Способ получения @ -бромвалериановой кислоты

Способ получения @ -бромвалериановой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 8-БРОМВАЛЕРИАНОВОЙ КИСЛОТЫ гидробромированием 8 -валеролактона бромистоводородной кислотой в присутствии кислотного катализатора при нагревании, отличающ.ийся тем, что, с целью повышения вькода, в качестве катализатора используют катионит КУ-2-8 в количестве 10-30 мас.% и процесс проводят в растворе толуола при 60-80 С и молярном соотношении 8 -валеролактон:НВг, равном 1:1-1,9. .2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что процесс ведут при молярном соотношении S -валеролактон:НВг , равном 1:1,4, и температуре 80 С. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTNA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фу (21) 3532044/23-04 (22) 03. 01. 83 (46) 30.12.84.Бюл. Ф 48 (72) В. А. Славинская, Д.Я. Эглите, Д.P.Êðåéëå, У.А.Томсонс и Э.Е.Дзилюма (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт органического синтеза

АН Латв.CCP (53) 547;464.3(088.8) (56) t. Патент США 3026334, кл. 260-349, 1962. .2. M . JuIia et aI Исследования в се рии индола, ХУ1.2-Арилтриптамины и гомологи аминов.-Ann,Inst.. Pasteur, 109 (3)., 1965, р. 434.

3. Й.Bagnale et аХ. Удлинение боко вой цепи тетрагидрофурфурилового спирта с помощью никелевого и медного катализатора. — J.Am. Chem. Soc, 73,4794-4798, 1951 (прототип)...SUÄÄ 1131870 А

Зс59 С 07 С 53/10; С 07 С 51/09

4 (54) (57) 1. ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 8:-БРОИВАЛЕРИАНОВОЙ КИСЛОТЫ гидробромированием 0 -валеролактона бромистоводородной кислотой в присутствии кислотного катализатора при нагревании, о т л и ч а ю щ .и и с я тем, что, с целью повышения выхода, в качестве катализатора используют катионит

КУ-2-8 в количестве 10-30 мас.% и процесс проводят -в растворе толуола о при 60-80 С и молярном соотношении

8 -валеролактон:HBr, равном 1: 1-1,9 °

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут при молярном соотношении 3 --валеролактон:НВг, равном 1:1,4, и темо пературе 80 С.

50

1 11318

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения

3 -бромвалериановой кислоты, которая используется для синтеза простагландионов и других физиологически активных веществ.

Известен способ получения 8 - бромвалериановой кислоты гидробромированием перекиси циклопентанона в присутствии хлористой меди и сернокисло- 10 о го железа при температуре — 5-, 0 С.

Выход продукта 32,8Х (1).

Способ характеризуется низкой селективностью образования о -бромвалериановой кислоты, а также использованием дефицитного сырья.

Известен способ получения о -бромвалериановой кислоты окислением циклопентанона персульфатом калия в среде серной кислоты (весовое соотношение циклопентанон : персульфат калия : концентрированная Н БОЯ составляет 1:5,5:14) в присутствии этилового спирта с последующим гидробромированием полученного этилового эфира оксивалериановой киСлоты в це-! левой продукт, выход 76Х (21 ..

Недостатками этого способа являются двустадийность процесса, применение больших количеств серной кислоты, а также эфира (для экстрагирования целевого продукта).

Наиболее близким к предложенному является способ получения 8 -бромвалериановой кислоты гидробромированием о -валеролактона при кипячении с 48Х-ной бромистоводородной кислотой, содержащей 5Х серной кислоты. Выход продукта не указан (3) .

Проведенные в условиях прототипа опыты показали, что выход чистого продукта составляет 36Х (содержание основного вещества 99,5Х) и процесс сопровождается сильным осмолением.

