Введение

    Соединения  акридина вызвали значительный технический  и научный интерес уже в 1871 г., когда Гребе открыл акридин  в высококипящей фракции каменноугольной  смолы. Соединения акридина послужили  исходным материалом для получения  обширного ряда оранжевых и желтых основных красителей, а также красных и пурпурных кубовых красителей. Некоторые из них широко применяются и до настоящего времени. Кроме того, из соединений акридина получают многие важные  химиотерапевтические препараты, которые различаются по своей сложности; к числу, их относятся как простые моно- и диаминоакридины (применяются для профилактики и лечения хронического сепсиса ран), так и более сложные производные, которые оказались эффективными при малярии и лямблиозе (хинакрин и акранил). Интерес к соединениям акридина вызывается еще и тем, что многие из них обладают сильной неифлуоресценцией, а некоторые, например диакридилы,—довольно редким свойством хемилюминесценции («холодное свечение»). Наконец, акридины применяют и в других разнообразных областях: их используют в качестве ингибиторов коррозии, в качестве реагентов для получения некоторых ферментов и для аналитических определений 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 Литературный обзор

    1.1 Способ получения N-фенилантрониловой кислоты.

ФОРМУЛА N - ФАК

    N-фенилантраниловая кислота применяется в качестве ингибитора коррозии и антиоксиданта, ее производные являются необходимыми полупродуктами при получении химико-фармацевтических препаратов класса дифениламина, фенотиазина и акридона. 
Известны способы получения N-ФАК взаимодействием о-хлорбензойной кислоты (о-ХБК) с избытком анилина в присутствии медного катализатора (порошкообразная медь, окись меди, соли двухвалентной меди)  
Однако, получение N-ФАК указанными способами сопряжено с использованием большого избытка анилина (5 6 моль о-хлорбензойной кислоты), либо с применением токсичных растворителей (метанол, изо-амиловый спирт), регенерация которых усложняет технологический процесс. Кроме того, этими способами получают N-фенилантраниловую кислоту невысокого качества (Т. пл. 173 - 175^oC против 183 184^oC по литературным данным для чистого вещества) с относительно невысоким выходом 80 %.

