Способ получения 15-пентадеканолида Советский патент 1985 года по МПК C07D313/00 

Изобретение относится к органической химии и касается, в частности способа получения 15-пентадеканолида формулыQ ,х. («Нг1,о 1 Ч- (О 15-Пентадеканолид обладает сильным и тонким мускусн1Л4 запахом и пшроко применяется в парфюмерии в качестве душистого вещества и фиксатора запаха. ( Известен промьшшеннь способ получения 15-пентадеканолида, основанный на циклизации 15-оксипентадекановой кислоты, получаемой путем многостадийной переработки касторового масла. Выход целевого продукта 8,3%. из расчета на ундециленовую кисло.ту l. Недостатками данного способа являются использование дорогостоящего касторового масла,низкий выход целевого продукта и образуиицееся большое количество токсичных сточных вод и выбросов в атмосферу. Известен способ получения 15-пентадеканолида, .основанный на взаимодействии 13-оксабицикло-(10,4,0)-гек садец-1(12)-ена с перекисью водорода последукщей фрагментации промежуточно образукщейся гидроперекиси и гидрирования реакционной смеси. 15-Пентадеканолид после воделения вакуумр°ектифика1|ией на высокоэффективной колонке получают с выходом 54-64% zj Недостатками данного способа явЛяются необходимость применения спе«Л1( Г1с.л м U о JK „ -.А хральной аппаратуры,материал которой Не вызывает каталитического разложения перекиси водорода, работа с относительно взрывоопасн лми перекисями, недостаточно высокий выход 15пентадекаяолида, а также необходимость разделения высококипящей много компонентной смеси продуктов фрагмен тации после ее гидрирования. Изевестен также способ получения . 15 пентадеканолида из 13-оксабицикло (10,4,0)-гексадец-1(12)-ена переведением его в 12-оксо-15-пентадекано,лид, последний восстановливают по peaKi fM Клемменсена амальгамированным щгнком в соляной кислоте при кипячении в течение 30 ч. Выход 15-пен тадеканолида 45% З . Недостатками данного способа являются низкий выход целевого продукта , применение ядовитой сулемы (для амальгамирования цинка), образование большого количества кислых, токсичных сточных вод, повьшенные требования к стойкости аппаратуры против коррозии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения 15-пентадеканолида восстановлением 12-оксо-15-пентадеканолида активированной цинковой пылью в уксусном ангидриде. Для этой цели 12-оксо-15-пентадеканолид растворяют в 40-кратном объеме уксусного ангидрида, насыщенного хлористым водородом при 0-5 С. К полученному раствору при перемепшвании прибавляют в течение 1 ч 10-ти кратное весовое количество активированной цинковой пыли. Затем реакционную смесь сливают с непрореагировавшего цинка в воду и эфиром экстрагируют 15-пентадеканолид, который выделяют перегонкой. Выход 90% 4. Однако, несмотря на высоки выход 15-пентадеканолида, известный способ непригоден для промьшшенной реализации, поскольку имеет ряд существенных недостат|5рв, а именно гро моздкую операцию активирования 1щнковой пыли, которую можно осуществить только в лабораторных условиях; необходимость работы с сухим газообразньм хлористым водородом и, следовательно, потребность в спе1щальной вьюокостойкой аппаратуре для его получения и применения; использование огромных избытков реагентов как при активировании цинковой пыли, так и в самой реакции, что приводит к образованию очень болышх количеств отходов и кислых сточных вод, содержащих токсичные цинковые соли; выброс в атмосферу агрессивного хлористого водорода; использование 40-кратного (по отношению к 