Способ получения 5-хлорпентановой кислоты Советский патент 1991 года по МПК C07C51/31 C07C53/19 

Изобретение относится к органической химии и касается, в частности, способа получения 5-хлорпентановой кислоты, которая находит применение в качестве полупродукта в органическом синтезе.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса.

II р и м е р 1. К 84 г (1 моль) циклопентанона при перемешивании прибавляют при 20°С 570 мл (5 моль) 30%-нои водной перекиси водорода (пергидроля). Лосле выдерживания при комнатной температуре в течение ч8 ч полученный раствор прикапывают в течение 2 ч при перемешивании к раств фу 150 г (0,88 моль) CuClfc- 2HaU в 300 мл

воды, поддерживая температуру реакционной массы 18-20°С охлаждением водя- (ной баней. После окончания прикапыва- уния реакционную массу перемешивают 1 ч, подкисляют 1н. НС1 до и продукты реакции экстрагируют хлороформом (3x200 мл). После отгонки хлороформа остаток перегоняют и получают 20,8 г (0,25 моль) циклопентанона, т.кип. 28°С (10 мм рт.ст.), и 106,3 г 5-хлорпентановой кислоты, т.кип. 126-128° ; (10 мм рт.ст.). Но данным чистота продукта составляет 85%. Выход 5-хлорпентановой кислоты приведен с учетом ее чистоты (выход от теоретического на прореагировавши циклопентанон составляет 8Ь Д

ПМР-спектр (CDClj, $, м.д.): 11,3 уш.с. (1Н, -ОН); 3,52 т (2Н, CH2Cl-, ,5 Гц); 2,32 т (2Н, -CHjCOO, ,4 Гц); 1,6-1,9 м (4Н, 2-СН2-).

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но вместо свежеприготовленного раствора 150 г 2H20 в 300 мл воды используют водный раст- вор двухлористой меди (оставшийся от опыта по примеру 1 после экстракции его хлороформом). Этот раствор нейтрализуют 1 н. раствором КОН до рН 2,8, упаривают до первоначального объема (л/300 мл) и используют по методике примера 1. Получают 5-хлорпентановую кислоту с выходом 87% от теоретического на прореагировавший циклопентанон, т. кип. 126-128°С (10 мм рт.ст.).

Примеры 3-5. Проводят аналогично примеру 1. Условия проведения и выход 5-хлорпентановой кислоты приведены в таблице.

Примеры 6и7. Проводят ана логично примеру 2, используя растворы двухлористой меди, оставшиеся от опытов по примерам 3 и 4 соответственно, предварительно нейтрализованные 1 н. раствором NaOH.

Примеры 8- 13 (сравнительные) . Проводят для подтверждения выбранных интервалов молярного соотношения реагентов, рН среды и температуры.

Как видно из таблицы, использование более, чем семикратного избытка Н204 и более, чем стехиометрического количества хлорида двухвалентной меди (пример 10) не целесообразно, пос- кольку не приводит к увеличению выход целевого продукта.

Использование менее чем четырехкратного избытка и проведение реакции при молярном соотношении цик- лопентанон: хлорид двухвалентной меди, меньшем 0,7 (примеры 8 ), приводит к резкому падению выхода 5-хлорпентановой кислоты за счет уменьшения конверсии исходного циклопентано- на.

Проведение обработки реакционной массы раствором двухлористой меди при рН Ј1,7 (при рН 1,5 реакция практически не протекает) и рН 3,5 (примеры 11 и 12) ведет к уменьшению скорости реакции и снижению выхода конечного продукта.

,

f 0

5 0

5

о

$

0

5

Проведение окисления циклопентано- на при температуре ниже и обработки реакционной массы раствором хлорида двухвалентной меди при температуре ниже 5° С затруднено, так как в этих условиях реакционная смесь перестает быть гомогенной, а при проведении реакции при температурах выше 30°С (пример 13) заметно снижается выход 5-хлорпентановой кислоты из-за сильного осмоления реакционной массы.

