ПОЛУЧЕНИЕ ЗАМЕЩЕННЫХ ФЕНИЛЕН АРОМАТИЧЕСКИХ СЛОЖНЫХ ДИЭФИРОВ Российский патент 2015 года по МПК C07C37/02 C07C37/07 C07C37/16 C07C37/70 C07C39/08 C07C67/08 C07C67/14 C07C69/17 

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ

По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно предварительной заявке США № 61/141902, поданной 31 декабря 2008 г. и предварительной заявке № 61/141959, поданной 31 декабря 2008 г., причем содержание каждой из этих заявок полностью включено в настоящую заявку с помощью ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к получению фенилен ароматических сложных диэфиров.

Замещенные фенилен ароматические сложные диэфиры применяются в качестве внутренних доноров электронов при получении прокаталитических композиций для синтеза полимеров на основе олефинов. В частности, катализаторы Циглера-Натта, содержащие 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат в качестве внутреннего донора электронов, демонстрируют высокую каталитическую активность и высокую селективность при полимеризации. Кроме того, подобные катализаторы позволяют получать полимеры на основе олефинов (например, полимеры на основе пропилена) с высокой изотактичностью и широким распределением молекулярных масс.

В технике признается потребность в полимерах на основе олефинов и полимерах на основе пропилена с улучшенными свойствами. Необходим поиск нескольких и/или альтернативных путей синтеза замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров для обеспечения недорогого и надежного способа получения этих соединений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на получение замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров и, в частности, 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата. В изобретении раскрыты пути получения синтетического предшественника 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата, а именно 5-трет-бутил-3-метилкатехина. Получение этого предшественника, как показано в настоящем изобретении, значительно упрощает синтез 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата и дает возможность получать его в больших масштабах, исходя из распространенных недорогих исходных соединений.

В одном из аспектов настоящее изобретение относится к способам синтеза. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, который включает взаимодействие в подходящих реакционных условиях 5-трет-бутил-3-метилкатехина (BMC) с ароматической карбоновой кислотой или производным ароматической карбоновой кислоты с образованием 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата (BMPD).

Кроме того, изобретение относится к другому способу. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, который включает алкилирование 3-метилкатехина трет-бутанолом или изобутиленом в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Далее изобретение относится к следующему способу. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, включающий окисление 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Кроме того, изобретение относится к еще одному способу. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, который включает окисление 4-трет-бутил-2-метилфенола в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Далее изобретение относится к следующему способу. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, который включает гидролиз 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенола в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Помимо этого изобретение относится к еще одному способу. В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ, включающий гидрогенолиз 5-трет-бутил-3-аминометилкатехина в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Преимуществом настоящего изобретения является улучшенный способ получения замещенных фенилен ароматических реакционных диэфиров, например 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата.

Преимуществом настоящего изобретения является получение синтетического предшественника 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата, а именно 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Преимуществом настоящего изобретения является разработка нескольких путей синтеза 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

Преимуществом настоящего изобретения является получение 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата с использованием недорогих исходных материалов.

Преимуществом настоящего изобретения является разработка нескольких путей синтеза замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров, например 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата, что гарантирует надежное получение указанных соединений, предназначенных для синтеза полимеров на основе пропилена.

Преимуществом настоящего изобретения является способ получения замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров в значительных количествах.

Преимуществом настоящего изобретения является экологически безопасный, нетоксичный способ получения замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров.

Преимуществом настоящего изобретения является получение замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров в значительных количествах.

Преимуществом настоящего изобретения является простой, экономичный по времени и/или экономичный по стоимости способ очистки замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Фиг.1 представляет собой блок-схему, демонстрирующую способ получения замещенного фенилен ароматического сложного диэфира согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой блок-схему, демонстрирующую способ очистки замещенного фенилен ароматического сложного диэфира согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на получение замещенных фенилен ароматических сложных диэфиров. Было обнаружено, что 5-трет-бутил-3-метилкатехин (или «BMC») является эффективным синтетическим предшественником при получении замещенного фенилен ароматического сложного диэфира, а именно 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата (или «BMPD»). BMPD является эффективным внутренним донором электронов в катализаторах Циглера-Натта. Способ, раскрытый в настоящем описании, способен с успехом обеспечить экономные (с точки зрения экономии как времени, так и денег), несложные, масштабируемые с точки зрения увеличения количества пути синтеза BMC, с выходами, приемлемыми для их коммерческого/промышленного применения. Возможность экономичного получения BMC, соответственно, способствует экономичному производству 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата.

5-трет-бутил-3-метилкатехин (BMC) имеет приведенную ниже структуру (I)

В одном из вариантов осуществления разработан способ получения BMC. Этот способ включает алкилирование 3-метилкатехина трет-бутанолом или изобутиленом в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина (BMC) (реакция 1 или Rx 1). Термины «алкилирование» или «реакция алкилирования» означают введение алкильного заместителя в органическое соединение. «Органическое соединение» является химическим соединением, содержащим атомы углерода. В настоящем описании термин «подходящие условия проведения реакции» относится к температуре, давлению, концентрации реагентов, концентрации растворителей, параметрам смешивания/добавления реагентов и/или другим условиям в реакционном сосуде, которые способствуют взаимодействию между реагентами и образованию конечного продукта. В одном из вариантов осуществления алкилирование происходит при добавлении неорганической кислоты (например, серной кислоты) к смеси 3-метилкатехина и трет-бутанола в гептане.

