Способ получения @ -пиронов Советский патент 1982 года по МПК C07D309/40 A23C9/156 

Изобретение относится к новому способу получения у пиронов общей фор мулы он где R - атом водорода, метил или эти Эти соединения могут быть использованы в качестве пищевых добавок. Известен способ получения соедине ний формулы 1, заключающийся в том, что каменовую кислоту, которую получают окислением койевой кислоты с по следующей циклизацией,многостадийным превращением переводят в у-пирон, ис пользуя декарбоксилирование, алкилир вание и восстановление lj. Недостатком данного способа является его многостадийность и труднодоступность исходной каменов эй кислоты. Цель изобретения - упрощение процесса и расширение сырьевой базы. Эта цель достигается согласно спообу, заключающемуся в том, что соеди ение формулы R -ЙЯ где R - имеет указанные значения, подвергают взаимодействию с галогеном при температуре от -70 до в присутствии спирта общей формулы ROH (Ml), где R - метил или этил, или электролизу в присутствии спирта формулы 11 I,полученное соединение обт щей формулы - I 1 I лр I I j ., (. где R и R имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с ангидриом сильной кислоты с рН от -6 до k при температуре от до температу ры окружающей среды с образованием соединения общей формулы сх° где R и R« имеют указанные значения, с последующим его взаимодействием с перекисью водорода в среде инертно го органического растворителя в присутствии щелочи при температуре, и полученное соединение форму лы К {Nr. где-Я и R имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с минераль ной кислотой, кислотой Льюиса, кислoтнoй ионообменной смолой или органической кислотой при 25-160 С. В качестве ангидрида сильной кислоты предпочтительно используют ангидрид органической кислоты, а в качестве кислоты на последней стадии предпочтительно используют серную кислоту, трифторэфират бора, хлорид цинка, тетрахлорид олова, п толуолсульфокислоту или муравьиную кислоту П р и м е р 1. В трехгорлую круг лодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, воронкой для добавления реагентов, снабженной рубашкой, термометром и конденсатором из сухог льда, добавляют 2.2,k г (0,2 моль) 1-(2-фурил)-этанола, 100 мл метанола в 21,1 г (0,2 моль) карбоната натрия И смесь охлаждаютдо О С с использов нием водно-ацетоновой бани. К быстро перемешиваемому раствору затем добав ляют по каплям холодный (-ЗО-с) раст вор хлора (11,0 мл, 0,2 моль) в метаноле. Добавление хлора регулируют для поддержания температуры ниже 40°С. Добавление занимает около 2ч. После добавления реакционную смесь перемешивают при температуре водяной бани в течение 30 мин, а затем ей дают возможность подогреться до комнатной температуры. Получающуюся сус пензию фильтруют, метанол удаляют в вакууме, остаток экстрагируют бензолом и пропускают через пробку из оки си алюминия в качестве окончательног фильтра Удаление бензола дает 31,9 ( 2 ,5 дигидpo- 2-(1-oкcиэтил)-2,5 -димetoкcифypaнa. Продукт может использоваться без дальнейшей очистки или он может быть перегнан, т.кип.уТЗ78°С/5 мм. Вычислено, : С 55,22; Н 8,11. Cg . Найдено, %: С 53, Н 8,0. Пример 2. Способ по примеру 1 повторяют с использованием фурфурилового спирта, получая 2,5-дигидро-2-оксиметил-2,5 диметоксифуран, т.кип. 80-82°С/5 мм. Способ по примеру 1 повторяют с использованием фурфурилового спирта, получая 2,5 Дигидро-2-оксиметил-2,5-диметоксифуран с т.кип. 102°С/10 мм. Пример 3. Способ по примеру 1 повторяют с использованием 1-(2-фурил)-этанола с заменой метанола изрпропанолом, получая 2,5-Дигидро7 (.1-оксиметил -2,5-ди-(изoпpoпил Фуран, т.кип. 62-6 С/0,05 мм. Пример 4. В небольшой стек- . лянный сосуд для электролиза, имеющии угольный анод и никелевый катод, помещают 50 мл метанола, 0,5 мл концентрированной серной кислоты и 1,12 (0,01 моль) 1-(2-фурил )-этанола, и раствор охлаждают до -20С. Электролиз затем осуществляют с использованием прибора стабилизатора напряжения (гальваностат), установленного для обеспечения постоянного тока 0,6 А. По истечении времени реакции в 30 мин, реакционную смесь выливают в воду и выделяют продукт 2,5-Дигидро-2-(1-оксиэтил -2,5-диметоксифуран с помощью экстракции хлороформом. Пример 5- В двухлитровую трехгорлую круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, капельной воронкой и термометром, добавляют tOO мл муравьиной кислоты и 20 мл метанола. К раствору добавляют 2,5 дигидро-2-(1-оксиэтил)-2,5-диметоксифурана Ю , г (0,6 моль) в 0 мл метанола. Добавление по каплям тре.