Способ получения тетрагидропирана Советский патент 1980 года по МПК C07D309/04 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения тетрагидропирана, который находит применение для синтеза физиологиче ни актив ных веществ, например про стагландинов. J., . Известные методы получения тетрагидропирана могут быть разделены на следующие группы. 1.Цик.пизация 1,5-пентандиола в присутствии PacEj и других катализаторов и других циклизующих агентов 1. 2.Пиролиз четырехзамещенных аммониевых солей (CHji)5OH 2. 3.Катсргатическая циклизация Вр(СН2)5ОМе в присутствии Fe CPj L3 4.Каталитическое гидрирование 2,3-дигидропирана 4-7, Методы групп 1-3 основаны на использовании дефицитных реагентов таких как 1,5-пентандиол, четвертичные соли аминоспиртов и 5-бромпентанол. Каталитическое гидрирование дигидропирана на N-i Ренея 4, хотя и яв.;1яется высокоселективньп- методом имеет существенные недостатки: 1)во время эксплуатации снижается активность катализатора; 2)катализатор перед употреблением требует сравнительно продолжительной активации, заключающейся в растворении и удалении А6 из сплава Ni-АЙ. Катализатор енея пирофорный, требует больших предосторожностей при хранении, загрузке и работе. Кроме того, на поверхности Н4 Ренея имеет место диссоциативная адсорбция сырья с образованием свободных радикалов,которые рекомбинируют и образуют димеры, и т. д.. Известен метод гидрирования 2,3дигидропирана в присутствии платинового катализатора 5. При этом имеет место частичный гидрогенодиз с образованием тетрагидропирана и ами.лового спирта. гидрирование замещенных пиранов на родиевом катализаторе характеризуется низкой селективностью (выход тетрагидропиранов. составляет 30-40%) 6. Наиболее близким является способ , заключаклцийся в гидрировании 2,3-дигидропирана на катализаторе N-i на кизельгуре при температуре iSfioC, объемной скорости 2,3-дигйдр6пирана 0,1 , давлении водорода 1,2 ат и объемной cKojpobTK циркуляцииводорода 400 производительность процесса 98 , выхоД количественный 7. Обладая преимуществами по сравнению с NVРенея, катализатор Mi ;На 1кизельгуре имеет ряд нёдбстатк в том числе требуё - сравнительно сложной предварительной обработки в токе водорода при высокой темпера туре (.Срок службы этого йаталйзатора не исследован. С ЦеЯью уменьшения скорости гидрогенолиза Ййг1 дрЬпирана s реакционную смесь йводят добавки анилина, дибутиламина пиперидина. Однако введение доб вок амйнбв загрязняет тетрагидропиран и осложняет его очистку. Целью изобретения является увеличение производительности и упрощение процесса. , , .Эта Цель достигается каталйтиЧ еским гидрированием 2,3-дигидрбпйрана. На никель-хромовом катапизаторе при температуре 120-185с, дав НИИ 20-26 атм и объемной скорости и 0,4-0,83 ходного 2,3-дйгидропирана ивйдорода 50 - 0,5 . Отличие этого способа от известного состоит в том, что в качестве никеЛъЬодержащёго катализатора используют никель-хромовый кЙ ШШэаТо и процесс проводят при температуре 120-185°С, давлении 20-26 атм иГ объемной,скорости исходного 2,3-диг ррпирана 0,4-0,83 чи водорода 50 О Опытыпроводят при использовании проточного автоклава периодачёскбго действия УОСУГ-12 М с тефлоновым покрытием внутренней поверхности и венгерского проточного реактора непрерывного действия, тип OL 105/0 При использбванйи абто клава УОСУГ-12 М опыты проведены пр температуре 130-137°С и давлении во дорода 18-24 атм. Крличёстйо катали затора составляетЦ% от веса 2,3дигидропирана. Непрореагировавший ; 2,3 -йиГйдропйрйн и тетрагйдро 11фан опредёляют методом гаэожидкостной хроматографии на хроматографе марки х.ром-3 с пламё.нно-ионизЙЦйонным де TSKtopOM при использовании в ка ест;вб неподвижной фазы 1,5% anbesblia и 3% КОН на хромосорбе HP; температура испарителя 240 С, температура колонки 100 С, давление газа-носителя гелия 1. атм. В течение (3-4 ч) выkciд тётрагидропирана составляет 98-99%; количество непрореагировавшего 2,3-ди гидропирана 0,671,1%. В табл. 1 приведейы средние результаты гидрирования 2,3-дйгидро пирана на установке УбСУГ-12 М (11% катализатора от веса 2,З-дйгидропира на) . Аналогичные результаты получены при гидрировании 2,3-,дигидропирана На Никель-хромовом катализаторе в проточном реакторе непрерывного действия. При температуре l44-1720c, объемной скорости 2,3-дигидропирана О,400,77 ч давлении водорода 22-26 атм, объемной дкорости водорода 50 ч выход тётрагидропирана составляет 95-99,5% йбл. при пройзводительнрсти катализатора 364-660.г/л ч. Количество непрореагировавшего сырья 0,97-2,2%. В табл. 2 приведены средние результаты гидрирования 2,З-аигидропирана на венгерской уста/ Ьвке при объемной скорости водорода 50 ч Таким образом, получены сопоставимые рёзультаты при использовании реакторов периодического и непрерывного действия. После экспЛуаТайии катализатора в течение 150 ч не наблюдается уменьшения его каталитической активности. Получаемый по описанному методу тетрагидрбпиран-сырец с содержанием целевого вещества 97-99% без предварительной очистки может быть использован для синтеза проСтагландинов. Этот Способ получения тётрагидропирана иМее следующие преимущества по сравнению с известным способом получения тётрагидропирана гидрированием дигидропирана на Mi-катализаторе, нанесенном на кизельгур 7. 1)увблйЧен иёпройзводительности процесса в 4,5 раза. При выходе 98% производительность 495 2)используется промышленный катаЛйЗатор гидрирования (никель-хромовый катализатор) j 3)не требуется ,предваритеЛьной обработки катализатора при высоких температурах г 4)не требуется введения добавок аминов в реакционную смесь (с целью предотвращения гидрогенолиза), так как процесс протекает с количественным выходом целевого вещества; 5)при эксплуатации катализатора в течение 150 ч катализатор не теряет активность. П РИМ е р 1. В реактор загружают 55,38 г (0,66 моля) 2,3-дигидропирана и 6 г измельченного никельхромового катализатора. Реакцию проводят йри интенсивном перемешива НИИ, поднимая температуру до со скоростью 1,7 С /мин, и выдерживают при этой температуре в течение 2,7.4. Давление водорода 24 атм. . После гидрирования катализатор отфильтровывают . В фильтрате содержится 55,12 г (0,64 моля) тётрагидропирана (выход 97%) и 1,22 г (0,015 моля) 2,3-дигидропирана (2,2%). П| р и М е р 2. В реактор загружают 92,3 г (1,19 моля) 2,3-дигидропирана и 10 г измельченного никельхромового катализатора. Реакцию проводят при интенсивном перемешивании, поднимая температуру до 13а°С со скоростью 3,7-С/мин, и выдерживсшт при этой температуре в тече. ние 4 4j Давление водорода 22 атм. После(Гидрирования катализатор отфильтровывают. Фильтрат содержит 101,46 г (1,178 моля) тетрагидро- пирана (выход 99%) и 0,67 г (7, моля) 2,3-дигидропирана (0,67%).

