CZ20022975A3

CZ20022975A3 - Způsob přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin

Info

Publication number: CZ20022975A3
Application number: CZ20022975A
Authority: CZ
Inventors: Armin Stamm; Roland Götz; Jochem Henkelmann; Friedrich Closs; Heinz-Josef Kneuper
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2003-02-12
Also published as: KR20020077932A; DE10010594A1; CN1407964A; JP2003525260A; AU2001237419A1; WO2001064613A1; EP1259472A1; HUP0300215A2

Description

Předložený vynález se týká způsobu přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I)

Rl	.0
\
CC1 —Y-	-c	(I),
/	\
R2	Cl

ve kterém

R¹ a R² nezávisle na sobě označují atom vodíku, organický zbytek obsahující uhlík, atom halogenu, nebo skupina nitro nebo kyano;

a Y označuje alkylenový řetězec, který obsahuje od 1 do 10 atomů uhlíku v řetězci a který je nesubstituovaný nebo substituovaný organickými zbytky, obsahujícími uhlík, atomem halogenu, skupinami nitro a/nebo kyano, a alkylenový řetězec může být přerušen skupinou ether, thioether, terciární amino nebo keto, a organické zbytky obsahující uhlík v Y a/nebo R¹ a/nebo R² mohou být navzájem vázány pro vytvoření nearomatického systému, reakcí laktonu obecného vzorce (II)

Rl	/° 0	(II),
I	\2

ve kterém R¹ a R² a Y mají výše uvedené významy, s chloračním činidlem v přítomnosti chloračního katalyzátoru.

*·

Dosavadní stav techniky

Chloridy chlorkarboxylových kyselin jsou důležité reakční meziprodukty pro přípravu farmaceutických a agrochemických účinných látek.

Chloridy chlorkarboxylových kyselin mohou být připraveny například reakcí odpovídajících laktonů s chloračními činidly v přítomností katalyzátoru. Používaná chlorační činidla jsou typicky fosgen nebo thionylchlorid, protože vytvářejí jako kopulační produkty výhradně plynné látky (C0₂ nebo S0₂ a HCI) .

Pokud je jako chlorační činidlo použit thionylchlorid, chlorid zinečnatý je obvykle použit jako katalyzátor. Odpovídající způsoby jsou popsány v I.I. Grandberg a kol, Izv. Timiryazevsk. S.kh. Akad. 1974, (6), strany 198 až 204 a O.P. Goel a kol., Synthesis, 1973, strany 538 to 539. Přeměna γ-butyrolaktonu na chlorid kyseliny 4-chlormáselné dává výtěžky od 65 do 80 %.

Pokud je jako chlorační činidlo použit fosgen, jsou obecně používány různé katalyzátorové systémy. US Patent 2,778,852 zmiňuje jako vhodné následující katalyzátory: pyridiny, terciární aminy, těžké kovy a kyseliny, jako je kyselina sírová, kyselina fosforečná, chlorid fosforitý, fosforoxychlorid, chlorid hlinitý, sulfurylchlorid a kyselina chlorsírová. Vhodné katalyzátory jsou podle zveřejněné patentové přihlášky DE-A 19,753,773 močovinové sloučeniny, podle zveřejněných patentových přihlášek EP-A 0,413,264 a EP-A 0,435,714 fosfinoxidy a podle zveřejněných patentových přihlášek EP-A 0,253,214 a EP-A • ·

- 3 0,583,589 organodusíkové sloučeniny jako jsou kvarterní amoniové sole, heterocyklické dusíkaté sloučeniny, aminy nebo formamidy.

US Patent 2,778,852 popisuje syntézu chloridu kyseliny 4-chlormáselné reakcí γ-butyrolaktonu s fosgenem v přítomnosti pyridinu.

Pro zvýšení výtěžku se obvykle dodatečně přivádí plynný chlorovodík. Použití chlorovodíku je však nevýhodné, obzvláště z ekologických a ekonomických důvodů, protože je používán ve hyperstochiometrických množstvích a přebytek musí být čištěn a neutralizován, což vede ke značnému hromadění solí. Kromě toho použití velkých množství plynného chlorovodíku musí vyhovovat dodatečným technologickým a logistickým požadavkům.

