Способ получения ди-н-пропилуксусной кислоты

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ-Н-ПРОПИЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ путем взаимодействия сложного С -Сп-алкилового эфира циануксусной кислоты с н-пропилатом натрия в среде н-пропанола в присутствии бромистого н-пропила при 45-55 с с последующим нагреванием до кипения, огфаления полученного сложного эфира раствором щелочи, подкисления полученной соли соляной кислотой, декарбоксшшрования полученной ди-н-пропилциануксусной кислоты при 140-190°С, гидролиза полученного ди-н-пропилацетонитрила 75-80%-ной серной кислотой при ЗО-ЮО С до ди-н-пропилацетамида с последующим его гидролизом серной кислотой при нагревании, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса , гидролиз ди-н-пропилацетамида осуществляют путем добавления к реакционной смеси воды в количестве, необходимом для получения 60%-ной серной кислоты, при 125-130°С с об- S ратным холодильником в течение 5-6 ч. (Л 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что ди-н-пропилуксусную кислоту вЕдцеляют путем отгонки с водяным паром.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

ПЮ (10

ЗШ 07 С 53 126

/ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЙ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 703013 (21) 3248453/23-04 (22) 12. 02. 81 (31) 8003115 (32) 13.02.80 (33) Франция (46) 07.12.83. Бюл. гг 45 (72) Мишель Шиньяк, Клод Грэн и Шарль Пижероль (Франция) (71) САНОФИ (Франция) .(53) 547.292.07(088.8) (56) 1. Патент СССР !4 703013, кл. С 07 С 53/126, 1977 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ДИ-н-ПРОПИЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ путегл взаимодействия сложного С -С -ал2 килового эфира циануксуснои кислоты С н-пропилатогл натрия в среде н-пропанола в присутствии бромистого н-пропила при 45-55 С с последующим нагреванием до кипения, омыления полученного сложного эфира раствором щелочи, подкисления полученной соли соляной кислотой, декарбоксилирования полученной ди-н-пропилциануксусной кислоты при

140-190ОС, гидролиза полученного ди-н-пропилацетонитрила 75-80%-ной сернои кислотой при 80-3.00 С до диО

-н-пропилацетамида с последующим его гидролиэом серной кислотой при нагревании, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, гидролиз ди-н-пропилацетамида осуществляют путем добавления к реакционнои смеси воды в количестве, необходимом для получения 60%-ной серной кислоты, при 125-130 С с об- Е ратным холодильником в течение 5-6 ч.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что ди-н-пропилуксус. вую кислоту выделяют путем отсевки с ( водяным паром.

1060103

Изобретение относится к синтезу производных уксусной кислоты и каса ется,. в частности, получения ди-н-пропилуксусной кислоты.

tlo основному авт.св. М 703013 известен способ получения ди-н-пропилуксусной кислоты путем взаимодействия сложного эфира циануксусной кислоты с н-пропилатом натрия в среде н-пропанола в присутствии бромистого или йодистого н-пропила при 45"55бС с последующим нагреванием до кипения, омыления полученного сложного эфира раствором гидроокиси натрия или калия, подкисления полученной соли соляной кислотой, декарбокси- 15 лирования ди-н-пропилциануксусной кислоты нагреванием при 140-190 С, гидролиза полученного ди-н-пропилацетонитрила 75-80%-ной серной кис лотой при 80-140 С до ди-н-пропил- 70 ацетамида с последующим его гидролизом 75-80%-ной серной кислотой в присутствии нитри та натрия при 4080 С и выделения целевого продукта фракционной пеРегонкой Реакционной 75 у(ассы.

