Способ получения производных глиоксаля

 

Изобретение касается производных альдегидов, в частности производных глиоксаля (ГЛ) формулы R-C(0)A, где R Н,- линейный или разветвленный С,-С -алкил; А (Кр )д-СН при R,-C,-CJ-ahкилi А -С(0)Н при R СН J - полупродуктов или синтеза биол огически активных веществ. Цель - повьппение выхода ГП и упрощение процесса - достигается в других условиях озонолиза и гидрирования. Получение ГЛ включает: а) растворение диалкилацеталя формулы СИ CR-CH(OR,) , где R и R указаны вьше, в низшем алифатическом спиртеметаноле или этилацетате; б) озонолиз эквивалентным количеством озона} в) гидрирование полученного раствора , подаваемого непрерывно в суспензию Rt-катализатора в том же растворителе такими дозами, чтобы было постоянное содержание пероксида в растворе - от 0,02 до 0,1 моль/л, и процесс ведут при рН 2-7, 35-40 С, давлении 1,02-20 атм. В случае, когда в продукте содержится группа А -CHTOR,)j, то его расщепляют при нагревании с водой в присутствии кислого катионита. Выход целевых продуктов составляет 72-82, 4% при использовании доступных и дешевых реагентов. Также получают такие производные глиоксаля, которые нельзя получить известным способом. 6 з.п. Jr-лы, 1 табл. § О) § со О) со О5

СОЮЗ СОжТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 07 С 47/127 47/198

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3826172/23-04 (22) 20 ° 12.84 (31) Р 3346266.6 (32) 21. 12. 83 (33) РЕ

;46) 23. 02. 88. Бюл. У 7, 71) Хеми Линц АГ (АТ) (72) Александер Сайтос, Манфред Вексберг и Эрих Ронтнер (AT) (53) 547.441.07 (088.8) (56) Выполненная заявка ФРГ

N 2514001, кл. С 07 С 47/02, опублик.

1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ

ГЛИОКСАПЯ (57) Изобретение касается производных альдегидов, в частности производных глиоксаля (ГЛ) формулы

R-С(О)А, где R = Н,.линейный или разветвленный С,-С -алкил; А - (RP )д-СН при R,— Ñ,-С -анкил; А = -С(0)Н при

R СЙ вЂ” полупродуктов или синтеза биологически активных веществ.

Цель — повышение выхода ГЛ и упрощение процесса — достигается в других

„„SU ÄÄ1376936 А 3 условиях оэонолиза и гидрирования.

Получение ГЛ включает: а) растворение диалкилацеталя формулы СН

=. CR-CH(0R ),, где R u R указаны выше, в низшем алнфатическом спиртеметаноле или этилацетате; б) озонолиэ эквивалентным количеством озона в) гидрирование полученного раствора, подаваемого непрерывно в суспензню Rt-катализатора в том же растворителе такими дозами, чтобы было постоянное содержание пероксида в растворе — от 0,02 до О, 1 моль/л, и процесс ведут при рН 2-7, 35-40 С, давлении 1,02-20 атм. В случае, когда в продукте содержится группа А =

= -СНИК,), то его расщепляют при нагревании с водой в присутствии кислого катионита. Выход целевых продуктов составляет 72-82, 4Х при использовании доступных и дешевых реагентов. Также получают такие производные глиоксаля, которые нельзя получить известным способом. 6 s.n. ф-лы, 1 табл.

1376936

Изобретение относится к области альдегидов, в частности к способу получения производных глиоксаля, которые в качестве полупродукта исполь5 зуют в синтезе биологически активных веществ.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощение процесса и повьппение его универсальности.

Пример 1. Глиоксальдиметилацеталь.

918 r (9 моль) акролеиндиметилацеталя, растворенного в бл метанола, 15 при (-15) †(-10)"С путем пропускания тока 1000 л кислорода в час, который содержит 4 мас.Х (1, 17 моль/ч) озона, вводят во взаимодействие с экви- . валентным количеством озона. При этом 20 озон количественно поглощается и остаточное содержание акролеиндиметилацеталя по окончании озонирования составляет менее чем 1Х исходной концентрации. 25

Полученный при озонировании раствор протонируют и через дозировочный сосуд непрерывно вводят в реактор гидрирования, в который предварительно загружают суспензню 5 г платины, 30 полученную путем восстановления PtO с помощью Н1 in situ, в 1 л метанола, и который заполнен водородом в таких количествах, чтобы содержание пероксидов в растворе для гидрирования в .35 начале и в процессе всего гидрирова- ния составляло максимально0,02 моль/л.

