Способ получения -кетокарбоновой кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C59/185 C07C62/18 C07C51/06 

:54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ci.-KETOKAPBOHOBOR КИСЛОТЫ

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к способу получения о1-кетокарбоновых кислот, применяющихся для синтеза гербицидов. Известны способы получения oL-кетокарбоновых кислот путем омыления соответствующих нитрилов с помощью концентрированной соляной кислоты. Недостатками этих способов является низкий выход целевого продукта Наиболее близким по технической .сущности и достигаемым результатам является способ получения, например о -кетомасляной кислоты путем взаимо действия пропионилнитрила с концентрированной кислотой и полученный при этом продукт обрабатывают разба ленной соляной кислотой при нагрева нии на водяной бане. Выход целевого продукта составляет 40% 1. Недостатком известного способа яв ляется низкий выход целевого продукта.. Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта. Поставленная цель достигается описываемым способом получения о -кетокарбоновой кислоты общеЛ Л015мулы R-C-C-COOH, где R.( - алкил, содержащий ., ; , R2-H; алкил содержащий или R2 и R образуют кольцо , которое может быть заметено хлором, алкилом, содержащим R-Н; путем обработки соответствующего нитрила при температуре от -30 до +35°С вначале газообразным хлористым водородом в среде инертного органического растворителя, обычно этиленгликольдиметилового, диэтилового, изопропилового эфиров хлористого метилена, толуола, а затем водой, при использовании соотношения исходных реагентов нитрил - HCI - вода 1:0,6 - 8:1-11, с последующим гидролизом образовавшегося амида. Выход целевого продукта составляет 75%. Отличительными признаками процесса является проведение кислотного гидролиза путем пропускания газообразного хлористого водорода через нитрил, растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35°С с последующей обработкой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при со отношении нитрил - НС1 - вода 1:0,6 8:1 -11, что позволяет повысить выхо целевого продукта. Исходный нитрил получают путем вз имодействия соответствующих галоидангидридов карбоновых кислот с CuCN в смеси из 1-10 вес,ч. инертного нитрила карбоновой кислоты и 0,5 20 вес.ч. инертного органического растворителя при температуре 50-180° Это взаимодействие также возможно в присутствии смеси из 0,1-5 вес.ч. цианида щелочного металла и 0,05 2 вес.ч. соли меди (1) вместо CuCN. В качестве инертных органических растворителей могут применяться угле водороды, как толуол, хлорирован ные углеводороды, как дихлорметан и кетоны как ацетон..Особенно пригодны простые эфиры, как диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, этиленгликольдиэфир, и также циклические простые эфиры, как диоксан. Также используют смеси этих растворителей Пример 1. В защищенный от влаги и снабженный трубкой для ввода газа аппарат при перемешивании помещают 97,1 г (1,0 моль) изопропилглиоксилонитрила и 250 мл этиленгликоль диметилового эфира и охлаждают до . Затем подают сильный ток газообразного НС1, пока не пропустят 146 г ;(4,0 моль) . После чего в течение 10 минут, прикапывают 21,6 г (1,2 моль) воды при при этом температура при перемешивании в тече ние 2 ч повышается до 0°С. Затем пропускают сильный ток азота и удаля ют избыточный хлористый водород. Раствор, выпаривают при 40°С в вакууме водоструйного насоса, причем остается желтоватая смесь кристаллов и маточного раствора. Остаток смешивают с 1 л 2 н.раствора НС1 и нагревают в течение часа при перемешивании при 100°С. После охлаждения водную фазу экстрагируют трижды по 100 мл уксусного эфира и объединенны органические фазы подвергают Фракционной перегонке. Выделяют 94 г ci-OK сиизовалериановой кислоты, что соответствует выходу 81% по отношению к использованному нитрилу кетокислоты Кетокислота имеет т. пл. 75-7б С пр 20 мбар. При охлаждении она застыва ет с образованием твердого вещества т. пл. которого составляет 30-31 С. Мол. вес 116. Вычислено, %: С 51,7; Н 6,9. .CgHgOj. Найдено, %: С 51,4j Н 6,8. Пример 2. Следуют методике примера 1, однако вместо изопропилглиоксилонитрила используют 111,1 г (1,0 моль) нитрила of оксон:юкапроновой кислоты, диэтиловый эфир в качестве растворителя. Объединенные после экстрагирования органические фазы также подвергают Фракционной перегонке. Вьщеляют 125 г г;,-оксиизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 96% по отношению к использованному нитрилу кетокислоты. Кетокислота имеет т. пл. 84-85°с при 20 мбар. Мол,, вес 130. Вычислено, %: С 55,4;-Н 7,8. б юО-ьНайдено, %; С 55,5; Н 7,7. Пример 3. Следуют методике примера 1, однако вместо исходного изопропилглиоксилонитрила используют 111,1 г (1,0 моль) нитрила 0,1-1-оксо-2-метилвалериановой кислоты, а в качестве растворителя применяют смесь 100 ,мл толуола и 200 мл диизопропилового эфира. При фракционной перегонке получают 109 г D,1-3-метил-2-оксовалериановой кислоты, что соответствует выходу 83,7% по отношению к использованному нитрилу кетокислоты. Кетокислота имеет т. кип. 83°С при 19 мбар. Мол.