Способ получения 1,3-бис/карбоксиметил/ адамантана Советский патент 1982 года по МПК C07C53/138 

(Б) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1 ,3-БИС (КАРБОКСИМЕТИЛ)АДАМАНТАНАИзобретение относится к синтезу производных адамантана, а конкретно к способу получения 1,(кapбoкcи мeтил)aдaмaнтaнa, который может быт использован в химической и фармацевтической промышленности в качестве .полупродукта для получения полимеров и лекарственных веществ. Известны различные способы получения 1,(карбоксиметил)-адамантана, например к смеси, содержащей адамантан или его алкилпроизводное, концентрированную серную кислоту или концентрированную серную кислоту, содержащую трифторид бора, по каплям добавляют трет-бутиловый спирт и хлористый винилиден, затем добавляют дымящую серную кислоту и вторично добавляют смесь, содержащую хлористый винилиден и трет-бутиловый спирт 1,3-Бис(карбоксиметил)адамантан выделяют разложением реакционной массы водой, отфильтровывают выпавший осадок, который очищают переосаждением из щелочного раствора и получают 55%-ный выход целевого продукта Cl. Однако необходимость применения в качестве катализатора трехфтористого бора - дорогостоящего и токсичного вещества, невысокий выход целевого продукта ограничивают широкое использование этого способа. Известен одностадийный способ получения 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана, заключающийся в обработке адамантана (6,8 г), суспендированного в смеси циклогексана (50 мл), 95%-ной серной кислоты (80 мл), эфирата трехфтористого бора (2 г), раствором 1,1-дихлорэтилена (58,2 г) в 22,2 г трет-бутилового спирта в течение 2 ч при . Одновременно с 1,1-дихлорэтиленом в течение того же времени добавляется 70 г 23%-ного олеума. Затем смесь перемешивается еще 2 ч. Выход сырого продукта 8 %, чистого 60 % 2. Недостатками этого процесса являются низкий выход и использование для проведения взакмодействия адаман тана с 1,1-дихлорэтилбном сложной каталитической системы из BF, H SOjif циклогексана, трет-бутилового спирта большой расход серной кислоты (fS мл на 1 г исходного соединения), а такж добавление в процессе реакции высоко процентного олеума, что ухудшает тех нологичность процесса, увеличивая ег коррозионность и количество кислых стоков. Кроме того, известен способ получения 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана, согласно которому к смеси 150 вес.ч. 951-ной H,|S04,6,8 г адамантана и 0 мл циклогексана при добавляют по каплям сМесь 22,2 г трет-бутилового спирта (служащего окислителем) и 58,2 г 1,1-дихлорэтилена, а из другой капельницы 70 вес.ч. 25%-ного олеума в течение 2 ч. Затем смесь перемешивают еще 2 ч. Целевой продукт выделяют, выливая реакционную массу на лед, с последующей экстракцией органического слоя эфиром. Затем экстракт обрабаты вают 5%-ным раствором едкого натра, щелочной раствор подкисляют и выпавший осадок отделяют фильтрованием. После промывки, сушки и перекристаллизации получают 8,2 г 1,3-бис(карбо ксиметил) адамантана, выход б5 % Гз|. Недостатками способа являются низкий выход целевого продукта, боль шой расход серной кислоты С 8 мл на 1 г исходного соединения),использование при выделении 1,3-бис(карбок симетил) адамантана экстракции и пере кристаллизации, что ухудшает технологичность процесса. Наиболее близким к предложенному является способ получения 1,3-бис Гкарбоксиметил)адамантана, заключающийся во взаимодействии либо адамантана, либо 1-карбоксиметиладамантана с 1,t-дихлорэтиленом в смеси азотной кислоты с серной или олеумом при (-5) - (+25). Получение из адамантана ведут в смеси серной и азотной кислоты с 60%-ным олеумом .(100 мл смеси на 1 г исходного соединения) с выходом в течение 3,5 ч, а получение из 1-карбокси метиладамантаном (5 г) ведут при обработке его 1,Т-дихлорэтиленом (20 мл) в смеси 503;-ной азотной (7 мл) и серной (45 мл) кислот в течение 1,5 ч при 10-15 С. 1,3-Бис(карбоксиметил)адамантан выделяется в виде осадка при разбавлении реакционной массы водой. Осадок отфильтровывают и перекристаллизовывагот. Выход 86 % С Однако данный способ характеризуется недостаточно высоким выходом целевого продукта, большим расходом серной кислоты (9 мл на 1 г исходного соединения) и связанное с этим повышенное количество нежелательных кислых стоков. