Техническое решение относится к химии, в частности к технологии гетероциклических полиазотистых соединений, конкретно к способу получения тетразола, который применяется как компонент топлива специального назначения, а также при получении антибиотика широкого спектра действия "кефзола".
Известны способы-аналоги получения тетразола:
1. При взаимодействии азотистоводородной кислоты с синильной кислотой в спиртовом растворе [Fester, Ber, 43, 2216 (1910)]
HN3+HCN __→ HH
Выход 80%
Cпособ чрезвычайно опасен, т.к. в синтезе используется токсичное высокочувствительное ВВ НN3 и сильнодействующее ядовитое вещество НСN.
2. При диазотировании 5-аминотетразола нитритом натрия в присутствии фосфорноватистой кислоты [J.am.Chem.Soc, 290 (1954)]
H2NH + NaNO2 NH HH
Выход 70%
Недостатки способа: опасность, связанная с образованием в ходе реакции неустойчивых диазосоединений, растворы которых взрываются самопроизвольно при концентрации > 1-2% и t=0оС; трудность очистки тетразола, вызванная наличием трудноотделимых неорганических примесей; относительно небольшой выход тетразола (70%).
3. При получении этилового эфира 5-тетразолилкарбоновой кислоты, с последующим щелочным гидролизом при 100о в течение 1,5-2 ч и декарбоксилированием хлорной кислотой при 90о [J. Chem 1976, v.16, N 2, 53]
Схема получения
CN-C+ HN3CH (I)
I + KOH __→ KOOCH (II)
II + HClO4 __→ HH
Выход 80%
Недостатки способа: труднодоступность и опасность получения этилового эфира 5-тетразолилкарбоновой кислоты (использования токсичной и взрывоопасной НN3 [Chem.Ber, 1975, 108, 887-896) применение в синтезе хлорной кислоты, обладающей сильно выраженным коррозирующим действием, а также возможность образования чувствительных к механическим воздействиям перхлоратов металлов.
Способ-прототип заключается в следующем: к раствору 5-метилтетразола в воде при кипячении (98-100о) добавляют мелкорастолченный перманганат калия небольшими порциями и далее перемешивают при этой температуре в течение 2,5-3 ч, затем осторожно добавляют этанол для удаления не ступившего в реакцию перманганата калия, двуокись марганца отфильтровывают, а маточник подкисляют 10-20% HNО3 до рН≈ 3, упаривают раствор досуха, а сухой остаток экстрагируют этилацетатом. После удаления растворителя и кристаллизации из минимального количества этанола tпл=153-156о. Выход 65-70% [а.с.94974 (1976)]
CHH HCOOH HH
5MO
____→ выпаривание ____→ экcтракция криcталлизация
Недостатки способа прототипа: относительно небольшой выход тетразола (65-70% ); жесткий температурный режим окисления (≈ 100оС) длительность процесса (3 ч), отсутствие в СССР промышленного способа получения исходного 5-метилтетразола; неудобство при дозировке перманганата калия к раствору 5-метилтетразола.
Цель изобретения увеличение выхода, улучшение технологии получения тетразола.
Цель достигается использованием новой совокупности режима проведения процесса, изменением последовательности операций, применением нового исходного соединения.
Сущность изобретения заключается в том, что водный раствор 5-диметиламиноэтилтетразола (5-ДМАЭТ) добавляют к суспензии перманганата калия в 5-10% -ном растворе щелочи при 60-70о, перемешивают при этой температуре 30-60 мин, затем добавляют 20% НNO3 до рН ≈ 3, выпаривают и экстрагируют целевой продукт этилацетатом.
(CH3)2N-(CH2)H HCOOH HH
MOр
__→ выпаривание __→ экcтракция ___→ криcталлизация Отличительными признаками являются:
I порядок дозировки и исходное соединение
II концентрация р-ра щелочи
III температурный и временной режимы.
Обоснование критерия "существенные отличия":
1 5-ДМАЭТ добавляют к суспензии
Известен следующий порядок смешения реагентов при окислении органического субстрата перманганатом калия: окислитель (КМnО4) добавляют к раствору органического субстрата. Этот порядок смешения обеспечивает окисление углеводородных радикалов при относительно небольшой скорости конкурирующей реакции гидролиза перманганата калия [J.Org. Chem, 1949, 14, 14]
При использовании в качестве органического субстрата 5-ДМАЭТ изменена последовательность операций 5-ДМАЭТ добавляют к суспензии перманганата калия. Это стало возможным, по-видимому, в связи с более высокой скоростью окислительной деградации диметиламиноэтильного заместителя в боковой цепи по сравнению с простыми углеводородными радикалами. Использование новой последовательности операций для нового исходного соединения (5-ДМАЭТ) в сочетании с признаками (II, III) позволило увеличить выход и упростить технологию процесса отпала необходимость в удалении избытка KMnО4 и стала более удобной дозировка реагентов.
При перенесении данной последовательности операций на другие 5-замещенные тетразолы не приводит к достижению цели изобретения. II. "суспензия КМnО4 в 5-10%-ном растворе щелочи".