вес 130. Вычислено, %: С 55,4; Н 7,7. ,. Найдено, %: С 55,45; Н 7,9. Пример 4. В аппарат при перемешивании помещают 95 г (1,0 моль) циклопропилглиоксилонитрила в 400 мл диэтилового эфира и при -20°С вводят 182,5 г (5,0 моль) газообразного НС1. Затем при перемешивании прикапывают 19,6 г (1,1 моль) воды при -20°С и потом раствор в течение 4 ч медленно нагревают до . После того как температура при подогреве достигнет , к раствору при температуре 010°С прикапывают разбавленный раствор NaOH до тех пор пока рН водной фазы не достигнет величины 8. Затем органическую фазу отделяют и выпаривают в вакууме. Остаток белого цвета кристаллизуют из воды и высушивают в вакууме при 40°С. Выделяют 97,5 г амида циклопропилглиоксшювой кислоты в виде кристаллов белого цвета; т. пл. 111-112 С. Это означает выход 87,5% по отношению к использованному нитрилу кетокислоты. (молекулярный вес 113). Вычислено, %: С 53,1; Н 6,34; N 12,39. Найдено, %: С 52,7; Н 6,4; N 12,25. Полученный амид кипятят с обратным холодильником в 1 л 2 н.раствора КОН, причем имеет место интенсивное выделение аммиака. По окончании выделения аммиака, охлаждают и рН раствора, при охлаждении, с помощью полуконцентрированной НС1 доводят до 1. Затем экстрагируют три:кдрл по 100мл хлористого метилена. Объединенные о.л Л11ич(.ские фазы выпаривают и остаток иоддвергают фракционной вакуумной nej-xiгонко. Выделяют 95 г циклопропил 1;1иоксилбвой кислоты, что составляет выход 82,4%, по отношению к нитрилу кетокислоты и 94%, по отношению к использованному амиду. Кетокислота имеет т. кип. 88с при 23 мбар. Пример 5. Следуют методике, описанной в примере 4, однако вместо циклопропилглиоксилонитрила использу ют 178 г (1,0 моль) нитрила (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты. После кристаллизации из уксусного эфира получают 168 (85,7% от теории) амида (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиок силовой кислоты; т. пл. 92-93С. С/НтС1„М02 (молекулярный вес 196) Вычислено, %: С 36,72; Н 3,6; N 7,15; С1 36,2. Найдено, %: С 36,92; Н 3,7; N 7,2; С1 35,9. Полученный амид далее омыляют как описано в примере 4. При фракционной перегонке выделяют 136,5 г (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксилово кислоты, что соответствует выходу 81 по отношению к использованному амиду. Кетокислота имеет т. пл. 52-54 С (молекулярный вес 197). Вычислено, %: С 36 ,5; Н 3,65; С1 36,0. Найдено, %: С 36,8; Н 3,6; С1 35, Пример 6 . Следугот методике примера 4, однако, в качестве нитрила используют нитрил-(2,2-дихлор-1,3 -диметилциклопропил)-глиоксиловой кислоты. Получают 72% кетокислоты, по отношению к нитрилу-(2,2-дихлор-1,1,3-диметилциклопропил)-глиоксиловая кислота имеет т. кип. 115°С при 1 мбар. Мол. вес 211. Вычислено, %: С 39,8; Н 3,79; С1 33,65. . Найдено, %: С 40,1; Н 3,85; С1 33,27. Пример 7. Опыт проводят, ка описано в примере 1, однако вместо цианида изомасляной кислоты применяют 90,5 г (0,5 моль) цианида каприно вой кислоты. Выделяют 64 Гс -оксоундекановой кислоты что соответствует выходу 64%, считая на цианид кислоты Кетокислота перекристаллизованная из бензина имела т. пл. 55°С. Мол. вес 200. Вычислено, %: С 65,95; Н 10,07. С-)1 2.о гНайдено, %: С 65,75; Н 9,90. Пример 8. Опыт проводят, как описано в примере 4, однако вместо цианида циклопропанкарбоновой кислоты применяют 137 г (1,0 моль) цианида циклогекслнкарбоновой кислоты. Амид циклогектилглиоксиловой кислоты, выделенный в качестве промежу точного продукта, имел т. пл. . Выделяют 117 г циклогексилглиоксиловой кислоты, что соответствует выходу 75%, считая на введенный цианид кислоты, Кетокислота имела т. кип. при 5 мбар. Мол. вес 156. Вычислено, %: С 61,53; Н 7,69. Найдено, %: С 61,53; Н 7,71. Пример 9. По аналогии с примером 4 получены следуюшие кетокислоты. В таблице приведены показатели С(.-кетокислоты (R-СО-СООН) из ацилцианидов. Пример 10. В смесь, состоящую из 89 г (0,5 моль) нитрила (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиокси.повой кислоты и 300 мл дииьопропилового эфира, которую вьщерживают при перемешивании при 30-35 С, пропускают сильный поток газообразного НС1. После того, как смесь насыщена НС1, (введено 73 г, 2,0 моля) при той же температуре и при легком дальнейшем улучшении НС), добавляют по каплям 20 мл воды и продолжают перемешивать в,течение 2 часов. Раствор непосредственно после этого испаряют в роторном испарителе и твердый остаток перекристаллизовывают из этилацетата. Получают 66 г (67% от теории) амида (2,2-дихлор-1-метилциклопропмл)-глиоксиловой кислоты; т. пл. 92-93°С. Омыление проводят аналогично описанному в примере 5. СНд, ( - СН С1-СНо-СН -СН, Пример 11. Раствор 11,1 г (1,0 моль) цианида изовалериановой кислоты в 350 мл метиленхлорида охаждают до -20С и затем при этой телтературе в раствор подают 22 г (0,6 моль) газообразного хлористого водорода. Затем по каплям добавляют 20 мл (1,1 моль) воды при осторожном еремешивании. От органической фазы