Předložený vynález se proto týká způsobu přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin reakcí odpovídajících laktonů s chloračními činidly, přičemž tento způsob netrpí známými nedostatky a přináší chloridy chlorkarboxylových kyselin s vysokým výtěžkem a ve stavu vysoké čistoty.

Podstata vynálezu

V souladu s tím byl nalezen způsob přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I)

Rl	0
\
CC1—Y-	-c	(I),
/	\
R2	Cl

ve kterém

- 4 R¹ a R² nezávisle na sobě označují atom vodíku, organický zbytek obsahující uhlík, atom halogenu, nebo skupina nitro nebo kyano;

a Y označuje alkylenový řetězec, který obsahuje od 1 do 10 atomů uhlíku v řetězci a který je nesubstituovaný nebo substituovaný organickými zbytky, obsahujícími uhlík, atomem halogenu, skupinami nitro a/nebo kyano a alkylenový řetězec může být přerušen skupinou ether, thioether, terciární amino nebo keto, a organické zbytky obsahující uhlík v Y a/nebo R¹ a/nebo R² mohou být navzájem vázány pro vytvoření nearomatického systému, reakcí laktonu obecného vzorce (II)

R2 ve kterém R¹, R² a Y mají výše uvedené významy, s chloračním činidlem v přítomnosti chloračního katalyzátoru, ve kterém se přeměna provádí v přítomnosti sloučeniny bóru.

Podstatným znakem způsobu podle předloženého vynálezu je přítomnost sloučeniny bóru. Příklady vhodných sloučenin bóru jsou sloučeniny a skupiny látek uvedené dále, směsi různých sloučenin bóru jsou přitom také možné:

oxidy bóru jako je B₂O₃;

·· ♦

• · ♦

.· ··

• kyslíkaté kyseliny obsahující bór, jako je kyselina boritá (H3BO3, přesněji: kyselina orthoboritá), metaborité kyseliny (typu HBO₂, například cc-HBO₂, β-ΗΒΟ₂ nebo γ-ΗΒΟ₂) , oligoborité kyseliny nebo polyborité kyseliny;

• sole kyslíkatých kyselin, obsahujících bór, jako jsou boritany ([BO₃]³’, přesněji: orthoboritany), oligoboritany (například [B3O3 (OH) 5]², [B4O₅ (OH) ₄] ², [B₅O₆ (OH) ₆] ³ nebo [B₆O₇ (OH) ₆] ²~) nebo polyboritany (například [B02]) s anorganickými nebo organickými kationty, například ionty alkalického kovu (například Li⁺, Na⁺ nebo K⁺) , ionty kovů alkalických zemin (například Mg²⁺, Ca²⁺ nebo Sr²⁺) , amoniový iont NH4⁺ nebo primární, sekundární, terciární nebo kvarterní aminy (například tetramethylamonium, tetraethylamonium, tetrapropylamonium, tetraisopropylamonium, fenyltrimethylamonium, fenyltriethylamonium, trimethylamonium, triethylamonium, tripropylamonium, triisopropylamonium, fenyldimethylamonium, fenyldiethylamonium nebo fenylamonium (anilinium));

• kyseliny bóru (R-B(OH)₂) a jejich anorganické nebo organické sole, jako je kyselina benzenboronová (dihydroxyfenylboran) nebo fenylborát disodný;

• estery kyseliny borité, jako jsou mono-, di- nebo tri- (C_x-C₆alkyl)estery, které mají stejné nebo různé přímé nebo rozvětvené alkylové skupiny (například methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methylpropyl,

2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, pentyl, 1-methylbutyl,

2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl,

1-ethylpropyl, hexyl, 1,1-dimethylpropyl,

1,2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl,

• · • · ·' ··

• 9 ·· ► 9 9

3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl,

1.2- dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl,

2.3- dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1,1,2-trimethylpropyl, 1,2,2-trimethylpropyl,

1-ethyl-l-methylpropyl nebo l-ethyl-2-methylpropyl), například trimethylboritan, triethylboritan nebo tripropylboritan;

