Способ получения -кетокарбоновой кислоты

 

Союз Советскни

С оциалнстнческкх

Ресттублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

< 793376 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 020677 (21)2489000/23-04 (23) Приоритет— (32) 25. 02. 77 (31) Р 2708185. 2 (33) ФРГ

Опубликовано 301280 Бюллетень Мо 48

Дата опубвикования описания 05.0181 (51)М. Кл.з

С 07 С 59/185

С 07 С 62/18

С 07 С 51/06

Госуларсткенный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) УДК 547.484.2 (088. 8) Иностранцы

Аксель Клееманн, Херберт Кленк, Вернер Р1варце (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Дегусса" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ с .-KЕTОKАPБОНОBOA КИСЛОТЫ

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к способу получения g-кетокарбоновых кислот, применяющихся для синтеза гербицидов.

Известны способы получения <К-кетокарбоновых кислот путем омыления соответствующих нитрилов с помощью концентрированной соляной кислоты.

Недостатками этих способов является низкий выход целевого продукта.

Наиболее близким по технической ,сущности и достигаемым результатам является способ получения, например, оС-кетомасляной кислоты путем взаимодействия пропионилнитрила с концентрированной кислотой и полученный при этом продукт обрабатывают разбав-2О ленной соляной кислотой при нагревании на водяной бане.

Выход целевого продукта составляет 40% (1) . 25

Недостатком известного способа является низкий выход целевого продукта..

Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта. 3Q

Поставленная цель достигается описываемым способом полу и ння 4-кетокарбоновой кислоты общей Формулы где и — алкил, содержащий С„-С, I — СЗН7, С Н4 С!; R2=Н; алкил содержащий С вЂ” С или R и Rg образуют кольцо С -С, которое может быть замещено хлором, алкилом, содержащим С„ -С, Й-Н; путем обработки соответствующего нитрила при температуре от -30 до

+35оС вначале газообразным хлористым водородом в среде инертного органического растворителя, обычно этиленгликольдиметилового, диэтилового, изопропилового эфиров хлористого метилена, толуола, а затем водой, при использовании соотношения исходных реагентов нитрил — НС! — вода 1:0,6—

8:1 — 11, с последующим гидролизом образовавшегося амида. Выход целевого продукта составляет 75t.

Отличительными признаками процесса является проведение кислотного гидролиза путем пропускания газообразного хлористого водорода через нитрил, 793376 растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35 С с последующей обработкой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при соотношении нитрил — HCl — вода 1:0 6

8:1 -11, что позволяет повысить выход целевого продукта.

Исходный нитрил получают путем взаимодействия соответствующих галоидангидридов карбоновых кислот с CuCN в смеси из 1-10 вес.ч. инертного нитрила карбоновой кислоты и 0,5

20 вес.ч. инертного органического растворителя при температуре 50-180 С.

Это взаимодействие также возможно в присутствии смеси из 0,1-5 вес.ч. 15 цианида щелочного металла и 0,05

2 вес.ч. соли меди (1) вместо CuCN.

В качестве инертных органических растворителей могут применяться углеводороды, как толуол, хлорирован- щ ные углеводороды, как дихлорметан и кетоны как ацетон..Особенно пригодны простые эфиры, как диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, этиленгликольдиэфир, и также циклические простые эфиры, как диоксаFi. Также используют смеси этих растворителей.

П р е р 1. В защищенный от влаги и снабженный трубкой для ввода газа аппарат при перемешивании помещают 97,1 r ((11,,0 0 моль) изопропилглиоксилонитрила и 250 мл этиленгликольдиметилового эфира и охлаждают до

-30 С. Затем подают сильный ток газообразного HCl, пока не пропустят

146 г (4,0 моль). После чего в течение 10 минут, прикапывают 21,6 r (1,2 моль) воды при -30 С при этом температура при перемешивании в течение 2 ч повышается до 0 С. Затем 40 пропускают сильный ток азота и удаляют избыточный хлористый водород.

Раствор, выпаривают при 40ОС в вакууме водоструйного насоса, причем остается желтоватая смесь кристаллов и маточного раствора. Остаток смешивают с 1 л 2 н.раствора НС1 и нагревают в течение часа при перемешивании при 100 С. После охлаждения водную фазу экстрагируют трижды по

100 мл уксусного эфира и объединенные органические фазы подвергают фракционной перегонке. Выделяют 94 г с(-оксиизовалериановой кислоты, что соответствует выходу 81 Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты. з5

Кетокислота имеет т. пл. 75-76 С при

20 мбар. При охлаждении она застывает с образованием твердого вещества, о т. пл. которого составляет 30-31 С.

Мол. вес 116. 60

Вычислено, Ъ: С 51,7; Н 6,9., CgHg0y

Найдено, Ъ: С 51,4„ Н 6,8.

Пример 2. Следуют методике примера 1, однако вместо изопропил- д глиоксилонитрила используют 111,1 г (1,0 моль) нитрила o(.-oK(:oè-зокапроновой кислоты, диэтиловый эфир в качестве растворителя. Объединенные после экстрагирования органические фазы также подвергают фракционной перегонке. Выделяют 125 r, -оксиизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 96Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты. Кетокислота имеет т. пл. 84-85ОC при

20 мбар. Мол. вес 130.