Недостатками известного способа яв ляются низкий выход продукта, исполь-"5 зование бромистоводородной кислоты высокой концентрации (48Х.-ной, вместо обычно используемой в лабораторной практике 40Х-ной) и сильное осмоление реакционной смеси, Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается пред. лагаемым способом получения о -бромвалериановой кислоты путем гидробромирования 3 -валеролактона бромистоводородной кислотой в присутствии катионита КУ-2-8 в количестве

70 2

10-30 мас.X в растворе толуола при о

60-80 С и молярном:соотношении о -валеролактон : HBr, равном

1: (1-1,9) .

Преимущественно процесс ведут при 80 С и молярном соотношении

Π— валеролактон : HBr, равном 1:1,4, Это обеспечивает получение целевого продукта с высоким выходом (90X) и легкость его выделения.

Содержание основного вещества

99,5Х.

Количество 5 -бромвалериановой кислоты (в виде метилового эфира) определяют методом ГЖХ на хроматогра. фе Цвет-4 с пламенно-ионизированным детектором при использовании в качестве неподвижной фазы смеси

20Х полиэтиленгликольадипината и 2Х Н РО, на хромосорбе M. Газ-носитель — гелий. Температура колонки 140 С, температура испарителя о

175 С. В качестве внутреннего стано дарта использс чан метиловый эфир бензойной кислоты.

Предложенный способ получения б -бромвалериановой кислоты предусматривает проведение процесса в присутствии небольшого избытка HBr ,(соотношение 3 -валеролактон:HBr

1;1,4-1,9, предпочтительно 1:1,4) в растворе толуола. Используется доступный и легко регенерируемый катализатор — катионит. При проведении процесса в указанных условиях осмоление и полимеризация резко умень шаются. Целевой продукт выделяют из реакционной среды дистилляцией (отсутствует стадия кристаллизации из лигроина, что улучшает технику безопасности).

Время протекания реакции 3-5 ч при 80 С.

Пример 1. В трехгорлую колбу емкостью 0,5 л, снабженную мешал— кой, термометром и капельной воронкой, помещают 86 мл (0,50 моль) бромистоводородной кислоты. Прибавляют 105 мл толуола и при перемешивании в течение 1 ч добавляют 36 г (0,26 моль) 3 -валеролактона (молярное соотношение 8 -валеролактон : HBr 1: 1,4). Затем прибавляют

3,6 г катионита КУ-2-8, что составляет 10Х от загрузки сырья. Реакци-. снную смесь нагревают на водяной бане до 80 С в течение 1 ч, при

0 данной температуре выдерживают 5 ч.

После этого продолжают перемешивакой, помещают 29,0 мл (0,17 моль) бромистоводородной кислоты (36X-ной)

Прибавляют 35,0 мл толуола и при пе1 ремешивании в течение 0,5 ч добавляют 12,0 г (0,12 моль) S -валеролактона (молярное .соотношение о -валеролактон HBr 1:1,4). Затем прибавляют 1,2 r катионита КУ-2-,8, что составляет 10Х. от количества о -валеролактона. Реакционную смесь нагревают до 80 С в течение 1 ч и при данной температуре выдерживают 3 ч.

После прекращения нагревания реакционную смесь при перемешивании охС лаждают до 20 С в течение 1 ч. Ото фильтровывают катионит, промывают толуолом (30 мл). Для удаления непро реагировавшего бромистого водорода реакционную смесь промывают несколькими порциями дистиллированной воды (общее количество 50-60 мл) . Промывные воды экстрагируют 50 мл толуола, толуольные вытяжки объединяют и отгоняют растворитель. Остаток — маслянистую жидкость — перегоняют в вакууме при 2-3 мм рт.ст. и !201?5 С, Получают 13,57 r (0,075 моль)

3 -бромвалериановой. кислоты, что соответствует выходу 62,47 в расче30 те на взятый 0 -валеролактон.

