СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОПЕНИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ или ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ Советский патент 1971 года по МПК C07F9/38 

Изобретение относится к способу получения пропенилфосфоновой кпслоты или ее производных общей формулы

.0

//

Р

OR, OR,

где Ri и R2 - одинаковые или разные: водород, алкил, циклоалкил, алкенил, , арил, аралкил, катион щелочного или щелочноземельного металла, замещенный или незамещенный аммоний.

Пропенилфосфоновая кислота или ее производные являются нолупродуктами для получения (±) (цис-1,2-эпоксипропил)-фосфоновой кислоты или ее солей, которые могут быть использоваиы как антисептические средства для удаления микроорганизмов с фармацевтического, зубоврачебного и другого медицинского оборудования. Эти соединения эффективно тормозят размножение нежелательных бактерий в воде, используемой в -бумажном и лакокрасочном производстве.

ствии безводных солей щелочных металлов карбоновых кислот.

Особенность предлагаемого способа получения пропенилфосфоиовой кислоты или ее ироизводных предусматривает исиользование аллилфосфоновой кислоты или ее солей, или эфиров.

При таком способе получения пропенилфосфоновой кислоты или ее производиых в качестве катализаторов используют иентакарбонпльное железо, треххлористый радий, никелевую соль ацетоуксусной кислоты или трехбромистый иридий.

Это позволяет расширить сырьевую базу и упростить способ получения иропенилфосфоновой кислоты, или ее солей, или эфиров.

Способ получения ироненилфосфоиовой кислоты, или ее солей или эфпров заключается в том, что аллилфосфоновую кислоту, или ее соль, или эфиры подвергают каталитической изомеризации в присутствии соединений переходных металлов. Исходным веществом берут любой моно- или диалкиловый, циклоалкиловый, алкеииловый, алкиниловый, ариловый, аралкиловый эфиры аллилфосфоиовой кислоты.

этиламмониевая, моно- и дибензиламмониевая соли аллилфосфоновой кислоты.

Если изомеризации подвергают аллилфосфоиовую кислоту, то ее получают гидролизом в кислой среде эфира аллилфосфоювой кислоты.

Реакция изомеризации протекает в ирисутствии растворителя, являющегося доиором протоиов, который служит не только как растворитель, «о и как совместио действующий катализатор ири изомеризации. Для вышеуказ-аипой реакции используют любой растворитель-доиор протоиов, иаиример, воду, спирты: .метиловый, этиловый, иропиловый и бутиловый, кетоиы, иаиример ацетои и метилэтиловый кетой; карбоиовую кислоту; уксусиую и трифторуксусиую кислоты; иеоргаиические кислоты, иаиример, соляиую и сериую кислоты. При иримеиении кислотиых растворителей, в особеииости иеоргаиических кислот, чтобы иовысить раствори1мость исходиого соедииепия в реагирующей среде, исиользуют иебольшое количество ииертиого оргапического растворителя диоксаиа или тетрагидрофураиа. Когда вышеуказапиая реакция протекает в .присутствии водорода, растворители, ие являющиеся допорами иротоиов, сами по себе стаповятся допорами иротоиов. В связи с эти.м используются такие ииертиые оргаиические растворители, как, наиример, гексап, беизол, иетролейиый эфир, диокеан, тетрагидрофураи, диметилформамид, хлороформ, хлористый метил и другие. Реакция изомеризации осуществляется в автоклаве под давлепием водорода.

Катализаторами для изомеризации аллилфосфоиовой кислоты или ее производпых берут соедииеиия переходных металлов, таких как: железо, никель, кобальт, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платипа, молибдеи, марганец, хром.

Соедииеииями переходных металлов в качестве катализаторов являются, паиример, пеитакарбоиильное железо, иикелевая соль ацетоуксусиой кислоты, сложиый комплекс иике;1ь хлорид-ииридип, октакарбоиильпый кобальт, треххлористый родий, двуххлористый палладий, трехбромистый иридий, платинохлористоводородиая кислота, рутеиий двуххлористыйтетратрифеиилфосфии, гексакарбоиильный молибдеи, декакарбоиильпый маргапец, хромовая соль г/7ыс-ацетоуксусной кислоты или смесь иазваииых веществ.

Количество катализатора составляет 0,1 - 10% ио весу от исходиого соедииеиия аллилфосфоиовой кислоты.