При интенсивном перемешивании и добавке водорода гидрируют вплоть до отрицательной пробы на пероксиды, причем температуру поддерживают при

35-45 С путем охлаждения снаружи.

Потребленный водород непрерывно пополняют иэ емкости для хранения и путем добавки метанольного раствора

Na0H в растворе поддерживают рН 2-4.

В целом во время гидрирования поглощают 159 норм. л Н> (79 от теории) .

Давление 1,02 атм.

Для обработки содержимое реактора гидрирования до остатка 1 л отсасывают через фритту. Отсосанный из реактора гидрирования раствор обрабатывают кислым ионообменником (Lewatit) и растворитель, а также летучие сопутствующие продукты отгоняют при пониженном давлении. Содержащий продукт реакции остаток очищают путем ректификации и получают 758 г (7, 29 моль) глиоксальдиметилацеталя, выход составляет 81 от теории.

Остающийся в реакторе гидрирования в меньшей части раствора гидрирования катализатор снова используют без регенерации или обработки для восстановительного расщепления тем, что новый озонируемый раствор акролеиндиметилацеталя через дозировочный сосуд подают в реактор, а процесс гидрирования повторяют при указанных реакционных условиях.

Пример 2. Метилглиоксальдиметилацеталь.

В реактор помещают 1044 г (9 моль) метакролеиндиметилацеталя, растворенного в 6 л метанола, и вводят до вз аимодействие с озоном путем пропускания смеси О /О (1000 л О,/ч, 56 г О>/ч) при температуре от (-10) до (-5) С по примеру 1. При этом озон количественно поглощается и потребляется стехиометрическое количество на метакролеиндиметилацеталь. Остаточное количество метакролеиндиметилацеталя IIo окончании оэонирования составляет менее чем 0,8Х от йсходной концентрации.

Полученный при озонировании раствор подают через дозировочный сосуд в реактор гидрирования, в который помещают суспензию 4 r платины в 1 л метанола, при перемешивании и пропускании водорода в таких дозах, что содержание пероксидов в реакторе гидрирования в начале и в процессе гидрирования не превьппает 0,05 моль/л.

Реакционную смесь поддерживают при

25-ЗОО С путем наружного охлаждения и через автоматический контроль рН устанавливают значение рН 4-5 путем добавки метанольного раствора NaOH.

По окончании добавления раствора озонирования реакционную смесь в течение

5-10 мин освобождают от пероксидов.

Поглощение Н составляет 180 норм.л (89,3Х от теории), давление 2,5 атм.

Для обработки содержимое реактора гидрирования отсасывают через фритту и реакционный раствор освобождают от натрия с помощью кислого ионообменника (Lewatit) Метанол и образующиеся при восстановительном расщеплении летучие сопутствующие продукты отгоняют на ротационном испарителе и содержащий продукт реакции остаток нейтрализуют раствором гидроксида

1376936 натрия. Образующуюся в процессе гидрирования воду выводят азеотропно с петролейным эфиром, а содержащий продукт реакции остаток ректифицируют

5 при добавке мочевины.

Получают 956 r (8,1 моль) метилглиоксальдиметилацеталя, выход составляет 90 . от теории, т.кип.

76 С/100 мм рт.ст.

Пример 3. Повторяют указанный в примере 1 процесс оэонолиза (-10)-(-5) С и восстановления с метакролеиндиметилацеталем, содержимое реактора гидрирования по окончании гидрирования отсасывают до тех пор, пока в реакторе гидрирования не останется 1 л раствора и катализатор. В этот остаток вводят новую загрузку продукта озонирования при указанных условиях и при подаче водорода восстановительно расщепляют. В целом при десяти последовательных циклах восстановления расход водорода с общим потреблением 1774 норм.л, 25 (79,2 моль Н, 88 от теории) в каждом реакционном цикле примерно такой же, как и в первой загрузке. Давление

5 атм. Общий выход метилглиоксальди- . метилацеталя составляет 9511 г

30 (80,5 моль), 89,4Х от теории, Пример 4. Метилглиоксальдиэтилацеталь.

1 л этанольного раствора 216 r (1,5 моль) метакролеиндиэтилацеталя вводят во взаимодействие с озоном и

35 затем гидрируют способом по примеру 1. Поглощение Н > составляет

30 норм.л (89,3 от теории). Давление

5 атм, После переработки, которую осуществляют путем обработок реакционной смеси кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 189 г чистого метилглиоксальди-. этиленгликоля с т.кип.69 С/25 мм рт. ст. выход 86,3Х от теории.

Пример 5 ° Метилглиоксаль-ди-н-бутилацеталь.