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает получение 3-метилкатехина. Для этого осуществляют окисление 2-гидрокси-3-метилбензальдегида в подходящих реакционных условиях с образованием 3-метилкатехина (Rx 2). В другом варианте осуществления окислитель представляет собой пероксид, например пероксид водорода, который добавляют к 2-гидрокси-3-метилальдегиду в водном растворе основания.

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает получение 2-гидрокси-3-метилбензальдегида (Rx 3). Для этого осуществляют формилирование о-крезола параформальдегидом в подходящих реакционных условиях с получением 2-гидрокси-3-метилбензальдегида. Термины «формилирование» или «реакция формилирования» относятся к химической реакции, в которой в органическое соединение вводится формильная группа (-CH=O). Затем 2-гидрокси-3-метилбензальдегид окисляют с получением 3-метилкатехина.

Реакцию формилирования можно осуществлять путем формилирования о-крезола параформальдегидом в присутствии хлорида магния (MgCl₂) и триэтиламина (Et₃N) в кипящем тетрагидрофуране (ТГФ). Результатом этой реакции является орто-формилирование о-крезола. Другой подходящей реакцией формилирования является реакция Раймера-Тимана (т.е. орто-формилирование о-крезола в смеси хлороформ/гидроксид натрия).

В одном из вариантов осуществления 3-метилкатехин получают непосредственно из о-крезола. Этот способ включает окисление о-крезола в подходящих реакционных условиях и получение 3-метилкатехина (Rx 4). В еще одном варианте осуществления окислителем является пероксид, например пероксид водорода. На следующих стадиях этот способ включает алкилирование 3-метилкатехина и образование BMC, как указано выше.

Не ограничивающее отображение реакций 1, 2 и 3 приведено ниже на схеме (II).

Не ограничивающее отображение реакции 4 приведено ниже на схеме (III).

В одном из вариантов осуществления разработан другой способ получения BMC. Этот способ включает окисление 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина (Rx 5). В дополнительном варианте осуществления окислитель представляет собой пероксид, например пероксид водорода.

В одном из вариантов осуществления этот способ включает синтез 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида. Для этого осуществляют формилирование в подходящих условиях 4-трет-бутил-2-метилфенола параформальдегидом с образованием 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида (Rx 6). Формилировние можно осуществлять с использованием любой подходящей реакции формилирования, раскрытой в настоящем описании.

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает синтез 4-трет-бутил-2-метилфенола. Для этого в подходящих реакционных условиях осуществляют алкилирование о-крезола изобутиленом или т-бутанолом с образованием 4-трет-бутил-2-метилфенола (Rx 7). Алкилирование можно осуществлять с использованием любой подходящей реакции алкилирования, раскрытой в настоящей заявке. Неожиданно оказалось, что это соединение, т.е. о-крезол, является удачным исходным веществом для получения BMC.

о-Крезол является недорогим соединением, и метильная группа находится в нем в непосредственном соседстве с группой -OH ароматического цикла. Группа -OH о-крезола в значительной степени способствует протеканию реакции электрофильного замещения по пара-положению, что дает возможность легко алкилировать о-крезол с получением 4-трет-бутил-2-метилфенола. Затем 4-трет-бутил-2-метилфенол формилируют в подходящих реакционных условиях с получением 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида.

Не ограничивающее отображение реакций 5, 6 и 7 приведено ниже на схеме (IV).

В настоящем изобретении разработан еще один способ получения BMC. В одном из вариантов осуществления предложен способ, который включает окисление в подходящих условиях 4-трет-бутил-2-метилфенола с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина (Rx 8). Окисление можно осуществлять путем добавления пероксида к 4-трет-бутил-2-метилкрезолу в водном растворе основания.

В одном из вариантов осуществления этот способ включает синтез 4-трет-бутил-2-метилфенола. Для этого проводят алкилирование о-крезола трет-бутанолом или изобутиленом в подходящих реакционных условиях с образованием 4-трет-бутил-2-метилфенола (Rx 9). Алкилирование можно проводить с использованием любой подхоядщей реакции алкилирования, раскрытой в настоящем описании. Затем 4-трет-бутил-2-метилкрезол окисляют с получением BMC.

Не ограничивающее отображение реакций 8 и 9 приведено ниже на схеме (V).

В настоящем изобретении разработан еще один способ получения BMC. В одном из вариантов осуществления разработан способ, который включает гидролиз 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенола в подходящих реакционных условиях с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина (Rx 10). В настоящей заявке термины «гидролиз» или «реакция гидролиза» относятся к химической реакции, в которой вода расщепляется на ионы H⁺ и OH^-, и ион OH^- замещает функциональную группу. Термин «галоген» относится к атомам галогенов F, Cl, Br, I. В одном из вариантов осуществления атом галогена является бромом, т.е. соединение представляет собой 2-бром-4-трет-бутил-6-метилфенол. В другом варианте осуществления атом галогена является хлором, т.е. соединение представляет собой 2-хлор-4-трет-бутил-6-метилфенол. В одном из вариантов осуществления реакцию гидролиза катализируют основанием и/или солью, как, например, сульфатом меди (II).

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает синтез 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенола. Этот синтез включает галогенирование в подходящих условиях 4-трет-бутил-2-метилфенола с образованием 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенола (Rx 11). Термины «галогенирование» или «реакция галогенирования» относятся к введению атома галогена в органическое соединение. Галогенирование проводят взаимодействием 4-трет-бутил-2-метилфенола с галогенирующим агентом, например бромирующим агентом или хлорирующим агентом. Не ограничивающие примеры подходящих галогенирующих агентов включают N-бромсукцинимид (NBS), который является бромирующим агентом, и/или N-хлорсукцинимид (NCS), который является хлорирующим агентом. Галогенирование можно также проводить при взаимодействии 4-трет-бутил-2-метилфенола с элементарными галогенами. Обозначение «X₂» на приведенной ниже схеме (VI) означает взаимодействие с элементарным галогеном. Этот элементарный галоген может представлять собой Cl₂ или Br₂.