Примеры 14 и 15 иллюстрируют многократность использования водного раствора CuClЈ (двух- и трехкратная рециркуляция).

Пример 14. Проводят аналогично примеру 1, но вместо свежеприготовленного раствора 150 г СиС1г 2Н2О в 300 мл воды используют водный раствор двухлористой меди, оставшийся от опыта по примеру 2 после экстракции его хлороформом. Этот раствор нейтрализуют 1 н. раствором КОН до рН 2,6, упаривают до первоначального объема (л-ЗОО мл), отфильтровывают выпавший кристаллический осадок КС1 (4,8 г) и используют по методике примера 1. Получают 5-хлорпентановую кислоту с выходом 89% от теоретического на прореагировавший циклопентанон, т.кип. 127-126°С (10 мм рт.ст.).

Пример 15. Проводят аналогично примеру t4, но используют раствор двухлористой меди, оставшийся от опыта по примеру 14. Рециркуляцию раствора проводят по методике примера 14, но отфильтровывают 5,0 г твердого КС1. Выход 5-хлорпентановой кислоты 86% от теоретического, т.кип. 126- 128°С (10 мм рт.ст.).

Таким образом предлагаемый способ получения 5-хлорпентановой кислоты позволяет существенно упростить процесс: снизить температуру (по известному способу процесс проводят при 90-- 95°С, а по предлагаемому - при комнатной температуре) и осуществить процесс без использования агрессивного реагента (серной кислоты) и уменьшить количества сильнокорродирующего реагента НС1 (выделяется 3 моль НС1 на 1 моль исходного реагента при температурах более 90°С), что позволяет значительно упростить аппаратурное оформление. Кроме того, процесс является более экологически чистым, так как позволяет многократно использовать двухлористую медь (рециклизация),

которая фактически используется в каталитических количествах.

Исходными реагентами являются широко доступные реактивы: циклопента- нон, пергидроль (30%-ныи водный раствор Н402) и хлорид двухвалентной меди.

При проведении процесса по предлагаемому способу в оптимальных услови- ях по сравнению с известным достигается повышение выхода на 4-5%. Однако, учитывая, что в производственных условиях по известному способу 5-хлор пентановую кислоту получают с выходом всего до 31%, то предлагаемый способ позволяет повысить выход продукта на 35-38%. Формула изобретения

1. Способ получения 5-хлорпентано- вои кислоты, отличающийся

5

тем, что, с целью повышения выхода (целевого продукта и упрощения процес- |са,циклопентанон окисляют ЗОХ-ной перекисью водорода при молярном соотно- шении циклопентанон: перекись водорода 1:(4-7) и температуре 0-30РС с последующей обработкой реакционной массы хлоридом двухвалентной меди при молярном соотношении циклопентанон: .хлорид двухвалентной меди 1: (0,7-1,0) и температуре 5-ЗОвС, после чего рН среды доводят подкислением до 1,7-3,0 с последующим отделением целевого продукта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью многократного использования хлорида двухвалентной меди остаток после отделения целевого продукта дополнительно обрабатывают гидроокисью щелочного металла до рН 1,7-3,5.

Изобретение относится к карбоно- вым кислотам, в частности к получению 5-хлорпентановой кислоты, которая является полупродуктом в органическом синтезе. С целью повышения выхода целевого продукта и упрощения процесса циклопентанон . окисляют 30%-ной перекисью водорода при молярном соотношении I:(4-7) и 0-30°С. Процесс ведут с последующей обработкой реакционной массы хлоридом меди(2+) при молярном соотношении циклопентанона и хлорида меди(2+) 1:(0,7-1,0) и 5-3U°C, после чего рН среды доводят до 1,7-3,0 и выделяют целевой продукт. С целью многократного использования хлорида меди (2+) остаток после отделения целевого продукта дополнительно обрабатывают гидроокисью щелочного металла до рН 1,7-3,5. Изобретение позволяет повысить выход продукта на 35-38%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 9 ko

Хлорид щелочного металла образуется за счет введения в остаток, полученный после выделения целевого продукта из реакционней , массы, щелочи.