• halogenidy bóru obsahující fluor, chlor, brom a/nebo jód, například BF₃ (fluorid boritý), BC1₃ (chlorid boritý), BBr₃(bromid boritý) , BI₃ (jodid boritý) , BF₂C1, BFC1₂, BF₂Br, BFBr₂, BF₂I, BFI₂, BFCIBr, BFC1I, BFBrI, BCl₂Br, BClBr_2zBC1₂I, BC1I₂, BCIBrI, BBr₂I, BBrI₂, B₂F₄, B₂C1₄, B₂Br₄, B₂I₄ a jejich komplexy, například se sloučeninami kyslíku, síry nebo dusíku, jako jsou hydráty, alkoxidy, etheráty, komplexy se sulfidy, amoniem, aminy nebo pyridiny, například [voda · BF₃] , [methanol · BF₃] , [ethanol · BF₃] , [dimethylether · BF₃] , [diethylether · BF₃] , [npropylether · BF₃] , [diisopropylether · BF₃] , [tetrahydrofuran · BF₃] , [dimethylsulfid - BF₃] , [amonium BF₃] , [methylamin · BF₃] , [dimethylamin · BF₃] , [trimethylamin · BF₃] , [ethylamin BF₃] , [diethylamin · BF₃], [triethylamin · BF₃] , [močovina · BF₃] , [pyridin · BF₃], [2-methylpyridin ·BF₃] nebo [3-methylpyridin · BF₃] .

Výhodně používané sloučeniny jsou • oxidy bóru B₂O₃;

kyselina boritá H₃BO₃;

» · ⁴

......

- 7 • tri(C3-C4 alkyl)boritany, jako je trimethylboritan, triethylboritan, tripropylboritan, triisopropylboritan nebo tributylboritan;

• fluorid boritý, chlorid boritý nebo jejich komplexy, například s vodou, alkoholy (obzvláště methanolem), ethery (obzvláště diethyletherem), sulfidy (obzvláště dimethylsulfidem) nebo aminy (obzvláště ethylaminem), například dihydrát fluoridu boritého nebo etheráty fluoridu boritého (obzvláště s diethyletherem);

nebo jejich směsi.

Obzvláště výhodné jsou halogenu prosté sloučeniny bóru, oxidy bóru B₂O₃, kyselina boritá H₃BO₃ a tri (C1-C4 alkyl)boritany. Mimořádně výhodné jsou kyselina boritá H₃BO₃ a trimethylboritan. Použití takových sloučenin bóru má výhodu, že reakční směsi jsou prosté fluoridových iontů. To zjednodušuje celou technologii zařízení ve srovnání s reakcemi, zahrnujícími halogenidy bóru.

Ve způsobu podle předloženého vynálezu se sloučeniny bóru nebo jejich směsi používají v koncentraci od 0,1 do 20 % mol., výhodně od 0,1 do 10 % mol. a výhodněji od 0,5 do 5 % mol. vztaženo k laktonu (II).

Chloridy chlorkarboxylových kyselin vyrobené způsobem podle předloženého vynálezu mají obecný vzorec (I)

Rl O \ // cci—y—c / \

R2 Cl (I), ♦ * · ·»·· **• · · ve kterém R¹ a R² nezávisle na sobě označují atom vodíku, organický zbytek obsahující uhlík, atom halogenu nebo skupinu nitro nebo kyano.

Výrazem organický zbytek obsahující uhlík se míní nesubstituovaný nebo substituovaný alifatický, aromatický nebo aralifatický zbytek, obsahující od 1 do 20 atomů uhlíku. Takový zbytek mohou obsahovat jeden nebo více heteroatomy, jako je atom kyslíku, atom dusíku nebo atom síry, například -0-, -S-, -NR-, CO- a/nebo -N= v alifatickém nebo aromatickém systému a/nebo může být substituovaný jedním nebo více funkčními skupinami, obsahujícími například kyslík, dusík, síru a/nebo atomem halogenu, například substituovaný fluorem, chlorem, bromem, jódem a/nebo skupinou kyano. Jestliže organický zbytek obsahující uhlík obsahuje jeden nebo více heteroatomů, může být vázán prostřednictvím heteroatomů. Tak tedy ether, thioether a terciární aminové skupiny jsou například také zahrnuty. Jako výhodné příklady organických zbytků, obsahujících uhlík, mohou být uvedeny skupiny C!-C₂₀ alkyl, obzvláště Ci-C₆ alkyl, C₅-C₁₀aryl, C₇-C₂o aralkyl, obzvláště C₇-C₁₀ aralkyl a C₇-C₂o alkaryl, obzvláště C₇-Cio alkaryl.

