Способ получения и разделения транс-син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-18-краун-6 Советский патент 1986 года по МПК C07D323/00 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения и разделения транс-син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-18-краун-6, которые могут найти применение для экстракционного извлечения и разделения металлов,Целью изобретения является повышение выхода и упрощение процесса за счет использования в качестве исходного диклогексан-1,2-эпоксида и последовательной обработки реакционной смеси хлорной кислотой с различными концентрациями.,

П р им ер 1. К смери 5,3 г (0,05 моль) диэтиленгликоля, 0,1 г эфирата трехфтористого бора в 60 мл толуола, охлажденной до 15°С, прикапывают 9,8 г (0,1 моль) циклогексан-1,2-эпоксида в 25 гш толуола с такой скоростью, чтобы температура смеси не поднималась вьш1е 25 °С, затем перемешивают при комнатной температуре 1 ч. После этого к полученному раствору добавляют 11,2 г (0,2 моль) КОН и 10,0 г (0,07 моль) t, f -дихлордиэтилового эфира, реакционную смесь нагревают до 80 С. и перемешивают при этой температуре 12 ч. После охлаждения добавляют 50 мл воды для полного растворения осадка, органический слой отдепяют, промьшают 3%-ным раствором соляной кислоты и водой до нейтральной реакции. Органический раствор (100 мл) контактирует- в течение 10 мине 60мл 2,7 М водного раствора НС10( , выпавшую на границе раздела третью фазу отделяют, растворяют в 30 мл хлороформа, хлороформный раствор промывают водой до нейтральной реакции,, отгоняют хлороформ, остаток перекристаллизовывают из метанола.

Ползгчают 3,6 г твердого продукта, который по данным жидкостной хроматографии высокого давления представляет собой транс-син-транс-изомер с чистотой 98%, выход 19,0% теоретич. Т.пл, 118-119 0.

Далее органический раствор контактирует в течение 10 мин с 60 мл 4,5М водного раствора НСЮ, въшавтаую на границе раздела третью фазу отделяют растворяют в хлороформе, промывают водой до нейтральной реакции,; отгоняют хлороформом, остаток перекристаллизовьшают из гексана. Прлучают 2,8 твердого продукта, которьй по данным

жидкостной хроматографии высокого давления представляет собой транс-анти-транс-изомер с чистотой 96%, выход 14,4% теоретич. Т.пл. 76-78С. Общий выход транс-изомеров составляет 33,4%.

Пример 2„ Аналогично примеру 1 при применении 0,2 г (2%) эфира та трехфтористого бора получают транс-син-транс-изомер (С) с выходом 19,8% теоретич. и транс-анти-транс-изомер (D) с вЫходом 14,9% теоретич., общий выход иэоме ров 34,7%.

При применении 3% эфирата трехфтористого бора получают трайс-син-транс-изомер с выходом 19,9% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 14,9% теоретич., общий выход изомеров 34,8.

При применении 0,5% эфирата трехфтористого бора получают транс-синтранс-изомер с выходом 17,2% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 12,8% теор.етич., общий выход 5 изомеров 30,0%.

При применении 0,4% эфирата трехфтористого бора получают транс-син-транс-изомер с выходом 12,1% терретич. и транс-анти-транс-изомер с вы0 ходом 7,8% теоретич., общий выход ;. изомеров 19,9%.

Пример 3. Аналогично примеру 1 при проведении реакции циклогексан-1,2-эпоксида с диэтиленгликолем при 10°С получают транс-син-транс-изомер с выходом 18,8% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 14,2% теоретич,, общий выход . изомеров 33,0%.

При проведении реакции при получают изомер С с выходом 14,5% теоретич., изомер DC выходом 10,3% теоретич., общий вых.од изомеров 24,8%.

Пример 4. Аналогично примеру 1 при проведении реакции в 50 кп толуола получают транс-син-транс-изомер с выходом 17,0% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 12,7% теоретич., общий выход изомеров 29,7%.

При применении 40 мл толуола получают транс-син-транс-изомер с выходом 11,3% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 7,8% теоретич., общий выход изомеррв 19,1%.