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает синтез 4-трет-бутил-2-метилфенола. 4-Трет-бутил-2-метилфенол получают при алкилировании о-крезола изобутиленом или т-бутанолом в подходящих условиях, как описано выше (Rx 12). Затем образовавшийся 4-трет-бутил-2-метилфенол галогенируют, получая 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенол.

Не ограничивающее отображение реакций 10, 11 и 12 приведено ниже на схеме (IV).

В настоящем изобретении разработан еще один способ получения BMC. В одном из вариантов осуществления этот способ включает гидрогенолиз в подходящих реакционных условиях 5-трет-бутил-3-аминометилкатехина с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина (Rx 13). Термины «гидрогенолиз» или «реакция гидрогенолиза» относятся к химической реакции, в которой простая связь углерод-углерод или углерод-гетероатом подвергается расщеплению при действии водорода. Не ограничивающие примеры подходящих агентов для гидрогенолиза включают каталитические агенты для гидрогенолиза (например, палладиевые катализаторы), а также боргидриды, например цианоборгидрид натрия.

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает синтез 5-трет-бутил-3-аминокатехина. Для этого осуществляют аминоалкилирование в подходящих условиях 4-трет-бутилкатехина с образованием 5-трет-бутил-3-аминометилкатехина (Rx 14). Затем 5-трет-бутил-3-аминометилкатехин подвергают гидрогенолизу с образованием 5-трет-бутил-3-метилкатехина. Аминоалкилирование проводят с помощью реакции Манниха. «Реакция Манниха» является органической реакцией, в которой аминоалкилаты, содержащие кислый протон, расположенный рядом с карбонильной группой, взаимодействуют с формальдегидом и аммиаком или же первичным или вторичным амином.

Не ограничивающее отображение реакций 13 и 14 приведено ниже на схеме (VII).

В одном из вариантов осуществления в изобретении предложен способ получения 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата (BMPD). Этот способ включает взаимодействие BMC в подходящих реакционных условиях с соединением, выбранным из ароматической карбоновой кислоты и/или производных ароматических карбоновых кислот, с последующим образованием 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилендибензоата (BMPD). BMC получают любым из способов синтеза, описанных выше по тексту заявки.

В настоящем описании термин «ароматическая карбоновая кислота» означает соединение, содержащее как минимум один бензольный цикл и как минимум одну карбоксильную группу, непосредственно связанную с этим бензольным циклом. Имеется в виду, что эта ароматическая карбоновая кислота может являться моноциклической структурой или полициклической структурой. Ароматическая карбоновая кислота может быть моно- или поликарбоновой кислотой. Не ограничивающие примеры подходящих ароматических карбоновых кислот включают бензойную кислоту, 1-нафтойную кислоту, 2-нафтойную кислоту, 6H-фенилен-2-карбоновую кислоту, антрацен-2-карбоновую кислоту, фенантрен-2-карбоновую кислоту и фенантрен-3-карбоновую кислоту.

Термин «производное ароматической карбоновой кислоты» в настоящем описании означает ароматический ацилгалогенид, ароматический ангидрид, соль ароматической карбоновой кислоты или любую их комбинацию. Имеется в виду, что производное ароматической карбоновой кислоты может быть моноциклической структурой или полициклической структурой. Не ограничивающие примеры подходящих ароматических ацилгалогенидов включают галогенангидриды любой из раскрытых выше ароматических карбоновых кислот (т.е. галогенангидриды одной или нескольких из следующих кислот: бензойной кислоты, 1-нафтойной кислоты, 2-нафтойной кислоты, 6H-фенилен-2-карбоновой кислоты, антрацен-2-карбоновой кислоты, фенантрен-2-карбоновой кислоты и/или фенантрен-3-карбоновой кислоты). Дополнительные не ограничивающие примеры подходящих ароматических ацилгалогенидов включают бензоилхлорид, бензоилфторид, бензоилбромид и бензоилйодид, нафтоилхлорид, нафтоилфторид, нафтоилбромид, нафтоилйодид, а также любую комбинацию перечисленных выше ароматических ацилгалогенидов.

Не ограничивающие примеры подходящих ангидридов ароматических карбоновых кислот включают ангидриды перечисленных выше ароматических карбоновых кислот (например, ангидриды одной или нескольких из следующих кислот: бензойной кислоты, 1-нафтойной кислоты, 2-нафтойной кислоты, 6H-фенилен-2-карбоновой кислоты, антрацен-2-карбоновой кислоты, фенантрен-2-карбоновой кислоты и/или фенантрен-3-карбоновой кислоты). Дополнительные не ограничивающие примеры подходящих ароматических ангидридов включают бензойный ангидрид и любые комбинации перечисленных выше ароматических ангидридов.