Гидролиз ди-н-пропилацетонитрила осуществляют по следующей схеме (н-С Н Д СН-С =-" — (Н-С НД СН СО ЙН2 30

Н О

Н+(ЬОФ о) (н-С Н Д СН- C0NH Ка МО Н 604 — (н-С,Нд),СК -СООН К, И О ВО Н504

Целевой продукт - .дн-и-пропилуксусную кислоту получают с выходом 9Z% Я ., Однако данный способ имеет определенные недостатки. Во-первых, спо- 40 соб требует применения нитрита натрия, являющегося токсичным соединением (его показатель +D> составляет 180 мг/мг при приеме через рот у крыс) и загрязняющего целевой продукт ионами нитрита и нитрата.

Кроме того, присутствие валеронитрила в качестве загрязняющей при меси у исходного ди-н-пропилацетонитрила приводит к образованию валериановой кислоты, вызывающей весьма неприятный запах у целевого продукта.

Во-вторых, условия работы в среде концентрированной серной кислоты приводят к более низкому выходу и ухудшают продуктивность процесса. . Цель изобретения - упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ди-н- 60

-пропилуксусной кислоты путем взаимодействия сложного С -С -алкилового эфира циануксусной кислоты с н-пропилатом натрия в среде н-пропанола в присутствии бромистого н-пропила при 65

45-55вC с последующим нагреванием до кипения, омыления полученного сложного эфира раствором щелочи, подкисления полученной соли соляной кислотой, декарбоксилирования полученной ди-н-пропилциануксусной кислоты при

140-190 С, гидролиза полученного ди-н-пропилацетонитрила 75-80%-ной серной кислотой при 80-100 С до ди-н-пропилацетамида с последующим его гидролизом серной кислотой при нагревании, гидролиз ди-н-пропилацетамида осуществляют путем добавления к реакционной смеси воды в количестве, необходимом для получения 60%-ной серной кислоты, при 125-130 С с обратным холодильником в течение 5-6 ч.

Кроме того, ди-н-пропилуксусную кислоту выделяют путем отгонки с водяным паром.

По предлагаемому способу гидролиз ди-н-,пропилацетамида осуществляют в среде 60%-ной серной кислоты без при. менения нитрита натрия по схеме 3 Н20 (н-с,н,1,снсоин (H-с,н,\,снсоон, н,ь04 (60 o) что позволяет получать ди-н-пропилуксусную кислоту, не, содержащую исходного нитрила, ннтрита-иона и, что наиболее важно, свободную от примеси ди-н-пропилацетамида. Выход ди-и-пропилуксусной кислоты составляет 983. Выделение целевого продукта с помощью пара действует избирательно в отношении остаточных загрязняющих примесей, а именно не только относительно остаточных нитрила и амида, но также валеронитрила и валериановой кислоты. Содержание этой кислоты в целевом продукте снижается наполовину.

Кроме того, отделение посредством пара экономически более выгодно по сравнению с ректификацией, так как требует меньших капиталовложений.

Пример 1. Получение ди-н-пропилуксусной кислоты.

1. Ди-н-пропилциануксусная кислота.

Готовят раствор н-пропилата натРия из 7,42 г (0,322 моль) натрия и

180 мл безводного н-пропанола при нагревании с обратным холодильником до растворения натрия.

В 0,5-литровую круглодонную колбу, снабженную капельной воронкой, механической мешалкой, термометром и холодильником, с хлоркальциевой трубкой вводят 16,95 г (0,141 моль) этилового эфира циануксусной кислоты и 40,69 г (0,33 моль) бромистого н-пропила. Смесь нагревают до 45 С, о а затем медленно и при непрерывном.

1060103 перемешивании в нее добавляют предварительно приготовленный раствор н-пропилата натрия, причем температуру реакционной среды поддерживают равной 50-55ОС посредством слабого наружного охлаждения. По окончании прикапывания температуру в течение

30 мин доводят до температуры кипения смеси и выдерживают с обратным холодильником в течение 3 ч. Затем н-пропанол отгоняют до тех пор, пока температура остаточной массы достигает 115 С.

