Способ получения производных глиоксаля Советский патент 1988 года по МПК C07C47/127 C07C47/198 

см

Изобретение относится к области альдегидов, в частности к способу получения производньк глиоксаля, которые в качестве полупродукта используют в синтезе биологически активных веществ.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощение процесса и повышение его универсальности.,

Пример 1. Глиоксальдиметил- ацеталь.

918 г (9 моль) акролеиндиметилаце- таля, растворенного в 6 л метанола, при (-15)-(-10) С путем пропускания тока 1000л кислорода в час, который содержит 4 мас.% (1,17 моль/ч) озона, вводят во взаимодействие с экви13

валентным количеством озона. При этом 20 смеси ,, (1000 л 0,74, 56 г )

35

озон количественно поглощается и остаточное содержание акролеиндиметил- ацеталя по окончании озонирования составляет менее чем 1% исходной концентрации.25

Полученный при озонировании раствор протонируют и через дозировочный сосуд непрерывно вводят в реактор гидрирования, в который предварительно загружают суспензию 5 г платины, зо полученную путем восстановления PtO с помощью Н in situ, в 1 л метанола и который заполнен водородом в таких количествах, чтобы содержание перок- сидов в растворе для гидрирования в начале и в процессе всего гидрирования составляло максимально 0,02 моль/л, При интенсивном перемешивании и добавке водорода гидрируют вплоть до отрицательной пробы на пероксиды, причем температуру поддерживают при 35-45°С путем охлаждения снаружи. Потребленный водород непрерывно пополняют из емкости для хранения и путем добавки метанольного раствора NaOH в растворе поддерживают рН 2-4. В целом во время гидрирования поглощают 159 норм, л Н, (79% от теории). Давление 1,02 атм.

Для обработки содержимое реактора гидрирования до остатка 1 л отсасывают через фритту. Отсосанный из реактора гидрирования раствор обрабатывают кислым ионообменником (Lewatit) и растворитель, а также летучие сопутствующие продукты отгоняют при пониженном давлении. Содержащий продукт реакции остаток очищают путем ректификации и получают 758 г

40

45

50

55

при температуре от (-10) до (-5)С по примеру 1. При этом озон количественно поглощается и потребляется стехиометрическое количество на мет- акролеиндиметилацеталь. Остаточное количество метакролеиндиметилацета- ля по окончании озонирования составляет менее чем 0,8% от исходной концентрации .

Полученный при озонировании раствор подают через дозировочный сосуд в реактор гидрирования, в который помещают суспензию 4 г платины в 1 л метанола, при перемешивании и пропускании водорода в таких дозах, что содержание пероксидов в реакторе гидрирования в начале и в процессе гидрирования не превьш1ает 0,05 моль/л. Реакционную смесь поддерживают при 25-30° С путем наружного охлаждения и черед автоматический контроль рН устанавливают значение рН 4-5 путем добавки метанольного раствора NaOH. По окончании добавления раствора озонирования реакционную смесь в течение 5-10 мин освобождают от пероксидов. Поглощение Н составляет 180 норм.л (89,3% от теорий), давление 2,5 атм.

Для обработки содержимое реактора гидрирования отсасывают через фритту и реакционный раствор освобождают от натрия с помощью кислого ионообменни- ,ка (Lewatit). Метан ол и образующиеся при восстановительном расщеплении летучие сопутствующие продукты отгоняют на ротационном испарителе и содержащий продукт реакции остаток нейтрализуют раствором гпдроксида

-

3769362

(7,29 моль) глиоксальдиметилацеталя, выход составляет 81% от теории.

Остающийся в реакторе гидрирования в меньшей части раствора гидрирования катализатор снова используют без регенерации или обработки для восстановительного расщепления тем, что новый озонируемый раствор акро- 10 леиндиметилацеталя через дозировоч- . ный сосуд подают в реактор, а процесс гидрирования повторяют при указанных реакционных условиях.

Пример 2. Метилглиоксальди- 15 метилацеталь.

В реактор помещают 1044 г (9 моль метакролеиндиметилацеталя, растворенного в 6л метанола,и вводят до взаимодействие с озоном путем пропускания

5

5

о

0

5

0

5

при температуре от (-10) до (-5)С по примеру 1. При этом озон количественно поглощается и потребляется стехиометрическое количество на мет- акролеиндиметилацеталь. Остаточное количество метакролеиндиметилацета- ля по окончании озонирования составляет менее чем 0,8% от исходной концентрации .