    Наиболее  близким к предлагаемому техническому решению по существу является способ получения N-фенилантраниловой кислоты, заключающийся в том, что с целью повышения выхода и качества, а также с целью упрощения процесса, конденсацию о-хлорбензойной кислоты с анилином проводят в водно-анилиновой среде в присутствии катализатора порошкообразной меди, кальцинированной соды и воды [3] После отгонки избыточного анилина, который возвращается в процесс, реакционную массу фильтруют для отделения катализатора, разбавляют равным объемом воды и выделяют свободную N-ФАК разбавленной (5 10%-ной) серной кислотой при 70 80^oС. Выход N-ФАК с т. пл. 178 180^oC составляет 88 92% от теории. 
Однако, при получении N-ФАК известным способом [3] существенными недостатками являются использование в качестве катализатора дефицитной и дорогостоящей порошкообразной меди определенной дисперсии 0,036^oC0,10 мм, а также невысокая селективность превращения анилина в целевой продукт - 60,5% за счет побочных реакций смолообразования. 
Задача изобретения разработка способа получения N-ФАК, который бы позволил при сохранении высокого выхода достичь более высокого качества, целевого продукта, повысить степень превращения анилина в N-ФАК, удешевить процесс за счет использования более дешевого катализатора и увеличить удельную производительность процесса. 
Эта задача решается тем, что в способе получения N-фенилантраниловой кислоты конденсацией о-хлорбензойной кислоты и анилина в присутствии медьсодержащего катализатора, щелочного агента и воды при нагревании, в качестве катализатора используют хлорид одновалентной меди в количестве 0,020 0,1 моль или соли двухвалентной меди в количестве 0,040 0,070 моль о-хлорбензойной кислоты, а в качестве щелочного агента используют углекислый натрий или углекислый калий, при этом конденсацию проводят при мольном соотношении о-хлорбензойная кислота щелочной агент 1 0,70 1,07. 
Использование в качестве катализатора однохлористой меди и солей двухвалентной меди позволяет осуществить конденсацию о-ХБК с анилином с хорошими технологическими показателями: выход N-ФАК до 93% удельная производительность процесса до 0,056 кг/дм³ ч. (в расчете на единицу объема реактора). 
При этом наиболее высокий выход (93%) и качество N-ФАК (т. пл. 181,6 - 183,0^oC) достигаются при использовании свежеприготовленной однохлористой меди в указанном мольном соотношении, что подтверждает предположение, что истинным катализатором процесса является одновалентная медь. 
При увеличении количества хлорида одновалентной меди до 0,10 и более моль или соли двухвалентной меди до 0,07 и более моль на моль о-ХБК происходит падение выхода N-ФАК до 85,5% и снижение т. пл. продукта до 176 178^oC, кроме того, резко увеличивается смолообразование за счет побочных превращений анилина, селективность превращения анилина в целевой продукт составляет 67 71% 
Снижение количества хлорида одновалентной меди до 0,020 и менее моль или соли двухвалентной меди до 0,040 и менее моль на моль о-ХБК ведет к уменьшению выхода N-ФАК и резкому падению качества целевого продукта за счет протекания побочных процессов. 
В известном [3] способе получения N-ФАК в качестве катализатора используют порошок меди с размером частик 0,036 0,1 мм. Применение в качестве катализатора растворимых соединений меди позволяет избежать требования определенной дисперсности катализатора. 
Процесс конденсации о-ХБК с анилином проводят в водно-анилиновой среде, т.е. анилин является и реагентом и растворителем одновременно, причем полнота превращения анилина в целевой продукт зависит от вида применяемого катализатора. При использовании хлорида одновалентной меди уменьшается смолообразование, т. е. араминирование о-ХБК анилином протекает более избирательно, чем в случае катализа конденсации соединениями двухвалентной меди и медью порошкообразной: конверсия анилина в N-ФАК в случае одновалентной меди составляет 78,6% в случае двухвалентной меди 68,8% в случае меди порошкообразной 60,5% 
Важным также является вид катиона карбоната, используемого в качестве щелочного агента, поскольку натрий и калий обладают различной активностью. 
Углекислый калий, являясь гетерогенным катализатором нуклеофильного замещения, при проведении процесса без добавления воды способствует образованию N-ФАК с выходом 89% при высокой селективности превращения в N-ФАК (до 80% против 72% при использовании в этих же условиях углекислого натрия). Однако, при этом реакционная масса малоподвижна, что требует большого избытка растворителя анилина. 
При добавлении воды (6,5 моль на моль о-ХБК), получают подвижную реакционную массу, но хорошее качество целевого продукта (т. пл. 180 182^oC) и выход (90 93%) достигаются лишь при использовании в качестве акцептора протонов углекислого натрия в количестве 0,7 1,07 моль на моль о-ХБК. 
Углекислый калий в присутствии воды менее активен ввиду дезактивации его поверхности. 
Снижение количества щелочного агента ниже 0,70 моль на моль о-ХБК ведет к тому, что реакция в описанных условиях не протекает, необходимы большая продолжительность или повышенная температура. 
По предлагаемому способу получения N-ФАК процесс конденсации о-хлорбензойной кислоты с анилином (2,42 моль на моль о-ХБК) проводят при молярном соотношении о-хлорбензойная кислота катализатор (хлорид одновалентной меди) 1 0,02 0,1 или о-хлорбензойной кислоты катализатор (сульфат или хлорид двухвалентной меди) 1 0,04 0,070 в присутствии щелочного агента (углекислого калия или углекислого натрия в количестве 0,7 - 1,07 моль на моль о-ХБК и воды 0,01^oC6,5 моль на моль о-ХБК при 100 - 105^oC и интенсивном перемешивании в течение 1,0 2,5 ч. После отгонки избыточного анилина, который возвращают в процесс, реакционную массу фильтруют для отделения смол и шлама и выделяют свободную N-ФАК разбавленной (5 - 10%-ной) серной кислотой при 70 80^oC. Осадок отфильтровывают и промывают водой. 
       Способы получения N-ФАК

    Первый  способ.

    Место для формулы

    В 4-х-горлую колбу, снабженную термометром, мешалкой и обратным холодильником, загружают 10 мл (0,56 г-моль) воды, что составляет 6,5 моль воды на моль о-хлорбензойной кислоты, 18,6 г (0,2 г-моль) анилина, 9,4 г (0,09 г-моль) углекислого натрия (1,07 моль на моль о-ХБК) и 0,505 г (0,005 г-моль) однохлористой меди (0,06 моль на моль о-ХБК). 
Смесь нагревают до 70^oC и при перемешивании, постепенно (во избежание выброса массы) загружают 13,4 г (0,084 г-моль) о-хлорбензойной кислоты при температуре не выше 80^oC. По окончании загрузки температуру реакционной массы поднимают до 100 105^oC и выдерживают при этой температуре и интенсивном перемешивании 1,0 1,5 ч. По окончании выдержки реакционную массу разбавляют 50 мл воды и отгоняют избыточный анилин острым паром.

    Затем реакционную массу при 30 40^oC фильтруют от смол и шлама, который промывают 80 мл воды. Промывные воды присоединяют к реакционной массе, нагревают ее до 70 80^oC и осаждают свободную N-ФАК, добавляя 5 - 10%-ную серную кислоту в течение часа до рН 2. 3. Через 10-12 ч охлажденную суспензию N-ФАК фильтруют, промывают в несколько приемов 900 1000 мл дистиллированной воды и сушат в вакууме при 80^oC. Получают 16,66 г (93,0% от теории) N-фенилантраниловой кислоты с т. пл. 181,6 183,0^oC. Степень превращения анилина в целевой продукт 78,6% удельная производительность процесса 0,056 кг/дм³ч..

    Второй  способ.