Вычислено, Ъ: C 55,4; Н 7,8.

СЬН,о0, Найдено, Ъ: С 55,5; Н 7,7.

Пример 3. Следуют методике примера 1, однако вместо исходного изопропилглиоксилонитрила используют

111,1 г (1,0 моль) нитрила O,L-1-оксо-2-метилвалериановой кислоты, а в качестве растворителя грименяют смесь

100 мл толуола и 200 мл диизопропилового эфира. При фракционной перегонке получают 109 г D,L-З-метил-2-оксовалериановой кислоты, что соответствует выходу 83,7Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты.

Кетокислота имеет т. кип. 83 С при

19 мбар. Мол. вес 130.

Вычислено, Ъ: С 55,4; Н 7,7. ь 10 3

Найдено, Ъ: С 55,45; Н 7,9.

Пример 4. В аппарат при перемешивании помещают 95 г (1,0 моль) циклопропилглиоксилонитрила в 400 мл диэтилового эфира и при -20 С вводят

182,5 г (5,0 моль) газообразного HCl, Затем при перемешивании прикапывают

19, б r (1,1 моль) воды при — 20О C u потом раствор в течение 4 ч медленно нагревают до 0" С. После того как температура при подогреве достигнет

0 С, к раствору при температуре 010 С прикапывают разбавленный раствор йаОН до тех пор пока РН водной фазы не достигнет величины 8. Затем органическую фазу отделяют и выпаривают ,в вакууме. Остаток белого цвета кристаллизуют из воды и высушивают в ва— кууме при 40 С. Выделяют 97,5 г амида циклопропилглиоксиловой кислоты в виде кристаллов белого цвета; т. пл. 111-11? С. Это означает выход

87,5Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты.

С5Н7МО 2 (молекулярный вес 113).

Вычислено, Ъ: С 53,1; Н 6,34;

N 12,39.

Найдено, Ъ: С 52,7; Н 6,4;

N 12,25.

Полученный амид кипятят с обратным холодильником в 1 л 2 н.раствора

КОН, причем имеет место интенсивное выделение аммиака. По окончании выделения аммиака, охлаждают и РН раствора, при охлаждении, с помощью полуконцентрированной HCl доводят до

1. Затем экстрагируют трижды по 100мл хлористого метилена. Объелиненные

793376

Вычислено, Ъ: C 36, 72; H 3, 6;

N 7,15; С1 36,2.

Найдено, Ъ: С 36,92; Н 3,7;

N 7,2; С1 35,9.

Полученный амид далее омыляют как описано в примере 4. При фракционной перегонке выделяют 136,5 г (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты, что соответствует выходу 81Ъ по отношению к использованному амиду. Кетокислота имеет т. пл. 52-54 С, о

С6Н60 С12 (молекулярный вес 197).

Вычислено, Ъ: С 36,5; Н 3,65;

С1 36,0.

Найдено, Ъ: С 36,8; H 3,6; С! 35,7.

Пример 6. Следуют методике примера 4, однако, в качестве нитрила используют нитрил-(2,2-дихлор-1,3- З5

-диметилциклопропил)-глиоксиловой кислоты. Получают 72Ъ кетокислоты, по отношению к нитрилу-(2,2-дихлор-1,1,3-диметилциклопропил) †глиоксиловая кислота имеет т. кип. 115 С 4Q при 1 мбар. Мол. вес 211.

Вычислено, Ъ: C 39,8; Н 3,79;

Cl 33,65.

С1 Н80эс! .

Найдено, Ъ: С 40,1; Н 3 85;

С1 33,27

Пример 7. Опыт проводят, как описано в примере 1, однако вместо цианида изомасляной кислоты применяют 90,5 г (0,5 моль) цианида каприновой кислоты. Вьщеляют 64 г, -оксоундекановой кислоты что соответствует выходу 64Ъ, считая на цианид кислоты.

Кетокислота перекристаллизованная из бензина имела т. пл. 55 С. Мол. вес

200. 55

Вычислено, Ъ: С 65,95; Н 10,07.

С„„Н2„0 з.

Найдено, Ъ: С 65,75; Н 9,90.

Пример 8. Опыт проводят, как описано в примере 4, однако вме- щ сто цианида циклопропанкарбоновой кислоты применяют 137 r (1,0 моль) цианида циклогексанкарбоновой кислоты. Амид циклогек",илглиоксиловой кислоты, выделенный в качестве промежу >1>г,ни>чаские фазы выпаривают и остат з> подвергают >»ракционной вакуумной

>l«i. гонке. Выделяют 95 r циклопропилглиоксиловой кислоты, что составляет выход 82,4Ъ, по отношению к нитрилу кетокислоты и 94Ъ, по отношению к использованному амиду. Кетокислота имеет т. кип. 88 С при 23 мбар.