бует 15 мин. Реакционную смесь выливают в 1 л воды и экстрагируют 3 раза 500 мл порциями хлороформа. Объединенные хлороформные смывки промывают водным раствором бикарбоната натрия и солевым раствором. Хлороформный раствор упаривают, получая 76 г (891) неочищенного 6-метокси-2-метил-2Н-пиран-3(6Н)-она в виде светлокоричневого продукта. Неочищенный материал можно использовать или перегнать при давлении 2 мм, 50-52 С (82-85°С) 30 мм. Пример 6. Способ по примеру 5 повторяют с использованием 2,5 -дигидро-2-оксиметил-2,5 диметоксифурана, с получением промежуточного 6-метокси-2Н-пиран-3(6Н)-она, т.кип, 60-66°С/Й мм, 76-81 0/ 23 мм. Выход без перегонки . Пример 7. Способ по примеру 5 повторяют с использованием 2,5 Дигидро-2-(1-оксипропил)-2,5-Диметоксифурана с получением 6-метокси-2-этил-2Н-пиран-3-(бН)-она, т.кип 79 ВОС/1Д мм. Выход неочищенного продукта 86. После перегонки выход составляет 57. Пример 8. Способ по примеру 5 повторяют с 2,5 Дигидро-2-(1-оксиэтил)-2,5-диизопропоксифураном получая 6-изопропокси-2-метил-2Н-пиран-3(бН)-он, Выход неперегнанного продукта 67 от теоретического, .ПНР (CDCI) 6,75 (Н, С 1 д.); 6,05 (1Н, д.); 5,25 (1Н, д.), f4,55 (1Н, к,) 3,9-«,3 (IH, м); 1.,1-1,6 (9Н, м). Пример 9. Способ по примеру 8 повторяют с заменой муравьиной кислоты трифторуксусной кислоты, пол чая тот же самый продукт с выходом . Процедуру по примеру 5 повторяют с использованием 5 вес./обД лимонно кислоты в муравьиной кислоте вместо муравьиной кислоты. Выход неперегнан ного продукта 87%; выход по данным анализа ГЖХ составляет 79. Процедуру примера 5 повторяют с использованием трифторуксусной кисло ты вместо муравьиной кислоты. Выход неперегнанного продукта 88%; выход при ГЖХ составляет 83%. Пример 10. В трехгорлую кру лодонную колбу, снабженную воронкой для добавления реагентов, низкотемпе ратурным термометром и мешалкой, добавляют раствор 5,0 г (0,029 моль) ,5 Дигидро-2-(1-оксиэтил)-2,5 дииетоксифурана в диэтиловом эфире (10 мл)5 и раствор охлаждают до -40° К данному раствору затем добавляют по каплям 1,6 мл концентрированной серной кислоты и черную смесьперемешивают в течение 5 мин при , выливают в воду, и по способу примера 5 выделяют 6-метокси-2-мё тил-2Н-пирен-3(6Н)-он. Выход неперегнаиног продукта 3,64 г (89%); выход по данным анализа ГЖХ составляет 57%. 9 6 Пример 11.8 сухую колбу добавляют 1,05 г (0,007 моль) 6-метокси-2-метил-2Н-пиран-3-(2Н)-она, растворенного в 20 мл изопропилового спирта, и колбу охлаждают до 0°С. Затем добавляют 0,5 г (0,0059 моль) бикарбоната натрия и 2,0 мл (0,023 моль) 30% перекиси водорода, и реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение около 2 м. Реакционную смесь выливают в 100 мл воды, воду экстрагируют хлороформом, с последующим концентрированием, получая 2-метокси-4-метил-3,7 Диоксобицикло-(4.1.0)-гептан-5-он в виде масла, который перегоняют при 70-90°С/ /3 мм. Аналитический образец очищают с помощью газовой хроматографии. Вычислено, %: С 53,16; Н 6,37. ЧН,о04Найдено, %: С 52,90; Н 6,27. Пример 12. Способ по примеру 11 повторяют с 6-метокси-2Н-пиран-3(6Н)-оном, получая Д-метокси 3 ,7 Диоксобицикло-( . . 0)-гептан-5-он. Вычислено, С 50,00; Н 5,59. Сь вЧНайдено, %; С 50,09; Н 5,81. Пример 13- Способ по примеру 11 повторяют с 6-метокси-2-этил-2Н-пиран 3(6Н)-оном,получая +,2-нетокси-4-этил- 3,7 диоксобицикло-(k, .0)-гептан-5-он. Вычислено, %: С 55,81; Н 7,02. 9 . . Найдено, %: С 55,95; Н 7,. Пример 1. В 75 мл колбу добавляют 2, г (.0,02 моль) 6-метокси-2-метил-2Н-пиран-ЗСбН)-она, 10 мл воды и 10 мл изопропанола. Раствор охлаждают до 0-5°С, величину рН доводят до 7,0-9,0 с помощью 1 н. гидроокиси натрия. Затем по каплям добавляют 2,1 мл 30% перекиси водорода, а также по мере необходимости для поддержания постоянной величины рН добавляют гидроокись натрия. Для поддержания температуры ниже- lO.C необходимо охлаждение. После добавления перекиси реакционную смесь перемешивают при 8-10°С в течение примерно одного часа, выливают в воду и раствор экстрагируют хлороформом. Удаление . растворителя дает 2,99 г (9,5%) , {2-метокси- -метил-3,7-диоксобицикло-(.1.0)-гептан-5-онав виде светлого масла. При температуре реакции выше и при рН выше 9,5 или ниже 6,5 получают более низкий выход. Те же результаты получаются при замене изопропанола водой. Пример 15. В колбу с конденсором добавляют 3,7 г (0,023 моль) . 