СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИБУТИЛАЦЕТАЛЯ Российский патент 2022 года по МПК C07C41/50 C07C43/303 

Описание патента на изобретение RU2781112C2

Настоящее изобретение относиться к области органической химии, а именно к улучшенному способу получения дибутилацеталя (ДБА), используемого, например, в качестве полупродукта в синтезе волокон и биологически активных соединений.

Ацетали представляют большой практический интерес в различных областях медицины, сельского хозяйства и промышленности: обладают широким спектром физиологической активности (имеют высокую и умеренную активности in vitro против вирусов гриппа, являются антиспазмолитическими агентами, могут использоваться в качестве пестицидов), применяются при производстве парфюмерных композиций, моющих средств, эмульгаторов, флотореагентов, стабилизаторов, смазок, антикоррозийных покрытий, пластификаторов и стабилизаторов смол и полимеров, противостарителей для каучуков и пластиков (Яновская Л.А., Юфит С.С., Кучеров В.Ф., Химия ацеталей, М.: Наука 1975. - 275 с.).

Также ацетали нашли широкое применение в органическом синтезе как агенты для постановки защиты функциональных групп, растворителей и ценного сырья для синтеза мономеров, в частности, виниловых эфиров, на основе которых созданы ряд синтетических волокон, смол, адгезивов, пластмасс, экстрагентов и т.д. (Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. – Спб.: 2002 - 624 с).

Известны способы получения ацеталей взаимодействием алифатических альдегидов и спиртов в присутствии кислотных катализаторов. Например, известно о применении в качестве катализаторов минеральных кислот (авторское свидетельство СССР SU697493A1, патенты US3014924A, US2519540A, US5362918, RU2010134453) или их солей (авторское свидетельство СССР № SU1047506A1; Вейганд-Хильгетаг Методы эксперимента в органической химии. - М.: Химия, 1968).

Перечисленный выше способы получения ацеталей заключаются в смешивании соответствующих альдегидов и спиртов (мольное соотношение альдегид - спирт 1 : 2) с водным раствором катализатора, выдерживании реакционной массы при заданной температуре, отделении продуктов и промывании продуктов реакции водой и удалении остатков воды высушиванием целевых ацеталей. Общие недостатками приведенных способов - образование большого количества кислых сточных вод, коррозия оборудования, сложность отделения целевого продукта от катализатора и высокая энергоемкость - усложняет и удорожает промышленный процесс.

Известны способы получения ацеталей взаимодействием ацетальдегида и соответствующего спирта, где применяют твердые кислотные катализаторы, например, ионообменные смолы, цеолиты и т. д. (патенты US4579979A, US5362918A, US5527969A, WO2010011156A1, WO2005113476A1, RU2520968C1). Эти способы существенно позволяют упростить стадии разделения катализаторов и образующихся продуктов, уменьшить количество образующихся сточных вод и сократить стадию их нейтрализации. Однако, приведенные способы получения ацеталей используют существенно более высокое, чем стехиометрическое, количество спирта в реакционной смеси, что приводит к излишнему расходу реагента и снижению выхода целевого ацеталя (не более 57-60%).

Техническая задача, решение которой предлагается в настоящем изобретении, заключается в разработке улучшенного способа получения ДБА, обеспечивающего высокий выход целевого продукта. Указанная задача решается тем, что предлагается способ получения ДБА взаимодействием уксусного альдегида с бутанолом-1 в присутствии сульфокатионитного формованного катализатора, например, КУ-2 ФПП, обладающего высокой каталитической активностью и высокими гидродинамическими характеристиками. Процесс проводят при температуре не ниже 35°С, давлении 5-6 атм и мольном соотношении уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Данный способ позволяет обеспечить выход образующегося целевого ДБА на уровне 72-73%.

Технический результат - увеличение выхода образования целевого продукта и повышение конверсии.

Осуществление предлагаемого способа получения ДБА иллюстрируют приведенные ниже примеры:

Пример 1.

В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида 3,2 г бутанола-1, 4,0 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 25°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 54%.

Пример 2. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 0,5 г уксусного альдегида, 1,6 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 25°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 47%.

Пример 3. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 25°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА 43%.

Пример 4. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 4 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 35°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 72%.

Пример 5. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 0,5 г уксусного альдегида, 1,6 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 35°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 73%.

Пример 6. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 35°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 68%.

Пример 7. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 4 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 55°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 65%.

Пример 8. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 0,5 г уксусного альдегида, 1,6 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 35°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 68%.

Пример 9. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 55°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 68%.

Пример 10. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 4 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 75°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 45%.

Пример 11. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 0,5 г уксусного альдегида ацетальдегида, 1,6 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид /бутанол-1 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 75°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 31%.

Пример 12. В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 1,0 г уксусного альдегида, 3,2 г бутанола-1, 1 мл сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. Мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 - 1 : 2. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 75°С, давление 5-6 атм. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. По окончании опыта реактор охлаждают, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованием катализатор КУ-2 ФПП от реакционной массы. Затем содержание ДБА определяется хроматографическим методом. Выход по ДБА - 38%.

Результаты синтезов ДБА приведены в таблице 1.

Таблица 1.

№ опыта Температура, °С Соотношение количества сырья (бутанола-1 и уксусного альдегида) и катализатора
(по объему)
Выход по ДБА, %
1 25 1 : 1 54 2 25 2 : 1 47 3 25 4 : 1 43 4 35 1 : 1 72 5 35 2 : 1 73 6 35 4 : 1 68 7 55 1 : 1 65 8 55 2 : 1 68 9 55 4 : 1 31 10 75 1 : 1 45 11 75 2 : 1 31 12 75 4 : 1 38

Способ позволяет увеличить выход целевого ДБА до уровня 72-73% при мольном соотношение уксусный альдегид /бутанол-1 - 1 : 2, соотношении уксусного альдегида с бутанолом-1 и катализатора по объему (1-2) : 1, температуре 35-55ºС, давлении 5-6 атм и продолжительности синтеза 1 час. Проведение процесса при соотношении уксусного альдегида с бутанолом-1 и катализатора по объему (1-4) : 1 при температурах ниже 35°С и выше 75°С ведет к снижению выхода целевого ДБА.

