ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2021, том 57, № 7, с. 1027-1030

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 547.333.4

ПРЯМОЙ СИНТЕЗ ХЛОРИДА

N,N-ДИМЕТИЛОКСАЗОЛИДИНИЯ

ХЛОРМЕТИЛИРОВАНИЕМ

N,N-ДИМЕТИЛАМИНОЭТАНОЛА

О. В. Чубарова, Ю. М. Литвинов

ГНЦ РФ ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии»

(ФГУП «ГосНИИОХТ»), Россия, 111024 Москва, ш. Энтузиастов, 23

*e-mail: kutkin@gosniiokht.ru

Поступила в редакцию 25.01.2021 г.

После доработки 10.02.2021 г.

Принята к публикации 12.02.2021 г.

Разработан метод прямого синтеза солей N,N-диметилоксазолидиния, заключающийся в хлорметилиро-

вании N,N-диметиламиноэтанола в присутствии карбоната калия с последующей внутримолекулярной

перегруппировкой полученного кватерната. Получение целевого продукта возможно как через выделение

промежуточного кватерната, так и в одну стадию.

Ключевые слова: оксазолидиний, кватернат, хлорметилирование, циклизация, прямой синтез, ионные

жидкости

DOI: 10.31857/S0514749221070132

Разработка препаративных методов синтеза со-

средств для обработки тканей. Целью нашей рабо-

лей N-алкилоксазолидиния представляет большой

ты была разработка эффективных способов полу-

практический интерес. На протяжении последних

чения солей N-алкилоксазолидиния.

лет кватернаты N-алкилоксазолидинов - пред-

Единственный метод прямого синтеза хлори-

мет пристального внимания химиков, так как ис-

да N,N-диметилоксазолидиния заключается во

пользуются в качестве ионных жидкостей [1-4].

взаимодействии N,N-диметиламиноэтанола с эти-

Основные полезные свойства различных солей

ленхлоргидрином [6].

оксазолидиния заключаются в низких температу-

рах плавления, высокой термической стабильно-

Алкилирование третичных аминов дихлорме-

сти и низкой вязкости. Указанные соединения мо-

таном, хлороформом и дииодэтаном подробно

гут представлять большой интерес для создания

изучено, например, на основе хинуклидинола [7]

принципиально новых аккумуляторов электро-

или типичного трициклического антидепрессан-

энергии. Кроме того, соли оксазолидиния облада-

та - имипрамина [8, 9]. Несмотря на это, алкили-

ют антибактериальной [5], противоопухолевой [5]

рование третичных аминов дигалогеналканами с

активностью; также известна их поверхностная

последующей циклизацией в соли оксазолидиния

активность, обусловливающая применение в каче-

изучено мало, в литературе нами не найдены све-

стве детергентов, эмульгаторов, флотореагентов,

дения о препаративных методах прямого синтеза

1027

1028

КУТКИН и др.

указанных солей in situ из диметиламиноэтано-

хлорметилировании N,N-диметиламиноэтанола

ла.

в присутствии карбоната калия с последующей

внутримолекулярной циклизацией, который мо-

В ходе исследования алкилирования N,N-ди-

жет быть реализован двумя способами - с выде-

метиламиноэтанола (1) дихлорметаном был полу-

лением промежуточного кватернизованного N,N-

чен продукт кватернизации - хлорид (2-гидрокси)-

диметиламиноэтанола 2, и без выделения полу-

этилдиметилхлорметиламмония (2). При продол-

продукта 2.

жительном нагревании в среде ацетонитрила про-

дукт кватернизации циклизуется с образованием

Хлорид

(2-гидрокси)этилдиметилхлорме-

хлорида 3,3-диметилоксазолидиния (3) (схема 1,

тиламмония (2). К 20.0 г (0.225 моль) димети-

метод а). Постадийный синтез хлорида 3,3-ди-

ламиноэтанола (1) прибавляли 140 мл дихлорме-

метилоксазолидиния - первый из разработанных

тана. Полученную реакционную массу встряхи-

способов его получения.

вали и оставляли на 7 сут при температуре 25°С.

Второй способ заключается в получении хло-

Растворитель и непрореагировавший димети-

рида 3,3-диметилоксазолидиния без выделения

ламиноэтанол отгоняли в вакууме. Выход 29.2 г

промежуточно образующегося продукта кватерни-

(75.1%), очень гигроскопичная кристаллическая

зации 2 (схема 1, метод б).

