Способ получения калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3- оксатиазин-4-он-2,2-диоксида

 

Область применения: в производстве оксатиазинового некалорийного заменителя сахара. Сущность изобретения: хлорсульфонилизоцианат подвергают взаимодействию с трет-бутиловым эфиром ацетуксусной кислоты в среде этилацетата с последующей циклизацией полученного трет-бутилового эфира -(N-хлорсульфонилкарбамоил) ацетуксусной кислоты при нагревании реакционной смеси, взаимодействием N-хлорсульфонамида с триэтиламином и переводом триэтиламминониевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1, 2, 3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида в калиевую соль путем взаимодействия с водным раствором гидроокиси калия.

Изобретение относится к органический химии, в частности к способам получения некалорийных подсластителей оксатиазинового ряда, а именно калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиахин-4-ОН-2,2-диоксида (отизона).

Известен способ получения калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида из N-сульфофторангидрида-β-кетакарбоновой кислоты в присутствии водного раствора щелочи.

Однако, данный способ является сложным и трудоемким.

Известен способ получения калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида.

Данный способ заключается в том, что на первой стадии хлорсульфонилизоцианат реагирует в трет-бутиловым эфиром ацетоуксусной кислоты при 15-20^о С в растворе серного эфира с дальнейшим охлаждением до 0^о С и выделением продукта присоединения по активной метиленовой группе. Затем на второй стадии полученный продукт растворяют в хлороформе и перемешивают при нагревании от 40 до 100^о С до прекращения выделения пузырьков газа. В результате пиролиза отщепляется диоксид углерода, изобутен и получается N-сульфохлоридамид- β-кетакарбоновой кислоты. При отгонке хлороформа получают еще часть продукта, который на третьей стадии растворяют в этилацетате и вводят одновременно с триэтиламином в реактор при перемешивании и поддержании температуры реакционной смеси в диапазоне от минус 30 до плюс 80^о С. Затем содержимое реактора нагревают до 50-60^о С и образовавшийся в результате реакции триэтиламин хлористоводородный отфильтровывают, а этилацетат отгоняют под вакуумом.

Полученную триэтиламмониевую соль 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида на четвертой стадии обрабатывают водным раствором гидроокиси калия и получают калиевую соль 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида.

Недостатками рассмотренного способа, существенно осложняющими ведение процесса синтеза калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида, являются недостаточная безопасность процесса вследствие использования в качестве растворителей серного эфира и хлороформа, обладающих собственно повышенными взрывопожароопасностью и токсичностью; значительная продолжительность процесса, обусловленная выделением промежуточных продуктов реакции.

Целью изобретения является повышение безопасности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что на всех стадиях синтеза в качестве растворителя используют этилацетат, а реакцию хлорсульфонилизоцианата и трет-бутилового эфира ацетоуксусной кислоты в растворе этилацетата осуществляют при температуре от 10 до 35^о С. Процесс проводят без выделения продуктов по стадиям.

Совокупность указанных признаков представляет собой достаточно безопасный и производительный способ получения калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-3,4-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида.

Использование в качестве растворителя на всех стадиях синтеза этилацетата, обладающего несравненно более низкой взрывопожароопасностью, а также токсичностью, позволяет повысить безопасность способа. Кроме того, использование на всех стадиях упомянутого растворителя исключает необходимость выделения промежуточных продуктов, что несомненно повышает производительность способа.

Найденный оптимальный температурный режим синтеза на первой стадии процесса обеспечивает получение максимального количества целевого продукта при минимальной продолжительности ведения процесса.

П р и м е р 1. На первой стадии к раствору 32,6 мл (0,2 моль) трет-бутилового эфира ацетоуксусной кислоты в 30 мл этилацетата при температуре 10-20^о С и перемешивании прибавляют по каплям 17,4 мл (0,2 моль) хлорсульфонилизоцианата.