Полученный при озонировании раствор подают через дозировочный сосуд в реактор гидрирования, в который помещают суспензию 4 г платины в 1 л метанола, при перемешивании и пропускании водорода в таких дозах, что содержание пероксидов в реакторе гидрирования в начале и в процессе гидрирования не превьш1ает 0,05 моль/л. Реакционную смесь поддерживают при 25-30° С путем наружного охлаждения и черед автоматический контроль рН устанавливают значение рН 4-5 путем добавки метанольного раствора NaOH. По окончании добавления раствора озонирования реакционную смесь в течение 5-10 мин освобождают от пероксидов. Поглощение Н составляет 180 норм.л (89,3% от теорий), давление 2,5 атм.

Для обработки содержимое реактора гидрирования отсасывают через фритту и реакционный раствор освобождают от натрия с помощью кислого ионообменни- ,ка (Lewatit). Метан ол и образующиеся при восстановительном расщеплении летучие сопутствующие продукты отгоняют на ротационном испарителе и содержащий продукт реакции остаток нейтрализуют раствором гпдроксида

натрия. Образующуюся в процессе гидрирования воду выводят азеотропно с петролейным эфиром, а содержащий продукт реакции остаток ректифицируют при добавке мочевины.

Получают 956 г (8,1 моль) метил- глиоксальдиметилацеталя, выход составляет 90% от теории, т.кип, 76 С/100 мм рт,ст,

Пример 3, Повторяют указанный в примере 1 процесс озонолиза (-10)-(-5)°С и восстановления с мет- акролеиндиметилацеталем, содержимое реактора гидрирования по окончании гидрирования отсасывают до тех пор, пока в реакторе гидрирования не останется 1 л раствора и катализатор, В этот остаток вводят новую загрузку продукта озонирования при указанных условиях и при подаче водорода восстановительно расщепляют, В целом при десяти последовательных циклах восстановления расход водорода с общим потреблением 1774 норм,л (79,2 моль Н, 88% от теории) в каждом реакционном цикле примерно такой же, как и в первой загрузке. Давлени 5 атм. Общий выход метилглиоксальди- метилацеталя составляет 9511 г (80,5 моль), 89,4% от теории.

Пример 4, Метилглиоксальди- этилацеталь,

1 л этанольного раствора 216 г (1,5 моль) метакролеиндиэтилацеталя вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют способом по примеру 1, Поглощение Н составляет 30 норм,л (89,3% от теории). Давлени 5 атм. После переработки, которую осуществляют путем обработок реакционной смеси кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 189 г чистого метилглиоксапьдиэтиленгликоля с т,кип,69 С/25 ммрт,ст выход 86,3% от теории.

Пример 5, Метилглиоксаль- -ди-н-бутилацеталь,

1л раствора 300 г (1,5-моль) метакролеин-ди-н-бутилацеталя в этаноле вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют по примеру 1, Поглощение 1Ц составляет 28,5 норм,л (84,8% от теории,-Давление 10 атм.

После переработки, которую осуществляют путем обработок реакционного раствора кислым ионообменником (Lewatit), отгонки растворителя и

0

5

0

5

0

5

0

5

ректификации продукта реакции, аналогично примеру 2 получают 245 г чистого метилглиоксаль-ди-н-бутилацета- ля с т,кип, мм рт,ст., выход 81% от теории.

Пример 6.1л раствора 195 г (1,5 моль) этилакролеиндиметил- ацеталя в метаноле способом по примеру 1 при (-25)-(-30) с вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют. Поглощение Н, составляет 29,55 норм,л (87,8% от теории). Давление 20 атм. После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции, аналогично примеру 2 получают 169 г этилглиоксаль- диметилацеталя с т,кип, 52 С/15мм рт.ст., выход 85,4% от теории.

Пример 7, н-Бутилглиоксаль- диметилацеталь.

1 л раствора 237 г (1,5 моль) н-бутилакролеиндиметилацеталя в метаноле способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют. Поглощение Н,составляет 29 норм.л.

После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 199 г н-бу- тилглиоксальдиметилацеталя с т,кип. мм рт.ст., выход 82,9% от тео-: рии.

Пример 8, Метилглиоксальди- метилацеталь.