12-оксо-15-пентадеканолиду) объема насьпценного сухим хлористым водородом уксусного ангидрида, который затем нужно разлагать водой и нейтрализовать; использование 40-кратного количества цинковой пыли, которую необходимо активировать обработкой большим количеством 2%-ной соляной кислоты (3-4 мин) с последуннцёй тщательной промывкой водой, спиртом, ацетоном и эфиром 3 (после сушки при 90°С в вакууме акти вированная цинковая пыль хранится в запаянных колбах не более 10-12 ч. Цепью изобретения является упрощение технологии процесса и сокращение количества сточных вод и отходов Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения 15пентадеканолида путем восстановления 12-оксо-15-пентадеканолида в органическом растворителе, восстановление ведут на никелевом катализаторе при 90-120 0 и давлении 120-140 атм с последующей дегидратацией образующегося 12-гидрокси-15-пентадеканолида обработкой асканитом или фосфорной кислотой и гидрированием полученной при зтом смеси 15-пентадец(11-й 12-) j енолидов на никелевом катализаторе при 20-50°С и давлении 50-100 атм. Получение 15-пентадеканолида по предлагаемому способу позвсхпяет прак тически исключить образование сточных вод и отходов, исключить использование высокотоксичных и агрессивных реагентов уксусного ангидрида, хлористого водорода и цинковой пыли. Пример 1. Получение 12-гидрокси-15-пентадеканолида. Раствор 20,0 г 12-оксо-15-пентадеканолида (т.пл. 31,0-32,СГС) в 30 МП гйксаиа гидрируют в присутствии никеля Ренея при и давлении водорода 120 атм По окончании поглощения водорода катализатор отфильтровывают и после отгонки растворителя получают 19,9 г (98,7% от теоретического) кристаллического 12-гидрокси-15-пентадеканоли да, т.пл. 53,5-56,5 С (гексан), массовая доля оксилактона (ГЖХ) 99,1%. Найдено, %: С 70,28, 70,26; Н 11,04, 11,04. Вычислено, %: С 70,27; Н 11,01. Спектр ПНР, 8 , М.Д.: 4,08 (2Н, М) 3,57 (1Н, М), 2,46 (1Н, С), 2,55 (2Н,Т), 1,64 (4Н, М), 1,32 (18Н, уш.С). ИК-спектр(СС14) , :1735(лакт.ка бонил), 2935 (метилен, гр.), 3635 (гидроксил). ГЖХ: хроматограф ЛХМ-8МЦ с детектором по теплопроводности и колонкой (1 100 см, d 3-4 мм) из нержавекицей стали, неподвижная фаза ПЭГ 20М, 15% . от хроматона-N, газ-носитель гелий, 60 МП/мин, температура термостата , температура испарителя 250 С. 74 Пример 2. Процесс осуществляаналогично примеру 1, за исключеютнием того, что реакцию проводят при 90 С и давлении 135 атм. Выход кристаллического 12-гидрокси-15-пентадеканолида 95,1% от теоретического. Пример 3. Процесс осуществляют аналогичноПримеру 1, за исключением того, что реакцию ведут при и давлении водорода 140 атм. Выход гидроксилактона 97,1% от теоретического. Пример 4. Процесс осуществляют аналогично примеру 3, за исключением того, что в реакции используют обратный катализатор (после однократного использования). Выход гидроксилактона 97% от теоретического. П р и М е р. 5. Получение смеси 15-пентадец(11-й 12-)енолидов. Раствор 3,0 г 12-гидрокси-15-пентадеканолида в 15 мл толуола в течение 3 ч кипятят при перемешивании с азеотропной отгонкой воды в присутствии 1,5 г асканита. Выход смеси 15-пентадец (tl-и 12-)енолидов по данным ГЖХ 81,4%. Асканит отфильтровывают, растворитель удаляют и получают 2,70 г продукта реакции, вакуумной перегонкой 2,2 г которого вьщеляют 1,7 г (76,6%) смеси 15-пентадец(11-й 12-)енолчдов, т.кип. 126-130°С (2 мм рт.ст.), п 1,4809. Найдено, %: С 75,38, 75,53; И 10.,99, 11,21. С ,5 02 . Вычислено, %: С 75,58; Н 11,00. Спектр ПНР,5 , М.