Способ получения 3,4,5-триметоксибензонитрила

 

Изобретение относится к нитри-. лам ароматических карбоновых кислот, в частности к получению 3,4,5-триметоксибензонитрила, который используется в качестве промежуточного продукта в химической промьгашенности. Цель - упрощение процесса.Получение целевого продукта ведут из 3,4,5-триметоксибензойной кислоты, мочевины и сульфаминовой кислоты при молярном соотношении 1:2:(2-2,5) и 190- 200 С. Предпочтительно используют сульфаминовую кислоту, полученную in situ из хлорсульфоновой кислоты и мочевины, взятых при молярном соотношении 1,8:3 в расчете на 1 моль 3,4,5-триметоксибензойной кислоты. Процесс проводят с последующей обработкой реакционной массы водным раствором основания, предпочтительно в присутствии толуола с получением при этом толуольного экстракта, из которого упариванием выделяют целевой продукт. Водный раствор,полученный после отделения целевого продукта, обрабатывают кислотой с вьщелением непрореагировавшей 3,4, 5-триметоксибензойной кислоты и возвращают в процесс. Предпочтительно процесс ведут в среде монометилового эфира диэтиленгликоля и отделение целевого продукта ведут фильт; рованием или центрофугированием. Выход 64,7-80%. Способ ведут в одну стадию без использования токсичных соединений РЬ. 4 з.п. ф-лы. С/) ел to NU vj

COIO3 СОВЕ1 СНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 С 07 С 121/75, 120/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (89) HU 191909 (48) 16.09.86 (21) 7773698/23-04 (22) 21.12 ° 84 (31) 4438/83 (32) 23.12.83 (33) HU (46) 15.01.89. Бюл. ¹ 2 (71) Эдьт Дьедьсерведьесети Дьяр (HU) (72) Иштван Орбан, Ференц Надь, Тибор Галамбош, Кальман Надь, Ласло Бода и Жужанна Иолнарка (HU) (53) 547.239.07.(088.8) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3,4,5-ТРИМЕТОКСИБЕНЗОНИТРИЛА (57) Изобретение относится к нитри-. лам ароматических карбоновых кислот, в частности к получению 3,4,5-триметоксибензонитрила, который используется в качестве промежуточного продукта в химической промышленности.

Цель — упрощение процесса. Получение целевого продукта ведут из 3,4,5-триметоксибензойной кислоты, мочевины и сульфаминовой кислоты при моляр„„SU „„1452477 А 3 ном соотношении 1:2; (2-2,5) и 190о

200 С. Предпочтительно используют сульфаминовую кислоту, полученную

in situ из хлорсульфоновой кислоты и мочевины, взятых при молярном соотношении 1,8:3 в расчете на 1 моль

3,4,5-триметоксибензойной кислоты.

Процесс проводят с последующей обработкой реакционной массы водным раствором основания, предпочтительно в присутствии толуола с получением при этом толуольного экстракта, из которого упариванием вьделяют целевой продукт. Водный раствор,полученный после отделения целевого продукта, обрабатывают кислотой с вьделением непрореагировавшей 3,4, 5-триметоксибензойной кислоты и возвращают в процесс. Предпочтительно процесс ведут в среде монометилового эфира диэтиленгликоля и отделение целевого продукта ведут фильт-. рованием или центрофугированием.

Выход 64,7-80Х. Способ ведут в одну стадию без использования токсичных соединений Ph. 4 з.п. ф-лы.

1452Ат77

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 3,4,5триметоксибензонитрила. 3,4,5-Триметоксибенэонитрил представляет со5 бой известный промежуточный продукт, который применяют в химической промьштленности, особенно в фармацевтической промышленности. Этот промежуточный продукт применяют при получении

2,4-диамино-5-(3,4,5-триметоксибенэил)-пиримидина(триметоприм-бактериальное средство и сульфонамидный потенциатор).

3,4,5-Триметоксибенэонитрил при- 15 меняют также для получения 3,4,5-триметоксибензальдегида,причем пос,педнее является труднодоступным производным. Указанное соединение чаще всего получают из 3,4,5-триметоксибензонит-20 рила, Для получения 3,4,5-триметоксибензонитрила известно несколько способов,получения.

Согласно одной группе этих спосо- 25 бов в качестве исходного вещества используют 3,4,5-триметоксибензойную кислоту.

