Способ получения 2,2,6,6-тетраметил4-оксопиперидина Советский патент 1979 года по МПК C07D211/74 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2 , 2 , б , 6-ТЕТРА14ЕТИЛ-4-ОКСОПИПЕРИДИНА

Предлагается улучшенный способ получения 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина, который может найти применение в химической промышленности. Известен способ получения 2,2,6,6 -тетраметил-4-оксопиперидина (триацетонамина) , эаключгиощийся в том, что ацетонин подвергают действию кис лоты Льюиса в присутствии воды 1. Однако используемый в качестве ис ходного соединения ацетонин получают из ацетона и аммиака, а его выделение и очистка требуют значительных затрат труда. Попытка объединить эти стадии, т.е.осуществить получение 2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина непосредст венно из аммиака без выделения ацето Нина, привела к реакционным смесям, выделение триацетонамина из которых сложно, связано с большигли затратами а выходы продукта низкие. Лучшим из таких способов является способ получения- 2,2 ,-6 ,6-тетраметил-4-оксопиперидина, заключающийся в том, что ацетон подвергают каталитической конденсации с аммиаком в присутствии хлористого алюминия, взятого обычно в количестве 0,2-1,4%, воз можно в инертном органическом раство рителе, например бензоле, лучше при 60-80С, Однако выход целевого продукта не превышает 33% от теоретического 2 . С целью повышения выхода целевого продукта и расширения сырьевой базы процесса, предлагается способ получения 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина, заключающийся в том, что ацетон или его смесь с диацетоновым спиртом или продуктом кислой конденсации ацетона подвергают каталитической конденсации с аммиаком в присутствии катализатора - протонной кислоты или ее соли с аммиаком или азотсодержащим органическим основанием или трехфтористаго бора, взятого обычно в количестве 0,2-12 мол,%, считая на используемый ацетон, В качестве катгитизатора обычно применяют соли хлористоводородной,бромистоводородной,йодисто,водородной, азотной, бензолсульфоновой, п-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорсульфоновой или циануксусной кислоты с аммиаком или триэтиламином, а также сами кислоты такие как хлористоводородная, муравьиная, уксусная, малоновая, янтарная, малеиновая, бензойная, коричная/ бензолсульфоновая или п-толуолсульфоновая кислоты. Примерами таких протонных кислот, применяемых в качестве кислых катализаторов, являются в частности минеральные кислоты, например соляная, бромистоводородная, йодистрводородная, азотная, серная и фосфорная кислоты, а также сульфоновые,например али фатические или ароматические сульфоно вые кислоты,а именно метансульфоновая бензолсульфоновая,п-толуолсульфоновая или нафталинсульфоновая кислота, фосфоновые и фосфиновые кислоты,например алифатические или ароматические, такие как метил-, бензил- или фенилфосфоновая кислота или диметил-, диэтилили фенилфосфиновая кислота, карбоновые кислоты, например одноосновные, двухосновные или трехосновные алифатические или ароматические карбоновые кислоты, а именно насыщенные или ненасыщенные одноосновные алифатические карбоновые кислоты с 1-18 атомами углерода, например муравьиная, уксусная хлоруксусная, дихлоруксусная, трихлор уксусная, пропионовая, масляная, лауриновая, пальглитиновая, стеариновая, акриловая, метакриловая и коричная кислоты, насыщенные и ненасыщенные двухосновные алифатические карбоновые кислоты, например щавелевая, малоноваи, янтарная, адипиновая, себациновая, винная, яблочная, фумаровая и малеиновая кислоты, трехосновные алифатические карбоновые кислоты, в частности лимонная кислота, одноосновные ароматические карбоновые кислоты, например в соответствующем случае замещенная бензойная и нафтойная кислоты, и двухосновные ароматические карбоновые кислоты, например фталевая и терефталевая кислоты. . Предпочитают одноосновные и двухосновные алифатические или ароматичес кие карбоновые кислоты и одноосновные ароматические сульфоновые кислоты, например уксусную, янтарную, малеиновую, бензойную, о-йодбензойную, w -метилбензойную, п- mpew-бутилбензойную, п-толуолсульфоновую и коричную кислоты, в качестве органических оснований пригодны алифатические, алициклические и ароматические первичные, вторич ные и третичные амины, насыщенные и ненасыщенные азотные основания, мочевина, тиомочевина и основные ионообменные смолы. Так