1 л раствора 300 r (1,5 моль) метакролеин-ди-н-бутилацеталя в эта50 ноле вводят во взаимодействие с озоном и затем гндрируют по примеру 1 °

Поглощение H составляет 28,5 норм.л (84,8Х от теории.. Давление 10 атм.

После переработки, которую осуще- 55 ствляют путем обработок реакционного раствора кислым ионообменником (Lewatit), отгонки растворителя и ректификации продукта реакции, аналогично примеру 2 получают 245 r чистого метилглиоксаль-ди-н-бутилацеталя с т.кип. 104 С/15 мм рт.ст., выход 81Х от теории.

Пример 6. 1 л раствора

195 г (1,5 моль) этилакролеиндиметилацеталя в метаноле способом по примеру 1 при (-25)-(-30) С вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют. Поглощение Н составляет

29,55 норм.л (87,8Х от теории). Давление 20 атм. После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции, аналогично примеру 2 получают 169 r этилглиоксальдиметилацеталя с т.кип. 52 С/15мм рт.ст., выход 85,4 от теории.

Пример 7. н-Бутилглиоксальдиметилацеталь.

1 л раствора 237 г (1,5 моль) н-бутилакролеиндиметилацеталя в метаноле способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с озоном и затем гидрируют. Поглощение Н составляет

29 норм.л.

После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 199 г н-бутилглиоксальдиметилацеталя с т.кип.

80 /12 мм рт.ст., выход 82,9 . от теории.

Пример 8. Метилглиоксальдиметилацеталь.

1 л раствора 174 r (1,5 моль) метакролеиндиметилацеталя в этилацетате при (-45).-(-50) С способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с эквивалентным количеством озона. Для гидрирования суспенэию 5 г катализатора, который содержит 10 . палладия на активном угле, в этилацетате помещают в заполненный Н реактор гидрирования, а полученный при озонировании раствор через дозатор вводят в таких количествах, чтобы содержание пероксидов в растворе для гидрирования в начале и в процессе всего гидрирования составляло максимально

0,1 моль/л, и продолжают гидрировать вплоть до отрицательной пробы на пероксиды при .25-30 С и рН 3-4, 1376936

После переработки, которую осуществляют путем отделения катализатора, обработок реакционного раствора кислым ионообменником, отгонки растворителя и ректификации продукта реакции по примеру 2 получают 108 r метилглиоксальдиметилацеталя с т.кип.

76 С/100 мм рт.ст., выход 61% от теории. !О

Пример 9. Изобутилглиоксальдиэтилацеталь.

1 л раствора 242 г (1,3 моль) изобутилакролеиндиэтилацеталя в этаноле способом по примеру 1 вводят во взаимодействие с озоном и затем при поддерживании рН,равным 4-5, гидрируют. Поглощение Н, составляет

25,5 норм.л (87,5 от теории) .

После переработки по примеру 1 получают 205 г чистого изобутилглиоксальдиэтилацеталя с т.кип.

88 С/25 мм рт.ст., выход 84 от теории.

Пример 10. Гидролитическое расщепление метилглиоксальдиметилацеталя до метилглиоксаля.

118 г (1 моль) метилглиоксальдиметилацеталя и 250 r воды нагревают с 5 r сильно кислого ионообменника (Lewatit в Н -форме) и отгоняют смесь метанола с водой. Получают, таким образом, 198 г водного раствора метилглиоксаля с содержанием

35,9 мас. . При этом метилглиоксальдиметилацеталь гидролитически расщеп35 ляют до метилглиоксаля с количественным выходом.

Пример 11. н-Гексилглиоксальдиметилацеталь.

279 r (1,5 моль) н-гексилакролеиндиметилацеталя растворяют в 1 л метилового спирта, после чего при температуре от (-15) до (-10) С посредством введения смеси кислорода и озона (1,000 л 0 /ч, 56 г 0 /ч) осуществляют взаимодействие с эквивалентным количеством озона. При этом озон поглощается количественно, причем остаточное содержание н-гексилакролеиндиметилацеталя после завершения озонирования составляет менее

1 от исходной концентрации.

Полученный в результате озонирования раствор разделяют на порции и через дозирующий сосуд непрерывно 55 направляют в реактор для гидрирования, в котором находится суспензия

0,85 r платины в 200 мл метилового спирта и который заполнен водородом в таком количестве, чтобы содержание пероксидов в гидрируемом растворе в начале и в процессе всего гидрирования составляло максимум

0,04 моль/л. При энергичном перемешивании и добавлении водорода гидрирование осуществляют до отрицательной пробы на пероксиды, причем посредством охлаждения извне температуру поддерживают 20-25 С, а значение рН в растворе поддерживают на уровне

4-6 посредством прибавления раствора гидроокиси натрия в метиловом спирте.

