СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ Российский патент 1997 года по МПК C07C69/02 C07C69/22 C07C69/76 C07C69/78 C07D307/46 

Изобретение относится к синтетической органической химии, а именно к способу получения сложных эфиров карбоновых кислот общей формулы:

где R алкил, арил, замещенный арил, фурил, замещенный фурил
R' алкил С₁-С₄.

В синтетической органической химии известен способ получения сложных эфиров с выходом 75 90% алкилированием галоидными алкилами калиевых солей карбоновых кислот в смеси этанол-гексаметанол (см. Р.Е. Pfeffer, Т.А. Foglia, P.A. Barr, J. Schmeltz and L.S. Silbert, Tetrahedron Lett. 1972, 4063) - аналог.

Однако в этом способе необходимо иметь готовую карбоновую кислоту и использовать такой дорогой растворитель, как гексаметанол.

Наиболее близким к заявляемому способу получения сложных эфиров является способ, заключающийся во взаимодействии галоидных алкилов с натриевыми солями карбоновых кислот в N,N-диметилформамиде, что позволяет за 24 часа получить сложные эфиры с выходом 80 90% (см. F.J. Parker, Adv. Org. Chem. 1965, 5, 37) прототип.

Недостатком этого способа является необходимость использовать готовую карбоновую кислоту.

Целью изобретения является совмещение в одном реакторе сразу трех стадий:
1) окисление альдегида до кислоты,
2) образование натриевой соли кислоты в ходе окисления (окислительное солеобразование),
3) алкилирование натриевой соли кислоты до сложного эфира.

Вследствие этого отпадает необходимость использования готовой карбоновой кислоты для получения эфиров.

Сущность способа заключается во взаимодействии соответствующего альдегида общей формулы , где R имеет вышеуказанные значения с перекисью натрия в мольном отношении альдегид: Na₂O₂ 1:1 в биполярном апротонном растворителе (N, N-диметилформамид, N,N-диметилацетамид) при температуре +15 - 20^oС в течение 1 3 часов, с последующей обработкой образовавшейся натриевой соли соответствующей кислоты в указанном растворителе галоидным алкилом R'-X (где R' имеет вышеуказанные значения, Х Br, I) в течение 24 часов при комнатной температуре и мольном отношении реагентов: альдегид: Na₂O₂: R'-X 1:1: 1,1. Образовавшийся сложный эфир выделяют обычными методами. Выход сложного эфира составляет 80 95% Процесс получения сложного эфира выражается следующими уравнениями реакций:

В соответствии со стадией 2) в реакционную смесь перед прибавлением R'-X необходимо ввести СО₂ для перевода NaOH в NaHCO₃ во избежание щелочного гидролиза сложного эфира.

Таким образом, предлагаемый способ может найти применение в промышленном органическом синтезе сложных эфиров карбоновых кислот из альдегидов.

Пример 1. Бутиловый эфир масляной кислоты (бутилбутират)
К взвеси 7,8 г (0,085 моль) 85% Na₂O₂ в 80 мл N,N-диметилформамида в течение 0,5 часа при непрерывном перемешивании и температуре +15 20^oС (процесс экзотермический) прибавляют 6,1 г (0,085 моль) масляного альдегида в 15 мл N,N-диметилформамида. Перемешивают при этой температуре до исчезновения альдегида в смеси (контроль ТСХ). Затем при этой температуре пропускают 0,2 моль СО₂. Затем в один прием прибавляют 12,7 г (0,093 моль) бромистого бутила. Смесь перемешивают 1 час и оставляют при +20^oС на 24 часа. Затем смесь разбавляют 300 мл дистиллированной воды и извлекают продукт экстракцией эфиром (3 х 30 мл). Эфирные вытяжки объединяют, промывают водой и сушат над б/в Na₂SO₄. Эфир отгоняют, а продукт перегоняют в вакууме, собирая фракцию с tкип. 60^oС/15 мм рт.ст. Получают 9,8 г (80%) бутилбутирата, nД²⁰ 1,4072 (по лит. данным tкип. 55^o/13 мм рт.ст. nД²⁰ 1,4075 "Свойства органических соединений", Справочник. Л.О. Химия, 1984, стр. 144 145).

Пример 2. Метиловый эфир 5-йодфуран-2-карбоновой кислоты.