Окисление органических субстратов перманганатом калия в щелочной среде известно [J.Praet. Chem, [2] 134, 282 (1932)] Однако выбор интервала концентрации щелочи не представляется очевидным и, вероятно, связан с кислотно-основными свойствами нового исходного соединения. При концентрации щелочи < 5% по-видимому, не происходит ионизации тетразольного цикла с образованием тетразола-аниона и вследствие этого резко падает скорость окисления субстрата, а также возможно протонирование диметиламинной группы, что связано с амбидентной природой молекулы.
При концентрации щелочи > 10% выход тетразола уменьшается, вероятно, за счет увеличения скорости конкурирующего процесса гидролиза КМnО4.
Таким образом, интервал концентрации щелочи существенно сказывается при окислении 5-ДМАЭТ.
III при t=60-70о и перемешивании при этой температуре 30-60 минут.
При t < 60о (τ < 30 мин) окисление идет крайне медленно и выход чрезвычайно низок, вероятно, в связи с большим угловым коэффициентом температурной зависимости константы скорости.
При t > 70о ( tau>> 60 мин) выход тетразола уменьшается, вероятно, из-за превалирования скорости конкурирующей реакции разложения КМnО4.
П р и м е р. К суспензии 49 г (0,31 м) KMnО4 в 200 мл 5% водного раствора едкого натра при перемешивании и температуре 60-70о прибавляют раствор 7 г (0,05 м) 5-ДМАЭТ в 15 мл Н2О в 5-6 приемов, каждый раз ожидая обесцвечивания реакционной массы (≈ 5-10 мин). Полное окисление протекает в течение 30-60 мин. Бесцветный раствор отфильтровывают от двуокиси марганца, подкисляют 20% HNО3 до рН ≈ 2, упаривают досуха. Из остатка экстрагируют тетразол этилацетатом (5х50 мл). Экстракт сушат б/в MgSO4. Растворитель удаляют, кристаллизуют тетразол из абсолютного этанола. Выход 90-95% Тпл=156о. Вычислено в для CN4H2 C 17,15; H 2,88; N 79,98. M.70
Найдено в С 17,24; Н 2,71; N 80,01, М=69 (ацетон)
ИК-спектр, см-1: 910; 1015; 1050; 1090; 1260; 1440; 1450.
Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что увеличен выход целевого продукта ≈ на 20% улучшена технология процесса, снижены энергетические затраты. Предполагаемое изобретение находится на стадии внедрения в опытное производство.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАЗОЛА | 1975 |
|
RU2026863C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ФЕНИЛ-5-МЕРКАПТОТЕТРАЗОЛА С МОНОКЛИННОЙ ФОРМОЙ КРИСТАЛЛОВ | 1991 |
|
RU2027711C1 |
3'-(5-R-ТЕТРАЗОЛ-2-ИЛ)ТИМИДИНЫ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕ АНТИВИРУСНУЮ АКТИВНОСТЬ, И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 1993 |
|
RU2124020C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕЗАМЕЩЕННЫХ NH-КИСЛОТ АЗОЛЬНОГО РЯДА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ | 1991 |
|
SU1831864A3 |
ПРОИЗВОДНЫЕ 3-(5-ТЕТРАЗОЛИЛБЕНЗИЛ)АМИНОПИПЕРИДИНА, СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ИХ ОСНОВЕ | 1994 |
|
RU2136675C1 |
Способ получения 4-бензоилнафталевого ангидрида | 1989 |
|
SU1643522A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКАБОРАНА | 2006 |
|
RU2346890C2 |
Способ получения 1,1-диоксидов пенициллановой кислоты или ее эфиров или ее солей | 1978 |
|
SU860706A1 |
Способ получения декаборана | 2016 |
|
RU2610773C1 |
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСАЗОЛИДИНОНОВ И СОДЕРЖАЩИХ ИХ КОМПОЗИЦИЙ | 2009 |
|
RU2556234C2 |
Использование: в качестве компонента топлива специального назначения, а также при получении антибиотика широкого спектра действия "Кефазола". Сущность изобретения: 5-диметиламиноэтилтетразол добавляют к суспензии перманганата калия в 5 - 10%-ном растворе щелочи при 60 - 70°С, перемешивают при этой температуре 30 - 60 мин, удаляют двуокись марганца фильтрованием, подкисляют маточник, выпаривают и выделяют целевой продукт из сухого остатка экстракцией этилацетатом. 3 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАЗОЛА окислением производного тетразола перманганатом калия при повышенной температуре с последующим удалением двуокиси марганца фильтрованием, подкислением маточника, выпариванием и экстракцией целевого продукта из сухого остатка этилацетатом, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и улучшения технологии процесса, в качестве производного тетразола используют 5-диметиламиноэтилтетразол, который добавляют к суспензии перманганата калия в 5 10%-ном растворе щелочи при 60 70oС и перемешивают при этой температуре 30 60 мин.
Устройство для регулирования числа оборотов рабочего колеса гидравлической турбины | 1951 |
|
SU94974A1 |
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
Авторы
Даты
1995-04-30—Публикация
1988-01-11—Подача