Реакция протекает при темцературах, пачипая с компатиой температуры реакциоииой смеси, и длится от 20 мин до 5 час.

Проиеиилфосфоповая кислота, ее эфиры и соли, иолучениые в результате этого процесса, представляют собой смеси цис- и г/;анс-изомеров, которые разделяют обычиыми сиособами, например, с помощью хроматографии, фракционной перетопки и фракционной кристаллизации.

Дас-проиенилфосфоновая кислота и ее соли превращаются в рацемическую смесь (±) - ({«с-1,2-эпоксипропил) -фосфоновой кислоты путем обработки их эиоксидирующим реагентом. Например, эпоксидация осуществляется в результате реакции г/г/с-иропеиилфосфоповой кислоты или ее солей с иерекисью водорода в ирисутствии пейтральиой соли вольфрамовой кислоты в качестве катализатора.

Нижеследующие примеры иллюстрируют получеиие аллилфосфоиовой кислоты, ее солей и эфиров, а также иолучеиие (1(«с-1,2-эиоксиироиил)-фосфоиовой кислоты и ее производных.

Диэтиловый эфир аллилфосфоиовой кислоты

0,5 моль триэтилового эфира фосфористой кислоты иомещают в колбу, сиабжеиную дефлегматором, и иагревают иа масляиой бане до 165-175° С. При 100° С добавляют 0,5 моль бромистого аллила.

Бромистый аллил добавляется с той же скоростью, что и скорость отгонки бромистого этила. После добавлення бромистого аллила реакционную смесь перегоняют н нолучают диэтиловый эфир аллилофосфоновон кислоты.

Любой эфир аллилфосфоновой кислоты нолучают нрименение.м требуемого молярного количества надлежаще замещенных фосфитов в вышеописаииом примере.

Аллилфосфоновая кислота

9,7 г дибутилового эфира аллилфосфоновой кислоты в 80 мл кощеитрироваииой соляной кислоты иагревают с вертикальным холодильником в течение 15 час.

Реакционную смесь охлаждают до комиатиой температуры и повышают коицеитрацию нагреваиием в вакууме.

В остаток добавляют 50,0 мл воды и выпаривают. Получениый остаток растворяют в эфире и экстрагируют водой. Водиый экстракт выиаривают, остаток очищают, растворяя в эфире, экстрагироваиием водой и выпарпвапнем водного экстракта.

Аллилфосфоновую кислоту получают нз любого эфира этой кислоты при новтореиии вышеописанного гидролиза.

Z/г/с-проиепилфосфоиовая кислота

10,0 г диэтилового эфира цмс-пропенилфосфоновой кнслоты в 100 мл концентрированной соляиой кислоты иагревают с вертикальным холодильником в течение 12 час. Реакцпонную смесь охлаждают до компагной температуры, повышая концентрацию нагреванием нод вакуу.мом. В остаток добавляют 50,0 мл воды н выпаривают. Остаток растворяют в эфире н экстрагируют водой. Водный экстракт выпаривают и остаток очищают, растворяя в эфи ре, экстрагированием водой и выпариванием водиого экстракта.

Натриевая соль (+)-(,2-эпоксипропил)фосфоновой кислоты

Цис-пропенилфосфоновую кислоту (2,2 г 0,018 моль} разбавляют 10 мл воды. Значение рН водного раствора регулируют до 5,5-6,0 путем добавления дигндрата вольфрамовокислого натрня (0,55 г, 0,0017 моль}. Раствор помещают в водяную баню и «агревают до 55° С. Затем водяную баню удаляют. В реакцнонную смесь в течение 10 мин добавляют 2 мл 30%-ной нерекиси водорода. Реакция экзотермическая, в процессе добавления перекиси водорода температура повышается до 65° С. После этого в смесь дополнительно добавляют 1,6 А1Л перекиси водорода, в результате из раствора выделяется кислород, и температура поддерживается на уровне 55-57° С без внешнего нагрева.

Через 20 мин темиература снижается до 53°С. Реакционную смесь нагревают на водяной бане при температуре 55° С в течение 20 мин, лосле чего раствор сушат при температуре ниже 0°С до выпадения иатрпевой солн (±) (г{«с-1,2-эпоксинропил)-фосфоновой кислоты в виде белого порошка.

Пример 1. 0,2 лгол1 аллилфосфоновой кислоты растворяют в 100 мл воды. Значение рН водного раствора регулируют до уровня 5,5- 6,0 иутем добавления 0,2 моль бикарбоната натрия. Раствор выпаривают до получения сухого остатка аллплфосфоновокислого патрчя.