1 л раствора 174 г (1,5 моль) мет- акролеиндиметилацеталя в зтилацетате при (-45)-(-50)°С способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с эк вивалентным количеством озона. Для гидрирования суспензию 5 г катализатора, который содержит 10% палладия на активном угле, в этилацетате помещают в заполненный Н реактор гидрирования, а полученный при озонировании раствор через дозатор вводят в таких количествах, чтобы содержание пероксидов в растворе для падрирова- ния в начале и в процессе всего гидрирования составляло максимально 0,1 моль/л, и продолжают гидрировать вплоть до отрицательной пробы на пероксиды при ,25-30 С и рН 3-4.

После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 108 г метилглиоксальдиметилацеталя с т.кип мм рт.ст., выход 61% от теории.

Пример 9. Изобутилглиоксаль диэтилацеталь.

1 л раствора 242 г (1,3 моль) изобутилакролеиндиэтилацеталя в этаноле способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с озоном и затем . при поддерживании рН,равным 4-5, гидрируют. Поглощение Н составляет 25,5 норм.л (87,5% от теории).

После переработки по примеру 1 получают 205 г чистого изобутилгли- оксальдиэтилацеталя с т.кип. 88°С/25 мм рт.ст., вькод 84% от теории.

Пример 10. Гидролитическое расщепление метилглиоксальдиметилацеталя до метилглиоксапя.

118 г (1 моль) метилглиоксальдиметилацеталя и 250 г воды нагревают с 5 г сильно кислого ионообменника (Lewatit в Н -форме) и отгоняют смесь метанола с водой. Получают, таким образом, 198 г водного раствор метилглиоксаля с содержанием

35,9 мас.%. При этом метилглиоксаль

диметилацеталь гидролитически расщепляют до метилглиоксаля с количественным выходом.

Пример 11. н-Гексилглиок- сальдиметилацеталь.

279 г (1,5 моль) н-гексилакролеин диметилацеталя растворяют в 1 л метилового спирта, после чего при температуре от (-15) до (-10)0 посредством введения смеси кислорода и озона (1,000 л 02./Ч, 56 г ) осуществляют взаимодействие с эквивалентным количеством озона. При этом озон поглощается количественно, причем остаточное содержание и-гексил- акролеиндиметилацеталя после завер- шения озонирования составляет менее 1% от исходной концентрации.

Полученный в результате озонирования раствор разделяют на порции и через дозирующий сосуд непрерывно

0

0

5

S

0

5

направляют в реактор для гидрирования, в котором находится суспензия 0,85 г платины в 200 мл метилового спирта и который заполнен водородом в таком количестве, чтобы содержание пероксидов в гидрируемом раство ре в начале и в процессе всего гидрирования составляло максимум 0,04 моль/л. При энергичном переме- щивании и добавлении водорода гидрирование осуществляют до отрицательной пробы на пероксиды, причем посредством охлаждения извне температуру поддерживают 20-25°С, а значение рН в растворе поддерживают на уровне 4-6 посредством прибавления раствора гидроокиси натрия в метиловом спирте. Всего в процессе гидрирования погло щается 29,2 норм.л водорода.

После обработки реакционной смеси и очистки продукта с помощью ректификации получают 236,9 г (84% от теоретически рассчитанного значения) н-гексилглиоксальдиметилацеталя. Т,„„.,о 105-i09°C.

Пример 12. 384 г (1,5 моль) метакролеинди-н-гексилацеталя растворяют в 1 л метилового спирта, после чего по примеру 11 осуществляют озонирование. Гидрирование полученного при озонировании раствора осуществляют по указанной в примере 11 методике при 15-20°С и при рН 5-7. После обработки реакционной смеси и очистки продукта с помощью ректификации получают 319,2 г (82,5% от теоретически рассчитанного значения) метилглиоксальди-н-гексилацеталя. Т..«п, 15138-143°C.

Пример 13. Метилглиоксаль- диметилацетапь.

6264 г (54 моль) метакролеин-дй- метилацеталя растворяют в таком количестве метанола, что получается 36 л общего объема раствора. Затем осуществляют озонирование по примеру 1.

Полученный при озонировании раствор разделяют на шесть порций по 6 л каждая. Порции загружают в автоклав дозировочным насосом под давлением, величины которого указаны в таблице. Затем осуществляют гидрирование и дальнейшую переработку по примеру 2. Получают метилглиоксальдиметилацеталь с выходами, указанными в таблице.

