СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ЭТОКСИСИЛАТРАНА Российский патент 2007 года по МПК C07F7/10 

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к усовершенствованию способа получения 1-этоксисилатрана формулы C₂H₅OSi(OCH₂CH₂)₃N, который, как известно, может быть использован в медицине и зооветеринарии для лечения ран, в сельском хозяйстве - для повышения урожайности растений, а также для повышения жизнеспособности и продуктивности сельскохозяйственных животных, птиц и полезных насекомых (М.Г.Воронков, В.П.Барышок. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения РАН, 2005. - 258 с.).

Известен способ получения 1-алкоксисилатранов взаимодействием низшего тетраалкоксисилана с эквимолярной смесью триэтаноламина и высшего спирта при кипячении в инертном органическом растворителе (ксилоле) с отгонкой образующегося спирта в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла - в течение 0,5-1 ч (при загрузке по 0,05 молей реагентов) с выходом 51-91% (М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Химия гетероцикл. соед. 1965, №2. с.210-214). Методом получения именно 1-этоксисилатрана, наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату, является способ получения 1-этоксисилатрана взаимодействием тетраэтоксисилана с триэтаноламином в мольном отношении 1:1 при 110-140°С в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла - в течение 2 ч (при загрузке по 0,1 молей реагентов), в среде инертного органического растворителя - ксилола - с отгонкой спирта и перекристаллизацией целевого продукта из н-гептана. Выход очищенного 1-этоксисилатрана с т.пл. 102-103°С составляет 67% [М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Сборник "Методы получения химических реактивов и препаратов", М., 1966, вып.14, с.159-160] (прототип).

Недостатками этого способа являются применение высококипящего растворителя, который впоследствии трудно удаляется из готового продукта, наличие обязательной дополнительной стадии перекристаллизации, без которой ксилол невозможно удалить, высокая температура реакции, что приводит к побочным процессам и образованию высокомолекулярных продуктов, загрязняющих основное вещество, что также дополнительно вызывает необходимость перекристаллизации, а также перекристаллизация из дорогостоящего гептана, расход которого весьма значителен из-за низкой растворимости в нем 1-этоксисилатрана (16 г/л при температуре кипения). Все это в конечном счете существенно повышает стоимость продукта, усложняет технологию и требует дополнительного оборудования.

Целью настоящего изобретения является упрощение и удешевление процесса, а также повышение выхода 1-этоксисилатрана.

Поставленная цель достигается следующим способом получения 1-этоксисилатрана: тетраэтоксисилан подвергают взаимодействию с эквимолекулярным количеством триэтаноламина в присутствии катализатора - алкоголята щелочного металла, взятого в количестве 1-63 мол.%, при температуре 20-50°С в отсутствие растворителя.

Описываемый способ характеризуется простотой технологии, процесс идет без продолжительного нагревания реакционной смеси (средняя продолжительность реакции 0,25-0,3 ч вместо 2 ч в известном способе), а также дает возможность получить целевой продукт с высокой степенью чистоты без дополнительной длительной перекристаллизации дорогостоящим гептаном. Для осаждения готового кристаллического продукта используется намного более дешевый растворитель - диэтиловый эфир.

Пример 1. Смесь 149 г (1,0 моль) триэтаноламина и 208 г (1,0 моль) тетраэтоксисилана, содержащую 5 мол.% (25 мл 10%-ного раствора этилата натрия в этаноле), перемешивают до гомогенизации (0,25 ч) при 50°С, затем из нее отгоняют 140 мл (79%) образующегося этанола при пониженном давлении (250 мм рт.ст.), при этом температура реакционной смеси остается в пределах 65-70°С. В оставшуюся в колбе реакционную смесь, охлажденную до 20°С, при перемешивании добавляют 200 мл эфира и охлаждают до 0°С в течение 30 мин. Выпавший мелкокристаллический осадок отсасывают, промывают 50 мл эфира, затем смесью 100 мл эфира с 10 мл этанола, полученного после отгонки, и вновь 50 мл диэтилового эфира, тщательно отжимают и сушат в вакууме при 35-40°С в течение 14 ч. Выход 1-этоксисилатрана с т.пл 101,5-102,6°С составляет 160 г (73%). Найдено, % N: 6,16; Si 13,00. C₈H₁₇NO₄Si. Вычислено, %: N 6,39; Si 12,81.

Пример 2. Аналогично примеру 1 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина и 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисилана с добавлением 1 мол.% метилата лития (4 мл 10%-ного метилата лития в метаноле) за 0,25 ч получают при 50°С 78 г (71%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101-102°С.

Пример 3. Аналогично примерам 1 и 2 из смеси 149 г (1,0 моль) триэтаноламина и 208 г (1,0 моль) тетраэтоксисилана в присутствии 3,5 мол.% метилата натрия (20 мл 10%-ного метилата натрия в метаноле) за 0,3 ч при 20°С получают 175 г (80%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101,5-102,5°С.

Пример 4. Аналогично примерам 1-3 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина и 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисисилана в присутствии 14,7 мол.% этилата натрия (50 мл 10%-ного этилата натрия в этаноле) за 0,25 ч при 20°С получают 82 г (75%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101,5-102,7°С. Остальные примеры представлены в таблице.

№ примераКоличество, г (моль)КатализаторВыход 1-этоксисилатрана, %ТриэтаноламинТетраэтоксисилан количествомл 10% раствора в соответствующем спиртеотносительно исходных реагентов, мол.%575,0 (0,5)104,0 (0,5)LiOCH₃12,06,569,4614,9 (0,1)20,8 (0,1)LiOCH₃4,712,770,2714,9 (0,1)20,8 (0,1)NaOCH₃1,32,478,4814,9 (0,1)20,8 (0,1)NaOCH₃6,712,471,3914,9 (0,1)20,8 (0,1)NaOCH₃34,063,075,11014,9 (0,1)20,8 (0,1)NaOC₂H₅1,72,575,31114,9 (0,1)20,8 (0,1)NaOC₂H₅21,030,972,01214,9 (0,1)20,8 (0,1)KOC₂H₅2,12,575,0

Описывается способ получения 1-этоксисилатрана взаимодействием тетраэтоксисилана с эквимолекулярным количеством триэтаноламина в присутствии катализатора - алкоголята щелочного металла, взятого в количестве 1-63 мол.%, при температуре 20-50°С в отсутствие растворителя с последующей отгонкой части образующегося спирта, высаживанием целевого кристаллического продукта эфиром при охлаждении. Техническим результатом является то, что процесс идет без продолжительного нагревания реакционной смеси (продолжительность реакции 0,25-0,3 ч), позволяет получить целевой продукт с высокой степенью чистоты без дополнительной перекристаллизации. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения 1-этоксисилатрана формулы C₂H₅OSi(OCH₂CH₂)₃N взаимодействием эквимолекулярных количеств тетраэтоксисилана с триэтаноламином в присутствии катализатора - щелочного агента, отличающийся тем, что, с целью улучшения процесса, в качестве щелочного агента используют алкоголят щелочного металла, процесс ведут при 20-50°С в течение 0,25-0,3 ч с отгонкой части образовавшегося этанола и дальнейшей очисткой целевого продукта путем высаживания целевого кристаллического продукта эфиром при охлаждении.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют метилат или этилат лития, натрия или калия.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что алкоголят щелочного металла берут в количестве 1-63 мол.%.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллический продукт осаждают диэтиловым эфиром, промывают смесью этилового спирта и эфира в соотношении 1:10 и сушат в вакууме.