Bazı mono ve dinitrillerin mannich reaksiyonlarının incelenmesi
Mannich reaction of some mono and dinitriles
- Tez No: 126767
- Danışmanlar: PROF. DR. OYA ATICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
BAZI MONO VE DINITRILLERIN MANNICH REAKSİYONLARININ İNCELENMESİ ÖZET Mannich reaksiyon, amonyak, primer amin veya sekonder aminin hidroklorürü ile formaldehit ve en az bir aktif hidrojen atomu içeren bileşiklerin kondenzasyonundan meydana gelir [1-4]. Reaksiyonun temel özelliği, bir aminometil veya sübstitüye aminometil grubu ile aktif hidrojen atomunun yer değiştirmesidir. Denklemde asetofenon, formaldehit ve sekonder amin tuzu arasındaki reaksiyon verilmiştir. Denklemde aktif hidrojen atomları koyu yazılmıştır. O O CöHs-C-CHa + H-C-H R2NH. HC1 °*> C6H5-C-CH2-CH2 NR2. HC1 -H,0 Mannich reaksiyonun mekanizması için çeşitli öneriler vardır. Son çalışmalar Mannich reaksiyonunun aşağıdaki denklemde gösterilen iki yoldan birinden yürüdüğünü ve genellikle reaktanların doğasıyla ve reaksiyonun yürüyeceği yönü belirleyen reaksiyon koşullarıyla ilişkili karmaşık bir dengeler dizisinin sonucu olduğunu göstermiştir [7]. N / [H+] X / ''< / (X = OH,N,...) R-H + CH20+H-N v CH2-N \ CH2=N RH \.N B -OH HN R R Mannich reaksiyonda aktif hidrojen taşıyan bileşikler olarak ketonlar, aldehitler, asitler, esterler, fenoller, asetilenler, a-pikolinler, kinaldinler gibi bileşikler kullanılabilir. Amin olarak çeşitli siklik ve asiklik olan primer ve sekonder aminler ıxkullanılmaktadır. Dimetilamin çok reaktiftir ve genellikle çok iyi verimle ürün oluşmasına neden olur. Mannich reaksiyon ile aktif hidrojen içeren bileşiklerden, doymamış bileşiklerin, pirazolin türevlerinin ve farmakolojik aktiviteleri de olan aminometil sübstitüye bileşiklerin elde edilmesi mümkündür. Aldehit, keton, ester gibi aktif hidrojen taşıyan bileşikler, formaldehit veya başka bir aldehit, amonyak veya primer, sekonder aminlerle kondenzasyona uğratılırsa, aktif hidrojenin bulunduğu karbonda bir aminometilasyon gerçekleşir. Böylece aktif hidrojen, aminometil grubuyla yer değiştirir ve Mannich bazı olarak bilinen aminometil sübstitüye bileşikler elde edilir. Reaksiyonun bir sonraki aşamasında aminometil grubunun eliminasyonu sonucu baştaki bileşiğin doymamışlık içeren bir türevi oluşturulabilir. Nitriller de siyanür gruplarının elektron çekici davranışı sonucu aktif hidrojen içerirler. Dolayısıyla Mannich reaksiyonu vermeye yatkın olmaları beklenir. Nitril fonksiyonel grubu içeren bileşiklerin Mannich reaksiyonuyla modifikasyonu mümkün olabilir. Bu çalışmada bazı mono ve dinitrillerin, sulu, bazik ortamda, dimetilformamid bileşiğinin ortamda bulunduğu ve bulunmadığı durumlardaki Mannich reaksiyonlarının gerçekleştirilmesi ve ele geçen ürünlerin çeşitli spektroskopik ve kromatografık yöntemlerle incelenmesi amaçlanmıştır. Aşağıdaki reaksiyonda asetonitrilin Mannich reaksiyonu sonucunda oluşması muhtemel ürünler gösterilmiştir. H3C O H3C h3C O CH3-C=N + N-H + CH2*- N-CH2-CH2-CN + N-CH2-CH2-C* H3C H3C h3C7 NNH2 3-Dimetilamino 3-Dimetilamino propiyonitril propanamid Asetonitrilin Mannich reaksiyonları aktif hidrojen taşıyan bileşik olarak asetonitril, amin olarak dimetilamin, ct-hidrojeni taşımayan karbonil bileşiği olarak ise formaldehit kullanılarak gerçekleştirildi. Reaksiyonlar çözücü olarak asetonitrilin kendisi kullanılarak pH 10,5'te değişik süre ve sıcaklılarda gerçekleştirildi. pH ayarlaması Na3P04 kullanılarak yapıldı. Reaksiyonlar sonunda ele geçirilmesi hedeflenen ürün 3-dimetilaminopropiyonitrildi. Bu bileşik ticari bir malzemedir ve akrilonitrilden sentezlenmektedir. Bu