:П р и м е р 2. 20 г диэтилового эфира аллплфосфоновой кислоты добавляют в раствор 0,2 г треххлористого родия и 20,0 мл этилового спирта, после чего реакционную нагревают до 60° С в течение одного час. Растворитель удаляют при пониженном давлении, остаток выделяют гексаном. Катализатор отделяют фильтрованием. Концентрацию фильтрата повышают до получения сухого вещества - смеси диэтиловых эфиров цис- и транспропенилфосфоновой кислоты. Эту смесь перегоняют при ионнжешюм давлении иа ректификационной колонке для разделения цис- и транс-изомеров (для ijac-n30Mepa т. кип. 142°/ 13 мм рт. ст.).

Пример 3. 20 г метилэтилового эфира аллилфосфоновой кислоты, 0,2 г нлатинохлорнстоводородной кислоты, 0,3 г хлористого олова, 100 мл трифторуксусной кислоты смешивают вместе и нагревают ири 60° С в течение 2 час.

Реакционную смесь разбавляют гексаном и фильтруют для удаления катализатора. Фильтрат выпаривают до сухого остатка для получеиия смеси метплэтиловых эфиров цис- и гранс-пропенилфосфоновой кислоты. Полученную смесь нодвергают хроматографическому разделеиию в колонке со 180,0 г силикагеля, используя хлороформ для элюироваиия.

Процесс осуществляют в тонкослойном хроматографе (силикагель, 10% МеОП в СНС1з). 75 мл фракции собирают после начала выделения продукта. В результате иолучают чистое разделение изомеров.

добавляют 20,0 г аллилового эфира аллилфосфоновой кислоты и 0,5 г пептакарбопильного железа. Реакциоиную смесь нагревают при 80°С в течение 3 час. Растворитель удаляют прп пон 1женном давлении, и остаток растворяют в гекса не. Гексановый раствор фильтруют, концентрацию фильтрата новышают до сухого остатка для получения смеси аллиловых эфиров цис- и у-ранс-нроиенилфосфоновой

кислоты. 1,0 г этой смеси обрабатывают в парофазном хроматографе для разделения циси гранс-нзомеров.

Пример 5. Порядок оиераций иримера 1 повторяют с использоваиием 20,0 г диироиаргилового эфира аллилфосфоновой кислоты вместо диэтилоБого эфира той жг кислоты, 0,3 г никелевой соли ацетоуксусиой кислоты, вместо треххлористого родия, и 50,0 мл ацетона, вместо этилового спирта, для получения

дипропаргилового эфира ({нс-пронепплфосфоиовой кислоты.

Пример 6. Процесс иримера 1 повторяют с исиользовапием 20,0 г циклоироиилового эфира аллилфосфоиовой кислоты, вместо диэтилового эфира той же кислоты, 50,0 г метилэтилового кетопа, BNiecTo этилового спирта и 0,2 г октакарбоиильиого кобальта, вместо трехххлористого род1Ш, для иолучения циклоиропилового эфира 1{ с-иропенилфосфоиовой

кислоты.

Пример 7. Процесс примера 1 повторяют с использованием дифеиилового эфира аллилфосфоновой К1 слоты, вместо этилового эфира, и 0,5 г палладий диацетат-триэтилалюминня,

вместо треххлорнстого родня, для получепия дифенплового эфира ;(/; :-проиепплфосфоиовой кислоты.

Пример 8. Процесс иримера 1 повторяют с использовапием 20,0 г дпбепзплового эфпра

аллилфосфоповой кислоты, вместо диэтплового эфпра той же кислоты, 20,0 .мл бутилового спирта, вместо этилового и 0,05 г трехбромистого иридия, вместо т)еххлористого родия, для получеиия дпбеизилового эфира г{нс-иропенилфосфоново1 кислоты.

Процесс 9. Процесс Hpiuicpa 1 иовторяют с испсльзоваппем 20,0 г дипзопропплового эфпра аллилфосфоповой кислоты, вместо диэтплового эфпра той же кислоты, 20,0 .ил метплового сппрта, вместо этилового и 0,2 г рутений хлоридтетратрифенилфосфпиа вместо треххлористого родия (т. кии. цис-изомерл 45°С/О, 15 .им рт. ст.) для полученпя диизопропплового эфпра г{«с-проиепилфосфоповой кпслоты.