При применении 150 мл толуола получают транс-син-транс-изомер с выходом 20,5% теоретич,, транс-анти-транс-изомер с выходом 15,6% теоре тич., общий выход изомеров 36,1%. При применении 160 мл толуола по лучают транс-син-транс-изомер с выходом 20,5% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 15,5% теоре тич., общий выход изомеров 36,0%. Пример 5. Аналогично приме ру 1 при применении в качестве щело чи NaOH получают транс-син-транс-из мер с выходом 14,7% теоретич., тран -анти-транс-изомер с выходом 11,0% теоретич., общий выход изомеров 25,7%. 6. Аналогично приме Пример ру 1 при применении 0,08 мопъ.р ,f -дихлордиэтилового эфира получают транс-син-транс-изомеров с выходом 18,7% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 14,0% теоретич., общий выход изомеров 32,7%. При применении 0,09 моль , -дихлорэтилового эфира получают транс-син-транс-изомер с выходом 10,2% теоретич., транс-анти-транс-изомер с в.ыходом 7,9% теоретич., общий выход изомеров 18,1%. При применении 0,06 моль |, -дихлордиэтилового эфира получают транс гсин-транс-изомер с выходом 18,0% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 13,7% теоретич,, общий выход изомеров 31,7%. При применении 0,05 моль,| -дихлордиэтилового эфира получают транс -син-транс-изомер с выходом 9,5% тео ретич., транс-анти-транс-изомер (D) с выходом 7,0% теоретич., общий выход изомеров 16,5%. р и М е р 7. Аналогично приме ру 1 при применении для выделения транс--син-транс-изомера 60 мл 2,74М водного раствора НСЮ его получают с выходом 18,8% теоретич., при применении 40 мл 2,7 М НСЮц получают транс-син-транс-изомер с вькодом 14,8% теоретич., при применении 100 мл 2,7 М НС1О получают, транссин-транс-изомер с выходом 18,4% теоретич., при применении 110 мл2,7М HClOi) получают транс-син-транс-изомер с выходом 13,7% теоретич. Пример 8. Аналогично примеру 1 при использовании для вьщеле,ния транс-анти-транс-изомера 30 мл 4,5М водного раствора НС1СЦ его полу чают с выходом 14,0% теоретич; при применении 20 мл 4,5 М НС104 - с выходом 8,2% теоретич; при использовании 100 мл 4,5 М HClQj - с выходом 13,6% теоретич.; при использовании 110 мл 4,5 М HClOq - с выходом 8,0% теоретич. Пример 9.К смеси 5,3 г (0,05 моль) диэтиленгликоля, 0,1 г эфирата трехфтористого бора в 60 мл толуола, охлажденной до 15°С, прикапывают 9,8 г (0,1 моль) циклогексан-1,2-эпоксида в 25 мл толуола с такой скоростью, чтобы температура смеси не поднималась выше 25°С, затем перемешивают при комнатной температуре 1 ч. После этого к полученному раствору добавляют 8,4 г (0,15 моль) КОН и 8,6 г (0,06 моль) f , -дихлорэтилового эфира, реакционную смесь - : нагревают до 80°С и перемешивают при этой температуре 12 ч. После охлаждения добавляют 50 мл воды для полного растворения осадка, органический слой отделяют, промывают 3%-ным раствором соляной кислоты и водой. Вьщеляют изомер С, как описано в примере 1. Получают 3,4 г транс-син-транс-изомера с чистотой 98%, выход 17,9% теоретич. Далее вьделяют транс-анти-транс-изомер, как описано в примере 1, его получают 2,6 г с чистотой 97%, выход 13,6% теоретич., общий выход изомеров 31,5%. Пример 10. Аналогично примеру 9 при применении О,12 моль КОН (1,2-кратный избыток) получают транс-син-транс-изомер с выходом 16,9% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 12,9% теоретич., общий вы.ход изомеров 29,8%. При пркыенен н О,1 моль КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 9,5% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 7,0% теоретич., общий выход изомеров 16,5%. При применении 2-кратного избытка КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 18,0% теретич., транс-антитранс-изомер с выходом 13,7% теоре- . тич., общий выход изомеров 31,7. При применении 2,2-кратного избытка КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 18,1% теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 13,7% теоретич., общий выход изомеров 31,8%. П р и М е р 11 . Аналогично примеру 9 при проведении циклизации , -ди51

хлордиэтиловым эфиром при в течение 7 ч получают транс-син-транс-изомер с выходом 16,7% теоретич,, транс-анти-транс-изомер с выходом 12,6% теоретич., общий выход изомеров 29,3%.

При проведении реакции при за 5ч получают транс-син-транс-изомер с вьжодом 8,4% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 6,0% теоретич., общий, выход изомеров 14,4%.