Jako příklady halogenů mohou být uvedeny fluor, chlor, brom a jód.

Výhodné jsou chloridy chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I), ve kterém R¹ a R² nezávisle na sobě označují atom vodíku, Ci-C₆ alkyl, C₆-C₁₀ aryl, C₇-Ci₀ aralkyl nebo C₇-Ci₀ alkaryl, například methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, ····

1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl,

1.1- dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl,

2.2- dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl,

1- ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1,1,2-trimethylpropyl,

1.2.2- trimethylpropyl, 1-ethyl-l-methylpropyl, 1-ethyl2- methylpropyl, fenyl, 2-methylfenyl (o-toluoyl), 3-methylfenyl (m-toluoyl), 4-methylfenyl (p-toluoyl), naftyl nebo benzyl. Obzvláště výhodný je atom vodíku a C_x-C₄ alkyl, obzvláště atom vodíku.

Y označuje alkylenový řetězec, který má od 1 do 10 atomů uhlíku v řetězci, který může být nesubstituovaný nebo substituovaný organickými zbytky, obsahujícími uhlík, atomem halogenu, skupinami nitro a/nebo kyano a alkylenový řetězec může být přerušen skupinami ether(-O-), thioether(-S-) , terciární amino (-NR-) nebo keto (—CO—). Organické zbytky obsahující uhlík a atom halogenu jsou jak bylo definováno výše.

Jako příklady zbytku Y mohou být uvedeny alkeny (CH₂)_nz kde n je rozmezí od 1 do 10 a ve kterém jeden nebo více nebo popřípadě všechny atomy vodík mohou být nahrazeny skupinami Ci-C₆ alkyl, C₆-C₁₀ aryl, C₇-Ci₀ aralkyl a/nebo Ο₇-Ο_ϊ0 alkaryl, například methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, pentyl, 1-methylbutyl,

2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl,

1.1- dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl,

2.2- dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl,

1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1,1,2-trimethylpropyl,

1.2.2- trimethylpropyl, 1-ethyl-l-methylpropyl, 1-ethyl• · Μ ·< ····

- 10 2-methylpropyl, fenyl, 2-methylfenyl (o-toluoyl), 3-methylfenyl (m-toluoyl), 4-methylfenyl (p-toluoyl), naftyl nebo benzyl.

Výhodné jsou chloridy chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I), ve kterém Y označuje nesubstituovaný alken (CH₂)_n, ve kterém n je v rozmezí od 2 do 8, výhodně od 2 do 4, jako je CH₂CH₂, CH₂CH₂CH₂ a CH₂CH₂CH₂CH₂.

Organické zbytky R¹ a/nebo R² a/nebo zbytky Y mohou být navzájem vázány a vytvářet nearomatický systém. Jako jejich příklady mohou být uvedeny hexahydroftalidy.

Chloridy chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I) , které jsou mimořádně výhodné jako produkty způsobu podle předloženého vynálezu jsou chlorid kyseliny 4-chlormáselné (chlorid kyseliny 4-chlorbutanové), chlorid kyseliny 5-chlorvalerové (chlorid kyseliny 5-chlorpentanové) nebo chlorid kyseliny 6-chlorkapronové (chlorid kyseliny 6-chlorhexanové).

Používané laktony mají obecný vzorec (II)

R2 ve kterém R¹, R² a Y mají výše uvedené významy. Je-li to požadováno, mohou přirozeně být použity směsi různých laktonů.

Velmi výhodné je použití γ-butyrolaktonu, δ-valerolaktonu nebo εkaprolaktonu.

·· ·· ♦ · .