масса. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 3.26 с (6Н, 2CH₃),

3.58-3.60 м (2Н, NCH2CH2O), 3.86 уш.с (2Н,

Характерная особенность второго способа за-

NCH₂CH₂O), 5.60 уш.с (2Н, NСН₂Cl), 5.80 с (1Н,

ключается в получении продукта 3 без выделения

ОН). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 49.89 (СН₃N), 55.07

кватернизованного N,N-диметиламиноэтанола

(NCH₂CH₂O), 64.37 (NCH₂CH₂O), 69.63 (СН₂Cl).

в индивидуальном состоянии; вместо этого тех-

Масс-спектр ВЭЖХ-МС, m/z (I_отн, %): 175 [M]⁺.

ническую смесь полупродукта 2 и продукта 3

Найдено, %: С 34.66; H 7.55; Cl 40.58; N 8.09.

выделяют из реакционной массы фильтрованием

осадка и удалением дихлорметана в вакууме, да-

C₅H₁₃Cl₂NO. Вычислено, %: С 34.50; H 7.53; Cl

лее добавляют ацетонитрил и завершают циклиза-

40.73; N 8.05.

цию до полной конверсии кватернизованного N,N-

Хлорид N,N-диметилоксазолидиния (3). а.

диметиламиноэтанола 2.

К раствору 10.0 г хлорида N-хлорметил-N,N-ди-

Таким образом, в настоящей работе пред-

метиламиноэтанола (2) в 100 мл ацетонитрила

ложен новый метод прямого синтеза хлорида

прибавляли 3,0 г карбоната калия. Полученную

N,N-диметилоксазолидиния, заключающийся в

реакционную массу кипятили при перемешивании

Схема 1

H₃C

CH₃CN, t°C

CH₃

K₂CO₃

CH₂Cl₂, rt

метод а

CH₃

H₃C

CH₃

CH₂Cl₂,

метод б

CH₃CN,

K₂CO₃,

H₂O, rt

K₂CO₃, t°C

CH₃

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 7 2021

ПРЯМОЙ СИНТЕЗ ХЛОРИДА N,N-ДИМЕТИЛОКСАЗОЛИДИНИЯ ХЛОРМЕТИЛИРОВАНИЕМ

1029

в течение 46 ч. Далее осадок отфильтровывали,

очищали по известным методикам [10], карбонат

промывали на фильтре 50 мл горячего метилово-

калия марки х.ч. использовали без дополнитель-

го спирта (50°С). Фильтрат объединяли, раство-

ной очистки.

ритель отгоняли в вакууме. Выход 7.53 г (97.8%),

Спектры ¹H и ¹³С (δ, м.д.) получены на спектро-

очень гигроскопичная кристаллическая масса.

метре Bruker DRX-400 (США) с рабочими часто-

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 3.25 с (6Н, 2CH₃), 3.77 т

тами 400.13 (¹Н) и 125.76 (¹³С) МГц, растворитель

(2Н, NCH₂CH₂O, J 7.4 Гц), 4.25 т (2Н, NCH₂CH₂O,

ДМСО-d₆. Температуру плавления измеряли на

J 7.2 Гц),

4.93 с (2Н, NСН₂Hlg). Спектр ЯМР

приборе Stuart BioCote SMP10 (Великобритания).

¹³С, δ, м.д.: 49.48 (СН3N), 66.40 (NCH2CH2O),

Масс-спектры получены методом ВЭЖХ-МС,

66.44 (NCH₂CH₂O), 92.81 (NСН₂O). Масс-спектр

колонка Hypersil Gold (200 мм×2.1 мм×1.9 мкм)

(ВЭЖХ-МС), m/z (I_отн, %): 138 [M]⁺. Найдено, %:

(США), подвижные фазы - 0.1% раствор муравьи-

С 43.75; H 8.90; Cl 25.62; N 10.28. C₅H₁₂ClNO.

ной кислоты в воде, ацетонитрил, скорость потока

Вычислено, %: С 43.64; H 8.79; Cl 25.76; N 10.18.

70 мкл/мин, масс-селективный детектор Thermo

б. К раствору 20.0 г (0.225 моль) диметила-

Fischer scientific LTQ XL (США), ионизация про-

миноэтанола (1) в 140 мл дихлорметана прибав-

бы электрораспылением в режиме регистрации

ляли 6.0 г карбоната калия, увлажненного 1 мл

положительных ионов, температура 290°С, напря-

дистиллированной воды. Полученную реакци-

жение на капилляре 4 кВ, напряжение на проводя-

онную массу встряхивали и оставляли на 7 сут

щем капилляре 30 В.