Всего в процессе гидрирования поглощается 29,2 норм,л водорода.

После обработки реакционной смеси и очистки продукта с помощью ректификации получают 236,9 r (84 от теоретически рассчитанного значения) н-гексилгли ксальдиметилацеталя.

T и, о 105-109 С °

Пример 12. 384 r (1,5 моль) метакролеинди-н-гексилацеталя растворяют в 1 л метилового спирта, после чего по примеру 11 осуществляют озонирование. Гидрирование полученного при озонировании раствора осуществляют по указанной в примере 11 методике при 15-20 С и при рН 5-7.

После обработки реакционной смеси и очистки продукта с помощью ректификации получают 319,2 г (82,5 от теоретически рассчитанного значения) метилглиоксальди-н-гексилацеталя.

Т. „, „, 138-143 С, Пример 13; Метилглиоксальдиметилацеталь.

6264 r (54 моль) метакролеин-диметилацеталя растворяют в таком количестве метанола, что получается 36 л общего объема раствора. Затем осуществляют озонирование по примеру 1.

Полученный при озонировании раствор разделяют на шесть порций по 6 л каждая. Порции загружают в автоклав дозировочным насосом под давлением, величины которого указаны в таблице.

Затем осуществляют гидрирование и дальнейшую переработку по примеру 2.

Получают метилглиоксальдиметилацеталь с выходами, указанными в таблице.

1376936

Скорость дозирования, л/ч

Порция

Давление, бар

Выход, Х

Продолжительность гндрирования

4 ч 9 мин

1 ч 46мин

1,4

1., 02

3,4

2,5

90,5

5,0

6,0

1 ч

10,0

6,5

55 мин

15,0

6,7

54 мин

54 мин

20,0

6,7

К-С-СН ой, OR, СН

ы

Предлагаемый способ позволяет повысить выход целевых продуктов до

74,7Х против 68,6Х, до 72Х против

67Х, до 82,4Х против 54, 1 Х для соответствующих производных глиоксаля, упростить процесс за счет использования акролеиндиметилацеталя, которые доступнее и экономичнее, чем ацетали протонового альдегида. Согласно предлагаемому способу получают ацетали алкилглиоксалей, являющиеся полупродуктами для синтеза важных соединений с высокой биологической и фармацевтической активностью, которые невозможно получить по известному.

Формула изобретения

1. Способ получения производных глиоксаля общей формулы

0 40

Н

R-С-А где R - водород или линейный, или разветвленный С,-С -алкил;

OR

А — остаток -СН где R — 45

OR 1

> 0

С,-С -алкил, или A — -С, если R — СН, озонолиэом Ы,/-ненасыщенного диалкилацеталя в органическом растворителе при температуре -50. ° .-5 С и последующим гидрированием продуктов оэонолиэа водородом в органическом раст0 ворителе при температуре 15-45 С в

55 присутствии катализатора — платины или палладия на угле, о т л и ч а ю-, шийся тем, что, с целью повышениявыхода целевого продукта, упрощения процесса и повышения его универсальности, диалкилацеталь общей формулы

rpe R и К, имеют указанные значения, растворяют в низшем алифатическом спирте или этилацетате и подвергают взаимодействию с эквивалентным коли честном озона, полученный при оэонолиэе раствор непрерывно подают в суспензию катализатора гидрирования в растворителе, аналогичном используемому на стадии озонолиза„ такими дозами, чтобы в течение всего процесса гидрирования в растворе гидрирования содержание пероксида поддерживалось от 0,02 до максимально

0,1 моль/л и продукты озонолизз при значениях рН от 2 до 7 гидрируют при давлении 1,02-20 атм до ацеталей общей формулы (I), где А — остаток

:ОК, - СН„, которые в соответствующем ! случае .,расщепляют при нагревании с

L водой в присутствии кислого ионообменника до соединения общей форму<0 лы Т где А — -С

Н

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что на стадии озонолиэа и гидрирования в качестве растворителя используют метанол.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - шийся тем, что во время гидрирования содержание пероксида поддерживают четко О,D2 моль/л.

1376936

Составитель Н.Куликова

Техред М.Ходанич

Корректор М.Пожо

Редактор И,Шулла

Заказ 801/58 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4. Способ по п.1, отличаюшийся тем, что при гидрировании в качестве катализатора используют платину без носителя.

5. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что гидрирование проводят при температуре 35-40 С.

6. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что на стадии гидрирования устанавливают рИ от 2 до 5.

7. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что используют диалкилацеталь общей формулы (II), где

R и R, означают соответственно метил.