çalışmada asıl amacımız bu maddeyi sentezlemekten çok asetonitrilin Mannich reaksiyonunu incelemektir. Eğer reaksiyon gerçekleşirse elimize bu bileşik geçecektir. Ancak ortam şartlarından dolayı nitril grubunun hidrolizi de mümkündür. Reaksiyonlar sonunda ele çok küçük miktarda san renkli bir sıvı geçti. Bu sıvının kromatografık analizleri çok fazla bileşen içeren bir karışım olduğunu gösterdi (Şekil i). Çeşitli adsorban ve yürütücülerle gerçekleştirilen TLC analizleri sonucunda karışımın bazı kısımları ayrıldı. Ancak ayrılan kısımlar da saf değildi. Ayrıca GC analizlerinde gözlenen bazı bileşenler bu kısımlarda çıkmadı. Bu yüzden karışımın kendisinin ve ayrılan kısımların GC-MS analizleri yapıldı.Asetonitrilin Mannich reaksiyonu sonucu oluşması beklenen 3-aminopropiyonitrilin GC-MS analizleri sonunda ele geçen karışımda, çok düşük miktarda bulunduğu saptandı. Ancak asetonitrilin büyük bir kısmı hidroliz oldu ve farklı reaksiyonlar vererek hedeflenen şekilde reaksiyona girmedi. Sonuçta asetonitrilin verimin çok düşük olmasına rağmen Mannich reaksiyonu verdiği gözlendi. Bolluk 1Bo*07 Şekil i. Asetonitrilin Mannich reaksiyonu sonucu ele geçen karışımın GC kromatogramı Aşağıdaki reaksiyonda malonitrilin Mannich reaksiyonu ve oluşması muhtemel ürünler gösterilmiştir. xCN CH2 XCN + CH-N-H + î II III Malonitrilin Mannich reaksiyonları aktif hidrojen taşıyan bileşik olarak malonitril, amin olarak dimetilamin, cc-hidrojeni taşımayan karbonil bileşiği olarak ise formaldehit kullanılarak gerçekleştirildi. Reaksiyonlar 55°C'de değişik çözücülerle xıve çözücüsüz olarak gerçekleştirildi. Çözücü olarak su veya N,N-dimetilformamid (DMF) kullanıldı. Çözücü olarak su kullanılan reaksiyon sonunda kırmızı renkli bir ürün karışımı oluştu. Bu karışım çeşitli kromatografik yöntemlerle ayrılmaya ve saflaştınlmaya çalışıldı. Değişik adsorban ve yürütücü sistemleri denendi. En uygun bulunan koşullarda bile bölgelerde bir kuyruklarıma görüldü. Yapılan GC-MS analizlerinde ise malonitrilin Mannich reaksiyonundan beklenen, yukarıdaki denklemde II ile gösterilen 2-siyano-3-(dimetilamino)propanamidin ürün karışımında olduğu saptandı. Ancak çözücüsüz olarak yapılan denemede bu bileşiğe eser miktarda rastlandı. Bununla beraber reaksiyon karışımının çoğunu malonitrilin Mannich reaksiyonundan beklenmeyen büyük molekül ağırlıklı bileşikler oluşturduğu gözlendi. Çözücü değiştirilerek yapılan denemede çözücü olarak dimetilformamid kullanıldı. Ele geçen ürün karışımından DMF uzaklaştırılamadı. Ancak yapılan analizler malonitrille yapılan diğer denemelerin sonuçlarıyla paralellik gösterdi. Malonitrilin Mannich reaksiyonlarının sonucunda malonitrilin yüksek verimle ürün verdiği görüldü. Ancak reaksiyon koşullarındaki değişikliklerle (örn. daha düşük sıcaklıklarla) hedeflenen ürünün ([(dimetilamino)metil]malonitril, denklemde I ile gösterilmiştir) elde edilebileceği ve yan ürünlerin azaltılabilineceği düşünülmektedir. Malonitrilin Mannich reaksiyonlarında çıkarılan bir başka sonuç su gibi bir çözücü kullanma mecburiyeti idi. Çözücü kullanılmadan yapılan reaksiyonda malonitril Mannich tipte reaksiyon vermedi. xıı
Özet (Çeviri)