при температуре 25°С. В ходе процесса продукт

ВЫВОДЫ

выделяли в виде тяжелой жидкости, не смеши-

вающейся с дихлорметаном. Реакционную массу

Предложен новый метод прямого синтеза

энергично перемешивали до образования эмуль-

хлорида N,N-диметилоксазолидиния (3), заклю-

сии и отфильтровывали, остаток на фильтре

чающийся в хлорметилировании N,N-диметил-

дважды промывали 50 мл горячего метилового

аминоэтанола в присутствии карбоната калия с

спирта (50°С). Фильтрат объединяли, раствори-

последующей внутримолекулярной циклизаци-

тель и непрореагировавший диметиламиноэта-

ей. Хлорид N,N-диметилоксазолидиния (3) может

нол отгоняли в вакууме. Получали 27.3 г смеси

быть получен как с выделением промежуточ-

хлорида N-хлорметил-N,N-диметиламиноэтанола

ного хлорида

(2-гидрокси)этилдиметилхлорме-

(2) и хлорида N,N-диметилоксазолидиния (3) в

тиламмония (2) (метод а), так и напрямую (ме-

соотношении 1:1 в виде вязкой маслообразной

тод б). Данный подход может быть использован

жидкости. К 10.0 г полученной смеси хлорида

для количественного получения разнообразных

N-хлорметил-N,N-диметиламиноэтанола

(2)

N-алкилированных солей оксазолидиния.

хлорида N,N-диметилоксазолидиния (3) в 100 мл

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

ацетонитрила прибавляли 3,0 г карбоната калия.

Полученную реакционную массу кипятили при

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

перемешивании в течение 46 ч. Далее неоргани-

тересов.

ческий осадок отфильтровывали, остаток на филь-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тре промывали 50 мл горячего метилового спирта

1. Zhou Z.-B., Matsumoto H., Tatsumi K. Chem. Eur. J.

(50°С). Фильтрат объединяли, растворитель отго-

2006, 12, 2196-2212. doi 10.1002/chem.200500930

няли в вакууме. Выход 8.78 г (77.4%) хлорида N,N-

диметилоксазолидиния (3) в расчете на диметила-

2. Xue H., Verma R., Shreeve J.M. J. Fluor. Chem. 2006,

127, 159-176.

миноэтанол (1).

3. Bohme H., Wagner P. Chem. Ber. 1969, 102, 2651-

Спектральные характеристики хлорида N,N-

2662.

диметилоксазолидиния (3), полученного методами

4. Kim J., Singh R.P., Shreeve J. M. Inorg. Chem. 2004,

а и б, идентичны.

43, 2960-2966.

В работе использованы N,N-диметиламино-

5. Мирскова А.Н., Дьячкова С.Г., Лебедева И.П., Во-

этанол и ацетонитрил фирмы Aldrich. Дихлорметан

ронков М.Г. Докл. АН. Биол. 2005, 400, 416-418.

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 7 2021

1030

КУТКИН и др.

6. Ewins A.J. Biochem. J. 1914, 8, 366.

8. Beckett A.H., Ali H.M. J. Chromatogr. 1979, 177, 255.

7. Кондратьев В.А., Юдина И.А., Куткин А.В., Но-

doi 10.1016/s0021-9673(01)96321-6

викова И.В., Новиков Р.И., Смирнова Ж.В. ЖОХ,

9. Hansen S.H., Nordholm L. J. Chromatogr. 1981, 204,

2016, 86, 1573-1575. [Kondrat’ev V.A., Yudina I.A.,

97. doi 10.1016/s0021-9673(00)81643-x

Kutkin A.V., Novikova I.V., Novikov R.I. Russ.

J. Gen. Chem. 2016, 86, 2135-2137.] doi 10.1134/

10. Беккер Х., Домшке Г., Фангхенель Э. Органикум.

S1070363216090280

М.: Мир, 1992, 2.

Direct Synthesis of N,N-Dimethyloxazolidinuim Chloride

by Chloromethylation of N,N-Dimethylaminoethanol

A. V. Kutkin*, V. A. Kondrat’ev, N. V. Golovina, M. E. Zhidkov,

O. V. Chubarova, and Yu. M. Litvinov

State Research Institute of Organic Chemistry and Technology, sh. Entuziastov, 23, Moscow, 111024 Russia

*e-mail: kutkin@gosniiokht.ru

Received January 25, 2021; revised February 10, 2021; accepted February 12, 2021

A direct synthesis of N,N-dimethyloxazolidinium salts has been developed, which consists in the chlorometh-

ylation of N,N-dimethylaminoethanol in the presence of potassium carbonate and subsequent intramolecular

rearrangement of the resulting quaternate.

Keywords: oxazolidinium, quaternate, chloromethylation, cyclisation, direct synthesis, ionic liquids

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 7 2021