При проведении реакции при в течение 18 ч получают транс-син-транс-изомер с выходом 17,8% теорегич. и транс-анти-транс-иэомер с выходом 13,1% таоретич.р общий выход изомеров 30,9%.

При проведении реакции при 60°С за 30 ч получают транс-син-транс-изо мер с вькодом I6j0% теоретич,, транс -анти-транс-изомер с выходом 1250% теоретич., обгций выход изомеров

n,Q Г iO, U/D.

. Пример 12. К смеси 5,3 г диэтнленгликоля, 0,2 г концентрированной серной кислоты в 60 мл толуола прикапывают 9,8 г циклогексан -1,2-эпоксида в 25 мл толуола, смесь нагревают до 80 °С и перемешивают при этой температуре 7 ч. После охлаждения добавляют 11,2 -КОН и 10,0 г f,,f -дихлорэтилового эфира, реакцион ную смесь нагревают до и переме шивают при этой температуре 12 ч. Об рабатьшают далее, как описано з примере 1. Получают 2,7 г трапс-син-транс-изомера с чистотой 97%, выход 14,1% теоретич. и 1,9 г транс-син-транс-изомера с чистотой 95%, выход 9,7% теоретич., обцщй выход изомеров 23,8%.

Пример 13. К смеси г ди этиленгликоля, 1 г смолы КУ-2 (Н-фор ма) в 60 мл толуола, прикапывают 9,8 г циклогексан-1,2-эпоксида в 25 ьш толуола, смесь нагревают до 80°С и перемешивают при этой, температуре 7 ч, Посл.е охлаждения смолу отфильтровыва ют, к фильтрату добавляют 11,2 г КОН и 10,0 г р ,f -дихлорэтилового эфира, реакционную смесь нагревают до 80°С и перемешивают при этой температуре 12 ч. Обрабатывают далее, как описа;но в примере 1.

Получают 2,8 г транс-син-транс-изомера с чистотой 98%, выход 14,7% теоретич. и 2,1 г транс-анти-транс70152 .

-изомера с чистотой 96%, выход 10,8% теоретич., общий выход изомеров 25,5%.

В качестве растворителей при по5 лучении транс -син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-18-краун-6 можно использовать различные инертные несмешивающиеся с водой растворители. Применение таких 10 растворителей как спирты или галогенсодержащие углеводороды не представляется возможным, так как эти растворители, могут вступать в реакцию в условиях предложенного способа. Кро15 ме того, показано, что выходы транссин-транс- и транс-анти-транс-изомеров значительно вьш1е при применении в качестве растворителей ароматических углеводородов по сравнению с пре20 дельными углеводородами. При этом

наибольший выход изомеров достигается при использовании в качестве растворит еля т олуола.

Так, при проведении синтеза, как 25 описано в примере 1, при применении в качестве растворителя ксилола получают транс-син-транс-изомер с выходом 17,3% и транс-анти-транс-изомер с вькодом 13,4%, общий выход 30 изомеров 30,7%; при применении в качестве растворителя бензола получают транс-син-транс-изомер с выходом 12,8% и транс-анти-транс-изомер с выходом 9,5%, общий выход изомеров :j5 22,3%; при применении в качестве растворителя гептана получают транс-син-транс-изомер с вькодом 5,0% и транс-анти-транс-изомер с вькодом 2,9%, общий выход изомеров 7,9%; при 40 применении октана пол1чают транс-син-транс-изомер с выходом 3,7% и транс-анти-транс-изомер г, вькодом 2,3% теоретич., общий вькод изомеров 6,0%.