Согласно одному способу 3,4,5триметоксибензойная кислота вводит- 30 ся во взаимодействие с тионилхлори дом, образовавшийся 3,4,5-триметоксибенэоилхлорид путем взаимодействия с гидроокисью аммония переводят в амид

3,4,5-триметоксибензоинои кислоты, H 35 последнее соединение путем дегидратации с помощью оксихлорида фосфора превращается в целевой 3,4,5-триметоксибензонитрил I.Or@.Chem 24, 1387, 1959). 40

Этот способ связан с различными недостатками, Синтез состоит иэ трех стадий способа и промежуточные продукты нужно выделять. Осуществляемое с помощью тионилхлорида образование хлорангидрида кислоты представ;тяет собой очень корродирующий процесс, который при функционировании вызывает аппаратурные затруднения. Общий выход трех стадий (в расчете на

3,4,5-триметоксибензойную кислоту) относительно умеренный.

Согласно другому способу 3,4,5триметоксибензойная кислота нагревается с равным количеством роданида свинца.

Недостаток этого способа заключается в том, что используемое соединение свинца очень токсично, и в процессе превращения выделяется сероводород. Этот способ пэ-за проблем защиты окружающей среды и здоровья непригоден для осуществления в промышленности (Berichte,38, 3635, 1905).

Согласно следующему способу (Berichte немецкого фармацевтического общества, 277, 22)-233, 1934) 3,4, 5-триметоксибензойная кислота нагревается с тиоцианатом свинца при 200 С.

Недостатки этого способа идентичны недостаткам указанного метода.

Токсические свойства соединений свинца исключают применимость этого способа в промьтптленносттт. В цитированньтх литературных источниках не указаны никакие выходы.

Согласно другой группе способов получения 3,4,5-триметоксибенэонитри . ла в качестве исходного вещества используется 3,4,5-триметоксибензальдегид. Согласно одному способу 3,4, 5-триметоксибензальдегид переводится в соответствующий оксим и таким образом полученный 3,4,5-триметоксибензальдоксим нагревают при кипении с 10-кратным количеством уксусного ангидрида. Осуществляемое в уксусном ангидриде нагревание представ.— ляет собой чувствительный к воде и вызывающий коррозию процесс. Кроме то— го, при выборе дорогостоящего для конструкций материала в промышленности возникают трудности. В этом литературном источнике не сообщается ни о каком выходе (Berichte,4), 506,1921). Согласно другим способам (Т.йч.Chem.8о,83,2203, 1961; Osterr

Chemiker 7eitun8 63, 6, 177-182

1962), 3,4,5-триметоксибензальдегид в ледяной уксусной кислоте в качестве среды вводится во взаимодействие с нитропропаном и диаммонийгидрофосфатом. Выход 3,4,5-триметоксибензонитрила составляет 747. Реакционную смесь кипятят с обратным холодильником длительное время (1b ч) ..

Недостатки этого способа состоят в том, что реакционная среда из ледяной уксусной кислоты очень корродирующая, а нитропропан крайне взрывоопасен и с ним трудно обращаться, Кроме указанных ттедостатков, исходящий из 3,4,5-триметоксибенэальдегнда способ получения 3,4,5триметоксибензонитрила также в про1452417 мышленности нерен габелен, так как

3,4,5-триметоксибенэальдегид является очень труднодоступным исходным веществом. 3,4,5-Триметоксибенэонитрил можно получать в промыш-ленных масштабах иэ 3,4,5-триметоксибенэойной кислоты рентабельно.

Однако из-за описанных недостатков при функционировании известные спо— собы не могут осуществляться рентабельно и благоприятно.

Целью изобретения является упрощение процесса и разработка рентабельно осуществляемого, исходящего из 3,4,5- триметоксибензойной кислоты способа получения 3,4,5-триметоксибензонитрила.

Предметом изобретения является способ получения 3,4,5-триметоксибензонитрила из 3,4,5-триметоксибензойной кислоты,. отличающийся тем, что 3,4,5- триметоксибензойную кислоту вводят во взаимодействие с мочевиной и сульфаминовой кислотой и 25 затем вьщеляют полученный 3,4,5-триметоксибензонитрил при указанном соотношении реагентов, температуре и обработке реакционной массы.

Изобретение основано на том, что Зр в случае, если 3,4,5-триметоксибензойную кислоту вводят во взаимодействие с мочевиной и сульфаминовой кислотой, то получают 3,4,5-триметоксибензонитрил с хорошим выходом на единственной стадии способа.

Согласно предлагаемому способу сульфаминовая кислота может применяться либо сама по себе, либо она может образовываться in situ в ре- 4р акционной смеси.