Полученный таки л путем сырой эфир обрабатывают раствором 7,5 г гидроокиси натрия в 67,5.мл воды. Смесь 15 помещают в 250 мл круглодонную колбу, снабженную холодильником, после чего температуру смеси медленно доводят до 60-70 C. Эту температуру поддерживают в течение 3 ч, после gp чего среду охлаждают примерно до

50 С и образовавшийся этанол и ос0 .тавыийся н-пропанол удаляют под давлением 70 мм рт.ст. Полученный таким образом раствор охлаждают до 25

20ОС и подкисляют при непрерывном перемешивании. добавлением 26,25 r

36%-ной соляной кислоты. Во время этой оцерации температуру реакционной смеси поддерживают ниже 40 С ох- Зр лаждением. Перемешивание продолжают

30 мин, а затем смесь отстаивают также .в течение 30 мин. Маслянистый слой ди-н-пропилциануксусной кислоты декантируют, а водную фазу экстраГируют 35 ил толуола. В декантированную ди-н-пропилциануксусную кислоту добавляют экстракт толуола, а затем раствор;; толуола промывают в делительной воронке с помощью раствора 1,5 г хлористого натрия в 14 мл 4О воды. Толуоловую фазу декантируют, а затем толуол отгоняют под атмосферным давлением.

Таким образом, получают 25 л ди-н-пропилциануксусной кислоты.

2. Ди-н-пропилацетонитрил.

В 100-миллиметровую круглодонную колбу, снабженную термометром и хо- . лодильником, вводят 25 г сырой ди-н-пропилциануксусной кислоты, получен-5О ной. выше указанньпл.способом, и смесь нагревают на масляной ванне.

Декарбоксилирование начинают при температуре близкой к 140 .С. Затем смесь доводят до температуры кипения смеси, т.е. примерно до 160 С, О а после этого до 190ОС в течение

2 ч. Эту температуру поддерживают в течение 2 ч до окончания выделения газа. Образовавшийся ди-н-пропилаце- 60 тонитрил медленно разгоняют и соби-. рают фракцию между 165 и 175 С.Затем производят вторую разгонку.

Получают 14,7 r ди-н-пропилацетонитрила. т.кип. 170ОC. 65

Выход 83% в расчвте на использовавшийся этиловый эфир циануксусной кислоты.

Получение ди-н-пропилуксусиой кислоты.

B 1-литровую колбу, снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой, которую можно заменить погруженной ниже уровня жидкости трубкой и обратным холодильником, вводят

72 г дистиллированной воды. Затем постепенно добавляют 478 r 92%-ной серной кислоты при перемешивании, причем температуру выдерживают ниже

60 С. Затем загружают сразу 125 2 г (1 моль) ди-н-пропилацетонитрила и температуру повышают до 100 С. Такую температуру выдерживают 1 ч и добавляют за один прием 185 г дистиллированной воды для доведения концентрации серной кислоты до 60%.

Среду нагревают до температуры кипения массы (125-130 С) и.выдерживают 5 ч. После этого поворачивают холодильник таким образом, чтобы он обеспечивал отгонку при атмосферном давлении, и отделяют целевой продукт путем пропускания пара через погруженную в жидкость трубку. Пропускают пар в течение 2,5 ч, что соответствует использованию для разделения

1750 r воды.

Указанную операцию предпочтительно проводить при условии постоянства объема в колбе, за счет чего увеличивается производительность и создается возможность завершения гид. ролиза.

В итоге объем собранной органичес. кой фазы может быть ограничен путем отбора водной фазы через определенные промежутки времени, при этом возможно избежать применения растворителя для зкстрагирования..

В заключение органическую фазу высушивают в вакууме (20 мм рт.ст. при 20ОC) посредством азеотронной отгонки. Таким образом, получают

138,5. r ди-н-пропилуксусной кислоты, которую возможно дополнительно очистить перегонкой.

Выход 96,23.

П р и гл е р 2. Получение ди-н-пропилуксусной кислоты.

1. Ди-н-пропилциануксусная кислота.

