Способ получения 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она Российский патент 2024 года по МПК C07D317/12 

Изобретение относится к органической химии, конкретно к получению 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она, который применяется в качестве мономера для получения экологически чистых полимеров, обладающих высокой биоразлагаемостью (Albertsson А.С., Hakkarainen М. // Science. 2017. V. 358. P. 872-873; Bandelli D., Alex, J., Weber, C, Schubert U.S. // Macromolecular Rapid Communications. 2020. V. 41. P. e1900560).

Известен способ, принятый нами за прототип, получения 2,2-диметил-1,3-диоксолан-4-она перемешиванием при охлаждении (5°С) гликолевой кислоты и концентрированной серной кислоты в сухом ацетоне. Выход 2,2-диметил-1,3-диоксолан-4-она не превышал 48% [Daryaee, F., Kobarfard, F., Khalaj, A., & Farnia, P. (2009). Synthesis and evaluation of in vitro anti-tuberculosis activity of N-substituted glycolamides. European journal of medicinal chemistry, 44(1), 289-295. https://doi.Org/10.1016/j.ejmech.2008.02.022]. Недостатками прототипа является низкий выход (<48%) целевого продукта.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является разработка способа получения 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она с достижением следующего технического результата: повышение выхода целевого продукта до 91%.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она проводят окисление озоном двойной связи 2-изобутил-2-метил-4-метилен-1,3-диоксолана и восстановление образующихся пероксидов диметилсульфидом. Процесс окисления олефина осуществляется озоном при температуре -50°С.

Исходное вещество I синтезируется в две стадии: конденсацией 3-хлор-1,2-пропандиола с метилизобутилкетоном с получением 2-метил-2-изобутил-4-хлорметил-1,3-диоксолана (Джумаев Ш.Ш., Борисова Ю.Г., Раскильдина Г.З., Злотский С.С. Синтез и реакции формалей полиолов // Журнал общей химии. 2020. Т. 90. №1. С. 3-9) и дегидрохлорированием 2-метил-2-изобутил-4-хлорметил-1,3-диоксолана в присутствии метилата натрия (Yusifli F., Ramazanov G., Guliyev A. Synthesis and radical polymerization of cycloalkyl-substituted methylenedioxolanes // J.Chem.Chem. 2019. V. 13. P. 76-81).

Способ получения 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она осуществляется следующим образом.

Смесь 2-изобутил-2-метил-4-метилен-1,3-диоксолана и хлористого метилена охлаждают до -50°С и через нее барботируют озоно-кислородную смесь до появления голубого окрашивания. По окончании реакции реакционную массу продувают аргоном, проводят обработку по методике, после чего растворитель упаривают при пониженном давлении.

Пример.

Через охлажденный раствор, содержащий 6,41 ммоль 2-изобутил-2-метил-4-метилен-1,3-диоксолана I в 70 мл хлористого метилена, пропускали озон до появления голубого окрашивания. Производительность озонатора - 40 ммоль О₃/ч. По окончании реакции реакционную смесь продували аргоном, добавляли (0°С) 32,00 ммоль диметилсульфида и перемешивали при комнатной температуре до исчезновения пероксидов (контроль - йод-крахмальная проба). Затем растворитель отгоняли, остаток растворяли в хлороформе, промывали насыщенным раствором NaCl, сушили Na₂SO₄ и упаривали.

Исходные реагенты должны соответствовать следующим требованиям:

- Хлористый метилен - ГОСТ 9968-86;

- Диметилсульфид - ГОСТ 75-18-3;

- Хлороформ - ГОСТ 20015-88;

- Сульфат натрия - ГОСТ 21458-75.

Выход 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она (II) - 91%. R_ƒ 0.53 (гексан-метил-трет-бутиловый эфир, 2:1). ИК спектр (КВr), v, см^-1: 1801 (С=O). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1.07 д (6Н, С^6,6Н₃, J 6.9 Гц), 1.53 с (3Н, С⁷Н₃), 1.72-1.90 м (2Н, С⁴Н₂), 1.93-2.09 м (1Н, С⁵Н), 3.91-4. 03 м (2Н, С²Н₂). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 24.81 (С⁷Н₃), 24.61 (2С⁶Н₃), 22.36 (С⁵Н), 44.33 (С⁴Н₂), 110.51 (С³), 63.34 (С²Н₂), 172.39 (С¹=O). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): [М+Н]⁺159 (100). C₈H₁₄O₃.

Из приведенного примера видно, что предлагаемый способ позволяет однореакторно, без выделения промежуточных соединений, достигнуть выхода 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она 91%, что обеспечит его широкое использование в качестве мономера для получения экологически чистых полимеров, обладающих высокой биоразлагаемостью.

Изобретение относится к органической химии, конкретно к получению 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она, который может применяться в качестве мономера для получения экологически чистых полимеров, обладающих высокой биоразлагаемостью. Способ заключается в том, что 2-изобутил-2-метил-4-метилен-1,3-диоксолан окисляют озоном в хлористом метилене при температуре -50°С, образующиеся пероксиды обрабатывают диметилсульфидом. Технический результат - повышение выхода целевого продукта до 91%. 1 пр.

Способ получения 2-изобутил-2-метил-1,3-диоксолан-4-она окислением 2-изобутил-2-метил-4-метилен-1,3-диоксолана озоном в хлористом метилене при температуре -50°С и последующей обработкой диметилсульфидом.