Способ получения 2-метил-1,3-диоксолана

 

Использование: в органическом синтезе как экстрагент масел, жиров и восков и стабилизатора галогенводородов. Сущность изобретения: продукт: 2-метил-1,3-диоксолан. БФ C₄H₇O₂ т.кип. 88,5°С, d²₄⁰ 0,9861, n²_D⁰ 1,4120. Реагент 1: 1,4-диоксан. Условия процесса: подвергают γ облучению в течение 18-24 ч при 140-160°С. Способ позволяет упростить и удешевить процесс в 3,6 раза за счет использования в качестве исходного 1,4-диоксана и исключения растворителя и катализатора.

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения 2-метил-1,3-диоксолана, формулы 2-Метил1,3-диоксолан применяется как экстрагент для масел, жиров и восков, низкокипящий растворитель для красок и эфиров целлюлозы, стабилизатор галогенводородов (1, 2).

Известен способ получения 2-метил-1,3-диоксолана в результате экзотермической реакции ацетальдегида с этиленгликолем (3), по схеме H₃C + + H₂O Реакционную смесь кипятят в растворе толуола (катализатор КУ-2 в Н⁺ форме) при интенсивном перемешивании до выделения расчетного количества H₂O в течении 7-10 ч, затем охлаждают, отфильтровывают катализатор и выделяют целевой продукт четкой ректификацией.

Выход 2-метил-1,3-диоксолана достигает 70% Указанный способ имеет следующие недостатки: сложность технологического процесса, применение трех реагентов, в том числе токсического толуола, а также использование катализатора.

Целью изобретения является упрощение и удешевление технологического процесса получения 2-метил-1,3-диоксолана, а также замена используемых реагентов 1,4-диоксаном.

Данная цель достигается тем, что 1,4-диоксан подвергают γ -облучению при 140-160^оС.

Реакция протекает по следующей схеме: _{____→} При γ -облучении 1,4-диоксана образуется, в приведенных условиях, 2-метил-1,3-диоксолан. Повидимому, под действием γ -облучения из 1,4-диоксана (Дн) генерируются 1,4-диоксанильные радикалы (Д^l ), изомеризация которых приводит к 2-метил-1,3-диоксолану.

Получение 2-метил-1,3-диоксолана осуществляют следующим образом.

1,4-Диоксан (ГОСТ 10455-80) в тонкостенном стальном, герметичном автоклаве помещают в активную зону (мощность поглощенной дозы излучения составляла 1,8 Гр/с) серийной установки РХМ- γ -20 и выдерживают 18-24 ч при 140-160^оС.

После проведения реакции автоклав охлаждают и четкой ректификацией отделяют непрореагировавший 1,4-диоксан от 2-метил-1,3-диоксолана. Конверсия 1,4-диоксана достигает 54% выход целевого продукта 55-90% (на прореагировавший 1,4-диоксан).

П р и м е р 1. 1 моль (88,1 г ) 1,4-диоксана помещают в стальной тонкостенный герметичный автоклав (V=0,25 л) и подвергают γ -облучению ⁶⁰Co в активной зоне установки РХМ- γ -20 при 130^оС в течении 24 ч.

Затем смесь охлаждали и отделяли целевой продукт от непрореагировавшего 1,4-диоксана четкой ректификацией (колонка 20 т. т.). Получили 1,7 гр 2-метил-1,3-диоксолана (T_кип= 88,5^оС, d²⁰₄=0,9861, n_D²⁰=1,4120). Масс-спектр m/Z (% от максимального пика): 39(4,5), 41(12,3), 43(10,8), 57(4,1), 73(100,0), 88(2,3). Спектр ЯМР ¹³С (, м. д.): O-C-O 101,6; O-CH₂-64,9; CH₃CO 20,3.

Конверсия 1,4-диоксана 9% выход целевого продукта 22% Остальные примеры приведены в таблице.

Наибольший выход целевого продукта достигается при температуре 140-160^оС, при этом конверсия 1,4-диоксана составляет 27-54% (оп. 4-10). При увеличении температуры (11, 12), вследствие протекания вторичных реакций при чрезмерном увеличении конверсии 1,4-диоксана, выход целевого продукта падает.

По сравнению с известным способом получения 2-метил-1,3-диоксолана (3), предполагаемый способ имеет ряд преимуществ. Он достаточно прост в аппаратурном оформлении, используется один реагент. Преимуществом также является возможность повторного использования непрореагировавшего 1,4-диоксана в реакции и практическая безотходность процесса.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-МЕТИЛ-1,3-ДИОКСОЛАНА, включающий нагревание, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, 1,4-диоксан подвергают γ -облучению в течение 18-24 ч при 140-160^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1