Сн ачала готовят раствор н-пропилата натрия из 50 r (2 r-ат +10%) натрия и 804 г (1,0 л) безводного н-пропанола при температуре 50-55 С

-о в течение 60-90 мин.

В 2 -литровую круглодонную колбу вводят 99,1 r (1 моль) метилового эфира циануксусной кислоты и 270,6 г (2,2 лоль) бромистого н-пропила. Температуру лассы доводят до 45-50 С при непрерывном перемешивании и при этой

1060103 же теглпературе прикапывают раствор н-пропилата натрия в н-пропаноле в течение 60-75 мин. Сглесь нагревают с обратным холодильником в течение 3 ч, а затем отгоняют н-пропанол до тех пор, пока температура остаточной мас- 5 сы не достигнет 120-125 C. После этого полученный сырой эфир обрабатывают

500 г 10%-ного водного раствора гидроокиси натрия и 0,36 r бромистого ацетилтриметиламглония. Затегл сглесь 10 нагревают с обратным холодильником, охлаждают примерно да 509С, после чего остаточные спирты удаляют под пониженным давлением (50100 мм рт.ст.) . Полученный раствор 15 охлаждают и затем подкисляют беэ превышения температуры 40 С с помощью

175 r 36%-ной соляной кислоты. Смесь выдерживают в течение 30 мин,а затем ди-н-пропилциануксусную кислоту де- 20 кантируют. Нижний водный слой экстрагируют 250 г толуола. Обе органические фазы смешивают, промывают один раз 100 r очищенной воды и растворитель удаляют разгонкой под понижен- 25 ным давлением. !

Получают 154,5 r сырой ди-н-пропилциануксусной кислоты.

2. Ди-н-пропилацетонитрил.

Полученную .таким образом сырую 30 ди-н-пропилциануксусную кислоту, вводят в 250-миллиметровую круглодонную колбу и постепенно нагревают с обратным холодильником с удалением следов толуола с помощью системы 35

Дина и Старка до тех пор, пока температура массы не достигнет 175180 С. Сглесь выдерживают при темпео ратуре обратного холодильника в течение 2 ч. Температура массы дости- 40 гает 205-210 С в первые несколько о минут нагрева с обратным холодильникогл, а затем снижается.и стабилизируется на уровне 185 С. Потом смесь разгоняют под атмосфеРным дав- 45 лением.

Получают 102,5 г ди-н-пропилаце- тонитрила.

Выход по сырому продукту 82% в расчете на метиловый эфир циануксусной кислоты. Выход по чистому продукту 80%.

3. Получение ди-н-Пропилуксусной кислоты.

Вводят 0,657 кг дистиллированной воды в эмалированный реактор, снабженный присоединенной емкостью на

200 л, оборудованием для нагревания при стекающем вниз конденсате, меыалкои и спускным, расположенным на дне вентилем и сборником, причем в 60 емкости находится пар под давлением менее б кг/см2 и вода. При перемешивании и поддержании температуры 50600С добавляют 2,085 л (3,753 кг):

94%-ной серной кислоты. 65

После 15 мин пвремешивания контролируют концентрацию кислоты, которая должна составлять 80+1 вес.%.

Затем температуру доводят до 100 С, после чего вводят 1 кг ди-и-пропилацетонитрила. Реакция проходит с выделением тепла, так что температуру поддерживают на уровне 100 С с помощью циркулирующей воды. После прекращения операции подачи температуру продолжают выдерживать при перемешивании 1 ч. Далее добавляют

1,470 кг дистиллированной воды при подцержании температуры за счет незначительного нагревания для достижения 60%-ной концентрации серной кислоты. Затем среду нагревают до 125128ОС до обеспечения действия обратного холодильника в течение 6 ч.