Не ограничивающие примеры подходящих солей ароматических карбоновых кислот включают калиевые, натриевые или литиевые соли перечисленных выше ароматических карбоновых кислот (т.е. соли одной или нескольких из следующих кислот: бензойной кислоты, 1-нафтойной кислоты, 2-нафтойной кислоты, 6H-фенилен-2-карбоновой кислоты, антрацен-2-карбоновой кислоты, фенантрен-2-карбоновой кислоты и/или фенантрен-3-карбоновой кислоты). Дополнительные не ограничивающие примеры солей ароматических карбоновых кислот включают бензоат калия, бензоат натрия, бензоат лития, 2-нафтоат калия, 2-нафтоат натрия и любые комбинации перечисленных ранее солей ароматических карбоновых кислот.

Ароматические карбоновые кислоты или их производные могут быть замещенными. Термин «замещенная ароматическая карбоновая кислота или ее производное» в настоящей заявке означает ароматическую карбоновую кислоту или ее производное, в котором как минимум один из заместителей в бензольном кольце (отличающийся от карбоксильной группы) представляет собой замещенную гидрокарбильную группу, включающую от 1 до 20 атомов углерода, незамещенную гидрокарбильную группу, включающую от 1 до 20 атомов углерода, алкоксигруппу, включающую от 1 до 20 атомов углерода, гетероатом или их комбинацию. Таким образом, термин «замещенная ароматическая карбоновая кислота или ее производное» включает замещенную ароматическую карбоновую кислоту, замещенный ароматический ацилгалогенид, замещенный ароматический ангидрид и/или соль замещенной ароматической карбоновой кислоты.

В настоящем описании термины «гидрокарбил» и «углеводород» относятся к заместителям, содержащим только атомы водорода и углерода, включая разветвленные или неразветвленные, насыщенные или ненасыщенные, циклические, полициклические, конденсированные или ациклические структуры и их комбинации. Не ограничивающие примеры гидрокарбильных групп включают алкильные, циклоалкильные, алкенильные, алкадиенильные, циклоалкенильные, циклоалкадиенильные, арильные, аралкильные, алкиларильные и алкинильные группы.

В настоящем описании термины «замещенный гидрокарбил» и «замещенный углеводород» относятся к гидрокарбильной группе, которая замещена одним или несколькими не гидрокарбильными замещающими группами. Не ограничивающими примерами не гидрокарбильных заместителей являются гетероатомы. В настоящем описании термин «гетероатом» относится к атому, отличающемуся от углерода или водорода. Этот гетероатом может являться не углеродным атомом из групп IV, V, VI и VII периодической системы элементов. Не ограничивающие примеры гетероатомов включают: галогены (F, Cl, Br, I), N, O, P, B, S и Si. Замещенные гидрокарбильные группы также включают галогенгидрокарбильные группы и/или кремнийсодержащие гидрокарбильные группы. В настоящем описании термин «галогенгидрокарбильная группа» относится к гидрокарбильной группе, которая замещена одним или несколькими атомами галогенов. В настоящем описании термин «кремнийсодержащая гидрокарбильная группа» относится к гидрокарбильной группе, которая замещена одним или несколькими атомами кремния. Атом(ы) кремния может быть или не быть включенным в цепочку атомов углерода.

В одном из вариантов осуществления BMPD получают взаимодействием в подходящих условиях BMC с производным ароматической карбоновой кислоты, а именно бензоилхлоридом. Этот способ включает взаимодействие BMC с бензоилхлоридом в присутствии основания в подходящих реакционных условиях с образованием BMPD (Rx 15). Не ограничивающие примеры основания включают пиридин, триэтиламин, триметиламин и/или молекулярные сита. Не ограничивающее отображение реакции 15 приведено ниже на схеме (VIII).

5-Трет-бутил-3-метил-1,2-фенилендибензоат (BMPD) показан выше в виде формулы (IX). BMC, изображенный на приведенной выше схеме формулой (I), получают любым из описанных выше способов/путей синтеза. Другими словами, способ получения BMPD также может включать любой из описанных выше способов получения BMC.

В одном из вариантов осуществления эта реакция включает добавление бензоилхлорида к смеси BMC, пиридина и дихлорметана. При этом пиридин связывает HCl - побочный продукт реакции.

В одном из вариантов осуществления способ включает получение BMPD при добавлении бензоилхлорида к реакционной смеси, состоящей из BMC, ацетонитрила и триэтиламина. Триэтиламин связывает HCl - побочный продукт реакции. Применение ацетонитрила и триэтиламина предпочтительно для обеспечения экологически безопасного способа получения BMPD с низким риском для здоровья (не токсичного) и, в частности, для получения BMPD в значительном масштабе (т.е. более 10 г или более 1 кг).

В одном из вариантов осуществления упомянутый способ включает добавление воды к реакционной смеси (содержащей BMPD, ацетонитрил, триэтиламин, бензоилхлорид и BMC) и осаждение BMPD. Растворитель, т.е. ацетонитрил, растворим в воде. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, добавление воды прекращает реакцию и меняет растворяющую способность растворителя, что приводит к осаждению BMPD из раствора («осадок BMPD»). Наличие системы растворителей, содержащей ацетонитрил, позволяет предложить простой, экономичный и эффективный способ получения BMPD, подходящий для коммерческого и промышленного применения. На фиг.1 показана не ограничивающая блок-схема получения BMPD.

В одном из вариантов осуществления способ включает очистку BMPD и образование композиции BMPD, содержащей более 98 мас.% или более 99 мас.% BMPD. Очистка BMPD включает осуществление одной или нескольких операций с осадком BMPD: перекристаллизацию, экстракцию, концентрирование, промывание, перегонку и любую комбинацию перечисленных операций.

