Способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата

Способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата

Реферат

Изобретение относится к технологии получения эфиров гидроксифенолов, в частности к технологии получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата, являющегося промежуточным продуктом при синтезе краун-эфиров, которые обладают комплексообразующими и сольватирующими свойствами и широко применяются в различных областях химии, техники, биологии и медицины.

1,5-Бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентан моногидрат относится к эфирам гидроксифенолов, содержащим в одной молекуле две 2-гидроксифенольные группы. Известно, что основной метод получения эфиров гидроксифенолов основан на взаимодействии гидроксифенолов с моно- либо дигалоидзамещенными алкилами, как это имеет место, например, в известном способе получения моноэфиров пирокатехина, где в качестве исходных продуктов используют пирокатехин и моногалоидзамещенные алкилы (ЕР 52314, С07С 43/223, 1981), либо в способе получения метиленового эфира пирокатехина, где в качестве галоидзамещенного производного используют дихлорметан (SU 54166, С07С 43/23, 1961).

Взаимодействие гидроксифенолов с галоидзамещенными алкилами в обоих рассмотренных выше способах проводится при повышенной температуре (более 100°С), в присутствии щелочного агента и при мольном соотношении пирокатехина к галоидзамещенному алкилу, равном 1:1. Рассматриваемые способы касаются получения эфиров, структуры которых содержат один гидроксифенольный фрагмент.

Синтез эфиров, содержащих в структуре два гидроксифенольных фрагмента, как в случае исследуемого продукта - 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксипентана моногидрата, иначе называемого моногидрат бис(2-гидроксифенокси)-этилового эфира, согласно цитируемому ниже информационному источнику, осуществляют взаимодействием гидроксифенолов с дигалоидпроизводными гликолей (E.P.Kyba et al., J.A.C.S., 1977, 99, р.2564). В качестве исходных продуктов в данной работе используют β,β'-дихлорэтиловый эфир и пирокатехин при их мольном соотношении, равном 1:2, соответственно. Реакцию взаимодействия данных исходных соединений осуществляют по следующей схеме: сначала β,β'-дихлорэтиловый эфир в течение 3-х часов в токе азота прибавляют к раствору пирокатехина, кипящему в водном растворе гидроокиси натрия, затем реакционную смесь выдерживают при перемешивании и кипении в течение 48 часов, охлаждают, выделяют целевой продукт и очищают его двойной перекристаллизацией из бензола. Данным способом целевой продукт получают с выходом 48%.

В другом известном способе (RU 2203882, С07С 43/23, 2003) получение 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата осуществляют аналогично предыдущему способу. Однако в данном случае синтез проводят в среде глицерина и при этом β,β'-дихлорэтиловый эфир добавляют к смеси пирокатехина и щелочного агента, например карбоната натрия, в глицерине поэтапно тремя равными порциями при различных температурных режимах: 20-30°С - на первом этапе, 90-130°С - на втором этапе и 140-150°С - на третьем этапе. Согласно приведенному в описании примеру, пирокатехин используют в небольшом (4,2%) избытке по отношению к стехиометрическому количеству. После окончания взаимодействия реакционную массу охлаждают до 70-80°С, целевой продукт экстрагируют толуолом, экстракт промывают водой при 70-80°С, сушат, отгоняют толуол и очищают кристаллизацией из ацетонитрила. Выход целевого продукта данным способом составляет 78%.

К основным недостаткам данного способа, выбранного в качестве прототипа предлагаемому способу, прежде всего, следует отнести использование для экстракции целевого продукта толуола, признанного довольно токсичным растворителем, особенно при повышенной температуре. Кроме того, в рассматриваемый процесс введены такие технологически трудоемкие стадии, как стадия разделения толуольного и водного слоев, а также последующая отгонка толуола, что усложняет промышленную применимость всего технологического процесса. С целью создания экологически приемлемого и промышленно применимого процесса, обеспечивающего получение чистого продукта с высоким выходом, предлагается новый способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата, осуществляемый реакцией взаимодействия β,β'-дихлорэтилового эфира с пирокатехином, взятым при 6-10%-ном избыточном количестве от стехиометрического, причем исходный пирокатехин предварительно при интенсивном перемешивании обрабатывают карбонатом натрия в среде глицерина в токе инертного газа при температуре 60-80°С, после чего образовавшийся раствор нагревают до 145-150°С и добавляют к нему β,β'-дихлорэтиловый эфир, перемешивают реакционную массу при этой же температуре, охлаждают и высаживают целевой продукт из реакционного раствора ледяной водой, отфильтрованный продукт промывают водой до нейтральной реакции.

