Способ получения изохроманов Советский патент 1977 года по МПК C07D311/76 C11B9/00 

3 Н /OTlg . Вз гае имеет указанное значение и F 3„ одинаковые или различные - низший апкил, или с альдегидом формулы IV где Ь, - имеет указанное значение, в присутствии протонной кислоты при 5О-2ОО С Изобретение отличается от известного технического решения тем, что арилалканоп подвергают взаимодействию с ацетапем фор мулы Ш или альдегидом формулы IV при 5О-200°С и в качестве кислотного катализатора используют протонную кислоту: la -толуолсульфокислоту или фос4юрную кислот Ацетали формулы Ш могут быть синтези рованы перед использованием их в реакции, либо получены непосредственно в реакционной смеси. Концентрация кислоты в процессе поддер живается в пределах 1-1ОО вес.% в расчете на суммарный вес других используемых реагентов. Диапазон концентраций зависит от используемой кислоты. Предпочтительно используют фосфорную кис лоту или п -то- луолсульфокислоту. Если используют 85%ную фосфорную кислоту, предпочтительный диапазон концентраций ограничен 1-5О вес.% в расчете на суммарный вес других используемых реагентов. В том случае, когда ацетали получают на месте, они синтезируются при взаимодей ствии альдегида и спирта.,Концентрация альдегида ограничена значениями от 0,1 вплот до 1ОО моль и более на 1 моль арилалканола. Предпочтительный диапазон 1-5 моль альдегида на 1 моль арилалканола. Спирты, необходимые для взаимодействия с альдегидом при образовании ацеталей, берутся в количестве 0,1-10О моль на 1 моль арилалканола. Если альдегид берется в количест ве, меньшей 0,5 моль на 1 моль арилалканола, необязательно использовать количества спирта (в расчете ка 1 моль арилалканола), превышающие 0,1 моль. Если же количество альдегида превышает 0,5 моль на 1 моль арилалканола, спирт должен быть взят в количестве, по крайней мере равном или в удвоенном значении разности между числом молей альдегида и половиной числа молей арилалканола. Это гарантирует преврашение всего альдегида в ацеталь и предотвращает самопроизвольную конденсацию альдегида в кислой реакционной среде. Жепатепьно, чтобы спирт был взят в количестве, превышающем Tpe6yeivfoe для полного превращения альдегида в ацеталь. Если необходимо, спирт в реакции может быть использован в качестве растворителя. Температура процесса поддерживается в пределах 5О-20О°С, предпочтительно 8515О°С, еще лучше 120-140°С. Выбранный температурный диапазон зависит от применяемой кислоты. При использовании 85-ной фосфорной кислоты предпочтительный температурный диапазон ограничен знaчeния y и 12О-1400С. Давление в ходе реакции может быть равным, выще или ниже атмос4)ерного давления в течение всего времени, пока поддерживается необходимая для достижения достаточной скорости синтеза изохромана температу-. ра. Выбором соответствующих реагентов МОЖНО добиться плавного хода .реакции при атмосферном давлении и тем самым избежать необходимости использования более дорогостоящего вакуумного или работающего под давлением оборудования. Реакционные смеси, в состав которых входит фосфорная или п -толуолсульфокислота существенно менее агрессивны, чем смеси, используемые в известных процессах и включающие водную соляную кислоту и выделяющие пары хлористого водорода. Это позволяет использовать менее дорогие стальные реакторы, чем остеклованные реакторы, которые применяются для более агрессивных сред. Поскольку в предлагаемом способе не используются в качестве реагента и не образуются в качестве промежуточного продукта никакие хлорметилметиловые эфиры, отпадает необходимость применения специальных мер предосторожности. Кроме того, предложенный способ позволяет повысить выход до 70-85%. При получении ацеталей в процессе используются формальдегид или легко распадающиеся его предшественники, например . параформальдегид. При получении ацеталей в процессе используются, например, такие спирты, как метиловый, этиловый, н-пропиловый, изопропиловый, нормальный бутиловый, н-пентанол, н-гексанол, 2-метилпропанол-1, 2-метилбутанол-1. После получения изохромана реакционную массу нейтрализуют водным основанием, например водной гидроокисью натрия или водным раствором гидроокиси калия, и промытую смесь затем обрабатывают стандартными методами, такими как, например, перегонка, экстрагирование, препаративная хроматография и тому подобные методы, в резуль 9