Затем реакционную смесь перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре. На второй стадии полученный трет-бутиловый эфир α-(N-хлорсульфонилкарбамоил) ацетоуксусной кислоты нагревают до 70-75^о С и выдерживают, перемешивая при этой температуре до окончания газовыделения (углекислоты и изобутена).

Полученный продукт охлаждают до комнатной температуры. При этом на третьей стадии к смеси 2 мл триэтиламина с 30 мл этилацетата при перемешивании и охлаждении до минус 11 минус 9о С прибавляют одновременно 55 мл (0,4 моль) триэтиламина и раствора полученного на предыдущей стадии N-хлорсульфонамида. Затем содержимое нагревают до 50-60^о С, осадок хлористоводородной соли триэтиламина отфильтровывают, фильтрат упаривают под вакуумом и получают аммониевую соль 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида.

К полученной триэтиламмониевой соли добавляют при перемешивании 16 мл дистиллированной воды и 22,8 мл водного раствора 10-нормальной гидроокиси калия при температуре 15-20^о С. Смесь перемешивают в течение 30 мин. Затем охлаждают до температуры (0 2)^о С, осадок калиевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида отфильтровывают, получают 24,58 г продукта в виде кристаллов светло-желтого цвета.

Из фильтрата под вакуумом отгоняют триэтиламин и большую часть воды, остаток охлаждают до 0 ± 2^о С, выпавший осадок отфильтровывают и получают еще 5,8 г продукта. Выход целевого продукта 30,38 г (75%). Полученный продукт перекристаллизовывают из воды с активированным углем. Получают белые кристаллы, плавящиеся при температуре 225-250^о С. Продолжительность получения целевого продукта составляет 3,5-4 ч.

П р и м е р 2. Процесс проводят по примеру 1, только первую стадию синтеза осуществляют при температуре 20-430^о С. Получают 27,53 г (68%) целевого продукта.

П р и м е р 3. Процесс проводят по примеру 1, только его первую стадию ведут при температуре 30-35^о С. Выход целевого продукта составляет 24,35 г (62%).

П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1, только нагревание продукта на второй стадии ведут при температуре 50-65^о С. Выход целевого продукта 24,14 г (60%).

П р и м е р 5. Способ проводят аналогично примеру 1, только нагревание продукта на второй стадии ведут при температуре 80-90^о С. Выход целевого продукта 23,24 г (58%).

П р и м е р 6. Способ проводят аналогично примеру 1, только третью стадию проводят при температуре от минус 15 до минус 12^о С. Выход целевого продукта 20,92 г (52%).

П р и м е р 7. Способ проводят аналогично примеру 1, только третью стадию проводят при температуре от 0^о С до минус 5^о С. Выход целевого продукта 21,73 г (54%).

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет определенные существенные преимущества. Прежде всего способ является значительно более безопасным.

Вместе с тем заявляемый способ осуществляют без выделения промежуточных продуктов, следовательно, он является более интенсивным, производительным.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛИЕВОЙ СОЛИ 6-МЕТИЛ-3,4-ДИГИДРО-1,2,3-ОКСАТИАЗИН-4-ОН-2,2-ДИОКСИДА, включающий взаимодействие хлорсульфонилизоцианата с трет-бутиловым эфиром ацетоуксуной кислоты в среде инертного органического растворителя, циклизацию полученного трет-бутилового эфира α -(N-хлорсульфонилкарбамоил)ацетоуксусной кислоты при нагревании в среде инертного органического растворителя и взаимодействие полученного N-хлорсульфонамида с триэтиламином в среде этилацетата, обработку триэтиламмониевой соли 6-метил-3,4-дигидро-1,2,3-оксатиазин-4-ОН-2,2-диоксида водным раствором гидрооксида калия, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и производительности процесса, в качестве инертного органического растворителя используют этилацетат и процесс проводят без выделения образующихся промежуточных продуктов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие хлосульфонилизоцианата с трет-бутиловым эфиром ацетоуксусной кислоты в растворе этилацетата проводят при 10 35^oС.