При проведении процесса, предпочтительно, применяют ультразвуковое перемешивание реакционной массы.

Температуру реакционной массы на уровне 145-150°С поддерживают оптимально в течение 4-5 часов.

Для очистки целевой продукт растворяют в этаноле, затем обрабатывают водным раствором гидроокиси калия, выделенный осадок растворяют в воде, подкисляют минеральной кислотой до рН 5-6, фильтруют выпавший целевой продукт, промывают водой и сушат.

Предлагаемый способ отличается от способа-прототипа последовательностью стадий синтеза, температурными и временными режимами процесса, способом выделения продукта из реакционной массы, проведением дополнительной стадии очистки. В предлагаемом способе исходный пирокатехин, также как и в прототипе, подают в токе инертного газа, например азота, и в среде глицерина и смешивают с карбонатом натрия (щелочным агентом). Но в отличие от прототипа, полученную смесь нагревают до 60-80°С, полученный при перемешивании при этой температуре раствор натриевой соли пирокатехина (после растворения твердого карбоната натрия) нагревают до 145-150°С и при этой температуре прибавляют β,β'-дихлорэтиловый эфир. Эти начальные условия проведения процесса, а именно первоначальный нагрев реакционной смеси до 60-80°С (а не при 20-30°С, как в прототипе) и проводимый при интенсивном перемешивании, обеспечивают осуществление реакции исходных продуктов (пирокатехина и карбоната натрия в среде глицерина), идущей с образованием мононатриевой соли пирокатехина. Как показывают дополнительные экспериментальные исследования, при температуре 20-30°С не образуется мононатриевая соль пирокатехина, и реакционная масса представляет собой смесь исходных продуктов, что приводит к увеличению продолжительности процесса и снижает выход целевого продукта.

В отличие от прототипа β,β'-дихлорэтиловый эфир в предлагаемом способе вводят за один прием, а не за три приема, как в прототипе, и только при температуре 140-150°С. Такие температурные режимы в комплексе с другими признаками способа обеспечивают получение целевого продукта с более высоким выходом.

Реакция взаимодействия пирокатехина с β,β'-дихлорэтиловым эфиром как в известном способе-прототипе, так и в рассматриваемом предлагаемом способе проводится при незначительном избыточном от стехиометрии количестве пирокатехина. В прототипе эта величина составляет 4,2% (согласно примеру), а в предлагаемом способе - 6-10%, что положительно влияет на выход целевого продукта.

На эффективность процесса оказывают влияние интенсивность, а также время перемешивания реакционной массы. Рассматриваемый процесс протекает и при обычном механическом перемешивании, но использование ультразвукового перемешивания сокращает время процесса и повышает выход целевого продукта.

Заявляемое оптимальное время перемешивания реакционной массы при температуре 145-150°С подобрано экспериментально и суммарно составляет 4,5-5 часов. Уменьшение продолжительности реакции приводит к снижению выхода целевого продукта, а увеличение не сопровождается увеличением выхода.

Отличается от прототипа и стадия выделения целевого продукта. Вместо охлаждения, экстракции толуолом, обработки толуольного экстракта и кристаллизации из ацетонитрила, как в способе-прототипе, в предлагаемом способе по окончании синтеза реакционный продукт охлаждают, например, до 15-20°С и выливают в ледяную воду. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и выделяют. Возможна и дополнительная очистка целевого продукта. Для этого полученный технический продукт растворяют в этаноле, добавляют к нему нагретый водный раствор гидроокиси калия, перемешивают, охлаждают, отфильтровывают выпавший осадок, растворяют в воде и нейтрализуют до рН 5-6. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и сушат до постоянного веса. Получают чистый 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата с выходом 82,5% (содержание основного вещества ≥99% по данным газожидкостной хроматографии).