Предлагаемый способ ведут при следующем соотношении реагентов, а именно в расчете на 1 моль 3,4,5-триметоксибенэойной кислоты используют 45

2 моль мочевины и 2,0-2,5 моль сульфаминовой кислоты. Реакция может осуществляться при 190-200 С; предпочтительно при температуре примерно

200 С. Реакция протекает в течение нескольких часов; время реакции составляет 3 — 5 ч.

Предпочтительно добавлять к реакционной смеси в качестве разбавителя кипящий выше 200 С растворитель. Для этой цели можно применять диалкиленгликольмоно- или диалкиловые простые эфиры (например, диэтиленгликольдиметиловый эфир или диэтиленгпикольдиэтиловый эфир), i äHколи (например, пропиленi ликоль, простые гликолевые эфиры или ароматические углеводороды (например, декалин). Диэтиленгликольмонометнловый эфир наиболее предпочтительный.

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа сульфаминовая кислота получается

111 situ путем взаимодействия мочевины с хлорсульфоновой кислотой. Взаимодействие мочевины с хлорсульфоновой кислотой может осуществляться при нагревании, при температуре примерно 100 С. 3,4,5-Триметоксибензойную кислоту добавляют по окончании газовыделения. Взаимодействие осуществляется при 190-200 С, предпочтительно при температуре примерно

200 С. В этом случае в расчете на

l моль 3,4,5-триметоксибензойной кис лоты применяют 3,0 моль мочевины и

1,8 моль хлорсульфоновой кислоты.

Реакционную смесь можно обрабатывать различными способами.

Согласно одному способу реакционную смесь выливают в воду и подщелачивают водным раствором основания (например,с помощью водного раствора гидроксида щелочного металла) . НеI органические соли и непрореагировавшая 3,4,5-триметоксибенэойная кислота переходят в водную фазу, а осадившийся 3,4,5-триметоксибензонитрил можно отделять путем фильтрации или центрифугирования.

Согласно другому способу 3,4,5,— триметоксибензонитрил экстрагируют пригодным растворителем (например, толуолом) и экстракт выпаривают.

Пример 1. Смесь 125 кг (0,59 кмоль) 3,4,5-триметоксибенэой" ной кислоты, 71 кг (1,18 кмоль) мочевины и 144 кг (1,48 кмоль) сульфамио новой кислоты расплавляют при 140 С, после чего температуру повышают до 190 С. Реакционную смесь перемешивают 2 ч при этой температуре ° После добавки 90 л диэтиленгликольмонометилового эфира температура снова о повышается до 190 С и реакционная смесь, перемешивается в течение следующих 2-х ч при этой температуре.

Реакционную смесь выливают в

1000 л воды, после чего слабо нагревающаяся суспензия охлаждается до

20 С. После добавки 670 кг 257.-ного водного раствора гидроксида натрия!

452477 неорганические соли и непрореагировавшая 3,4,5-триметоксибензойная кислота переходят в водную фазу. Суспензию центрифугируют ° Получают

95 кг плавящегося при 90 С 3,4,5триметоксибензонитрила, Выход 83,57..

После перекристаллиэации из метанола получают 76,5 кг 3,4,5-триметоксибензонитрила. Выход 67,227. Т.пл.

94ОС, Полученный после центрифугирования маточный раствор охлаждают до

40-45 С и устанавливают рН равным 1 путем добавки концентрированной соляной кислоты. Образовавшуюся суспензию охлаждают до 0-5 С, выделившуюся 3,4,5-триметоксибензойную кислоту промывают водой до полного освобождения от кислоты. Получают

50 кг влажной после центрифугирования 3,4,5-триметоксибензойной кислоты.Этот продукт суспендируют в 200 л воды. К суспензии добавляют вплоть до растворения 25 л водного раствора гидроокиси аммония. Нерастворившееся вещество удаляют путем центрифугирования, а в фильтрате путем добавки концентрированной соляной кислоты устанавливают рН-значение равное 1. Осадившуюся 3,4,5-триметоксибензойную кислоту центрифугируют, промывают водой до удаления кислоты и высушивают, Отделенную 3,4,5-триметоксибензойную кислоту (25 кг) возвращают в способ получения 3,4, 5-триметоксибензонитрила. В расчете на прореагировавшую 3,4,5-триметоксибензойную кислоту селективность в 3,4,5-триметоксибенэонитрил составляет 84,0% (перекристаллизованный

3,4,5-триметоксибензонитрил).

