АЗОМЕТИНОВОЕ ПРОИЗВОДНОЕ 3-АМИНОАЦЕТОФЕНОНА

AZOMETHINE DERIVATIVE OF 3-AMINOACETOPHENONE

Mikhail Kulikov

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Ecology of the Berezniki Branch of Perm National Research Polytechnic University

Russia, Berezniki

АННОТАЦИЯ

Конденсацией 3-аминоацетофенона и замещенного бензальдегида в среде кипящего изопропилового спирта получено азометиновое соединение оранжевого цвета. Установлен выход продукта в использованной методике, определена его температура плавления. Строение вещества изучено по данным ИК-Фурье спектроскопии. Электронные спектры поглощения азометинового соединения в изопропиловом спирте и серной кислоте имеют одну полосу поглощения, положение которой зависит от применяемого растворителя. По результатам дифференциально-термического и термогравиметрического анализа установлено, что вещество плавится без разложения, а его деструкция наступает при 304 °С и сопровождается значительным экзотермическим эффектом.

ABSTRACT

An orange azomethine compound was obtained by condensation of 3-aminoacetophenone and substituted benzaldehyde in boiling isopropyl alcohol. The yield of the product in the method used and its melting point were determined. The structure of the substance was studied using IR Fourier spectroscopy. The electronic absorption spectra of the azomethine compound in isopropyl alcohol and sulfuric acid have one absorption band, the position of which depends on the solvent used. According to the results of differential thermal and thermogravimetric analysis, it was found that the substance melts without decomposition, and its destruction occurs at 304 °C and is accompanied by a significant exothermic effect.

Ключевые слова: 3-аминоацетофенон, замещенный бензальдегид, реакция конденсации, электронная спектроскопия, ИК-Фурье спектроскопия, дифференциально-термический и термогравиметрический анализ.

Keywords: 3-aminoacetophenone, substituted benzaldehyde, condensation reaction, electron spectroscopy, FTIR spectroscopy, differential thermal and thermogravimetric analysis.

При создании новых органических материалов большое внимание уделяется методам синтеза исходных веществ, их идентификации и изучению физико-химических свойств. На сегодняшний день в распоряжении исследователей находится огромное число органических веществ, среди которых азометиновые соединения заслуживают отдельного внимания. В них в качестве структурной единицы содержится азометиновая группа –СН=N–, часто встречающаяся в природных биологически активных веществах и полимерах, что обусловило применение азометинов в медицине [1-3]. Некоторые азометиновые соединения обладают жидкокристаллическими свойствами [4] и образуют металлокомплексные соединения [5-7]. Также они могут быть использованы в качестве поглотителей сероводорода [8], компонентов резиновых смесей [9] и в других сферах [10]. Таким образом, наличие многочисленных публикаций по данному направлению свидетельствует о его востребованности, актуальности и перспективности.

Цель настоящей работы заключается в изучении реакции конденсации 3-аминоацетофенона с замещенным бензальдегидом и исследовании свойств образующегося азометинового соединения. В качестве замещенного бензальдегида использован 3-нитро-4-диметиламинобензальдегид. Химизм получения целевого продукта описывается следующей схемой.

Образование азометинового соединения (I) протекает при кипячении исходных веществ в среде изопропилового спирта. Характеристики продукта: твердое вещество оранжевого цвета, нерастворимое в воде, растворимое в полярных органических растворителях, выход 70 %, температура плавления 104-105 °С.

Анализ ИК спектра азометинового соединения (I) показал наличие следующих характеристических полос (табл. 1), отнесение которых проведено с использованием литературных источников [11,12].

Таблица 1.

Данные ИК-Фурье спектроскопии

Электронные спектры поглощения синтезированного продукта представлены на рис. 1. Спектр в изопропиловом спирте имеет один максимум поглощения при 352 нм, который характеризует p®p* электронные переходы в рамках структурного хромофора. При замене изопропилового спирта на концентрированную серную кислоту характер спектра не претерпевает изменений, но положение максимума гипсохромно смещается до 333 нм. Данное смещение обусловлено изменением электронного состояния хромофора в результате протонирования.

