Способ получения 1-фенил-4-метил-4- гидроксиметилпиразолидона-3

 

Изобретение относится к способу получения 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидона-3 (димезона S), который является проявителем для фотоматериалов путем взаимодействия избытка фенилгидразина с 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислотой. Согласно изобретению предложено 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидон-3 получать из соли 2,2-дигидроксиметилпропионового фенилгидразина, образующейся при взаимодействии фенилгидразина и 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислоты в растворителе при температуре 80-100^oС с последующей фильтрацией, промывкой на фильтре инертным растворителем. Технический результат - повышение выхода, снижение расходных коэффициентов по сырью, уменьшение времени реакции, повышение качества 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидона-3.

Изобретение относится к способу получения пятичленных гетероциклических соединений, в частности, к способу получения 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидона-3 (димезона S) формулы Димезон S широко используется в качестве составной части проявителей для фотоматериалов.

Известен способ получения димезона S, основанный на взаимодействии сложного эфира гидроксикарбоновой кислоты с арилгидразином с последующей циклизацией в безводной п-толуолсульфокислоте и получением целевого продукта (см. патент GB 1157617).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся многостадийность и длительность процесса.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения димезона S, основанный на взаимодействии фенилгидразина (ФГ) и β-гидроксипропионовой кислоты, в частности 2,2-гидроксиметилпропионовой кислоты в присутствии кислых катализаторов (см. Европейский патент 0054002, 1981). Реакцию проводят в одну или две стадии через промежуточное образование гидразида из карбоновой кислоты и гидразина с последующей циклизацией.

Процесс получения димезона S реализуется следующим образом.

В реактор загружается ксилол 10 молей фенилгидразина и при перемешивании прибавляется 1,67 моля 2,2-бис-гидроксипропионовая кислота. Смесь нагревается до появления флегмы. Температура при этом составляет 125-135^oС. Выделяющаяся в ходе реакции вода собирается в насадке Дина-Старка. Через 1 час добавляется еще 1,67 моля 2,2-бис-гидроксипропионовой кислоты. Отгон осуществляют в течение 7 ч. Затем отгоняется в вакууме (150-200 мбар) растворитель и при 20 мбар избыток фенилгидразина и анилин - побочный продукт. Получают расплав промежуточного продукта - гидразида, который обрабатывается при 125-135^oС концентрированной серной кислотой. Расплав выдерживают 3 часа при 130^oС и удаляют в вакууме 50-60 мбар образующуюся воду. После обработки реакционной смеси водой и изопропанолом получают 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидон-3 с выходом 61% и температурой плавления 114-120^oС.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся: 1. Использование избытка фенилгидразина, что приводит к увеличению расходных норм на получение данного продукта и необходимости его регенерации. Кроме того, это приводит к загрязнению целевого продукта примесями фенилгидразина, водой и самим фенилгидразином, о чем свидетельствует низкая температура плавления димезона S.

2. Длительность процесса 10 часов без учета времени, необходимого для проведения промежуточных операций (отгон ксилола, фенилгидразина и др.).

3. Низкое качество готового продукта, температура плавления которого составляет 114-120^oC (чистый димезон S - 124-126^oС). Это приводит к необходимости дополнительной очистки технического продукта перекристаллизацией.

Целью данного изобретения является усовершенствование технологии в области синтеза пиразолидонов-3.

Технический результат - повышение выхода, снижение расходных коэффициентов по сырью, уменьшение времени реакции, повышение качества димезона S.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что раствор фенилгидразина в спирте обрабатывают 2,2-дигидроксипропионовой кислотой. Образующуюся при обработке соль 2,2-дигидроксипропионового фенилгидразина с массовой долей основного вещества около 99,9% выделяют фильтрацией и после промывки на фильтре спиртом или инертным растворителем вакуумируют при температуре 80-140^oC и остаточном давлении 120-20 мм рт. ст. в течение 4 часов. Затем полученный расплав фенилгидразида обрабатывается кислотой в растворителе, образующем с водой азеотроп с температурой кипения ниже температуры кипения чистого растворителя. Из реакционной массы в течение 1,5-2 часов отгоняется образующаяся в ходе реакции вода и растворитель. После выделения готового продукта известными методами получают димезон S с температурой плавления 124,5-126,0^oC с выходом 65%.

Преимуществами предлагаемого способа получения димезона S являются получение продукта высокой чистоты без проведения перекристаллизации, сокращение времени реакции в 2 раза и снижение расходных коэффициентов по сырью.

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружается 1 моль н-бутилового спирта, 1,05 моля фенилгидразина и 1,0 моль 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислоты. Смесь нагревается в течение 10-15 минут. Затем реакционная масса охлаждается до температуры 30-40^oС и в реактор заливается 100 см³ петролейного эфира или гексана. Образующаяся суспензия фильтруется на воронке Бюхнера, промывается петролейным эфиром, бутанолом или другим инертным растворителем. После сушки получается 237,5 г соли 2,2-дигидроксиметилпропионового фенилгидразина с массовой долей основного вещества 99,9%. Выход 98,14%.

Полученная соль загружается в реактор и вакуумируется в течение 3-4 часов при остаточном давлении 120-20 мм рт.ст. при температуре 115-130^oС. Затем в реактор заливается 700 см³ п-ксилола, толуола или другого растворителя, образующего с водой азеотроп и 45 см³ концентрированной серной кислоты. Реакционная масса кипятится в течение 1,5-2,0 часов с одновременным отгоном азеотропа. После отгонки реакционной воды в реактор загружается 440 см³ воды и осуществляется отгонка оставшегося в реакционной массе растворителя в виде азеотропа. После отгонки растворителя раствор димезона S в воде охлаждается при перемешивании до температуры 20^oС. Выпавшие кристаллы продукта фильтруются и промываются водой. После промывки и сушки получается 134 г димезона S с температурой плавления 123,5-125,5^oС. Выход продукта составляет 65%.

Пример 2. Синтез проводится аналогично примеру 1 за исключением того, что по окончании вакуумирования в реактор загружается 600 см³ толуола и 150 см³ спирта, например бутанола. Смесь охлаждается до температуры 20^oС. Полученная суспензия фенилгидразида фильтруется, на фильтре промывается толуолом и далее направляется на стадию циклизации. Количество фенилгидразида с температурой плавления 128-132^oС 197 г (выход 88%). Выход димезона S с температурой 124-126^oС составляет 64,8%.

Формула изобретения

Способ получения 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидона-3, заключающийся во взаимодействии избытка фенилгидразина с 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислотой, отличающийся тем, что 1-фенил-4-метил-4-гидроксиметилпиразолидон-3 получают из соли 2,2-дигидроксиметилпропионового фенилгидразина, образующейся при взаимодействии фенилгидразина и 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислоты в растворителе при температуре 80-100^oС с последующей фильтрацией, промывкой на фильтре инертным растворителем.