В одном из вариантов осуществления очистка включает растворение осадка BMPD в неводном растворителе (например, этилацетате) и экстракцию водой. Не ограничиваясь конкретной теорией, считается, что экстракция водой удаляет ионные примеси и/или ионные побочные продукты из неводной фазы, за счет чего происходит очистка BMPD. Неводную фазу высушивают (над MgSO₄) и концентрируют путем выпаривания на роторном испарителе («концентрат») в сочетании с промыванием углеводородами (гептан) для удаления органических побочных продуктов/примесей. Перекристаллизация приводит к получению композиции очищенного BMPD, содержащей более 98 мас.% BMPD или более 99 мас.% BMPD.

В одном из вариантов осуществления очистка включает перегонку концентрата в сочетании с промывкой углеводородом (гептан). Фильтрование и высушивание приводит к получению композиции очищенного BMPD, содержащей более 98 мас.% или более 99 мас.% BMPD. На фиг.2 показана не ограничивающая блок-схема очистки осадка BMPD.

BMPD преимущественно применяется в качестве внутреннего донора электронов в прокаталитической/каталитической композиции для получения полимеров на основе олефинов (в частности, полимеров пропилена), как раскрыто в предварительной заявке США № 61/141902, поданной 31 декабря 2008 г., и предварительной заявке США № 61/141959, поданной 31 декабря 2008 г., причем содержание каждой из этих заявок полностью включено в настоящую заявку с помощью ссылки.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Все упоминания периодической таблицы элементов в настоящей заявке должны относиться к периодической таблице элементов, опубликованной CRC Press, Inc., 2003, и защищенной авторским правом. Кроме того, все ссылки на группу или группы следует относить к группе или группам, отображенным в этой периодической таблице элементов с использованием системы нумерации групп IUPAC. Если иное не указано прямо, не подразумевается контекстом или не общепринято в технике, все доли и процентные соотношения приведены на массовой основе. Для целей патентной практики Соединенных Штатов содержание любого патента, заявки на патент или публикации, упоминаемой в настоящей заявке, включено в настоящую заявку во всей полноте при помощи ссылки (или эквивалент американской версии этих документов также включен с помощью ссылки), в особенности в отношении раскрытия методик синтеза, определений (до той степени, в которой они не противоречат каким-либо определениям, приведенным в настоящей заявке) и общих знаний в данной области техники.

Термин «включающий» и его производные не предполагает исключение наличия какого-либо дополнительного компонента, стадии методики, независимо от того, раскрыты ли они в настоящей заявке. Во избежание каких-либо сомнений все композиции, заявленные в тексте с помощью слова «включающий», могут включать любые дополнительные добавки, адъюванты или соединения полимерной или иной природы, если нет противоположных указаний. В противоположность этому термин «состоящий в основном из» исключает любые дополнительные упоминания любых других компонентов, стадий методики, за исключением тех, которые не существенны для применимости изобретения. Термин «состоящий из» исключает любые компоненты, стадии или методики, которые не указаны или не перечислены конкретно. Термин «или», если не указано иное, относится к перечисленным компонентам по отдельности, а также в любой комбинации.

Любой числовой диапазон, указанный в настоящей заявке, включает все значения, от наименьшего до наибольшего, с приращением в одну единицу, при условии что разность между наименьшим и наибольшим значением составляет как минимум 2 единицы. В качестве примера, если определено, что количество компонента или величина, относящаяся к композиции или физическому свойству, например количество компонента смеси, температура размягчения, индекс расплава и т.д., находится в диапазоне от 1 до 100, имеется в виду, что в этом определении явно указаны все отдельные значения, например 1, 2, 3 и т.д., и все поддиапазоны, например от 1 до 20, от 55 до 70, от 97 до 100 и т.д. Для величин, меньших единицы, инкремент считается равным 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1 для каждого конкретного случая. Сказанное выше является только примером того, что конкретно подразумевается под определениями числовых величин, и следует считать, что все возможные комбинации числовых величин между приведенными наименьшим и наибольшим значениями в явном виде указаны в настоящей заявке. Другими словами, любой указанный в заявке числовой диапазон включает любое значение или поддиапазон в указанном диапазоне. В настоящей заявке указаны числовые диапазоны, которые относятся к индексу расплава, показателю текучести расплава и другим свойствам.

Термины «смесь» или «полимерная смесь» в настоящем описании относятся к смеси двух или нескольких полимеров. Такая смесь может обладать или не обладать способностью к смешиванию (не происходит разделения фаз на молекулярном уровне). Такая смесь может включать или не включать отдельные фазы. Такая смесь может содержать или не содержать одну или несколько доменных конфигураций, что определяется по данным трансмиссионной спектроскопии электронов, рассеяния световых лучей, рассеяния рентгеновских лучей и других методик, известных в технике.

Термин «композиция» в настоящем описании включает смесь материалов, которые включены в композицию, а также продуктов реакции и продуктов разложения, образовавшихся из материалов композиции.

Термин «полимер» относится к макромолекулярному соединению, полученному путем полимеризации мономеров одинакового или различного типа. «Полимеры» включают гомополимеры, сополимеры, терполимеры, интерполимеры и т.п. Термин «интерполимер» означает полимер, полученный полимеризацией как минимум двух типов мономеров или сомономеров. Он включает, не ограничиваясь этим, сополимеры (этот термин обычно относится к полимерам, полученным из двух различных типов мономеров или сомономеров), терполимеры (этот термин обычно относится к полимерам, полученным из трех различных типов мономеров или сомономеров), тетраполимеры (этот термин обычно относится к полимерам, полученным из четырех различных типов мономеров или сомономеров) и т.п.