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и сокращение расхода реагентов. Поставленная цель достигается тем, 4TO согласно способу получения 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана путем взаимодействия 1-карбоксиметиладамантана с 1,1-дихлорэтиленом в среде серной и азотной кислот, процесс ведут в присутствии нитрита натрия или калия при мольном соотношении 1-карбоксиметиладамантан: азотная кислота:серная кислота: 1,1-дихлорэтилен 1:1:20:0,1-0,5:Ю и температуре 10-25 С. По предлагаемому способу 1-карбоксиметиладамантан растворяют в кислой среде, состоящей из смеси серной и азотной кислот с нитритом натрия или калия и обрабатывают 1,1дихлорэтиленом. Смесь серной и азотной кислоты является окислителем, приводящим к образованию карбкатиона в положении 3 адамантанового цикла, который присоединяется по двойной связи 1,1дихлорэтилена. Использование нитрита натрия или калия способствует возрастанию скорости как образования адамантилкатиона, так и присоединения его по Д -связи в 1,1-дихлорэтилене. Это связано с образованием нитрозокатиона N0 Из HNOj, получающейся при взаимодействии нитрита Na(K) с серной кислотой. Положительный заряд в нитрозо-катионе скомпенсирован в меньшей степени, чем у нитроний-катиона, вследствие чего нитрозо-катион обладает большей способностью к отрыву гидрид-иона. Образующийся продукт HNO окисляется HNOj до и процесс повторяется. Наличие в реакционной среде Na может способствовать увеличению скорости присоединения адамантилкатиона по кратной связи, вызывая его поляризацию. Увеличение скорости протекания этих двух процессов приводит к возрастанию выхода 1,3-биc(кapбoкcимefил)aдaмaнтaнa и сокращению расхода реагентов, в маетности, серной и азотной кислот,.и позволяет считать, что нитрит проявляет каталитическое действие в этом процессе. Оптимальным соотношением является сооТношение 1-карбоксиметиладамантан азотная кислота: серная кислота: нитрит натрия (калия) : 1,1-дихлорэтилен 1:1:20:0,2:10, так как экспериментальные данные показывают, что увеличение содержания нитрита до 0,5 мольных долей не приводит к даль нейшему увеличению выхода целевого продукта. В реактор типа Simax, снабженны мешалкой, рубашкой и змеевиком для охлаждения, капельной воронкой и термометром помещают 0,33 л 98%-ной азотной кислоты (7,7 моль), 9 л () серной кислоты (156 мол 5,3 г (0,07 моль) нитрита натрия. Реакционную смесь охлаждают до и постепенно вносят 1,5 кг (7,7 мол 1-карбоксиметиладамантана. При этой температуре в течение 10 ч прибавля ют 6 л 1,1-дихлорэтилена (77 моль). Мольное соотношение 1-карбоксиметил адамаитан: азотная кислота: серная кислота: нитрит натрия: 1,1-дихлорэтилеи 1:1:20:0,1:10. После окончания реакции смесь выливают в охлажденную воду. Выпавший осадок 1,3бис(карбоксиметил)адамантана отфиль ровывают и переосаждают из щелочи. Выход 1,75 кг (90 %). Тпд 235-23б Чистота согласно ГЖХ 100 (анализируют в виде диэтилового эфира на хроматографе Цвет - 100 с колонко 2м 2мм SE - 30 на хроматоне MAW). kOAOHKVT Т 7 Ц Г газ-носитель испарителя Элементный анализ. Найдено, : С 67,32; Н 8,31. Вычислено,: С 66, Н 7,99. 9 - 4 Опыты при других соотношениях еагентов выполняют аналогично. Результаты экспериментов приведеы в таблице. Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ получения 1,3бис(карбоксиметил)адамантана позволяет повысить выход целевого продукта до 92%, сократить мольный расход азотной кислоты в 3 раза, а объемный расход в 7 раз, уменьшить в 1,5 раза объемный и мольный расходы серной кислоты, что ведет к снижению в 1,6 раза нежелательных кислых , стоков после реакции. Сокращение времени процесса по предлагаемому способу в 1,5 раза приводит к большей экономичности, так как в единицу времени может быть получено в 1,6 раза больше целевого продукта. Загрузка исходного соединения одинакова во всех опытах. При сравнении предлагаемого и известного способов по получению 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана с большими загрузками оказывается что увеличение загрузки по исходному компоненту в 300 раз ведет к увеличению времени реакции до Н ч, так как прибавление 6 л 1,1-дихлорэтилена за 1,5 ч невозможно из-за интенсивного вспенивания реакционной массы вследствие выделения хлористого водорода и большого разогрева, так как растворение 1,1-дихлорэтилена в смеси серной и азотной кислот происходит с выделением тепла. Согласно данным ГЖХ целевой продукт имеет высокую чистоту и позволяет отказаться от очистки целевого продукта перекристаллизацией, что ведет к дополнительному сокращению продолжительности всего процесса и исключению расхода реагентов, применяемых на этой стадии.

sg

r r

M

r cr

-Яm cTi

о0)

7 ЭЕ о

1Л U

.

- CM

Формула изобретения

Способ получения 1,3-бис(карбокси ет лл аг(а(ан-га а взаимодействием 1-карбоксиметиладамантана с 1,1-ди- $ хпорэтиленом в среде серной и азотной кислот при 10-25 0, от ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения выхода и сокращения расхода реаген / тов, процесс ведут в присутствии нит--10 pиta калия или натрия при мольном соотношении 1 - карбоксиметиладамантан: азотная кислота: серная кислота: нитрит натрия (калия):1,1-дихлор;этилен 1:1:20:0,1-0,5:10.t

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Авторское свидетельство СССР № 83393, кл. С 07,С 61/12, 1972 (пртотип) .