..

.

:,« 7

793376

врда отделяется при этом в виде льда Зйтем при перемешивании смесь надрезается до -5°С при этом наступает спонтанная реакция и лед тает. Раствор Упаривают. Остается 221 г сырого амида оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 94% от теории, считая на цианид кислоты. Амид имеет т. пл. 76-78°С. Последующее омыление проводят как описано в примере 5.

Пример 12. Опыт проводят ка описано в примере 10, однако вместо 20 мл воды применяют лишь 10 мл воды (0,55 моль). После испарения остается 65,1 г амида кислоты, что соответствует выходу 52%, считая на цианид кислоты или 94,5%, считая на воду. Омыление проводят аналогично примеру 5.

Пример 13. В11,1г (0,1 моль) цианида изовалериановой кислоты в 25 мл этиленгликольдиметилового эфира при перемешивании при от -15 до вводят 10,5 г газообразного хлористого водорода. По окончании введения хлористого водорода, при той же температуре по каплям добавляют 20 мл воды (1,1 моль), при этом частично наступает кристаллизация. Непосредственно после этого смесь выливают в 100 г раздробленного льда и образовавшиеся кристаллы отсасывают после кратковременного стояния. Кристаллы высушивают. Остае ся 10,3 г амида (-оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 80% считая на использованный цианид кислоты. Последующее омыление проводят как в примере 5.

Пример 14. Опыт проводят как описано в примере 1, однако, вместо цианида изомасляной кислоты использовали 83 г пропионилцианида. Были выделены 76,5 г ct-кетомасляной

8

кислоты, что COOT:, -vr С1 пуе.Т в-,1хс-)Лу 75% по отношению к использгипит ому цианиду кислоты.

Формула изобретения

, R.O

И и

R-C-C-COOH,

где R - алкил, содержащий J алкил, содержащий , или R 2 и R .образуют кольцо , которое может быть замещено хлором, алкилом, содержащим R-Н, путем кислотного гидролиза соответствующего нитрила и последующим дополнительным гидролизом полученного продукта, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта кислотный 1 идролиз проводят путем пропускания газообразного хлористого водорода через нитрил, растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35°С с последующей обработкой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при соотношении нитрил - НС1 -- вода 1:0,6 - 8:1 - 11.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. L. Claisen, Е. Moritz.Ber dtsch chem. ges 1880, 13, 2121-2122 (прототип) .