СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИКОЛУРИЛА Российский патент 2016 года по МПК C07D487/04 

Изобретение относится к способу получения гликолурила, находящего широкое применение. С его использованием получают активаторы перекисного типа, использующиеся для стирки и отбеливания тканей; взрывчатых соединений; удобрений. Гликолурил используется в синтезе супрамолекулярных соединений, применяющихся в полупроводниковой технике.

Известен способ получения гликолурила при взаимодействии водного раствора глиоксаля (30% мас.) с мочевиной при 85-90°C в течение 20-30 минут [Slezak F.B., Hirsch A., Rosen I.J. Halogenation of glycoluril and diureidopentane // J. Org. Chem., 1960. - Vol. 25. - P. 660-661]. Реакцию ведут в среде соляной кислоты, поддерживая pH на уровне 1,5-2,0. Выход целевого продукта - гликолурила - после перекристаллизации и сушки составляет до 55%. Недостатком данного способа синтеза является сравнительно низкий выход целевого продукта.

Известен способ получения гликолурила при взаимодействии мочевины и глиоксаля в среде серной кислоты при кипячении [Пат. 2063970 РФ, МПК C07D 487/08. Способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона / Шелудяков О.А., Яговкин А.Ю., Бакибаев А.А., Филимонов В.Д., Сологуб А.П., Бычков И.А., Новожеева Т.П.; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «Ост-Вест», РФ. - опубл. 20.07.96. - 4 с.]. При этом реагенты берутся в следующих мольных отношениях: глиоксаль/мочевина/серная кислота/вода - 2/4,4-5,0/0,4-0,5/26-30. В данном случае проведение реакции при кипячении приводит к частичному осмолению глиоксаля, что негативно сказывается на чистоте продукта, который загрязняется продуктами осмоления (цвет продукта меняется от белого до кремового и коричневого, что свидетельствует о наличии примесей). Выход продукта составляет 85%.

Известен способ получения гликолурила при взаимодействии мочевины и глиоксаля в среде серной кислоты при кипячении [Пат. 2439072 РФ, МПК C07D 487/04. Способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-диона / Мальков B.C., Волынец А.А., Князев А.С.; заявители и патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью «Глиоксаль-Т», Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный университет», РФ. - опубл. 10.01.12. - 4 с.]. Реагенты берутся в мольных отношениях глиоксаль/мочевина/серная кислота/вода - 2/4/0,4/12; при этом в раствор мочевины и серной кислоты при перемешивании прикапывают свежеприготовленный раствор глиоксаля. Выход продукта 93,7%.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение способа и повышение выхода целевого продукта.

Решением технической задачи является способ получения гликолурила, по которому процесс конденсации глиоксаля и мочевины проводят при температуре 80°C в течение 30 минут, при этом реагенты берут в следующих мольных соотношениях:

Глиоксаль 1,0 Карбамид 2,5 п-толуолсульфокислота 0,18 Вода 11,

а добавление глиоксаля производят при достижении реакционной массой температуры 60°C.

Отличительным способом синтеза является использование в качестве катализатора п-толуолсульфокислоты, которая не улетучивается в процессе синтеза и не вызывает осмоления глиоксаля в отличие от серной кислоты. В то же время использование п-толуолсульфокислоты позволяет повысить выход целевого продукта по сравнению с соляной кислотой.

Использование п-толуолсульфокислоты в количестве более 0,18 моль на 1 моль глиоксаля нецелесообразно, так как не приводит к увеличению выхода целевого продукта и вследствие увеличения затрат; а в количестве менее 0,18 моль на 1 моль глиоксаля недостаточно для осуществления процесса с максимально высоким выходом целевого продукта.

Оптимальное время синтеза составляет 30 минут, увеличение времени синтеза нецелесообразно вследствие увеличения затрат. Кроме того, увеличение времени синтеза не приводит к повышению выхода целевого продукта. Уменьшение времени синтеза требует высокой скорости добавления глиоксаля в реакционную смесь, что может привести к ее резкому разогреву, вскипанию и выбросу под давлением из реакционного сосуда вследствие экзотермичности реакции.

Проведение синтеза при 80°C обусловлено тем, что при использовании более высоких температур синтеза происходит вскипание и выброс реакционной смеси из сосуда; при использовании температур ниже 80°C - снижение выхода целевого продукта.

Использование заявляемых условий позволяет получить целевой продукт с выходом до 90% от теоретического.

Способ осуществляют следующим образом.

ПРИМЕР. В реактор загружают 25 г воды, 0,037 г п-толуолсульфокислоты и 31 г карбамида. Смесь перемешивают и нагревают в течение 15 минут до 60°C. Далее осторожно приливают 30 г 40%-водного раствора глиоксаля в течение 5-7 минут, при этом происходит разогрев смеси до температуры 80°C (цвет смеси меняется на насыщенно-желтый) и перемешивают еще в течение 10 минут. Смесь охлаждают, выпавший осадок фильтруют на воронке Бюхнера, промывают водой, сушат. Выход продукта составляет 89% от теории.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения гликолурила, включающему процесс конденсации глиоксаля и мочевины при температуре 80°C в течение 30 минут с добавлением глиоксаля при достижении реакционной массой температуры 60°C, отличающемуся тем, что в качестве катализатора используют п-толуолсульфокислоту, при следующем соотношении компонентов в мольных соотношениях: глиоксаль 1,0, карбамид 2,5, п-толуолсульфокислота 0,18, вода 11,0, а водный раствор глиоксаля прикапывают при температуре 60°C. Технический результат: разработан новый способ получения гликолурила, отличающийся простотой и высоким выходом целевого продукта. 1 пр.

Способ получения гликолурила, включающий процесс конденсации глиоксаля и мочевины при температуре 80°C в течение 30 минут с добавлением глиоксаля при достижении реакционной массой температуры 60°C, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют п-толуолсульфокислоту при следующем соотношении компонентов в мольных соотношениях:
Глиоксаль 1,0 Карбамид 2,5 п-толуолсульфокислота 0,18 Вода 11,0,