістю, що відповідають кваліфікації „сцинтиляційний’’. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 8 Інші сполуки отримують аналогічно прикладу 1. Таким чином, використання способу, що заявляється, для синтезу похідних о-РОРОР дає можливість в чотири рази підвищити вихід готового продукту, значно спростити технологію його очищення, скоротити матеріальні та енергетичні витрати. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601