Термин «полимер на основе олефина» относится к полимеру, основное массовое содержание которого по отношению к общей массе полимера составляет олефин в полимеризованной форме, например этилен или пропилен. Не ограничивающие примеры полимеров на основе олефинов включают полимеры на основе этилена и полимеры на основе пропилена.

Термин «полимер на основе пропилена» в настоящем описании относится к полимеру, основное массовое содержание которого (от общего количества мономеров, способных к полимеризации) составляет полимеризованный мономер пропилена, и он необязательно может включать как минимум один полимеризоавнный сомономер.

Термин «алкил» в настоящем описании относится к разветвленному или неразветвленному, насыщенному или ненасыщенному ациклическому углеводородному радикалу. Не ограничивающие примеры подходящих алкильных радикалов включают, например, метил, этил, н-пропил, изопропил, 2-пропенил (или аллил), винил, н-бутил, т-бутил, изобутил (или 2-метилпропил) и т.д. Алкилы включают от 1 до 20 атомов углерода.

Термин «замещенный алкил» в настоящем описании относится к описанному выше алкилу, в котором один или несколько атомов водорода, связанных с любым атомом углерода алкила, замещены другой группой, например галогеном, арилом, замещенным арилом, циклоалкилом, гетероциклоалкилом, замещенным гетероциклоалкилом, галогеном, галогеналкилом, гидрокси, амино, фосфидо, алкокси, амино, тио, нитро и их комбинациями. Подходящие замещенные алкилы включают, например, бензил, трифторметил и т.п.

Термин «арил» в настоящем описании относится к ароматическому заместителю, который может быть одиночным ароматическим циклом или структурой из нескольких ароматических циклов, которые конденсированы, связаны ковалентной связью или связаны через какую-либо группу, например метиленовый или этиленовый фрагмент. Ароматический цикл(ы) могут включать, в числе прочих, фенил, нафтил, антраценил и бифенил. Эти арилы включают от 6 до 20 атомов углерода.

Термин «замещенный фенилен ароматический сложный диэфир» включает замещенные 1,2-фенилен ароматические сложные диэфиры, замещенные 1,3-фенилен ароматические сложные диэфиры и замещенные 1,4-фенилен ароматические сложные диэфиры. В одном из вариантов осуществления замещенный фениленсодержащий сложный диэфир представляет собой 1,2-фениленсодержащий ароматический сложный диэфир, имеющий приведенную ниже структуру (A):

где заместители R₁-R₁₄ являются одинаковыми или отличаются друг от друга. Каждый из заместителей R₁-R₁₄ выбран из водорода, замещенной гидрокарбильной группы, включающей от 1 до 20 атомов углерода, незамещенной гидрокарбильной группы, включающей от 1 до 20 атомов углерода, алкоксигруппы, включающей от 1 до 20 атомов углерода, гетероатома и их комбинации. Как минимум один из заместителей R₁-R₁₄ не является водородом.

Методы исследования

Данные ¹H ядерного магнитного резонанса (ЯМР) регистрировали на спектрометре Bruker 400 МГц в CDCl₃ (в м.д.).

В качестве примера, а не ограничения, ниже приведены примеры по настоящему изобретению.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Превращение 3-метилкатехина в 5-трет-бутил-3-метилкатехин (реакция 1)

В 1000-мл трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещали 3-метилкатехин (25,0 г, 0,20 моль), трет-бутанол (38,0 мл, 0,40 моль) и 500 мл гептана, и затем медленно добавляли серную кислоту (98%, 20 г). Эту смесь нагревали до 80°C в течение 6 часов, пока газовая хроматография (ГХ) не показала окончания реакции. Растворитель удаляли в вакууме, остаток растворяли в CH₂Cl₂ и промывали водой, NaHCO₃ (водн.), насыщенным раствором соли и высушивали (Na₂SO₄). После фильтрования и концентрирования был получен 5-трет-бутил-3-метилкатехин (36 г, 84%). ¹H ЯМР: 6,79 (с, 1Н), 6,75 (с, 1Н), 5,01 (ушир., 1Н), 2,29 (с, 1Н), 1,29 (с, 9Н).

Пример 2: Превращение 2-гидрокси-3-метилбензальдегида в 3-метилкатехин (реакция 2)

В 100-мл трехгорлую круглодонную колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, помещали 6,8 г 2-гидрокси-3-метилальдегида и 25 мл 2н. водного раствора NaOH. При перемешивании порциями по 10 мл добавляли разбавленную H₂O₂, поддерживая внутреннюю температуру от 40 до 50°C. После добавления первой порции пероксида водорода, температура повышалась до 45°C, и образовывался темный раствор. Температуре давали понизиться до 40°C, после чего добавляли вторую порцию пероксида водорода. После добавления всего пероксида водорода реакционной смеси давали остыть до комнатной температуры, насыщали хлоридом натрия и экстрагировали эфиром (3×50 мл). Объединенные экстракты высушивали над сульфатом натрия, удаляли эфир и перегоняли, получая продукт. ¹H ЯМР: 6,73 (м, 3Н), 2,89 (с, 3Н).