отго1шют в виде азеотропной смеси с 1-гексанопом 90 г воды. Затем добавляют дополнительно 1150 г 85%-ной фосфорной кислоты, и полученную смесь выдерживают при 140°С примерно в течение 9 ч при хорошем перемешивании. В течение указанного периода отделяют еще 335 г воды. Массу охлаждают ниже 50°С и вливают в 546О г 25%-ного раствора гидроокиси натрия при 5О-7О -С, при этом тщательно перемешиваю Водный слой сливают, а органический слой перегоняют через колонку Гудли (6 см х X 3,8 см). При перегонке начальное давление 25 мм рт.ст., а затем давление понижают до 3,0 мм рт.ст. В результате получают 241 г {28-75°С при 25 мм рт. ст.) .смеси воды и 1-гексанола, 4611 г (с .:т. кип. от 71 °С при 13 мм рт.ст. до 120с при 3,0 мм рт. ст.) смеси, содержащей ,58,3% 1-гексанола и 31,6% ди-н-гексил-, оксиметана, 946 г (с т. кип. 146-153 С при 3,О мм рт. ст.) промежуточных фракций и 2947 г (с. т. кип. 154-162°С при 3,0 мм рт. ст.) продукта, содержащего 69,9% 6-окса-1,1,2,з,3,8-гексаметил-2 , З,5,6, 7,8-гeкcaгидpo-lH-бeнз f индана.

Пример 9. Синтез 4-метилизохромана,

В трехлитровую колбу, снабженную мешалкой, термометром, дополнительной воронкой и водяным сепаратом Бидвела с обратным холодильником, помещают следующие компоненты: 272 г (2 моль) 2-фенилпропанола, 1,12О г (4 моль) п-формальде гида, 612 г (6 моль) 1-гексанола, 3 г 85%-ной фосфорной кислоты. Смесь в течение 3 ч при перемешивании нагревают до 105°С. В последующие 2 ч смесь выдерживают при 1O5-11P°C, при этом примерно . 25 г воды отделяется :в виде азеогропной Смеси с 1-гексанолом. Затем добавляют еше 27 г 85%-ной фосфорной кислоты, и в течение 1О ч смесь выдерживают при 140°С, выделяя дополнительно 4О г воды. Массу охлаждают до 5О°С и выливают в 15О г 25%-ного водного раствора гидроокиси натрия при 6О-70°С. Водный слой сливают в органический слой, перегоняют при понижен- ном давлении через набитую колонку Гудли (30,5 см X 2,54 см), давая 2О г (с т.кип. 25-75°С при 25 мм рт.ст.) смеси воды и 1-гексанола, 46О г (с. т.кип. от 7О°С при 12 мм рт.ст. до 12О°С при 3 мм рт. ст.) смеси 59% 1-гексанола и ЗО% ди-н-гексилоксиметана, 9О г промежуточных фракций и 175 г (с т. кнп. 7О°С при 3 мм рт. ст.) 4-метилизохромана. Выход 60%.

Пример 10. Синтез-2-окс&-4,5,5,

584777

10

,8,8-пентаметил-1,2,3,4,5,6,7,8-октагидроантрацена.

Суспензия 1ООО г (7,5 моль) хлористого алюминия в 2 литрах сухого четыреххлористого углерода охлаждают до -1О°С. В течение 1,5 ч при энергичном перемешивании добавляют раствор 444 г (3,О моль) 4-метилизохромана, синтезированного методом, который описан в примере 9, и 549 г (3,О моль) 2,5-днхлор-2,5-диметнпгексана в 1250 мл безводного четырехлористого углерода. При этом тем атуру смеси поддерживают в пределах oi о -10°С, для чего используют баню Cv-

и солью, и через реакционную смесь п кивают сильный поток, азота. После до .лнительного перемешивания в течение получаса при 0°С продукт реакции выливают на смесь 5 кг льда и 6ОО мл концентрированной соляной кислоты.

Масляный слой отделяют и перемешивают в течение 2 ч при 5О°С с 60О мл 50%ного спиртового раствора гидроокиси калия. Раствор вливают в 6 л воды, затем отделяют масляный слой. Растворитель отгоняют, и сырой продукт (6ОО г) перегоняют при 3 мм рт. ст., в атмосфере азота, получают 466 г дистиллата с т. кип. 13О-2ОО°С и 173 г остатка.

При фракционировании дистиллата через колонку Вигре с 8 теоретическими тарелками при 0,1 мм рт. ст. в атмосфере азота, получено 275 г 2-окса-4,5,5,8,8-пентаметил-1,2,3,4,5,6,7,8-октагидроантрацена в виде бесцветной вязкой жидкости, кипящей при 126-128°С при О,1 мм рт. ст. Продукт представляет собой белое кристаллическое вещество с сильным и стойким мускусным запахом. Структура соединения определена методом масс- спектрометрически ЯМР и ИК - анализом, и имеет вий