Предлагаемый способ позволяет повысить выход целевых продуктов до 74,7% против 68,6%, до 72% против 67%, до 82,4% против 54,1 % для соответствующих производных глиоксаля, упростить процесс за счет использования акролеивдиметилацеталя, которые доступнее и экономичнее, чем ацетали протонового альдегида. Согласно предлагаемому способу получают ацетали алкилглиоксалей, являющиеся полупродуктами для синтеза важных соединений с высокой биологической и фармацевтической активностью, которые невозможно получить по известному.

мула изобретения

пособ получения производных аля общей формулы

О (f R-C-A ,

- водород или линейный, или разветвленный С,-С -алкил;

OR остаток -СН С /,т, где R 1OR,

,0

С;,-С -алкил, или А - Схи

если R - CHj,

озонолизом о/,/-ненасьпценного диалкил- ацеталя в органическом растворителе при температуре -50...-5°С и последующим гидрированием продуктов озо- нолиза водородом в органическом растворителе при температуре 15-45 С в

присутствии катализатора - платины или палладия на угле, отличаю-, щ и и с я тем, что, С целью повышения- выхода целевого продукта, упрощения

5

5

0

5

Q

5

процесса и повышения его универсальности, диалкилацеталь общей формулы

,.

СН,г

где R и RI имеют указанные значения, растворяют в низшем алифатическом спирте или этилацетате и подвергают взаимодействию с эквивалентным коли- честном озона, полученный при озоно- лизе раствор непрерывно подают в суспензию катализатора гидрирования в растворителе, аналогичном используемому на стадии озонолиза, такими дозами, чтобы в течение всего процесса гидрирования в растворе гидрирования содержание пероксида поддерживалось от 0,02 до максимально 0,1 моль/л и продукты озонолиза при значениях рН от 2 до 7 гидрируют при давлении 1,02-20 атм до ацеталей общей формулы (I), где А - остаток

..

- СН , которые в соответствующем UKj

случае .расщепляют при нагревании с водой в присутствии кислого ионооб- менника до соединения общей формулы I, где ,

2.Способ по П.1, отличающийся тем, что на стадии озонолиза и гидрирования в качестве растворителя используют метанол.

3.Способ по П.1, отличаю- щ и и с я тем, что во время гидрирования содержание пероксида поддерживают четко 0,02 моль/л.

9 1376936 О

4,Способ по п.1,отличаю-6. Способ поп.1, отличающийся тем, что при гидрированиищ и и с я тем, что на стадии гидриро- в качестве катализатора используютвания устанавливают рН от 2 до 5. платину без носителя.j 7. Способ поп.1, отличаю5.Способ по п.1,отличаю-щийся тем, что используют диал- щ и и с я тем, что-гидрирование про-килацеталь общей формулы (II), где водят при температуре 35-40 С.R и R озн.ачают соответственно метил.

Изобретение касается производных альдегидов, в частности производных глиоксаля (ГЛ) формулы R-C(0)A, где R Н,- линейный или разветвленный С,-С -алкил; А (Кр )д-СН при R,-C,-CJ-ahкилi А -С(0)Н при R СН J - полупродуктов или синтеза биол огически активных веществ. Цель - повьппение выхода ГП и упрощение процесса - достигается в других условиях озонолиза и гидрирования. Получение ГЛ включает: а) растворение диалкилацеталя формулы СИ CR-CH(OR,) , где R и R указаны вьше, в низшем алифатическом спирте- метаноле или этилацетате; б) озоно- лиз эквивалентным количеством озона} в) гидрирование полученного раствора, подаваемого непрерывно в суспензию Rt-катализатора в том же растворителе такими дозами, чтобы было постоянное содержание пероксида в растворе - от 0,02 до 0,1 моль/л, и процесс ведут при рН 2-7, 35-40 С, давлении 1,02-20 атм. В случае, когда в продукте содержится группа А -CHTOR,)j, то его расщепляют при нагревании с водой в присутствии кислого катионита. Выход целевых продуктов составляет 72-82, 4% при использовании доступных и дешевых реагентов. Также получают такие производные глиоксаля, которые нельзя получить известным способом. 6 з.п. Jr-лы, 1 табл. § О) § со О) со О5