Д.: 5,3 (2Н,М), 4,01 (2Н, М), 2,22 (4Н,М), 2,05 (2Н,М), 2,46 (4Н,М), 1,31 (12Н.УШ.С.) ИК-спектр (СС), 721, 165 015 (цис-двойная связь), 977, 3040 (транс-двойная связь), 1742 (лакт. арбоиил), 2940 (метилен.группы). ГЖХ: хроматограф ЛХМ-8ВД с пламено-ионизационным детектором и колоной ( 100 см, d 3-4 мм) из нержавеюей стали, неподвижная фаза - апиеон L , 15% от целита 545,- газ-носиель гелий, 60 мл/мин, температура спарителя 250 С, программирование емпературы термостата 185 - 220°С о скоростью 2 С/мин, внутренний тандарт - гептадекан. П р и М е р 6. Процесс осуществлят аналогично примеру 5 за исключеним того, что в качестве катализатора спользуют обратный асканит, выход смеси 15-пентадец(1t-и 12-)енсшидов 81,4% (ГЖХ). Пример 7. Раствор 0,5 г 12гидрокси-15-пентадеканолида в 15 мл толуола кипятят 5,5 ч при перемешивании с азеотропной отгонкой воды в присутствии 0,05 г фосфорной кислоты. Выход смеси 15-пентадец(11-й 12енолидов составляет 78,6% (ГЖХ). П р и м е р 8. Получение 15-пентадеканолида. Раствор 10,05 г смеси 15-пентадец(11-й 12-)енолидов в 40,0 мл этанола гидрируют с никелем Ренея при 45-50 С и давлении водорода 100 атм. Через 3,5 ч катализатор отфильтровывают, растворитель удаляют и перегонкой остатка получают 9,63 г (выход 96,6% от теоретического) хроматогрйфически чистого 15пентадеканолида, т.кип. 135-140°С (0,5 мм рт.ст.), т.пл. 33,5-35,0с (разбавленный этанол). Найдено, %: С 74,88, 75,09; Н 11,71, 11,70. Вычислено, %: С 74,95; Н 11,74. Спектр ПНР, S , .: 4,04 (2Н,Т) 2,23 (2Н,Т), 1,60 (4Н,М), 1,32 (20Н, уш.с.). ИК-спектр (СС. 1735 (лакт карбонил), 2936 (метилен,группы). ГЖХ: хроматограф ЛХМ-8Щ с пламенно-ионизационным детектором и колонкой (С 200 см,d 4 мм) из нержавеющей стали неподвижная фаза ПГЭ 20М на хроматоне И , температзгра термоста та 200°С. Пример 9. Процесс-осуществл ют аналогично примеру 8, за исключением того, что реакцию ведут при 20-25 С и давлении водорода 50 атм. Процесс продолжают 9,5 ч и получают 15-пентадеканолид с выходом 93,4%. Пример lOt Процесс осуществляют аналогично примеру 8, за исключением того, что в реакцию берут обратный катализатор (после однократного использования). Процесс продолжается 7 ч. Выход 15-пентадеканолида 92%. Пример 11, Процесс осуществляют аналогично примеру 8, за исключением того, что реакцию ведут при 35 С и давлении водорода 75 атм. Процесс продолжают 6 ч и получают 15пентадеканолид с выходом 94%. Отработанный катализатор регенерируют добавлением к сплаву Ренея при производстве скелетного никеля. Соотношение регенерированного и свежего катализатора, получаемого таким образом, составляет 1:3,8. Предлагаемый способ обеспечивает значительное сокращение материалоемкости процесса, упрощение технологии, отказ от применения особо токсичных, взрывоопасных и агрессивных реагентов, резкое сокращение (в 1000 раз) количества отходов, вредных сточных вод и выбросов в атмосферу, возможность многократного использования катализаторов дегидратации и гидрирования .

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 15-ПЕНТАДЕКАНОЛИДА путем восстановления 12-оксо-15-пентадеканолида в органическом растворителе, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и сокращения количества сточных вод и отходов, восстановление ведут на никелевом катализаторе при 90-12ос и давлении 120-140 атм с последующей дегидратацией образующегося 12-гидрокси-15пентадвканолида обработкой асканитом или фосфорной кислотой и гидрированием полученной при этом смеси 15пентадец