· * • · *

4« 44·· • 4

44·· ··

4

Používaná chlorační činidla jsou výhodně fosgen, difosgen (tríchlormethylchlorformát) , trifosgen (bis(trichlormethyl) karbonát) a/nebo thionylchlorid. Obzvláště výhodné je použití fosgenu nebo thionylchloridu, obzvláště plynného a/nebo kapalného fosgenu.

Vhodné chlorační katalyzátory jsou teoreticky všechny známé chlorační katalyzátory, obzvláště sloučeniny dusíku a fosforu, jako nesubstituované nebo substituované močoviny s otevřeným řetězcem nebo cyklické, di-N,N-substituované formamidy (například N,N-dimethylformamid), trialkylfosfinoxidy nebo nesubstituované nebo substituované triarylfosfinoxidy, substituované nebo nesubstituované pyridiny, kvartérní amoniové sole (například benzyltrimethylamoniumchlorid) , amidiny nebo jejich sole včetně hydrochloridu, nesubstituované nebo mononebo poly-N-substituované guanidiny nebo hexaalkylguanidiniové sole.

Použitý chlorační katalyzátor je výhodně močovinová sloučenina, fosfinoxid, pyridinová sloučenina nebo jejich směs.

Močovinové sloučeniny, popsány například ve 19,753,773. Obzvláště močovinových sloučenin (III) které jsou výhodně používány, jsou zveřejněné patentové přihlášce DE-A výhodné je použití substituovaných s otevřeným řetězcem obecného vzorce

(III), ·· to t • · • · • · ····

- 12 • ·

• to ve kterém X znamená atom kyslíku nebo síry a R³ až R² nezávisle na sobě označují výhodně C3-C10 alkyl nebo ve kterém jeden ze zbytků R³ nebo R² vytváří spolu s jedním ze zbytků R⁵ nebo R², C2-C4 alkylenový řetězec. Velmi výhodné jsou močovinové sloučeniny, které jsou kapalné za podmínek reakce, například Ν,N'-dimethylethylenmočovina (1,3-dimethyl-2-imidazolidinon), Ν,Ν'-dimethylpropylenmočovina (1,3-dimethyltetrahydro-2(IH)pyrimidinon), Ν,Ν,Ν',N'-tetrabutylmočovina nebo Ν,Ν,Ν',Ν'tetramethylthiomočovina. Uvedené močovinové sloučeniny mohou být použity jako takové nebo ve formě jejich solí s kyselinou chlorovodíkovou, například jako hydrochloridy, nebo ve formě solí Vilsmeierova typu, které mohou být získány reakcí s fosgenem, ale hydrochloridy jsou výhodné.

Fosfinoxidy, které jsou například ve zveřejněné Obzvláště výhodné je nesubstituovaných nebo obecného vzorce (IV) výhodně používány, jsou popsány patentové přihlášce ΕΡ-Ά 0,413,264. použití trialkylfosfinoxidů nebo substituovaných triarylfosfinoxidů

0 II
R7 —P —R9	(IV),
1 R8

ve kterém R⁷ až R⁹ nezávisle na sobě označují výhodně C1-C10 alkyl nebo nesubstituovaný nebo (C1-C4 alkyl)-substituovaný fenyl. Mimořádně výhodné jsou fosfinoxidy, které jsou kapalné za reakčních podmínek, například přímé nebo rozvětvené trioktyl-, trihexyl- nebo tributyl-fosfinoxidy a také trifenylfosfinoxid nebo směsi různých trialkylfosfinoxidů (například Cyanex® prodávaný společností Cytec Industries).

·· ·· * · · i ¹ Λ

*.·* ···

Substituované nebo nesubstituované pyridiny, které jsou výhodně používány, mají obecný vzorec (V)

ve kterém R¹⁰ až R¹⁴ nezávisle na sobě označují výhodně atom vodíku nebo C1-C4 alkyl. Je také možné, aby dva sousedící zbytky byly navzájem vázány a vytvářely nearomatický nebo aromatický systém. Zvláště výhodné jsou mono(Ci-C₄ alkyl)pyridiny a nejvýhodnější jsou monomethylpyridiny, obzvláště 3-methylpyridin (β-pikolin).