ПримерЗ, В проточный реактор венгерской установки Oii-105/Oi загружают 200 мл промышленного никельхройового катализатора. После про- ; верки герметичности установки подают в реактор водород под давлением 25 атм, включают гаэо-циркуляционный насос, который обеспечивает циркуляцию водорода через слой катализатора (объемная скорость 50 ч, и включают Обогрев реактора. По достижении 108°С в наружном обогревательном блоке реактора включают дозирующий насос установки с подачей 2,3-дигидропирана 80 МП/ч. Температура в слое катализатора поднимается до 120 С. По мере протекания реакции давление водорода в установке падает. Вручную поддерживают давление водорода примерно 25 атм. Катализат автоматически периодически разгружается из установки и анализируется хроматографическим методом. В течение 6 ч дозатором подают 480 мл.,;;,(442 г) 2,3-дигидропирана и получают 364,4 г тетрагидропирана, что соответствует выходу 80,5%. Производительность 296 , непрореагировавшего 2,3-дигидропирана 20%.

П р и м е р 4. Как в примере 3, в реакторе с 200 мл никель-хромового катализатора с включенной циркуляцией водорода поднимают температуру до 168°С. Включают дозирующий насос с подачей 2,3-дигидропирана

0 240 мл/ч. Температура в слое катализатора поднимается до 184°с среднее давление 20- атм. В течение 4 ч дозатором подают 960 мл (883 г) 2,3-дигидропирана и получают 380 г тетрагидро5пирана, что соответствует выхбду 42%. Производительность 464 . Непрореагировавшего 2,3-дигидропирана 0,2%. .

П р и м е р 5. Как в примере 3,

0 в реакторе с. 200 мл никель-хромового катализатора с включенной циркуляцией водорода поднимают темпеpaTS y до 155 С. Включают дозирующий насос с подачей 2,3-дигидро- пирана 105 мл/ч. Температура в слое

5 катализатора поднимается до , среднее давление водорода примерно 22 атм. В течение 8 ч дозатором подайт 840 мл ,(773 г) 2,3-дигидропирана и получают 779,5 г тетрагидро0пирана (djc) 0,885), что cooTBelccTвует выходу 98,5% мол. Производительность 476 г/Лад ч. Непрореагировавшёго 2,3-дигидропирана 1,4%.

Т а б л и ц а 1

1,3 1,0 0,52

а б л и ц а 2

464

0,2

42 70 79 625 374

20,0

формула изобретения Способ получения тетрагидропира:на ка аШтйческим гидрированием , 2,3-дигИдаопирана на никельсодеряеацем катализаторе при повышенных емйера урё и давлении, о т л и ч а К) Щ и и с я тем, чтоу с целью увеличения проиэводнтельнЪсти й упррадени я процесса, ,в качестве никельсодёржащего катализатора используют нинель-хромовый катализато и проадес проводят при температуре 120-185 С, давлении 20-26 атм и объемной скорости исходного 2,3-дигидропирана 0,4-0,83 и войррода

50 0,5,ч-,,.;,. ,..л..;,х:;:г; ::.;-: -Л; . источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

.Продолжение таблицы 2

39l.Nae8 iikTE.,HoevNL.J:Oprf.Chem, 1977 42 № 2 372

2 ВарЬп%Р Hasiak В, LqcetCh.&.C.f.Acaa i.,SeP.C., 1975, 281, W 21,889. 3, Патент Франции 1165673, fi кл. С 07d , .28.10.58.,

4:Апаги$Т),ТоИп8дЬ XR OrV-Synthesis

1943, 23, 90. 5.Рс1иеК.«Виее.8ос.СЫт.1933, ВЗ, 1489,

0Исследования в области синтеза и катализа органических соединений, Вып, 5, Саратов, 1975,с. 17,

45 №851692, кл, С (2) С, опублик. 1960 (прототип),, .