Озонування 4-амінотолуолу як новий метод синтезу 4-амінобензальдегіду – напівпродукту для одержання протитуберкульозних засобів

Анотація

Солютизон – оригінальний протитуберкульозний препарат, ефективний при стійкості мікобактерій до інших протитуберкульозних засобів, який одержують взаємодією тіосемікарбазону, 4-амінобензальдегіду й оксиметиленсульфонату натрію. 4-Амінобензальдегід синтезують шляхом окиснювально-відновного перетворення 4-нітротолуолу за наявності натрій полісульфіду. Реакцію проводять у спирті, що кипить, а 4-амінобензальдегід відділяють після перегонки з парою з виходом 40–50 %. Нині цей метод втрачає промислову значущість, оскільки має низку недоліків: низький вихід продукту, висока температура реакції (80–120 °C), утворення сірковмісних стічних вод. Тому актуальним завданням є розроблення низькотемпературних, екологічно чистих методів одержання 4-амінобензальдегіду.

Мета роботи – вивчити кінетичні особливості та механізм рідиннофазної реакції озону з 4-амінотолуолом для створення нового низькотемпературного, екологічно чистого методу синтезу 4-амінобензальдегіду.

Матеріали та методи. Для дослідів застосовували оцтовий ангідрид фірми «Sigma» кваліфікації «х. ч.». 4-Амінотолуол фірми «Сінбіас» – кваліфікації «х. ч.»; використали хроматографічно чисті 4-ацетамідотолуол та його похідні. Ацетати та броміди металів – кваліфікації «х. ч.»; калій бромід кваліфікації «фармакопейний» використовували без додаткового очищення. Безперервний контроль поточної концентрації озону та запис результатів як кінетичної кривої здійснили під час проходження озоновмісного газу через кювету спектрофотометра «СФ-46 ЛОМО» за певної довжини хвилі монохроматичного джерела світла. Результати аналізу фіксували, застосовуючи потенціометр КСП-4, що включений у схему відліку оптичної щільності спектрофотометра. Цей прилад здійснював автоматичну компенсацію фототоку із записом його величини. Шкала потенціометра відградуйована в одиницях оптичної густини, а перерахунок в абсолютну концентрацію озону в газовій суміші здійснили за рівнянням Ламберта–Бера, використавши коефіцієнти молярної екстинкції. Відносна похибка аналізу – 5–7 %. При довжині оптичного ходу кювети 10÷100 мм чутливість спектрофотометра становила ~10^-7 моль·л^-1 озону.

Результати. Вивчили кінетичні особливості та механізм рідиннофазної реакції озону з 4-амінотолуолом. Показано, що розроблена каталітична система Mn(ІІ)-KBr-H₂SO₄-Ас₂О суттєво підвищує глибину, швидкість і селективність окиснення 4-амінотолуолу, й основний продукт реакції – 4-амінобензальдегід у вигляді відповідного бензилідендіацетату з виходом 69,5 %. Активна частка, що відповідає за включення субстрату до окиснення за метильною групою за наявності манган (ІІ) ацетату і калій броміду, – манґанбромідний іон-радикал (Мn(II)Br^•), який є активнішим, ніж Мn (IIІ), і тому швидше ініціює окиснення за метильною групою.

Висновки. Розробили каталітичні системи, що дають змогу спрямовувати окиснення озоном переважно за метильною групою 4-амінотолуолу та зупиняти реакцію на різних глибинах окиснення. Виявили, що манган (ІІ) ацетат, який має відносно низький редокс-потенціал, у системі Ас₂О-ArCH₃-H₂SO₄-O₃ при температурі 20 °C характеризується високою субстратною селективністю в реакціях утворення 4-амінобензилового спирту. Манган (ІІ) ацетат за наявності калій броміду утворює манґанбромідний комплекс із підвищеною каталітичною активністю, який за тих же умов сприяє переважному одержанню 4-амінобензальдегіду.