Пример 4. В трехгорлую колбу емкостю 200 мл, снабженную мешал. кой, термометром и капельной воронкой, помещают 29,0 мл (0,17 моль) бромистоводородной кислоты (36X-ной) 5. Прибавляют 35 0 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 добавляют 12,0 r (0,,12 моль) о -валеролактона (молярное соотношение

3 -валеролактон: HBr l:1,4), Затем

40 йрибавляют 1,2 r.êàòèoíèòà КУ-2-8, что составляет tOX от количества

8 -валеролактона. Реакционную смесь о нагревают до 80 С в течение 1 ч при данной температуре выдерживают 9 ч.

Далее реакционную смесь обрабатывают как в примере 3. После перегонки получают 11,55 r (0,064 моль)

8 -бромвалериановой кислоты что г соответствует выходу 53,27 в расче50 те на взятый 0 -валеролактон.

Пример 5..В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, помещают 21,0 мл (О, 12 моль) бромистоводородной кислоты (367-ной).

Прибавляют 35,0 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 ч добав— ляют 12,0 г (0,12 моль) 8 -валеро3 11 ние без нагревания в течение 1. ч.

Когда смесь охладится до 30 С, ото фильтровывают катионит. Для удаления непрореагировавшего бромистого водорода реакционную смесь промывают несколькими порциями дистиллированной воды (общее количество 90 мл).

Промывные воды, экстрагируют 100 мл толуола. Полученные растворы объединяют и отгоняют толуол. Маслянистую жидкость перегоняют в вакууме при

2-3 мм рт.ст. и 120-125 С. Получают 58-65 г 8 -бромвалериановой кислоты, что соответствует выходу 907

О в расчете на взятое сырье. Т.пл. 38

Найдено, X: С 34,07, Н 4,05.

CH0Br

Вйчйслено, 7: С 33, 17, Н 5,01.

ИК-спектр, см" 1705 †17 (С=О);

3210-2870 (ОН) .

ЯМР-спектр: 12, 7 (1 Н, с — СООН), 2,36 (т, 2НЛ -6Гц,-СН ); 3,4 (2, Н,т 1.= 6 Гц, СН BR" 2,1-1,6 (4 Н, м.

СН СН ).

Пример 2 (за пределами предлагаемого интервала). В трехгорлую колбу емкостью 200 ьш, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, помещают 24,0 мл (0,14 моль) бромистоводородной кислоты (36X-ной), прибавляют 29,0 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 ч добавляют 10,0 г (О, 1моль)

0 -валеролактона (молярное соотношение о -валеролактон: HBr 1: 1,4) .

Затем прибавляют 1,0 r катионита

КУ-2-8, что составляет 107 от количества 3 -валеролактона. Реакци онную смесь выдерживают при комнатной температуре (20 С) при перемешио вании в течение 48 ч. Катионит отфильтровывают, промывают толуолом (30 мл). Для удаления непрореагировавшего бромистого водорода реакционную смесь промывают несколькими .порциями дистиллированной воды (общее количество 50-60 мл). Промывные воды экстрагируют 50 мл толуола, толуольные вытяжки объединяют и отгоняют растворитель. Остаток — маслянистую жидкость — перегоняют в вакууме при 2-3 мм рт.ст. и 120-125 С. Получают 4,98 г (0,027 моль) 8 -бромвалериановой кислоты, что соответствует выходу 27,57 в расчете на взятый 3 -валеролактон.