Рисунок 1. Электронные спектры поглощения:

1 – изопропиловый спирт; 2 – серная кислота

С использованием метода дифференциально-термического и термогравиметрического анализа изучена термодеструкция азометинового соединения (I) в интервале температур 30-600 °С при скорости нагрева пробы 20 °С/мин. На кривой ДТА наблюдаются два эффекта (рис. 2). Первый эффект с экстремумом при 102 °С имеет эндотермический характер, соответствует плавлению пробы и хорошо коррелирует с данными, полученными классическим методом. На этом этапе изменение массы образца отсутствует, что говорит о стабильности вещества в точке плавления. Второй пик с экстремумом при 304 °С имеет экзотермический характер. При данной температуре происходит интенсивная деструкция вещества, обусловленная действием нитрогруппы, выполняющей роль внутреннего окислителя. Убыль массы на этом этапе составляет 56 %.

Рисунок 2. Термограмма азометинового соединения

В заключение сделаем выводы по результатам исследования.

1. Конденсацией 3-аминоацетофенона и замещенного бензальдегида в среде кипящего изопропилового спирта получено азометиновое соединение оранжевого цвета. Определен выход продукта и его температура плавления, дана качественная оценка растворимости в различных средах.

2. В результате анализа ИК спектра выделены основные характеристические полосы и проведено их отнесение с использованием справочной литературы.

3. Электронные спектры поглощения азометинового соединения в изопропиловом спирте и серной кислоте имеют одну полосу поглощения, положение которой зависит от применяемого растворителя. Данная полоса соответствует электронным переходам p®p* типа в хромофорной системе.

4. По результатам дифференциально-термического и термогравиметрического анализа установлено, что вещество плавится без разложения, а его деструкция наступает при 304 °С и сопровождается значительным экзотермическим эффектом.

Список литературы:

1. Чиряпкин А.С., Кодониди И.П., Ларский М.В. Целенапраленный синтез и анализ биологически активных азометиновых производных 2-амино-4,5,6,7-тетрагидро-1-бензотиофен-3-карбоксамида // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021. Т. 10. № 2. С. 25-31 (DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-2-25-31).
2. Synthesis, Characterization and Antibacterial Activity of Azomethine Derivatives Derived from 2-Formylphenoxyacetic Acid / A. Iqbal [et al.] // Molecules. 2007. № 12. P. 245-254.
3. Abd-Ali H.H., Al-Salami B.K., Abd M.A. Synthesis, Characterization And Antibacterial studies of some Azomethine and Azo- Compound Derivatives of selected Sulfa Drugs // International Journal of Applied Chemistry. 2020. Vol. 7. Iss. 2. P. 32-47.
4. Synthesis and characterization of new azomethine derivatives exhibiting liquid crystalline properties / L. Marin [et al.] // Liquid Crystals. 2009. Vol. 36. № 1. P. 21-32 (DOI: 10.1080/02678290802638423).
5. Синтез и исследование медных комплексов некоторых азометиновых производных монобензокраун-эфиров/ Н.Ю. Садовская [и др.] // Журнал общей химии. 2019. Т. 89. № 3. С. 412-418 (DOI: 10.1134/S0044460X19030120).
6. Биядерный комплекс меди(II) с бис-азометином на основе 1,3-диаминопропанола-2 и 4-гидрокси-3-формилкумарина: кристаллическая структура и магнитные свойства / И.Н. Щербаков [и др.] // Координационная химия. 2015. Т. 41. № 2. С. 67-74 (10.7868/S0132344X15020097).
7. Studies on Synthesis and Spectral Characterization of Some Transition Metal Complexes of Azo-Azomethine Derivative of Diaminomaleonitrile / C. Anitha [et al.] // International Journal of Inorganic Chemistry. 2013. Article ID 436275 (DOI: 10.1155/2013/436275).
8. Поглотители сероводорода на основе азометиновых соединений / М.В. Мумриков [и др.] // Башкирский химический журнал. 2012. Т. 19. №. 1. С. 195-198.
9. Синтез и исследование каркасных азометиновых соединений в качестве ингредиентов резиновых смесей / В.Г. Кочетков [и др.] // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. №. 6. С. 802-808 (DOI: 10.31857/S0044461820060043).
10. Aljamali N.M., Alasady D., Hassen H.S. Review on Azomethine-Compounds with Their Applications // International Journal of Chemical Synthesis and Chemical Reactions. 2021. Vol. 7. Iss. 2. P. 1-10.
11. Larkin P. Infrared and Raman Spectroscopy: principles and spectral interpretation. Elsevier. 2011. 228 p.
12. Tasumi M., Sakamoto A. Introduction to Experimental Infrared Spectroscopy. Fundamentals and Practical Methods. Wiley. 2015. 389 p.