из алифатических первичных аминов можно перечислить, например, метиламин, этиламин, н-бу- тиламин, октиламин, додециламин и гек саметилдиамин, из алифатических втори ных аминов, например, диэтиламин, ди-Н-пропиламин и диизопропиламин, из алифатических третичных аминов, напри мер, триэтиламин, из алициклических первичных аминов, например, циклогексиламин, из ароматических первичных аминов, например, анилин, толуидин, нафтиламин и бензидин, из ароматических вторичных аминов, например, N-метиланилин и дифениламин, из ароматических третичных аминов, например, N. N-диэтиланилин, из насыщенных и ненасыщенных азотных оснований, в частности из гетероциклических оснований, например, пирролидин, пиперидин, N-метил-2-пирролидин, пиразолидин, пиперазин, пиридин, пиколин, индолин, хинуклидин, морфолин, N-метилморфолин, 1,4-длазабицикло- 2j2,2 -октан и триацетонамин, мочевину, тиомочевину и сильно- и слабоосновные ионообменные смолы. Предпочитают также ацетонин, диацетонамин и триацетонамин. Предпочтительными соляг и являются циклогексилаг.1инфорг- иат, пиридинформиат, пиридин-п-толуолсульфат, ди-н-бутиламиноацетат, ди-н-бутилагданбензоат, морфолинсукцинат, морфолинмалеат, тризтиламинацетат, триэтиламинсукцинат, триэтиламинмалеат, анилияацетат, триацетонамин -п -толуол суль фон ат и ацетонингидрохлорид. Эти катализаторы применяют обычно в количестве 2-5 мол.%. Процесс можно вести под давлением например, 1-30 ати, в частности 1- 10 ати, лучше всего 1-3 ати. В этом случае возможны температуры выше . Выделять целевой продукт можно известными методами, например прибавлением воды и выделением в качестве гидрата или же прибавлением кислоты, например соляной, серной или щавелевой кислоты, с выделением в ;,виде соли, при прибавлении избытка щелочи, в частности концентрированной щелочи, например водного раствора едкого натра или калия, и выделением в виде органического слоя, или же дистилляцией, в. соответствующем-случае после нейтрализации катализатора путем прибавления основания, например гидроокиси натрия, гидроокиси калия или карбоната натрия. Применяеглый ацетон может содержать некоторое количество воды и/или продуктов конденсации ацетона, например диацетонового спирта, окиси мезитила, форона, диацетонамина и/или триацетондиамина. Предпочтительными продуктами конденсации ацетона являются мезитила, диацетоновый спирт... Таким образом, можно применять получаемый при перегонке дистиллят в качестве сырья, что уменьшает расход ацетона. Если содержание воды в реакционной среде слишком сильно повышается, например при такой рециклизации, что рекомендуется удалить часть воды из реакционной смеси. Это можно осуществить прибавлением к реакционной смеси концентрированной щелочи, например раствора едкого натра, и после недолгого перемешивания водный слой отделяют.. 5 При проведении предлагаемого способа можно также применять органические растворители. Особенно пригодны, например, углеводород :, ароматические, например, бензол, толуол и ксилол, и алифатические, например гексан, гептан и циклогексан, хлорированные углеводороды например, хлористый метилен, трихлорэтан, тетрахлорметан, хлороформ, хлористый этилен и хлорбензол, а также эфиры, например тетрагидрофуран, диоксан и диэтиловый эфир, нитрилы, на пример ацетонитрил, а также апротонные полярные растворители, такие как сульфолан, нитрометан, диметилформамид, диметилацетаьотд, тетраметилмоче вина, амид гексаметилфосфорной кисло ты и диметилсульфоксид, особенно пред почтительно спирты, например моноили полифункциональные, незамещенные или замещенные алифатические спирты, например низшие алканолы, такие как метанол, пропанол, изопропанол и бутанол, а также циклогексанол, бензиловый спирт, монометиловый эфир эт ленгликоля, гликоль и пропан-1,3-диол, прежде всего содержащий 1-4 атома углерода, спирт, например метанол а также диацетоновый спирт, форон, диацетонамин, триацетона№5и и мезитилоксид. Пригодны и смеси указан ых растворителей. Пример 1. Суспензию, состоя ШУЮ из 11 г хлористого аммония, 340 ацетона и 64 г метанола, насыщают ам миаком в течение 12 ч при 13-}. 7с. После этого полученное бесцветное масло прибавляют к 350 г ацетона и при перемешивании выдерживают 15-20 при 50-55 С. Удаляют избыток растворителей в вакууме и к красноватому остатку прибавляют 36 г воды. Начина ющуюся при 0-5С кристаллизацию заве шают двухчасовым перемешиванием.