MANNICH REACTION OF SOME MONO AND DINITRILES SUMMARY Mannich reaction occurs from condensation of compounds, which have at least one active hydrogen atom, with formaldehyde and ammonia, primary amine or hydrochloride of secondary amine [1-4]. Fundamental of the reaction is substitution of the active hydrogen with an aminomethyl or substituted aminomethyl group. Reaction between acetophenon, formaldehyde, and salt of secondary amine is shown in the equation below. Active hydrogen atoms are shown bold. O O C6H5-C-CH3 + H-C- H R2NH. HC1 O -H20 -* C6H5-C-CH2-CH2 NR2. HC1 There are various suggestions about the mechanism of Mannich reaction. Last studies has shown that Mannich reaction undergoes either way, that is shown in equation below, and generally as a result of a series of equilibria involving in the nature of the reactants and reaction conditions that determines the reaction which way to follow [7]. N / [Hi r© / CH2-N X \ / ''> / (X = OH,N,...) R-H + CH20+H-N x ^ Y' \ I© CH2=N '/ \ RH \ B -OH HN \ R S R Compounds like ketones, aldehydes, acids, esters, phenols, acetylenes, oc-picolines, quinaldines can be used as active hydrogen carrying compounds in Mannich reaction. xmUnsaturated compounds, pyrazolin derivatives, and aminomethyl-substituted compounds, that also have pharmacological activity, can be obtained from compounds having active hydrogens with Mannich reaction. When an active hydrogen containing compound, like aldehyde, ketone, ester, etc., is condensed with formaldehyde or another aldehyde, and ammonia or a secondary or primary amine, there an aminomethylation occurs at the carbon that has active hydrogen. So the active hydrogen is substituted with aminomethyl group, and forms an aminomethyl substituted compound called Mannich base. Due to the elimination of this aminomethyl group leads to an unsaturated derivative of the beginning compound. Also nitriles have active hydrogens, because of electron withdrawing behavior of cyanide groups. Due to this fact they are expected to give Mannich reaction. So compounds are containing nitrile functional group can be modified with Mannich reaction. In this work observations of Mannich reactions of some mono and dinitriles in aqueous, basic media, and in presence or absence of dimethylformamide compound, and examinations of products obtained with various spectroscopic and chromatograpic methods are objectived. In equation below compounds that are probable from Mannich reaction of acetonitrile are shown. H3C O H3C h3C O CH3-CEN + N-H + CH2*- N-CH2-CH2-CN + N-CH2-CH2-C* H3C H3C h3c/ XNH2 3-Dimethylamino 3-Dimethylamino propionitrile propanamide Mannich reactions of acetonitrile have been carried out using acetonitrile as active hydrogen carrying compound, dimethylamine as amine, and formaldehyde as carbonyl compund with no a-hydrogen. Reactions have been carried out at pH 10.5 with different time, and temperatures, and acetonitrile used as solvent itself. Adjustment of pH has been made with Na3P04. In the reaction aime product was 3-dimethylaminopropionitrile. This compound is commercially available and synthesized from acrylonitrile. Our purpose in this work was mainly observing Mannich reaction of acetonitrile rather than synthesizing this compound. If the reaction occurred, we would have this compound. But, due to the reaction conditions, hydrolysis of nitrile could also be possible. After reaction some yellow liquid was obtained in a very little amount. Chromatographic analysis of this liquid showed that the liquid was a mixture, which contains so many components (Figure ii). Some fractions of the mixture were separated with various combinations of both adsorbent and eluents. But this fractions were a mixture still. Also some componenets that were seen in GC analyses, could'nt be observed in these fractions. So GC-MS analyses were made for both the mixture, and the separated fractions. It's determined that 3-aminopropionitrile, which was expected to obtain from Mannich reaction of acetonitrile, has been observed