Таким образом, процесс проводят в одну стадию, без вьиеления промежуточного продукта. Обработку циклогексан-1 , 2-эпоксида диэтиленгликолем проводят в присутствии кислотного катализатора, В качестве катализатора используют различные кислотные катализаторы: эфират трехфтористого бора, концентрированная серная кислота, катионообменная смола КУ-2, Наилучшие результаты получают при при менении эфирата трехфтористого бора. Катализатор применяют в количестве 0,5-2% по отношению к окиси циклогексена, ниже 0,5% каталитическое действие резко снижается, уменьшается выход конечных продуктов, увеличение количества катализатора вьше 2% не оказывает существенного влияния на процесс. Обработку циклогексан-1,2-эпокси да диэтиленгликолем в присутствии э ирата трехфтористого бора проводя I при 15-25°С. При проведении реакции при температуре выше 25° С уменьшает ся выход конечных продуктов; снижение температуры ниже не окаэьш ет существенного действия на процес однако вызывает трудности, связанны с применением специальных охлаждающих смесей. Обработку циклогексан-1,2-эпокси да проводят в толуоле, растворитель используют в количестве 0,5-1,5 л на 1 моль окиси циклогексена, при применении менее 0,5 л толуола на 1 моль окиси снижается выход изомеров, увеличение количества раствори теля более 1,5 л на 1 моль окиси циклогексена не оказьшает заметного дополнительного действия на процесс Циклизацию ,Р -дихлордиэтиловым эфиром проводят при мольном соотношении циклогексан-1,2-зпоксид: р ,f -дихлордиэтиловьй эфир 1:(О,6-0,8), при этом получают максимальные выходы конечных продуктов, при использовании менее 0,6 или более 0,8 моль |Ь,р -пдихлордиэтилового эфира на 1 мол циклогексан-1,2-эпоксида выходы кЬ- нечных продуктов снижаются. Циклизацию , -дихлордиэтиловым эфиром проводят в присутствии 1,2,2-кратного избытка щелочи, предпочтительно КОН, при применении NaOH происходит снижение выхода конечных продуктов. Использование менее 1,2-кратного избытка щелочи ведет к уменьшению выхода изомеров, увеличение избытка щелочи вьшхе 2-кратного не оказывает заметного дополнительного действия на процесс. Циклизацию ,р -дихлордиэтиловым эфиром ведут при 70-90°С. При прове дении процесса при температуре выше 90° С снижается выход конечных продуктов, при температуре ниже 70°С заметно увеличивается продолжительность реакции. Транс-син-транс-изомер вьделяют путем обработки органического слоя 2,4-3,1 водным раствором НСЮц при объемном соотношении органической. 52 . 8 и водной фаз (1:1)-(1:0,5), при применении более 1 или менее 0,5 объемов водной фазы к 1 объему органйческой снижается выход изомера. При применении хлорной кислоты.с молярностью ниже 2,4 и вьш1е 3,1 М выход транс-син-транс-изомера резко снижается. Транс-анти-транс-изомер вьщеляют путем последующей обработки органического слоя 4,2-4,8 М водным раствором НС104 при объемном соотношении органической и водной фаз (1:1)-(1: :0,3), при использовании соотношения более 1 или менее 0,3 объема водной азы на 1 объем органической уменьшается выход изомера. При использовании хлорной кислоты с молярностью, выходящей за указанные значения, выход транс-анти-транс-изомера резко снижается. Таким образом, данный способ позволяет увеличить выход транс-син-транс-изомера до 19%, транс-анти-транс-изомера до 14,4% и упростить метод их вьиепения. Формула изобретения 1. Способ получения и разделения транс-син-транс- и транс-анти-транс- -изомеров дициклогексано-18-краун-6 взаимодействием производного циклогексана с диэтиленгликолем с использованием катализатора и органического растворителя при нагревании и выделением целевых изомеров путем обработки водными растворами хлорной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения и упрощения процесса, циклогексан-1,2-эпоксид обрабатывают диэтиленгликолем в присутствии 0,5-2 мас.% кислотного катализатора при температуре 15-25 4 в среде ароматического углеводорода, взятого в количестве 0,66-2,0 л на 1 моль циклогексан-1,2-эпоксида с последующей циклизахщей действием 60-80 мол.% f, р -дихлордиэтилового эфира в присутствии 120-200 мол.% гидроокиси щелочного металла по отношению к циклогексан-1,2-эпоксиду при 70-90ОС, обработкой реакционной массы соляной кислотой и водой, а затем раствором 50-100 об.% 2,4-3,1 М хлорной кислоты с последующим вьиелением транс-син-транс-изомера и 4,2 - 4,8 М раствором хлорной кислоты с выелением транс-анти-транс-изомера.

9, 127015210

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю-роокиси щелочного металла использущ и и с я тем что в качестве кислот-ют гидроокись калия.

ного. катализатора используют эфират 4. Способ поп.1, отличаютрехфтористого бора.щ и и с я тем, что в качестве аро3.Способ по п.1, отличаю- jматического углеводорода используют щ и и с я тем что в качестве гид-толуол.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения и разделения на транс-син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-18-краун-6, которые могут найти применение для экстракционного извлечения и разделения металлов. С целью :повьшения и упрощения процесса исходное вещество - циклогексан-1,2-эпоксид