Ve způsobu podle předloženého vynálezu se používají obzvláště

3-methylpyridin, trifenylfosfinoxid a/nebo trialkylfosfinoxid.

Použití kapalných chloračních katalyzátorů má primárně provozní výhody. Například odpadá komplikované zpracování pevných látek a jejich odměřování a transport. Dále se získají podstatně méně viskózní spodní frakce v následující destilační fázi a je odstraněno zanášení.

Chlorační katalyzátor se ve způsobu podle předloženého vynálezu používá v koncentraci od 0,1 do 20 % mol., výhodně od 0,1 do 10 % mol. a výhodněji od 0,5 to 5 % mol., vztaženo k laktonu (II) • 9 • 9 ·

99*9 • · »·

V jiném výhodném provedení způsobu se katalyzátor používá ve formě komplexu sloučeniny bóru a chloračního katalyzátoru. Ten může být připraven například smícháním obou složek v reaktoru nebo před vstupem do něj. Příklad vhodného komplexu je komplex BF₃-p-pikolin.

Reaktory používané pro chloraci mohou být teoreticky libovolná zařízení pro reakce pára-kapalina nebo kapalina-kapalina, popsané v relevantní technické literatuře. Pro dosažení vysokého prostoro-časového výtěžku je důležité provádět intenzívní vzájemné míchání laktonu, roztoku obsahujícího chlorační katalyzátor a sloučeniny bóru, a přidaného chloračního činidla. Neomezující příklady, které mohou být uvedeny, jsou míchané nádrže, kaskády míchaných nádrží, protisměrné reakční kolony, průtočné trubky (výhodně opatřené příčkami), probublávací kolony a smyčkové reaktory.

Způsob se výhodně provádí bez použití rozpouštědla. Je však možné přidat rozpouštědlo, které je inertní vůči použitému chloračnímu činidlu. Inertní rozpouštědla jsou například aromatické uhlovodíky, jako je toluen, chlorbenzen, o-, m- nebo p-dichlorbenzen, o-, m- nebo p-xylen, cyklické karbonáty, jako je ethylenkarbonát nebo propylenkarbonát, stejný chlorid chlorkarboxylové kyseliny, jako má být vyráběn nebo jejich směsi. Jestliže jsou použita rozpouštědla, výhodně je použit stejný chlorid chlorkarboxylové kyseliny, jako má být vyráběn. Přidání rozpouštědla může být výhodné například pokud se používají laktony (II), které mají vysokou molekulovou hmotnost, vysokou viskozitu a nebo jsou pevné za reakčních podmínek.

Způsob podle předloženého vynálezu může být prováděn při teplotě od 50° do 200°C, výhodně od 80° do 200°C a výhodněji od 110° do « #* **

I · «· ·ϊ »” · * · · · • · * Σ a · · · * a·* ? - λ. · Λ ·

160°C. Způsob se obecně provádí za absolutního tlaku od 0,01 do 5 MPa, výhodně za absolutního tlaku od 0,5 do 2 MPa a výhodněji za atmosférického tlaku.

Celkové množství fosgenu, který je použit ve způsobu podle předloženého vynálezu, je obecně od 0,8 do 1,5 mol a výhodně od 0,9 do 1,2 mol na jeden mol laktonu (II).

Přidávání eduktů (lakton (II) a chlorační činidlo) a katalyzátorů (chlorační katalyzátor a sloučenina bóru) může obecně probíhat v libovolném pořadí. Výhodně se v jedné variantě lakton (II), chlorační katalyzátor, sloučenina bóru a popřípadě rozpouštědlo vloží do počáteční dávky a potom se přidá chlorační činidlo nebo v jiné variantě se všechny složky vloží současně. Provedení, která jsou mezi těmito dvěma variantami, jsou pochopitelně možná a mohou být výhodná.