Впоследствии среду охлаждают приблизительно до 30 С, перемешивание прекращают и среду оставляют на

30 мин до декантирования, после чего опускают нижние сернокислотные маточные растворы, составляющие

3,5 л или примерно 5 кг. По данным титрования кислоты, эти маточные растворы, содержат около 59% серной кислоты. Уогда органический слой при температуре около 30 С промывают

30 мин, применяя 1,333 кг дистиллированной воды. После 30 мин декантации нижнюю воцную фазу (1,4 кг) спускают. Кроме того, смесь д-н-пропилуксусной кислоты с водой спускают и направляют на фильтрование, что также дает ди-н-пропилуксусную кислоту.

В заключение сливают органическую фазу, являющуюся ди-н-пропилуксусной кислотой с примесью около 1% воды, Таким образом, получают 1,12 кг ди-н-пропилуксусной кислоты, что соответствует выходу 97-98%.

Снижение содержания валериановой кислоты в целевом продукте после отгонки с водяным паром подтверждается контрольными экспериментами. К реакционной массе, получаемой по предлагаемому способу и состоящеи иэ 144 r (1 моль) ди-н-пропилуксусной кислоты, содержащей 0,35% валериановой кислоты, и 130 г 60%-ной серной кислоты, добавляют заранее известные количества валериановой кислоты с таким расчетом, чтобы получить концентрацию данной кислоты в пределах 0,35-1%.

Затем эту смесь подвергают воздействию пара таким образом, чтобы объем сохранялся на постоянном уровне, а температура выдерживалась равной

130 С. Объем воды, требуемой для oneо рации отделения, составляет 18 л на моль отделенного укаэанным образом продукта. Выход выделенной ди-н-пропилуксусной кислоты практически количественный. Далее декантируют при комнатной температуре и высушивают над сульфатом натрия. В заключение

1060103

Таблица 1

- 5

Исходное содержание валериановой кислоты, Ъ

Количество валериановой кислоты в ди-н-пропилуксусной кислоте,)p

Ъ, полученнои с применением пара

0,35

0,60

0,80

1,00

0,2

0,3

0,4

0,5

Таблица2

КоличестСоответст- вующее весовое количество ва- 25 лериановой кислоты г

После дова тель)ные

)фракции

Вес фракции, г во валериановой кислоты в полученной ди-и-пропилуксусной кислоте,Ъ

О, 324

0,204

0,084

0,032

0,9

0,6

0,2.

0,1

36

34

42

1

3

Составитель й. Ллександрав

Редактор М.Рачкулинец Техред A.À÷ Корректор И.Муска

Заказ 9868/60 Тираж 418 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 йроводят аналитическую оценку количестна валериановои кислоты.

Результаты испытаний представлены в табл.1 и 2.

Примечание. Степень извлечения валериановой кислоты

44,72o..

В табл.1 даны результаты четырех опытов, при которых применяют различные исходные количества валериановой кислоты.

В табл.2 приведены результаты одной непрерывно проведенной операции, при которой исходное количество валериановой кислоты составляет 1Ъ.

По данным табл.1 и 2 можно проследить постепенное изменение количества валериановой кислоты в различных последовательных фракциях ди-н-пропилуксусной кислоты, получаемых после отделения с помощью пара.

Исходное количество валериановой кислоты в неочищенной ди-н-пропилуксусной кислоте до отделения с применением пара составляет 1Ъ (1,44 г) .

Результаты, приведенные в табл.1 и 2 показывают, что отделение ди-н-пропилуксусной кислоты с помощью струи пара понижает количество валериановой кислоты приблизительно на 50Ъ. Это преимущество является существенно важным в связи с черезвычайно неприятным запахом даже небольщих количеств валериановой кислоты, который может передаваться готовому продукту.

Подучение ди-н-пропилуксусной кислоты по предлагаемому способу без применения нитрита натрия позволяет упростить процесс и получить с выходом 98Ъ целевой продукт, не содержащий нитрила, нитрита-иона и, что наиболее важно, свободный от примеси ди-н-пропилацетамида и валериановой кислоты.