Пример 2, Смесь 396 г (6, 6 моль ) мочевины, 639 r (6, 59 моль) сульфаминовой кислоты и 700 r (3,30 моль ) 3,4,5-триметоксибензойо ной кислоты нагревают при 190 С в течение 4-х ч. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и добавляют 1,5 л воды, 5 л толуола, и 100 r карбоната калия. Образовавшийся 3,4,5-триметоксибенэонитрил переходит в толуольную фазу. Реакционную смесь нагревают 20 мин при

100 С и охлаждают до комнатной температуры. После добавки насыщенного раствора гидроокиси аммония и

25 г костяного угля раствор фильт- руют н фильтрат распределяют между органической и водной фазой. Топуольный слой концентрируют при пониженном давлении. Остаток растворяют в 1,5 л ацетона и добавляют 25 г костяного угля. Смесь нагревают и отфильтровывают, с ильтрат при перемешивании выливают в воду, осадившийся продукт отфильтровывают и высушивают. Получают 510 г 3,4,5-триметоксибензонитрила.Выход 80%. Т.пл.

93 С, Значение рН водного фильтрата устанавливают равным 1 с помощью концентрированной соляной кислоты.

Смесь оставляют стоять, осадившийся продукт отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают. †.Таким образом, полученную

3,4,5- гриметоксибенэойную кислоту (35 r ) возвращают в производство

3,4,5-триметоксибензонитрила. Рассчитанная на прореагировавшую 3,4,5триметоксибензойную кислоту селек25 тивность в 3,4,5-триметоксибенэонитрил составляет 84,37.

Пример 3. К 18,0 г (0,3 моль) 30

ВО

Вб мочевины при перемешивании и охлаждении водой при температуре ниже 50 С прикапывают 20,4 г (0Ä18 моль) хлорсульфоновой кислоты. Смесь нагревают до 100 С и по окончании газовыделения перемешивают при этой тем= пературе. После добавки 21,2 г (0,10 моль) 3,4,5-триметоксибензойной кислоты реакционную смесь перемешивают в течение 4-х ч при 190200 С, охлаждают до комнатной температуры и добавляют 100 мл 10 .-ного водного раствора гидроксида натрия. Образовавшуюся суспенэию фильтруют, продукт на фильтре промывают водой и высушивают. Получают

15 r 3,4,5-триметоксибензонитрила °

Выход составляет 77,7 . Т.пл.92 С °

После перекристаллизации из метанола получают 12,5 r плавящегося при 94 С 3,4,5-триметоксибенэонитрила, Выход составляет 64,77.

Содержащуюся в фильтрате 3,4,5триметоксибензойную кислоту регенерируют описанным в примере 1 способом в количестве 4,5 г. Рассчитанная на прореагировавшую 3,4,5-триметоксибенэойную кислоту селективносчь в

3,4,5-триметоксибензонитрил составляет 82, 2%, Предлагаемый способ осуществляют в одну стадию с получением целевого

1452477 продукта кислотой с выделением непрореагировавшей 3,4,5-триметоксибензойной кислоты, которую возвращают в процесс °

Формула изобретения

Составитель М.Меркулова редактор Е.Копча Техред Л.Сердюкова

Корректор Н.Король

Заказ 7095/58

Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 продукта с выходом 64,7-807, При этом не требуется использования токсичных соединений свинца, в процессе превращения которых выделяется

5 сероводород, в результате чего в условиях известного способа возникает проблема защиты окружающей среды и здоровья (при этом выход в прототипе не указывается). 10

1. Способ получения 3,4,5-триметоксибенэонитрила из 3,4,5-триметок- 15 сибенэойной кислоты при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, 3,4,5-триметоксибензойную кислоту подвергают взаимодействию с моче- 2О виной и с сульфаминовой кислотой при молярном соотношении соответственно равном ):2:2-2,5 и температуре 190200 С с последующей обработкой реакционной массы водным раствором ос- 25 нования, отделением целевого продукта и обработкой водного раствора, полученного после отделения целевого 2. Способ по п.I, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что используют сульфаминовую кислоту, полученную in

situ из хлорсульфоновой кислоты и мочевины, взятых при молярном соотношении 1,8:3 в расчете на 1 моль

3,4,5-триметоксибензойной кислоты.

3, Способ по и ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут в среде монометилового эфира диэтиленгликоля °

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что отделение целевого продукта ведут фильтрованием или центрофугированием.

5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку водным раствором основания ведут в присутствии толуола с получением при этом толуольного экстракта, иэ которого упариванием выделяют целевой продукт.