    формула

    Процесс проводят аналогично примеру 1, загружая в качестве катализатора 1,3 (0,0052 г-моль) пятиводного сульфата меди (II) (0,062 моль на моль о-ХБК). В результате реакции получают 15,6 г (87,3% от теории) N-ФАК с т. пл. 179 181^oС. Степень превращения анилина в целевой продукт 68,8% удельная производительность процесса 0,052 кг/дм³ч.

    Третий  способ.

    Процесс проводят аналогично примеру 1, загружая в качестве катализатора 0,68 г (0,006 г-моль хлорида меди (II) (0,062 моль на моль о-ХБК). В результате получают 15,90 г (88,8% от теории) N-ФАК с т. пл. 178 - 180,6^oC. Степень превращения анилина в целевой продукт 66,7% удельная производительность процесса 0,053 кг/дм³ч. 
 
 

    1.2 Получение, свойства и применение акридона

    Незамещенный акридон – очень устойчивое в обычных растворителях желтое вещество; оно плохо растворимо и плавится при высокой температуре – 354°C. Кристаллизуется в виде игл. [1]

    Акридоны  удобнее всего рассматривать как циклические винилоги амидов кислот. Они представляют собой ассоциированные, высоко плавящиеся и довольно слабо растворимые соединения, которые лучше всего перекристаллизовывать из пиридина или высококипящих растворителей. Химически они очень устойчивы, и при восстановлении их в акридины приходится преодолевать высокий энергетический барьер, следствием чего является последующая стадия восстановления с образованием акриданов. Процесс восстановления до акридана, однако, не имеет существенного значения, так как акриданы легко окисляются в акридины и более глубоко эта реакция уже не протекает. Существуют и другие пути превращения акридонов в акридины, не включающие непосредственного восстановления. [1,6,7] Акридоны окрашены в кремовый или желтый цвет, многие сильно флуоресцируют. Хемилюминесценции и раздражающего действия у соединений акридона не наблюдается. [1,7] Почти все акридоны (даже аминопроизводные) - чрезвычайно слабые основания. [5] Акридон отличается от изомерных ему оксиакридинов отсутствием явно выраженных кислых и основных свойств. Спектр акридона тоже значительно отличается от спектров оксиакридинов. Молекулярный вес акридона был определен криоскопически в феноле; оказалось, что в этих условиях акридон мономерен; однако показано, что вещества такого типа могут состоять из коротких цепей молекул, соединенных водородной связью. [1]

    Акридон получается при окислении акридина дихроматом натрия в уксусной кислоте. [1] (уравнение 1)

    Акридон образуется также при циклизации дифениламин-2-карбоновой кислоты. [1] (уравнение 2)

    Натрием в этаноле он восстанавливается  в акридан, который может быть окислен в акридин. [1] (уравнение 3)

    Производные акридона находят применение в медицине, например циклоферон, обладающий антивирусными и иммуномоделирующими свойствами и способный подавлять развитие ряда микробов.[1,6]

    1.3 Получение, свойства и применение 9-хлоракридина

    9-хлоракридин  представляет собой зеленовато-серый  порошок, обладающий высоким раздражающим действием на слизистые оболочки в присутствии влаги. [10,11]

    9-хлоракридин  находит широкое применение в  органическом синтезе, являясь промежуточным продуктом во многих реакциях. 9-хлоракридин обладает также антисептическими свойствами. [1,8,9]

    В литературе описано несколько способов его получения. Самый распространенный из них – это получение 9-хлоракридина из N-фенилантраниловой кислоты путем ее взаимодействия с хлорокисью фосфора при нагревании: [10,11] (уравнение 4)

    9-Хлоракридин также можно получить нагреванием тиоакридона, ак-ридона или N-фенилантраниловой кислоты с пятихлористым фосфором, с хлорокисью фосфора или со смесью обоих галоидных соединений фосфора с прибавлением или без прибавления углеводородных растворителей. Приведенную методику в основном разработал Магидсон. [11] (уравнение 5)

    1.4 Получение, свойства и применение 9-аминоакридина

    9-аминоакридин  представляет собой светло-желтый  порошок. [10,11]

    Методы  получения аминоакридинов более  многочисленны, чем методы синтеза самого акридина. Разработаны методы получения 2- и 5-ами-ноакридинов и их производных, играющих важную роль как красители и лекарственные препараты. Общим методом синтеза аминоакридонов служит восстановление амино- и нитроакридонов амальгамой натрия. [1]

    Обычно  нитроакридоны восстанавливают в спирте, хотя применение воды в качестве растворителя дает такие же результаты и сопряжено с меньшими трудностями. «Перевосстановление» в соответствующий акридан является обычным при работе по этому методу. Выходы колеблются в пределах- от 60 до 85%; проведение всего процесса занимает около 6 ч. Каталитическое дехлорирование нитро-5-хлоракридинов водородом в присутствии скелетного никелевого катализатора не рекомендуется, так как оно сопровождается процессами конденсации. Реакция с участием аминохлоракридинов с защищенной аминогруппой, напротив, происходит без осложнений. Каталитическое восстановление или восстановление в кислой среде нитроакридинов, экономически невыгодно, хотя оно является единственным методом синтеза 1,3-диаминоакридина.