V průběhu přidávání eduktů a katalyzátorů je možné přivést různé složky do vzájemného kontaktu buď při přivádění do reaktoru nebo v reaktoru, je-li to požadováno. Tak je možné například provádět výše uvedené vytváření komplexu sloučeniny bóru a chloračního katalyzátoru (například komplex BF₃-p-pikolin). Dále je možné způsobit předběžnou reakci mezi chloračním katalyzátorem a chloračním činidlem (například Vilsmeierova sůl N,Ndialkylformamidu a fosgen nebo thionylchlorid).

Způsob podle předloženého vynálezu může být prováděn dávkově nebo kontinuálně.

a) Dávkový způsob

Při výrobě v dávkovém způsobu se reakční směs obsahující lakton (II), chlorační katalyzátor, sloučeninu bóru a popřípadě rozpouštědla obecně vloží do reaktoru, například do míchané nádrže, jako počáteční dávka a intenzívně se míchá. Potom se přidá požadované množství kapalného nebo plynného chloračního činidla při požadované teplotě a tlaku. Po přidání chloračního činidla se reakční roztok ponechá, aby v něm probíhala reakce, po dobu v rozmezí od několika minut do několika hodin. Následná reakce může probíhat v reaktoru nebo v nádobě na výstupu z reaktoru.

Ve speciální variantě dávkového způsobu může být kapalné chlorační činidlo (například thionylchlorid) použito jako počáteční dávka, popřípadě spolu s chloračním katalyzátorem a/nebo sloučeninou bóru a/nebo rozpouštědlem. Lakton (II) se potom přidá za požadované teploty a tlaku v průběhu dané doby, popřípadě spolu s chloračním katalyzátorem a/nebo sloučeninou bóru a/nebo rozpouštědlem.

b) Kontinuální způsob

Reaktory, které jsou vhodné pro kontinuální způsoby, jsou například míchané nádrže, kaskády míchaných reaktorů nebo protisměrné reakční věže. Při startu kontinuálního procesu se obecně rozpouštědlo (například stejný chlorid chlorkarboxylové kyseliny, jaký má být vyráběn), chlorační katalyzátor a sloučenina bóru vloží do reaktoru a systém se zahřívá na požadovanou teplotu, poté se přidá kapalné nebo plynné chlorační činidlo. Potom se současně s kontinuálním přívodem chloračního činidla započne kontinuální přivádění ·· ·· • · ·

laktonu (II), který obecně obsahuje další chlorační katalyzátor a další sloučeninu bóru a je popřípadě rozpuštěn v rozpouštědle. Po přeměně obsahu reaktoru na chlorkarboxylový chlorid se rychlost přivádění laktonu (II) a chloračního činidla upraví tak, aby obě tyto složky byly přiváděny ve v zásadě ekvimolárních množstvích. Reakční směs se odebírá z reaktoru, například potrubím nebo přepadem, rychlostí odpovídající velikosti přítoku. Výhodně se reakční roztok odvádí do další nádoby pro další reakce.

Je potom obecně výhodné vypudit (strip) nepřeměněné chlorační činidlo z reakčního roztoku, například průchodem plynu, který je chemicky inertní vůči reakčnímu roztoku, jako je dusík.

Nepřeměněné chlorační činidlo, které například uniká z reaktoru v průběhu etapy syntézy a/nebo je vypuzováno následným stripováním, může být výhodně shromažďováno a recyklováno. Výhodná zařízení jsou například studené lapače, ve kterých chlorační činidlo kondenzuje.

Reakční roztok, opouštějící místo reakce laktonu (II) a chloračního činidla, může být zpracováván obvyklými způsoby. Výhodné je čištění destilací, případné stripování se provádí před vstupem do destilační kolony nebo v destilační koloně.

možné a může být výhodné částečně nebo úplně recyklovat podní frakce z čištění destilací a alorační katalyzátor a sloučeninu bóru. rakcí, například destilace, pro atalyzátoru a/nebo sloučeniny bóru, rovedením uvedené recyklace. Jestliže způsob je prováděn scyklací chloračního katalyzátoru a/nebo sloučeniny bóru, obsahující mezi jiným Další zpracování těchto separaci chloračního může probíhat před s je • · · · · <

- 18 výhodné recyklovat pouze jejich část pro odstranění možných vedlejších produktů a nahradit další část čerstvými katalyzátory.