К взвеси 7,8 г (0,085 моль) 85% Na₂O₂ в 80 мл N,N-диметилацетамида в течение 1 часа при +15 20^oС и перемешивании прибавляют 18,8 г (0,085 моль) 5-йодфурфурола в 30 мл N,N-диметилацетамида. Смесь перемешивают при этой температуре до исчезновения в растворе 5-йодфурфурола (контроль ТСХ). Затем пропускают в раствор 0,2 моль СО₂. После этого прибавляют в один прием 13,3 г (0,093 моль) йодистого метила, смесь перемешивают и оставляют при +20^oС на 24 часа. Затем смесь разбавляют 300 мл дистиллированной воды и обрабатывают раствор, как указано в примере 1. Кристаллы продукта перекристаллизовывают из гексана. Получают 20,3 г (95%) метилового эфира 6-йодфуран-2-карбоновой кислоты с tпл. 82 - 82,5^oС (по лит. данным tпл. 82^oС, см. ЖОХ, т. 30, вып. 7, 1960, стр. 2325).

Пример 3. Этиловый эфир пара-бромбензойной кислоты.

Аналогично примеру 2) из 7,8 г (0,085 моль) 85% Na₂O₂, 15,7 г (0,085 моль) пара-бромбензольдегида, 13,3 г (0,093 моль) йодистого этила в N,N-диметилформамиде. Получено 18,3 г (95%) этилового эфира пара-бромбензойной кислоты с tкип. 135^o/15 мм рт.ст. nД²⁰ 1,5450 (см. Cвойства органических соединений. Cправочник. Л.О. Химия, 1984, стр. 148 149).

Пример 4. Метиловый эфир фуран-2-карбоновой кислоты (метилфуроат).

Аналогично примеру 2) из 7,8 г (0,085 моль) 85% Na₂O₂, 8,1 г (0,085 моль) фурфурола и 13,3 г (0,093 моль) йодистого метила в N,N-диметилформамиде. Получено 10,0 г (95%) метилового эфира фуран-2-карбоновой кислоты с tкип. 81 82^oС/20 мм рт.ст. nД²⁰ 1,4872 (по лит. данным tкип. 81 82^oС/20 мм рт. ст. nД²⁰ 1,4875 (см. Свойства органических соединений. Справочник. Л.О. Химия, 1984, стр. 390 391).

Пример 5. Метиловый эфир 5-фенилэтинилфуран-2-карбоновой кислоты
Аналогично примеру 2) из 7,8 г (0,085 моль) 85% Na₂O₂, 16,7 г (0,085 моль) 5-фенилэтинилфурфурола, 13,3 г (0,093 моль) йодистого метила в N,N-диметилацетамиде. Выход метилового эфира 5-фенилэтинилфуран-2-карбоновой кислоты 16,3 г (85%) с tпл. 84 85^oС (из петролейного эфира) (см. лит. данные tпл. 84 85^oС, ХГС, N 4, 1990, стр. 453 454).

Сущность изобретения: альдегид общей формулы RC(O)H, где R - низший алкил, фенил, необязательно замещенный галогеном, фурил, необязательно замещенный гомогеном или фенилэтенильной группой; подвергают обработке перекисью натрия в среде N,N-диметилформамида или N,N-диметилацетамида при 15 - 20^oС, Полученную реакционную смесь подвергают обработке углекислым газом, а затем галоидным алкилом R¹X, где R¹ - (С₁-С₄) алкил, а Х - атом йода или брома, при 15 - 20^oС в течение 24 часов. Процесс проводят при следующем мольном соотношении компонентов альдегид: перекись натрия: галоидный алкил, равном 1,0:1,0:1,1. 1 табл.

Способ получения сложных эфиров карбоновых кислот общей формулы

где R низший алкил, фенил, необязательно замещенный атомом галогена, фурил, необязательно замещенный атомом галогена или фенилэтинильной группой;
R¹ C₁-C₄-алкил;
включающий обработку галоидным алкилом в среде органического растворителя, отличающийся тем, что альдегид общей формулы RC(O)H, где R имеет указанные значения, подвергают обработке перекисью натрия в среде N,N-диметилформамида или N,N- диметилацетамида при температуре 15 20^oC с последующей обработкой полученной реакционной смеси углекислым газом, а затем галоидным алкилом общей формулы R¹X, где R¹ имеет указанные значения, а X атом брома или йода, при температуре 15 20^oC в течение 24 ч и процесс проводят при молярном соотношении альдегид перекись натрия галоидный алкил 1,0 1,0 1,1.