Пример 10. Процесс примера 1 повторяют с использоваппем 20,0 г аллилфосфоповой кпслоты, вместо дпэтилового эфира той же кислоты, 50,0 .ил воды, вместо этилового сппрта п 0,3 г октакарбопилыюго ослшя, вместо треххлористого родия, для иолучепия цисиропенилфосфоиовой кислоты.

го эфира той же кислоты, 50,0 мл воды, вместо этилового спирта и 0,2 г трехбромистого иридия, вместо треххлористого родия, для получбиия двунатриевой соли ««с-пропенилфосфоиовой кислоты.

Пример 12. Процесс примера I по 5торяю1 с использованием 20,0 г кальциевой соли аллилфосфоцовой кислоты, вместо диэтилового эфира той же кислоты, 20 мл изоиропилового сцирта, вместо этилового и 0,5 г рутеимйхлорцдтетратрифеццлфосфцца, вместо треххлористого родия, для получения кальццевой солц /,{ыс-ироиеццлфосфоцовой кцслоты.

Пример 13. Процесс примера 1 иовторяют с использоваиием 20,0 г аммониевой соли аллилфосфоновой кислоты, вместо диэтилового эфира той же киелоты и 0,3 г декакарбонильного маргаица вместо треххлористого родия, для иолучеиия аммоииевой соли г(г;с-ироиеиилфосфоиовой кислоты.

Пример 14. Процесс иримера 1 повторяют с использоваиием 20,0 г беизиламмоциеной соли аллилфосфоиовой кислоты, вместо диэтилового эфира той же кислоты, 100 мл уксусиой кислоты, вместо этилового спирта и 0,3 г хромовой соли трис-ацетоуксусиой кислоты, вместо треххлористого родия, для лолучения бензиламмоииевой соли г(; с-пропепцлфйСфоновой кислоты.

Пример 15. Смесь пз 20,0 г ди-н-гексилового эфира аллилфосфоновой кислоты, 0,2 г треххлористого родия и 40 мл гексаиа помещают в автоклав. Последний наполняют водородом до давления 0,128 атм и герметически закрывают. Содержимое автоклава нагревают при 100° С в течение 2 час. Автоклав открывают при обычной температуре и содержимое его фильтруют. Ко-ицеитрацию фильтрата повышают для цолучепия смеси ди-н-гексиловых эфиров иис- и тракс-пропенилфосфоповой кислоты. Эту смесь перегоняют при поииженном давленин в ректификационной колонке для разделения цпс- и транс-изомеров.

Пример 16. Процесс иримера 15 повторяют с использованием 20,0 г двуиатриевой

соли аллилфосфоновой кислоты, вместо ди-нгексилового эфира аллнлфосфоновой кислоты, 50,0 мл воды, вместо гексана и 0,5 г декакарбонильного марганца, вместо треххлористого родня, для иолучения двуиатриевой соли циспроиенилфосфоповой кислоты.

Пример 17. Процесс иримера 15 иовторяют е исиользованием 20,0 г дииропаргплового эфира аллилфосфоиовой кислоты, вместо дик-гексплового эфира той же кислоты 40 .i/vi бензола, вместо гексана и 0,5 г трехбромистого нридия, вместо треххлористого родия, для получения диироиаргплового эфира г{нс-ироТ1еиплфосф0)новой кислоты.

Предмет изобретения

1.Способ иолучени5 ироценилфосфоповой кнслоты или ее производных общей формулы

СПз-CH --CIi-P -OR, OR,

где Ri 11 R2 - одинаковые или разные: водород, алкил, цпклоалкил, алкенпл, алкннил, арил, аралкил, катион щелочного или щелочноземельного металла, замещенный или незамещенный аммоний,

отличающийся тем, что, с целью упрощения способа н расщпрения сырьевой базы, аллнлфосфоновую кислоту, НЛП ее соли, или эфиры нодвергают каталитической изомеризации в ирисутствии соединений переходных металлов в среде растворителя, являющегося донором протоиов, например спирте, воде или кислоте, или в среде инертного органического растворителя, например, гексаие, в нрпсутствин водорода, с иоследующим выделением целевого продукта известными методами.

2.Сцособ по н. 1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов используют неитакарбоиильное железо, треххлористый родий, никелевую соль ацетоуксусной кислоты или трехбромистый иридий.