Пример 3: Превращение о-крезола в 2-гидрокси-3-метилбензальдегид (реакция 3)

В 1-литровую четырехгорлую круглодонную колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром, вводом для азота и барботером, помещали 20,64 мл о-крезола и 14,0 г параформальдегида. С помощью пипетки вводили ТГФ и затем с помощью капельной воронки добавляли триэтиламин. После перемешивания в течение еще 10 мин медленно с помощью пипетки добавляли о-крезол, что приводило к образованию непрозрачной светло-розовой смеси, которую кипятили с обратным холодильником в течение 4 часов. Полученную реакционную смесь охлаждали и разбавляли 200 мл эфира, промывали 1н. HCl, водой и высушивали над Na₂SO₄. После удаления растворителя в вакууме остаток очищали перегонкой, получая 15,6 г (57%) продукта. ¹H ЯМР: 11,3 (с, 1Н), 9,89 (с, 1Н), 7,41 (д, J=7,44 Гц, 2Н), 6,95 (т, J=7,5 Гц, 1Н), 2,30 (с, 3Н).

Пример 4: Превращение 5-трет-бутил-3-метилкатехина в 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат (реакция 15)

В 250-мл круглодонную колбу помещали 5-трет-бутил-3-метилкатехин (BMC) (0,025 моль), пиридин (0,05 моль, 1,0 экв.) и дихлорметан (50 мл). Колбу охлаждали на водно-ледяной бане и по каплям добавляли бензоилхлорид (0,1 моль, 1,0 экв.). По окончании добавления температуру реакционной смеси повышали до комнатной и перемешивали в течение ночи. Смесь разбавляли дополнительной порцией дихлорметана и последовательно промывали смесью насыщенного раствора NH₄Cl/1н. HCl, водой, насыщенным раствором бикарбоната натрия и концентрированным раствором соли. Органический слой отделяли и высушивали над сульфатом магния. После фильтрования фильтрат концентрировали и остаток высушивали в вакууме. Большая часть неочищенных продуктов была достаточно чистой, и их можно было дополнительно очистить перекристаллизацией из этанола (для получении твердого продукта) или перегонкой в вакууме с получением продукта в виде твердого вещества/жидкости от белого до желтого цвета. Выход неочищенного продукта 98%. ¹H ЯМР (500 МГц, CDCl₃, м.д.): 8,08 (дд, 2Н), 8,03 (дд, 2Н), 7,53 (тт, 1Н), 7,50 (тт, 1Н), 7,38 (т, 2Н), 7,34 (т, 2Н), 7,21 (д, 1Н), 7,19 (д, 1Н), 2,28 (с, 3Н), 1,34 (с, 9Н).

Пример 5: Превращение 5-трет-бутил-3-метилкатехина в 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат (реакция 15)

500-мл трехгорлую круглодонную колбу с каналом для ввода термопары снабжали капельной воронкой/вводом для N₂, механической мешалкой и затвором. После продувания системы N₂ в колбу помещали 5-трет-бутил-3-метилкатехин (20,0 г, 0,11 моль) и CH₃CN (100 мл). Смесь перемешивали при комнатной температуре до полного растворения твердых веществ. В колбу добавляли триэтиламин (26,8 г, 0,27 моль) и доводили внутреннюю температуру до 10°C, используя баню из воды со льдом. По каплям добавляли бензоилхлорид (34,4 г, 0,24 моль), поддерживая температуру в диапазоне 10-20°C. Это добавление заняло примерно 30 мин. Удаляли баню со льдом и полученную густую суспензию оставляли перемешиваться при комнатной температуре в течение 1 часа.

1-литровую трехгорлую круглодонную колбу с каналом для ввода термопары снабжали вводом для N₂, механической мешалкой и затвором. В колбу добавляли воду (400 мл). Полученную ранее суспензию добавляли восемью порциями в течение примерно 20 мин. Полученную суспензию перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин и затем отделяли твердое вещество фильтрованием.

Неочищенное твердое вещество растворяли в EtOAc (150 мл) и экстрагировали водой (75 мл). Водную фазу отбрасывали и фазу EtOAc высушивали над MgSO₄. MgSO₄ отделяли фильтрованием, получая 175 г светло-коричневого раствора. Раствор концентрировали на роторном испарителе (температура бани 45-50°C, давление 150-200 мм Hg), отгоняя 96 г растворителя. Добавляли гептан (150 мл) и продолжали концентрирование, получая еще 55 г отогнанного растворителя. Снимали колбу с роторного испарителя и помещали в нее ротор магнитной мешалки. Вводили несколько кристаллов для затравки и перемешивали смесь при комнатной температуре. Кристаллизация начиналась почти сразу. Суспензию перемешивали при комнатной температуре в течение примерно 1 часа и затем отделяли продукт фильтрованием. Лепешку фильтрата промывали гептаном (40 мл) и затем высушивали до постоянной массы (5 мм Hg/40°C), получая продукт в виде не совсем белых кристаллов (35 г, 81%).

Пример 6: Превращение 5-трет-бутил-3-метилкатехина в 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат (реакция 15)

5-литровую трехгорлую круглодонную колбу с каналом для ввода термопары снабжали капельной воронкой/вводом для N₂, механической мешалкой и затвором. После продувания системы N₂ в емкость помещали исходный 5-трет-бутил-3-метилкатехин (314,3 г, 1,75 моль) и CH₃CN (1570 мл). Смесь перемешивали при комнатной температуре до полного растворения твердых веществ. В колбу добавляли триэтиламин (423 г, 4,17 ммоль) и внутреннюю температуру реакционной смеси доводили до 10°C с использованием бани лед/вода. По каплям добавляли бензоилхлорид (543 г, 3,84 моль), поддерживая температуру в диапазоне 10-20°C. Вначале в капельную воронку добавляли только половину бензоилхлорида, чтобы предотвратить добавление всего вещества за один раз. В общей сложности добавление заняло примерно 2 часа. Убирали баню со льдом и оставляли густой осадок перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи.