Пример 3. В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и капельной ворон31870 4

Составитель Л.Епишина

Техред Т.Фанта Корректор Л.Пилипенко

Редактор T.Âåñåëîâà

Заказ 9713/20

Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1131870 Ф лактона (иоляриое соотношение 8 -ва- Далее реакционную смесь .обрабатывают леролактоя: HSr 1: 1,9 ). Затем при- как в примере 3 и получают 15, 1 г бавляют 1,2 г катионита КУ-2-8 что (0,083 моль) 3 -бромвалериановой составляет 10Х от количества 1 -ва- кислоты, что соответствует выходу леролактона. Реакционную смесь нагре- 5 69,5Х в расчете на взятый о -валеваюФ до 80 0 в течение 1 ч и выдер-, ролактон. живают при этой температуре 5 ч. Да Пример 8. В трехгорлую лее реакционную. смесь обрабатывают колбу емкостью 200 мл, снабженную как в примере 3. Получают 9,65 г мешалкой термометром.и капельной во- (0,053 мопь) 8 -бромвалериановой 10 ронкой помещают 29 mr (О, 17 моль) кислоты, что соответствует выходу бромистоводородной кислоты (36 -ной)

44,4Х в расчете на взятый о -вале- Прибавляют 35 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 ч добавляП р и .и е р 6. В трехгорлую колбу ют 12 г (0,12 моль) 3 -валеролакемкостью 200 мл, снабженную мешалкой, rg тона (молярное соотношение о -валетермометром и капельной воронкой, ролактон . НВг 1:1,4). Затем прибавпомещают 39,0 мл (0,23 моль) бро- ляют 1,2 г катионита КУ-2-8, что мистоводородной кислоты (36X-ной) . составляет 10 от количества о -ваПрибавляют 35 мл толуола и при пере- леролактона. Реакционную смесь нагре. о мешивании в течение 5,5 ч добавляют ур вают до 60 С в течение 1 ч и при

12,0-:(0,12 моль) о -валеролакто- данной температуре выдерживают 5 ч. на (молярное соотношение о -валера- Дальше реакционную смесь обрабать1вают лактон : HBr 1: 1,9). Затем прибав- как в примере 3. После перегонки ляют 1,2 г катионита КУ-2-8, что получают 15,38 г (0,085 моль) гоставляет 10 . от количества валеро- 2s О -бромвалериановой кислоты, что солактона. Реакционную смесь нагревают ответствует выходу 70,8 в расчете до 80 С в течение 1 ч и выдерживают на взятый О -валеролактон. при этой температуре 5 ч. Далее ре- П р н м е р 9 (сравнительный акционную смесь обрабатывают как в по (3) ). В трехгорлую колбу емкоспримере 3 и получают 11,64 r ЗО тью 200 мл, снабженную мешалкой, об(0,064 моль) 3 -бромвалериановой ратным холодильником и капельной кислоты, что соответствует выходу воронкой, помещают 29 мл 48Х-ной НВг

53,6Х в расчете на взятый б -вале- содержащей 5 . Н $0 . Молярное соотношение о -валеролактон : HBr

Пример 7. В трехгорлую колбу 1:2, 15) . В течение 15 мин прибавЭ5 емкостью 200 мл, снабженную мешал- ляют !2 г (О, 12 моль) b -валерокой, термометром и капельной ворон- лактона. Реакционную смесь нагрекой, помещают 29,0 мл (О, 17 моль} . вают при температуре кипения в тебромистоводородной,кислоты (Зб -ной). чение 1 ч. Наблюдается осмоление

Прибавляют 35,0 мл толуола и при 40 Реакционной среды. Из смолообразных перемешивании в течение 0,5 ч добав- продуктов выделяют вещество кристалляют 12 0 г (0, 12 моль) 8 -валеро- лизацией из лигроина. Получено 7,82 г ю лактона (молярное соотношение 3 -ва- (0,043 моль) и --бромвалериановой

О леролактон : НВг 1:1,4). Затем при- кислоты (выход 35,8 ) т.пл. 39-40 С. бавляют З,б г катионита КУ-2-8, что „ Проведение процесса таким путем составляет 30 от количества вале- позволяет получить 8 -бромвалериаролактона. Реакционную смесь нагре- . новую кислоту с выходом до 90Х, при вают до 80 С в течение 1 ч и при этом выделение продукта не требует .этой температуре выдерживают 5 ч. кристаллизации.