Синтез и антикоррозионная активность трет-аминов, содержащих циклоацетальный или гем-дихлорциклопропановый фрагмент, и четвертичных аммониевых солей на их основе

   Цели. Синтезировать третичные амины — производные морфолина и пиперидина, содержащие 1,3-диоксолановый или гем-дихлорциклопропановый фрагмент, а также четвертичные аммониевые соли на их основе. Оценить влияние строения галогенидов на выход трет-аминов и их последующих солей. Определить условия (длительность и температуру реакции) проведения процесса, при которых достигается максимально возможный выход целевых четвертичных аммониевых солей. Установить структурное и пространственное строение полученных карбо- и гетероциклических аминов и солей на их основе, а также оценить антикоррозионные свойства полученных продуктов в сероводородной среде.

   Методы. Целевые соединения, такие как третичные амины и четвертичные аммониевые соли (ЧАС), были получены классическими способами органического синтеза — алкилированием и конденсацией соответствующих аминов различного строения. Получение ЧАС было осуществлено с использованием микроволновой системы для проведения органических синтезов методом микроволной активации на приборе «Sineo» (Китай). Качественный и количественный состав реакционных масс были определены газожидкостной хроматографией (на аппаратно-программном комплексе «Кристалл 2000»), масс-спектроскопией (на приборе «Хроматэк-Кристалл 5000М» с базой NIST 2012) и спектроскопией ядерного магнитного резонанса (на приборе «Bruker AM-500» с рабочими частотами 500 и 125 МГц).

   Результаты. В условиях термического нагрева получены третичные амины, содержащие циклоацетальный или гем-дихлорциклопропановый фрагменты, конденсация которых в избытке галогенидов с использованием микроволнового излучения позволила синтезировать новые четвертичные аммониевые соли с выходом, близким к количественному. Для полученных циклических соединений была оценена антикоррозионная активность. Определено, что максимальным защитным эффектом в сероводородной среде обладает 4-аллил-4-[2-(1,3-диоксолан-2-ил)этил]морфолиниум хлорид, который имеет степень защиты, равную 91 %.

   Выводы. В предложенных условиях были получены третичные амины, содержащие циклоацетальный или гем-дихлорциклопропановый фрагменты. Третичные амины служат промежуточными продуктами в синтезе четвертичных аммониевых солей, обладающих антикоррозионной активностью.

1. Waiker D.K., Verma A., Akhilesh G.T., Singh N., Roy A., Dilnashin H., Tiwari V., Trigun S.K., Singh S.P., Krishnamurthy S., Lama P., Davisson V.J., Shrivastava S.K. Design, Synthesis, and Biological Evaluation of Piperazine and N-Benzylpiperidine Hybrids of 5-Phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-thiol as Potential Multitargeted Ligands for Alzheimer’s Disease Therapy. ACS Chem. Neurosci. 2023;14(11): 2217–2242. doi: 10.1021/acschemneuro.3c00245

2. Blake L.C., Roy A., Neul D., Schoenen F.J., Aubé J., Scott E.E. Benzylmorpholine analogs as selective inhibitors of lung cytochrome P450 2A13 for the chemoprevention of lung cancer in tobacco users. Pharm. Res. 2013;30(9): 2290–2302. doi: 10.1007/s11095-013-1054-z

3. Brito A.F., Moreira L.K.S., Menegatti R., Costa E.A. Piperazine derivatives with central pharmacological activity used as therapeutic tools. Fundam. Clin. Pharmacol. 2019;33(1):13–24. doi: 10.1111/fcp.12408

4. Sun N.B., Jin J.Z., Lei C., Ke W. Synthesis, structure and biological activities of 2,2-dichloro-1-(4-ethoxyphenyl)-cyclopropanyl substituted piperidin-1-yl ketone. Asian J. Chem. 2013;25(7):4067–4070. doi: 10.14233/ajchem.2013.14040

5. Яковенко Е.А., Баймурзина Ю.Л., Раскильдина Г.З., Злотский С.С. Синтез, гербицидная и антиокислительная активность ряда гетеро- и карбоциклических производных монохлоруксусной кислоты. Журн. прикладной химии. 2020;93(5):705–713. doi: 10.31857/S0044461820050126

6. Nadagouda M.N., Vijayasarathy P., Sin A., et al. Antimicrobial activity of quaternary ammonium salts: structure-activity relationship. Med. Chem. Res. 2022;31(10):1663–1678. doi: 10.1007/s00044-022-02924-9

7. Goebel T., Ulmer D., Projahn H., Kloeckner J., Heller E., Glaser M., Holzgrabe U. In search of novel agents for therapy of tropical diseases and human immunodeficiency virus. J. Med. Chem. 2008;51(2):238–250. doi: 10.1021/jm070763y

8. Raskil’dina G.Z., Borisova Yu.G., Vereshchagin A.N., Detusheva E.V., Sultanova R.M., Zlotskii S.S. Biological activity of quaternary ammonium salts containing 1,3-dioxolane or gem-dichlorocyclopropane fragment. Rev. and Adv. in Chem. 2024;14(1):16–21. doi: 10.1134/S2634827624600105

9. Tsuji Y., Yamamoto M., Vereshchagin A.N., Dorofeev A.S., Geyvandova T.A., Agafonova I.F., Geyvandov R.K. Dimeric Quaternary Pyridinium Salts Possessing Biocidal Activity: Pat. WO158045. Publ. 02. 10. 2014.