12-литровую трехгорлую круглодонную колбу с выпускным отверстием на дне снабжали каналом для термопары со вводом N₂, механической мешалкой и затвором. В колбу добавляли воду (6,3 л). В колбу в течение 15 мин порциями добавляли суспензию, полученную в описанном выше синтезе, смывая ее со стенок реакционного сосуда водой (100 мл) и CH₃CN (50 мл). Полученную суспензию перемешивали при комнатной температуре в течение 2 часов и затем отделяли твердое вещество фильтрованием. Твердое вещество помещали в емкость для хранения до завершения синтеза второй порции вещества. Две эти порции обрабатывали совместно.

Вторую порцию получали по аналогичной методике.

Обработка:

2 порции неочищенного твердого вещества, полученного по методике примера 6 (в общей сложности 1968 г, с содержанием влаги), растворяли в EtOAc (4,8 л), экстрагировали водой (2400 мл) и оставляли перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Водную фазу отбрасывали и светло-коричневый раствор в EtOAc (5529 г) делили на две порции для отгонки растворителя.

Отгонка растворителя №1

Концентрировали полученный раствор (2824,9 г), применяя отгонку растворителя с коротким путем движения отгона (температура отгона 40-45°C, 250-300 мм Hg) и получая 1718 г отогнанного растворителя. Добавляли гептан (2,4 л) и продолжали концентрировать смесь, получая еще 926 г отогнанного растворителя. Смеси давали остыть до комнатной температуры и перемешивали в течение ночи. Продукт собирали фильтрованием, лепешку осадка промывали гептаном (620 мл) и затем высушивали до постоянной массы (5 мм Hg/25°C), получая продукт в виде не совсем белых кристаллов (636,6 г).

Отгонка растворителя №2

Концентрировали полученный раствор (2692,4 г), применяя отгонку растворителя с коротким путем движения отгона (температура отгона 40-45°C, 250-300 мм Hg) и получая 1545 г отогнанного растворителя. Добавляли гептан (2,4 л) и продолжали концентрировать смесь, получая еще 864 г отогнанного растворителя. Смеси давали остыть до комнатной температуры и перемешивали в течение ночи. Продукт собирали фильтрованием, лепешку осадка промывали гептаном (620 мл) и затем высушивали до постоянной массы (5 мм Hg/25°C), получая продукт в виде не совсем белых кристаллов (606,8 г).

В общей сложности получали 1243,4 г продукта с температурой плавления 110-112°C, что соответствует выходу 92%. Чистота полученного продукта превышала 99 мас.%.

Имеется конкретное намерение, чтобы настоящее изобретение не ограничивалось содержащимися в заявке вариантами осуществления и иллюстрациями, но включало измененные формы этих вариантов осуществления, в т.ч. отдельные части вариантов осуществления и комбинации элементов различных вариантов осуществления, которые входят в объем приведенной далее по тексту формулы изобретения.

Изобретение относится к способу получения 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата, включающему взаимодействие в реакционных условиях 5-трет-бутил-3-метилкатехина (ВМС) с триэтиламином и соединением, выбранным из группы, состоящей из ароматической карбоновой кислоты и производного ароматической карбоновой кислоты, где производное ароматической карбоновой кислоты представляет собой ароматический ацилгалогенид, ароматический ангидрид, соль ароматической карбоновой кислоты или любую их комбинацию; и где ароматическая карбоновая кислота представляет собой бензойную кислоту; и образование композиции, содержащей 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат (BMPD). Также разработаны пути получения синтетического предшественника 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата. Этот предшественник представляет собой 5-трет-бутил-3-метилкатехин. Простой и экономичный способ позволяет получить продукт со значительным выходом. 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 пр.

1. Способ получения 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоата, включающий:
взаимодействие в реакционных условиях 5-трет-бутил-3-метилкатехина (ВМС) с триэтиламином и соединением, выбранным из группы, состоящей из ароматической карбоновой кислоты и производного ароматической карбоновой кислоты, где производное ароматической карбоновой кислоты представляет собой ароматический ацилгалогенид, ароматический ангидрид, соль ароматической карбоновой кислоты или любую их комбинацию; и где ароматическая карбоновая кислота представляет собой бензойную кислоту; и
образование композиции, содержащей 5-трет-бутил-3-метил-1,2-фенилен дибензоат (BMPD).

2. Способ по п. 1, включающий очистку BMPD и образование композиции BMPD, содержащей более 98% BMPD.

3. Способ по п. 1, включающий добавление бензоилхлорида к реакционной смеси, содержащей ВМС, ацетонитрил и триэтиламин и образование BMPD.

4. Способ по п. 1, включающий добавление воды к реакционной смеси и осаждение BMPD.

5. Способ по п. 1, включающий растворение осажденного BMPD и экстракцию водой.

6. Способ по п. 5, включающий образование композиции BMPD, содержащей более 98 мас.% BMPD.

7. Способ по п. 1, включающий:
алкилирование в реакционных условиях 3-метилкатехина соединением, выбранным из группы, состоящей из трет-бутанола и изобутилена; и
образование 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

8. Способ по п. 1, включающий:
окисление в реакционных условиях 5-трет-бутил-3-метил-2-гидроксибензальдегида; и
образование 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

9. Способ по п. 1, включающий:
окисление в реакционных условиях 4-трет-бутил-2-метилфенола; и
образование 5-трет-бутил-3-метилкатехина.

10. Способ по п. 1, включающий:
гидролиз в реакционных условиях 2-галоген-4-трет-бутил-6-метилфенола; и
образование 5-трет-бутил-3-метилкатехина.