Пример 11. В двухлитровый автоклав загружают смесь следующего состава: 47О г продукта, содержащего 64% 2-(1, 1 ,2 ,3, 3 -пентаметилиндан-5 -ил)-1-проnaHOfia, 37 г п-формальдегида, 24 г 85%- ной фосфорной кислоты и 410 г толуола. Автоклав закрывают и выдерживают при 16О170°С при внутреннем давлении 40-44 фунта на 1 кв. дюйм примерно в течение 5 ч. Газожидкостным хроматографическим анализом по ходу реакции:(10 футов х дюйма, 5% ОУ 1О1,200°С, условия изотермические) установлено медленное образование 6-окса-1,1,2,3,3,8-гексаметил-2,3,5,6,7, 8 гексагидро-1Н-бенз индена с т, кип. 151-159°С при 3,О-3,1 мм рт. ст. Через 5 ч после начала реакции конверсия в изо- хроман составляет только примерно 20% от теоретического, вычисленного на полное копичество арилпропанола. Пример 12. В пятилитровую колбу загружают 1935 г {l,,2,3,3,-пeнтaмeтилиндaн-5-ил)-l-пpoпaнoлa, 233 г п-формальдегида, 370 г изопропанола и 127 г п-толуопсульфокислоты. Перемешиваемую смесь нагревают в течение 4 ч до температуры кипения реакционной среды 94-9S°G и нагрев с обратным холодильником при этой температуре продолжают еще в течение 10 ч. Проведенный в этот момент анализ показывает, что конверсия в требуемый продукт является неполной. Добавляют н-гексан и смесь неремешивают при нагревании с обратным холодильником и отводе воды с помощью азеотропной дистилляции. Температуру флегмы поднимают с 81 до 94°С в течение 8 ч. По проществии 3 ч азеотропной дистилляцией отводят 213 мл водного раствора и анализ реакционной смеси показывает, что достигнута практически полная конверсия до требуемого продукта. Основную массу изопропанола отгоняют дистилляцией при температуре тарелки, с которой производят отвод, составляющей 12О С и остаточный материал в реакторе промывают при 80°С с использованием 515 г 20%-ного раствора гидроокиси натрия. После добавления 70 г Примола 70 г 20%-ного NaOCHj в и 3 г Ионола дистилляция промытого органического материала дает 85%-ный выход 6-окса-1,1,2,3,3,8-гексаметил-2,3,5,6,7,8-гексагидро-1Н-бенз f индена. Структура 40 этого соединения подтверждена данными гаЗО-, жидкостной хроматографии, масс- спектральным, ИК- и ЯМР- анализами. Примечания: Примол является зарегист-45 рированными товарным знаком, идентифицирующим углеводородное минеральное масло. Ионол является зарегистрированным товарным знаком, идентифицирующим 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол.SO 5

Н

v

где Кз имеет указанные значения, при 50-200 Сив качестве кислотного катализатора используют протонную кислоту.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й712 Формула изобретения 1. Способ получения изохроманов формулыД j и R - каждый атом водорода, или Rj и R, вместе образуют полиалкилииклопентановую группу: РЗ - атом водорода; R - атом водорода или низший алкил, на основе производного арилалканола и альдегида в присутствии кислотного катализатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения выхода целевого продукта, арилалканол формулы 1J где R. , R , и R. имеют указанные выше 11 значения, подвергают взаимодействию с ацеталем формулы Ш НОВс С ЪОВе де RJ имеет указанное значение и RC и - одинаковые или различные - низший лкил, или с альдегидом формулы IVf с я тем, что в качестве протонной кислоты используют п-толуолсульфокислоту или фосфорную кислоту. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США № 3532719, кл. 26О345,2, 06.10.70.

Редактор Л. Новожилова ТехредН. Андрейчук Корректор Е. Папп

Заказ 4624/72ОТираж 553Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

по делам изобретений и открытий 113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Дьяченко

тате чего получают высокочистый иаохроман. Предпочтительным методом выделения изохромана является дробная перегонка.

Пример 1. В колбу на 250 мп, снабженную мешалкой, термометром, обрат- s ньтм холодильником и рубашкой обогрева, помещают следующие компоненты: 50 г 0,12 моль 2-(1, 1, 2, 3, З-пентаметилиндан-5-ип)-1-пропанола 50 г метипаля и 1 г п-толуолсульфокислоты. Реакцион- Q ную массу выдерживают при 50°С в течение 26 ч. Через 14 ч после начала проведения реакции в реакционную смесь дополнительно вводят 0,5 г п-толуолсульфокислоты. Через 19 ч после начала реакции дополни- 15 тельно вводят 10 г метилаля. Через 26 ч после начала реакции реакционную массу нейтрализуют 1О см 25%-ного водного раствора гидроокиси натрия. Органическую и водную фазы разделяют и органическую 20 фазу перегоняют при 155-159 С при 3 мм рт. ст. Получают 6-окси-1, 1, 2, 3, 3, 8гексаметил-2, 3, 5, 6,7, 8-гексагидро-1Н-бенз f иден.