Пример В. Суспензию, состоящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 г метанола, насыщают аммиаком в течение 4ч при . К полученному бесцветног. маслу прибавляют 900 г ацетона и при перемашивании выдерживают 15-20 ч при 50-55 С. Через 6 ч значение рЛ раствора доводят до 8,5-8,6 введением приблизительно 23 г газообразного хлористового водорода, в конце реакции значение

рЛ реакционной смеси доводят хлористым водородом в течение 1-2 ч до 5-6. Получае1 /1ую суспензию гидрохлорида 2, ,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина фильтруют и промывают ацетоном. Получают 400 г гидрохлорида, что соответствует 293 г 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперндина.

Из маточного раствора выделяют после отгонки воды и метанола и разбав|ленкя остатка ацетоном еще 95 г гидПолучают 286 г (82%) 2,2,6,6-тетраметил-4 оксопиперидин -гидрат:а, т.пл. в виде слабо-желтых; кристаллов. Продукт получают в виде оксалата с температурой разложения , если реакционную смесь нейтрализуют щавелевой кислотой. Пример 2. Поступают аналогично примеру 1, однако на второй стадии прибавляют вместе с ацетоном 1,3 г эфирата трехфтористого бора. Получают 84,6% 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперндина, Пример 3. Поступают аналогично примеру 1, но вместо хлористого аммония применяют 1,3 г эфирата трехфгористого бора. На второй стадии процесса к реакционной смеси прибавлшот вместе с ацетоном 11 г хлористого аммония. Пример ы 4-7. Суспензию, состоящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 г метанола, насыщ;.;от аммиаком в течение 12 ч npvi 13- , полученное бесцветное масло прибавляют к 900 г ацетона и выдерживают при перемешивании 15-20 ч при 50-55с. После первых 6 ч к раствору прибавляют по каплям в течение 1-2 ч 70 г 97%-ной серной кислоты. В конце реакции значение рЛ реакционной смеси доводят в течение 1-2 ч 97%-ной серной кислотой до 4,5-5. Полученную суспензию гд дросульфата 2,2,6, 6-тетраметил - 4-оксо1 Ипеоидина, фильтруют при 5-10 °С и пpo 1ывaют ацетоном. Получают 655 г гидросульфата, что соответствует 381 г 2,2,6,6-тетраметил- 4 -оксопи пери дин а . Процесс ведут, как указано раньше, однако на второй стадии применяют указанные в таблице количества ацетона и серной кислоты. рохлорида, который соответствует 70,0 г 2,2,6,б-тетраметил-4-оксопипе ридина. Пример 9. В смесь, состоящую из 126 г ацетона, 22,5 г метанола- и 4,7 г хлористого аммония, вводя в течение 4 ч при 13-17°С 40 г аммиака. Реакционную смесь перемешивают еще 30 мин при той же температуре и прибавляют 220 г диацетонового и НО г ацетона, нагревают в тече ние 1 ч до и выдерживают 12 ч при этой температуре. После фракционированной перегонки получают 125 г 2,2,6,б-тетрамётил-4-оксопиперидина. Пример 10. Суспензию, состо ящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 г метанола, насыщают ам1и1иаком в течение 4 ч при 13- 17С. К полученному бесцветному маслу прибавляют 900 г ацетона и при пе ремешивании выдерживают 15-20 ч при 50-55 С. ..Полученная реакционная смесь соде жит (по ла:нным ГЖХ) 378 г 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина который выделяют перегонкой. Пример 11. Суспензию,.состо ящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 4 г 20%-ного водного раствора сульфида аммония, насыщают аммиаком в течение 4 ч при 13-17С, а затем процесс ведут аналогично при меру 10. Реакционная смесь содержит в конце реакции 450 г триацетонамина Пример 12. Суспензию, состо щую из 11 г хлористого аммония, 340 ацетона и 1 г йодида калия, насыщают в течение 4 ч аммиаком а затем проце ведут аналогично примеру 10. Реакционная смесь содержит 400 г триацетон амина. Пример 13. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо метанола применяют 64 г диоксана. Реак ционная смесь содержит 314 г триацетонамина. П р им е р 14. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо метанола применяют 64 г этанола. Реакционная смесь содержит 363 г триацетонамина. ; Пример 15. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо мета нола применяют 64 г изопропанола. Ре акционная смесь содержит 350 г триацетонамина. Пример 16. Поступают аналогично примеру 10, но вместо метанола применяют 64 г диметилформамида. Реакционная смесь содержит 350 г триацетонамика. Пример 17. Поступают аналогично примеру 10, однако без прибавления метанола. Реакционная смесь содержит 336 г триацетонамина. Пример 18. Суспензию, состоящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 г метанола, насы178щают с1ммиаком в течение 4 ч при 13- 17°С. К полученному бесцветному маслу прибавляют 1360 г ацетона и при перемешивании выдерживают 15-20 ч при 50-55°С. Реакционная смесь содержит 420 г триацетонэпина. Пример 19, Поступают аналогично примеру 10, однако после прибавления 900 г ацетона перемешивают 6 ч при 50-55 С и затем 3 ч при сильной дефлегмации (при 56-60°С). Получаемая реакционная смесь содержит 337 г триацетонамина. Пример 20. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо 11 г хлористого аммония применяют 5,5 и 38.г хлористого аммония, соответственно получеиот 220 и 381 г триацетонамина в реакционной смеси. Пример 21. Раствор, состоящий из 340 г ацетона, 64 г метанола и 10 МП 65%-ной азотной кислоты, насыщают аммиаком в течение 4 ч при 13-17°С. .Полученное бесцветное масло разбавляют 900 г ацетона и выдерживают при перемешивании в течение 15-20 ч при 50- 55С. Реакционная смесь содержит (по данным ГЖХ) 385 г 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина, который выделяют перегонкой . Пример 22. Раствор, состоящий из 16 г уксусной кислоты, 340 г ацетона и 64 г метанола, подвергают взаимодействию с аммиаком аналогично примеру 1. Получают 275-г гидрата 2, ,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина с т. пл. 55-59с. Пример 23.В смесь, состоящую из 126 г ацетона, 22,5 г метанола и 6,1 г бензойной кислоты,вводят 40 г аммиака в течение приблизительно-4 ч при 13-15 с. Смесь перемешивают еще 30 мин при той же температуре, прибавляют 350 г ацетона, нагревают в течение 1 ч до 55°С и выдерживают 12 ч при этой температуре. После фракционной перегонки получают 122 г триацетонамина. Пример 24. В смесь, состоящую из 7,2 г гидрохлорида диметиламина, 126 г ацетона и 22,5 г метанола, ;вводят 40 г аммиака в течение 4 ч при 13-15 С.Последующий процесс,обработку реакционной смеси,ведут аналогично примеру 9 и получают 120 г триадетонамина. Пример 25.В смесь, состоящую из 126 г ацетона, 22,5 г метано-, ла и 13,8 г гидрохлорида триэтиламина, вводят 40 г аммиака в течение 4 ч при 13-15 С. Реакционную смесь перемешивают 30 мин при той же температуре, затем прибавляют 250 г ацетона, нагревают в течение 1 ч до и выдерживают 12 ч при этой температуре. Полученная реакционная смесь (по данным ГЖХ) содержит 130 г триацетонамина.

Формула изобретения

7021710

ной, бензолсульфоновой, п-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорили циануксусной кислоты.

хлористоводородной, бромистоводород5 ной, йодистоводородной, азотной, бензолсульфоновой, п-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорсульфоновой, или циануксусной кислоты с триэтиламином

5,Способ по п. 1, отлича ю0щ и и с я тем, что в качестве протонной кислоты применяют хлористоводородную, муравьиную, уксусную, малоновую, янтарную, малеиновую, бензойную, коричную, бензолсульфоновую, или п-толуол5суЛьфоновую кислоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

№ 520357, кл. С 07 D 29/20,18.07.72.