Похожие патенты RU2781112C2

название год авторы номер документа
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием полиариленфталида 2021
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Крайкин Владимир Александрович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Валиев Раиль Ильдарович
  • Талипова Гузалия Рафаиловна
RU2764518C1
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана с использованием углеродных нанотрубок 2021
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Валиев Раиль Ильдарович
  • Фаттахов Альберт Ханифович
RU2764517C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТИЛЦЕЛЛОЗОЛЬВА ИЗ ОКИСИ ЭТИЛЕНА И БУТАНОЛА 2020
  • Сутягинский Михаил Александрович
  • Обрывалина Анна Николаевна
  • Сергеев Сергей Викторович
  • Мулькеев Евгений Николаевич
  • Шириязданов Ришат Рифкатович
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Горин Акрам Анатольевич
RU2758851C1
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты) 2021
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Валиев Раиль Ильдарович
  • Насыров Ильдус Шайхитдинович
RU2764520C1
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана 2018
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Крайкин Владимир Александрович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Овчинников Григорий Андреевич
  • Салазкин Сергей Николаевич
  • Насыров Ильдус Шайхитдинович
  • Ишмуратов Гумер Юсупович
RU2663292C1
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана (варианты) 2016
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Овчинников Григорий Андреевич
  • Насыров Ильдус Шайхитдинович
  • Ишмуратов Гумер Юсупович
  • Шарипов Тагир Вильданович
RU2631429C1
Способ получения 4,4-диметил-1,3-диоксана 2016
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Тухватшин Вадим Салаватович
  • Овчинников Григорий Андреевич
  • Насыров Ильдус Шайхитдинович
  • Ишмуратов Гумер Юсупович
  • Горских Валентина Андреевна
RU2624678C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВТОР-БУТИЛАЦЕТАТА 2000
  • Ланге С.А.
  • Пуринг М.Н.
  • Сайфетдинова Р.В.
RU2176239C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗОБУТИЛЕНА 2008
  • Бусыгин Владимир Михайлович
  • Гильманов Хамит Хамисович
  • Кузьмин Вячеслав Зиновьевич
  • Сафин Дамир Хасанович
  • Нестеров Олег Николаевич
  • Гавриков Виктор Николаевич
  • Каюмов Амин Равилович
  • Шепелин Владимир Александрович
  • Сафарова Ирина Ильгисовна
RU2368593C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛ-Н-БУТИЛОВОГО ЭФИРА 2022
  • Сутягинский Михаил Александрович
  • Обрывалина Анна Николаевна
  • Сергеев Сергей Викторович
  • Мулькеев Евгений Николаевич
  • Шириязданов Ришат Рифкатович
  • Талипов Рифкат Фаатович
  • Вакулин Иван Валентинович
  • Горин Акрам Анатольевич
RU2798601C1

Реферат патента 2022 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИБУТИЛАЦЕТАЛЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения дибутилацеталя, который может быть использован в качестве полупродукта в синтезе волокон и биологически активных соединений. Способ заключается во взаимодействии уксусного альдегида с бутанолом-1 в присутствии межфазного катализатора - сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП. При этом взаимодействие осуществляют при соотношении сырья уксусный альдегид/бутанол-1 и катализатора по объему (1-2):1, температуре 35-55°С и давлении 5-6 атм в течение 1 часа. Технический результат - увеличение выхода образования целевого продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.

Формула изобретения RU 2 781 112 C2

1. Способ получения дибутилацеталя взаимодействием уксусного альдегида с бутанолом-1 в присутствии межфазного катализатора - сульфокатионитного формованного катализатора КУ-2 ФПП, при соотношении сырья уксусный альдегид/бутанол-1 и катализатора по объему (1-2):1, температуре 35-55°С, давлении 5-6 атм в течение 1 часа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мольное соотношение уксусный альдегид/бутанол-1 составляет 1:2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2781112C2

Способ возделывания озимой тритикале на бросовых рисовых чеках в условиях Астраханской области 2018
  • Бондаренко Анастасия Николаевна
  • Тютюма Наталья Владимировна
  • Богосорьянская Людмила Вячеславовна
RU2691685C1
СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ЧУМЫ И ПСЕВДОТУБЕРКУЛЕЗА ПО N-АЦЕТИЛ-БЕТА-D-ГЛЮКОЗАМИНИДАЗНОЙ АКТИВНОСТИ 2014
  • Мишанькин Борис Николаевич
  • Дуванова Ольга Викторовна
  • Романова Людмила Васильевна
  • Водопьянов Сергей Олегович
RU2566559C1
US 4579979 A1, 01.04.1986
JP 2006289158 A, 26.10.2006
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТАЛЕЙ 0
  • М. Г. Кацнельсон, Г. В. Кузьмина Е. И. Леенсон
SU376351A1

RU 2 781 112 C2

Авторы

Сутягинский Михаил Александрович

Обрывалина Анна Николаевна

Сергеев Сергей Викторович

Мулькеев Евгений Николаевич

Шириязданов Ришат Рифкатович

Талипов Рифкат Фаатович

Вакулин Иван Валентинович

Горин Акрам Анатольевич

Даты

2022-10-05Публикация

2021-01-14Подача