Структура установлена методами: масс- 25 спектральным, инфракрасной спектроскопии, ЯМР и газожидкостной хроматографии.

Пример 2. В колбу на 25О мл, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и рубашкой обогрева, 30 помешают следуюшие компоненты: 50 г (0,12 моль) 2-(1, 1, 2, 3, З-пентаметилиндан-5-ил)-1-пропанол (56,9%), 37 г (0,36 моль) 1-гексанола, 4г(0,132 моль) п-формальдегида, 1 г п-толуопсуль- 5 фокислоты. Реакционную смесь в течение 2 ч перемешивают при 1ОО°С. Затем к реактору прикрепляется трубка Бидвепла, и температуру реакционной массы повышают до . Реакционную выдерживают при 14О-175°С в течение 4 ч, а затем при 174-185°С в течение 6 ч. После завершения реакции реакционную массу нейт рализуют 10 см- 25%-ного водного раствора гидроокиси натрия. Полученные две фа- зы разделяют, и органическую фазу перегоняют при 155-159°С и давлении 3 мм рт.ст. Структура соединения установлена следующими методами: масс- спектральным, инфракрасной спектроскопии, ядерно-магнитно- го резонанса и газожидкостной хроматогра4ми, Глубина превращения производного про- панола составляет 6О%.

Пример 3. В реакционную колбу на 5ОО МП, снабженную мешалкой, термоме- ром и обратным холодильником, а также трубкой Бидвелла, помешают следуюш.пе компоненты: 50 г (0,12 мопь) 2-(1, 1, 2, 3, 3-пентаметилиндан-5-ил)-1-пропанопа (56,9%), 50 г хлорбензола, 49 г 1-гек- °

санола, 1 г 85%-ной фосфорной кислоты и 4 г п-формапьдегица. Реакционную массу в течение 2 ч выдерживают при ЮО-С. Затем добавляют 15 г 85%-ной фосфорной киспоты, реакционную массу выдерживают при 13О°С в течение 14 ч. Через 19 ч добавляют по 15 г 85%-ной фосфорной кислоты. Затем реакционную массу выдерживают при 128-1 ЗО°С в течение 5 ч, нейтрализуют 100 см 25%-ной гидроокиси натрия, и водную фазу отделяют от органической. Органическую фазу перегоняют при 155-159 С и давлении 3 мм рт. ст. Получают 6-окс,а-1,1,2,3,3,8-гексаметил-2,3,5,6,7,8-гексагидро-1Н-бенз f инден. Структуру соединения определяют методом газожидкостной хроматографии, масс- спектральными, инфракрасной спектроскопии и ядерномагнитного резонанса. Конверсия производного пропанола 1ОО%. Выход 65%.

Пример 4. В реакционную колбу на 5ОО мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и трубкой Бидвелла, помещают следуюшие компоненты: 50 г (0,12 моль) 2-(1, 1, 2, 3, З-пентаметилиндан-5г-ил)-1-пропанола, 44 г (0,48 моль 2-метил-1-бутанола, 11 г (0,36 моль) п-формальдегида и 1 г 85%-ной фосфорной кислоты. Реакционную массу медленно за 3 ч, нагревают до . Затем к реакционной массе добавляют 15 г 85%-ной фосфорной кислоты, и смесь выдерживают при 130°С в течение 3 ч. В конце реакции реакционную массу нейтрализуют 5ОО см 25%-ной гидроокисью натрия, после чего водную фазу отделяют от органической. Органическую фазу перегоняют при 155 и давлении 3 мм рт. ст. Получают 6-окси-1,1,2,3,3-пентаметил-2,3,5,6,7,8-гексагидро-1Н-бенз f инден. Структура соединения подтверждена методами газожидкостной хроматографии, инфракрасной спект1-роскопии, ядерномагнитного резонанса и масспектроскопии.

Пример 5. В пятилитровый стеклянный реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником и рубашкой обогрева, помещают следующие компоненты: 346 г (11,55 моль) п-формальде- гида, 1885 г (18,5 моль) н-гексанола, 4О г 85%-ной фосфорной кислоты и 2ОООг 2-(1, 1, 2, 3, 3 пентаметилиндан-5 -ил)-1-пропанола. Реакционную массу энергично перемешивают и нагревают др 1О5°С за 3 ч. В течение этого времени удаляют 98 г воды в виде азеотропной смеси с гексанолом. Спустя ЗО мин, причем в течение этого -периода температура повышается до . 110°С, удаляют еше 65 г воды, добавляют 440 г 85%-ной фосфорной кислоты. Темпе