Ниже изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В колбу вместимостью 2 дм³ в токе инертного газа (азота) заливают 378 см³ глицерина, включают перемешивание и загружают 447,6 г (4,07 моль) пирокатехина (что составляет 6% сверх стехиометрического) и 203,6 г (1,92 моль) безводного карбоната натрия, нагревают реакционную массу до 80°С и выдерживают при этой температуре до растворения карбоната натрия, затем нагревают полученный раствор до 145°С и при этой температуре и в течение 2-х часов прибавляют 274,4 г (1,92 моль) β,β'-дихлорэтилового эфира. По окончании загрузки последнего реакционный раствор размешивают при этой же температуре в течение 2 часов, охлаждают до температуры 15-20°С и выливают в 40 дм³ ледяной воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции. Получают 537,8 г технического продукта. Полученный технический продукт при 70°С растворяют в 1,0 дм³ спирта, добавляют к нему нагретый раствор 176 г (в пересчете на 100%-ный продукт) гидроокиси калия в 1,5 дм³ воды, перемешивают 10 минут, охлаждают, отфильтровывают выпавший осадок, переносят в колбу вместимостью 2 дм³, добавляют 1,0 дм³ воды и нейтрализуют до рН 5-6. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и сушат до постоянного веса. Получают 474,8 г чистого 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата с выходом 82,5%, считая на β,β'-дихлорэтиловый эфир.

Пример 2

В колбу вместимостью 2 дм³ в токе инертного газа (азота) заливают 378 см³ глицерина, включают перемешивание и загружают 464,6 г (4,22 моль) пирокатехина (что составляет 10% сверх стехиометрического) и 203,6 г (1,92 моль) безводного карбоната натрия. Нагревают реакционную массу до 60°С и выдерживают при этой температуре до растворения карбоната натрия, затем нагревают полученный раствор до 150°С и при этой температуре и в течение 2-х часов прибавляют 274,4 г (1,92 моль) β,β'-дихлорэтилового эфира. По окончании загрузки последнего реакционный раствор размешивают при этой же температуре в течение 3 часов, охлаждают до температуры 15-20°С и выливают в 40 дм³ ледяной воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции. Получают 537,8 г технического продукта. Полученный технический продукт при 70°С растворяют в 1,0 дм³ спирта, добавляют к нему нагретый раствор 176 г (в пересчете на 100%-ный продукт) гидроокиси калия в 1,5 дм³ воды, перемешивают 10 минут, охлаждают, отфильтровывают выпавший осадок, переносят в колбу вместимостью 2 дм³, добавляют 1,0 дм³ воды и нейтрализуют до рН 5-6. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и сушат до постоянного веса. Получают 474,8 г чистого 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата с выходом 82,5%, считая на β,β'-дихлорэтиловый эфир.

1. Способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата, включающий реакцию взаимодействия β,β'-дихлорэтилового эфира с пирокатехином, которую осуществляют при использовании избыточного количества пирокатехина в среде глицерина и в присутствии карбоната натрия, а также в токе инертного газа, при повышенной температуре и при перемешивании с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что исходный пирокатехин, взятый при 6-10%-ном избытке от стехиометрии, предварительно при интенсивном перемешивании и при температуре 60-80°С обрабатывают карбонатом натрия в среде глицерина, после чего образовавшийся раствор нагревают до 145-150°С и добавляют к нему β,β'-дихлорэтиловый эфир, перемешивают при этой же температуре, охлаждают и высаживают целевой продукт из реакционного раствора ледяной водой и промывают отфильтрованный осадок водой до нейтральной реакции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, предпочтительно, применяют ультразвуковое перемешивание реакционной массы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру реакционной массы на уровне 145-150°С поддерживают оптимально в течение 4-5 ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для очистки целевой продукт растворяют в этаноле, затем обрабатывают водным раствором гидроокиси калия, выделенный осадок растворяют в воде, подкисляют минеральной кислотой до рН 5-6, отфильтрованный целевой продукт промывают водой и сушат.