10. Vereshchagin A.N., Frolov N.A., Konyuhova V.Y., Hansford K.A., Egorov M.P. Synthesis and microbiological properties of novel bis-quaternary ammonium compounds based on 4,4′-oxydiphenol spacer. Mendeleev Commun. 2019;29(5):523–525. doi: 10.1016/j.mencom.2019.09.015

11. Vereshchagin A.N., Gordeeva A.M., Frolov N.A., Proshin P.I., Hansford K.A., Egorov M.P. Synthesis and microbiological properties of novel bis-quaternary ammonium compounds based on biphenyl spacer. Eur. J. Organ. Chem. 2019;26: 4123–4127. doi: 10.1002/ejoc.201900319

12. Самойлов В.О., Ни Д.С., Гончарова А.В., Князева М.И., Рамазанов Д.Н., Максимов А.Л. Каталитический гидрогенолиз золькеталя на бифункциональных катализаторах с получением высокооктановых компонентов моторных топлив. Журн. прикладной химии. 2020;93(1):121–131. doi: /10.31857/S0044461820010120

13. Максимов А.Л., Нехаев А.И., Рамазанов Д.Н. Простые эфиры и ацетали – перспективные продукты нефтехимии из возобновляемого сырья (обзор). Нефтехимия. 2015;55(1):3–24. doi: 10.7868/S0028242115010104

14. Дмитриев Г.С., Терехов А.В., Занавескин Л.Н., Максимов А.Л., Хаджиев С.Н. Кинетика реакции образования золькеталя в присутствии серной кислоты. Кинетика и катализ. 2018;59(4):488–492. doi: 10.1134/S0453881118040020

15. Дмитриев Г.С., Терехов А.В., Занавескин Л.Н., Хаджиев С.Н., Занавескин К.Л., Максимов А.Л. Выбор катализатора и технологической схемы синтеза золькеталя. Журн. прикладной химии. 2016;89(10):1298–1304.

16. Джумаев Ш.Ш., Сахабутдинова Г.Н., Станкевич К.Е. Синтез некоторых гетероциклических соединений на основе спиртов и исследование их влияния на смазывающую способность дизельного топлива. Башкирский хим. журнал. 2023;30(2):85–88. do: 10.17122/bcj-2023-2-85-88

17. Опарина Л.А., Колыванов Л.А., Ганина А.А., Дьячкова С.Г. Арилбутилацеталиоктаноповышающие оксигенатные добавки к моторным топливам. Нефтехимия. 2020;60(1): 148–153. doi: 10.31857/S0028242120010104

18. Мамлиева А.В., Михайлова Н.Н., Шавшукова С.Ю. Ингибиторы коррозии на основе циклических ацеталий и их производных. НефтеГазоХимия. 2020;1:30–33. doi: 10.24411/2310-8266-2020-10103

19. Раскильдина Г.З., Ишметова Д.В., Соколов С.А., Голованов А.А. Цитотоксическая и антиоксидантная активность ряда ацеталий 4-метилен-1,3-диоксоланов. Химико-фармацевтический журн. 2024;58(4):32–34. doi: 10.30906/0023-1134-2024-58-4-32-34

20. Сахабутдинова Г.Н., Яковенко Е.А., Раскильдина Г.З., Злотский С.С., Синтез и каталитическая активность четвертичных аммонийных солей, содержащих гем-дихлорциклопропановый и 1,3-диоксолановый фрагменты. Журн. прикладной химии. 2020;93(7):952–957. doi: 10.31857/S004446182007004X

21. Латыпова Ф.Н., Вильданов Ф.Ш., Чанышев Р.Р., Злотский С.С. Химия циклических ацеталий и их аналогов в работах научной школы Д.Л. Рахманкулова. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2015;58(8): 3–21.

22. Гаймалетдинова Г.Л., Латыпова Д.Р., Латыпов О.Р., Исмаков Р.А., Миннимухаметова Э.Р., Мулюков Р.А. Исследование антикоррозионных свойств реагента комплексного действия, применяемого в качестве присадки к буровому раствору. Нефтяная провинция. 2022;3(31):163–178. doi: 10.25689/NP.2022.3.163-178

23. Verma C., Ebenso E.E., Quraishi M.A., Hussain C.M. Recent developments in sustainable corrosion inhibitors: design, performance and industrial scale applications. Mater. Adv. 2021;2(12):3806–3850. doi: 10.1039/d0ma00681e