2-метокси- -метил-3,7 Диоксобицикло- С.1.0)-гептан-5 она и 50 мл 2 М серной кислоты. После нагревания данного двухфазного раствора в течение 1,5 ч при температуре дефлегмации реакционную смесь охлаждают , доводят до рН 2,2 с помощью 6 н. гидроокиси натрия, экстрагируют 3 раза 100 мл объемами хлороформа, объединенные экстракты в растворителе концентрируют, получая мальтол.. Пример 16. Способ примера 15 Р повторяют с 2-метокси- -этил-3,7-Диоксибицикло-С..0)-гептан-5-оном, получая этилмальтон (т.пл. 90-93°С) с 2-метокси-3,7 Диоксобицикло-(.1.0) - гептан-5-оном, получая пиромаконовую кислоту (т.пл. ПЗ-115°С). Пример 17. В сосуд высокого давления Витона емкостью 250 см добавляют г (0,02 моль) 2-метокси-А-метил-3,7 Диоксобицикло-(4.1 .0)-гептан-5 она и 50 см 2 М. серной кислоты. Сосуд герметизируют и нагревают до l iO-ieO C в течение 1-2 ч. После охлаждения реакционную смесь обрабатывают как в примере 1, получая мальтол. Пример 18. В небольшую колбу добавляют 1,58 г (0,01 моль) 2-метокси-4-метил-З,7 диоксобицикло-(4.1.0)-гептан-3 она и 25 мл бензола с после дующим добавлением 3,7 мл эфирата трехфтористого бора. После перемешивания в течение 2k ч при 25°С растворитель удаляют, остаток экстрагируют хлороформом и хлороформ удаляют, полу чая мальтол. Те же результаты получаются, когда эфират трехфтористого бора заменяется п-толуолсульфокислотой, муравьиной кислотой, хлористым цинком или четыреххлористым оловом. Пример 19. В полиэтиленовом контейнере в атмосфере азота перемешивают раствор 1-(2-фури|1)-этанола 7,2 г в 15 мл ацетона при погружении .8 ледяную баню при . На протяжении примерно 1-2 мин из полиэтиленовой струной бутылки добавляют холодный. () раствор фтористоводородной кислоты ( 3 мл ) в 5 мл ацетона. 9 68 Сразу же после добавления реакционная смесь становится коричневым раствором, и по данным тонкослойной хроматографии реакция по существу завершаэтся после 20-30 мин нахождения при Данной температуре (. При перемешивании в общей сложности в течение 2 ч температуру ледяной бани медленно .повышают до 1б°С. Реакционную смесь разбавляют 200 мл метиленхлорида, промывают 100 мл воды, а затем 50 мл воды. Объединенные водные экстракты промывают 50 мл свежего метиленхлорида. Объединенные метиленхлоридные экстракты перемешивают энергично с 200 мл воды, величину рН доводят до с помощью 0,5 н. гидроокиси натрия раствора. Слои разделяют и водную часть промывают 50 мл метиленхло Метиленхлоридные экстракты объединяют и сушат над безводным сульфатом натрия,к которому добавляют небольшое количество активированного древесного угля. Смесь фильтруют и концентрируют до желтого масла, 7,3 г. Неочищенное масло перегоняют в высоком вакууме при погружении колбы, содержащей неочищенное масло при 110°С в пе.чь Кугельрор. Перегнанный материал собирают в баллоне, который охлаждают путем завертывания его в хлопок, погруженный в смесь сухого льда и ацетона при -72С. Вес перегнанного масла, т.е. полученного 2,5-Дигидро-2--(1-оксиэтил)-2,5 диметоксифу15ена (продукт является кристаллическим при охлаждении смесью сухого льда и ацетона) составляет 5,34 г. Формула изобретения 1 . Способ получения г-пиронов обей формулы 1 -О к где R - водород, метил ИЛИ этил, тем, что тличающиися о с целью упрощения процесса и расширения сырьевой базы, соединение общей формулы 11 где R имеет указанные значения, подвергают взаимодействию с галогеном

при температуре от -70 до +50 С в присутствии спирта общей формулы

ROH

где R - метил или этил, или электролизу в присутствии спирта (формулы I I 1,полуценное соединение общей формулы 1У

гггп OR R

сн

ОН

i

где R и R имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с ангидридом сильной кислоты с рКа от -6 до 4 при температуре от С до температуры окружающей среды с образованием соединения общей формулы У

id

где R и R имеют указанные значения, р последующим его взаимодействием с перекисью водорода в среде инертного органического растворителя в присутствии щелочи при температуре

и полученное соединение общей формулы У1 .