Пример 5. Следуют методике, описанной в примере 4, однако вместо циклопропилглиоксилонитрила используют 178 г (1,0 моль) нитрила (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты. После кристаллизации из уксусного эфира получают 168 r (85,7-. от теории) амида (2,2-дихлор— 1-метилциклопропил) — глиоксиловой 15 кислоты; т. пл. 92-93 С.

С6 Н, С 1 N 02 (молекулярный вес 196 ), 7 точного продукта, имел т. пл. 116"С.

Выделяют 117 r циклогексилглиоксиловой кислоты, что соответствует выходу

75Ъ, считая на введенный цианид кислоты, кетокислота имела т. кип. 75"C при 5 мбар. Мол. вес 156.

Вычислено, Ъ: С 61,53; Н 7,69.

Найдено, Ъ: С 61,53; H 7,71.

Пример 9. По аналогии с примером 4 получены следующие кетокислоты. В таблице приведены показатели

C(.-кетокислоты (R-C0-СООН) из ацилцианидов.

l "ú «нz)

С зн, 1

CH (CH ) CH

52 82-84

65 102

67 95-97

С! — СН вЂ” СН вЂ” СН

">С

НС Ц - 71 99

Я С

68 91

Пример 11. Раствор 11,1 г (1,0 моль) цианида изовалериановой кислоты в 350 мл метиленхлорида охлаждают до -20 С и затем при этой температуре в раствор подают 22 r (0,6 моль) газообразного хлористого водорода. Затем по каплям добавляют

20 мл (1,1 моль) воды при осторожном перемешивании. От органической фазы

Пример 10. В смесь, состоящую из 89 r (0,5 моль) нитрила (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты и 300 мл диизопропилового эфира, которую выдерживают при перемешивании при 30-35ОС, пропускают сильный поток газообразного НС1. После того, как смесь насыщена НС1, (введено 73 r, 2,0 моля) при той же температуре и при легком дальнейшем улучшении НС1, добавляют по каплям 20 мл воды и продолжают перемешивать в.течение 2 часов. Раствор непосредственно после этого испаряют в роторном испарителе и твердый остаток перекристаллизовывают из этилацетата.

Получают 66 г (67Ъ от теории) амида (2,2-дихлор-1-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты; т. пл. 9?-93ОC.

Омыление проводят аналогично описанному в примере 5.

Формула изобретения

1. Способ получения .-кетонарбоновой кислоты общей формулы

R10 I II р-с-с-соон, 1

"г

Составитель Е. Уткина

Редактор Л. Герасимова ТехредМ.Рейвес Корректор И. Муска

Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9635/68

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прг>еyтн.i«, 1

;- .,„с ,, ф, > Ф

7 793376

1 вода отделяется при этом в виде льда.

Затем при перемешивании смесь нагревается до -5 С при этом наступает спонтанная реакция и лед тает. Раствор упаривают. Остается 221 г сырого амида оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 943 от теории, считая на цианид кислоты. Амид имеет т. пл. 76-78 С. Последующее омыление проводят как описано в примере 5.

Пример 12. Опыт проводят как 10 описано в примере 10, однако вместо

20 мл воды применяют лишь 10 мл воды (0,55 моль). После испарения остается 65,1 r амида кислоты, что соответствует выходу 52%, считая на цианид 15 кислоты или 94,5%, считая на воду.

Омыление проводят аналогично примеру 5.

Пример 13. В 11,1 г (0,1 моль) цианида изовалериановой 2О кислоты в 25 мл зтиленгликольдиметилового эфира при перемешивании при от -15 до -20 С вводят 10,5 r газообразного хлористого водорода. По окончании введения хлористого водоро- да, при той же температуре по каплям добавляют 20 мл воды (1,1 моль), при этом частично наступает кристаллизация. Непосредственно после этого смесь выливают в 100 r раздробленного льда и образовавшиеся кристаллы отсасывают после кратковременного стояния. Кристаллы высушивают. Остается 10,3 г амида Q -оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 80:., считая на использованный цианид кис- 35 лоты. Последующее омыление проводят как в примере 5.

Пример 14. Опыт проводят как описано в примере 1, однако, вместо цианида изомасляной кислоты ис- 40 пользовали 83 r пропионилцианида. Были выделены 76,5 r Д.-кетомасляной кислоты что coA T :. .! c1 пуп 1 в 1 .оду

75% по отношению к испольэо» iп,ему цианиду кислоты. где Rg — алкил, содержащий С -С„ ! СЭН7 С Н4С!; и — Н, алкил, содержащйй Cq — С или R и R< образуют кольцо С> С6, которое может быть замещено хлором, алкилом, содержащим С â€” C i.

R — H, путем кислотного гидролиэа соответствующего нитрила и последующим дополнительным гидролизом полученного продукта, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта кислотный гидролиз проводят путем пропускания газообразного хлористого водорода через нитрил, растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35 С с последующей обра.боткой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при соотношении нитрил — НС! -- вода

1:0,6 — 8:1 — 11.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве органического растворителя используют зтиленгликольдиметиловый или дизтиловый или изопропиловый эфир или толуол.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. L. Claisen, Е. Moritz.Бег dtsch.

chem. 9ея 1880, 13, 2121-2122 (прототип}.