in GC-MS analysis of the xivmixture that obtained from the reaction in a very little amount. But most of the acetonitrile has undergone different reactions and mostly hydrolyzed and hasn't reacted as desired. In conclusion, it's been observed that acetonitrile could give Mannich reaction, even though the yield is very low. Figure ii. GC chromatogram of the mixture obtained from Mannich reaction of acetonitrile In the equation below Mannich reaction of malonitrile and probable products are shown. /CN CHK II CN CH3 H H Mannich reactions of malonitrile have been carried out using malonitrile as active hydrogen carrying compound, dimethylamine as amine, and formaldehyde as carbonyl compound with no a-hydrogen. Reactions were carried out at 55°C with or without solvent. Water or N,N-dimethylformamide (DMF) were used as solvents. xvAt the end of the reactions that were carried out water as solvent it's been obtained a red solid-product mixture very high yields. This mixture was tried separated and purified with various chromatographic methods. Various adsorbent and eluent systems were tried. Even in the best conditions some tailings were observed. In GC analyses 2-cyano-3-(dimethylamino)propanarnide, which was an expected product from the Mannich reaction of malonitrile, was identified in product mixture. But in reactions carried out without solvent, this product was observed in trace amount. However, it's been observed that most of the product mixture was consisted of higher molecular weighted compouns that were not estimated from Mannich reaction of malonitrile. Another reaction was carried out with DMF as solvent. But DMF couldn't be removed from the reaction mixture. But various analyses showed similarities with other experiments. In conclusion of Mannich reactions of malonitrile it's been observed that malonitrile could give Mannich reactions with very high yields. But it's been being thought that with some changes in reaction conditions (e.g. at lower temperatures) the aimed product ([(dimethylamino)methyl]malonitrile, shown with I in the equilibrium) would be obtained and lowered by-products. Another result from the Mannich reaction of malonitrile was the need of a solvent like water. In the reaction carried out without solvent malonitrile hasn't given Mannich type reaction. xvi
Benzer Tezler
- Elastazın elastini sindirme özelliğine bazı mono ve disakkaritlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
HAFİZE UZUN
- Eugenol'den başlayarak bazı mono ve diazo boyar maddelerinin sentezi ve boyama özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SELAMİ ŞAŞMAZ
- Trimerin 2,2-dimetilpropan-1,3-diol türevlerinin bazı mono ve difonksiyonlu reaktiflerle reaksiyonları
Reaction of the derivatives of trimer 2,2-dimethylpropane-1,3-diol with some mono and difunctional reagents
DEVRİM ALİ CHEYLYAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
KimyaGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM KILIÇ
- Mono ve bis(ferrosenil)-fosfazen türevlerinin sentezi, kristal yapıları, spektroskopik ve stereojenik özelliklerinin incelenmesi ve biyolojik aktifliklerinin araştırılması
The investigation of syntheses, crystal structures, spectroscopic and stereogenic properties, and biological activities of mono and bis(ferrocenyl)-phosphazene derivatives.
NURAN GÜRÜN ASMAFİLİZ
- Fosfaza-taç eterlerin ve metal komplekslerinin sentezi, yapılarının ve biyolojik aktivitelerinin incelenmesi
The syntheses of the phosphaza-crown ethers and metal comlexes, the investigation of their structures and biological activity
NEŞE UZUNALİOĞLU