V obecném provedení dávkové syntézy chloridů chlorkarboxylových kyselin (I) se lakton (II), (výhodně kapalný) chlorační katalyzátor, sloučenina bóru a popřípadě rozpouštědlo (například stejný chlorid chlorkarboxylové kyseliny, jaký má být vyráběn) vloží do míchané nádrže. Reakční systém se potom zahřívá na požadovanou teplota a kapalný a/nebo plynný fosgen nebo kapalný thionylchlorid se přivádějí kontinuálně za tlaku okolí s kontinuálním intenzívním mícháním. Výsledné plynné kopulační produkty oxid uhličitý nebo oxid siřičitý a také chlorovodík se odebírají. Po přivedení požadovaného množství chloračního činidla se reakční roztok ponechá po jistou dobu za řízené teploty, s pokračujícím mícháním, pro další reakci. Během této následné reakce chlorační činidlo, které je stále přítomno v reakčním roztoku, reaguje se zbývajícím laktonem (II). Pro stripování veškerého nebo části přebytku chloračního činidla a reakčních produktů, jako je oxid uhličitý nebo oxid siřičitý a chlorovodík, z reakčního roztoku, je možné nechat procházet směsí inertní plyn za intenzivního míchání. Výsledný reakční roztok se potom odvádí do etapy závěrečního zpracování. To se obecně provádí destilací, popřípadě ve vakuu. V případě chloridů chlorkarboxylových kyselin s vysokou molekulovou hmotností jsou možné další purifikační procesy jako je krystalizace.

V obecném provedení kontinuální přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin (I) se rozpouštědlo (například stejný chlorid chlorkarboxylové kyseliny, jaký má být vyráběn), chlorační katalyzátor a sloučenina bóru vloží do reaktoru, například míchané nádrže a systém se zahřívá na požadovanou •··· ·· · ·· ·«·· » · · ··· · · · · • · · · « · ·· * β · · · ·· · · · · « • · · · · · · · · · ·· ·· ··· ·· ·· ···· teplotu a přidá se kapalné nebo plynné chlorační činidlo. Potom, současně s kontinuálním přívodem chloračního činidla, se započne kontinuální přivádění laktonu (II), který obecně obsahuje další chlorační katalyzátor a další sloučeninu bóru a je popřípadě rozpuštěn v rozpouštědle. Po přeměně obsahu reaktoru na chlorid chlorkarboxylové kyseliny se rychlost přivádění laktonu (II) a chloračního činidla upraví tak, aby obě tyto složky byly přiváděny ve v zásadě ekvimolárních množstvích. Reakční směs se odebírá z reaktoru, například potrubím nebo přepadem, rychlostí odpovídající velikosti přítoku. Odebraný reakční roztok se shromažďuje v nádrži na výstupu reaktoru, například v míchané nádrži, pro následné reakce. Pokud je uvedená nádrž na výstupu reaktoru naplněna uvedený produktem, přetok se popřípadě zbaví kopulačních produktů oxidu uhličitého a chlorovodíku, jak je popsáno výše a potom odváděn pro zpracování, které může být prováděno například destilací.

Způsob podle předloženého vynálezu umožňuje přípravu chloridů chlorkarboxylových kyselin reakcí odpovídajících laktonů s chloračním činidlem a produkuje chloridy chlorkarboxylových kyselin s vysokým výtěžkem a ve stavu vysoké čistoty a netrpí již více nedostatkem, spočívajícím v nutnosti přivádět dodatečně plynný chlorovodík. Během zpracování mohou být chloridy chlorkarboxylových kyselin snadno separovány od sloučenin bóru, přidaných podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Experimentální zařízeni a podmínky

Experimentální zařízení a podmínky zahrnují skleněnou nádobu o objemu jeden litr a vybavenou dvojitým pláštěm a míchadlem, termostatickými řídícími prostředky, přívodní trubicí pro plynné nebo kapalné chlorační činidlo a dvoučlennou kaskádou kondenzátorů. Dvoučlenná kaskáda kondenzátorů zahrnuje opláštěný vinutý kondenzátor, udržovaný na teplotě -10°C a kondenzátor oxidu uhličitého, udržovaný na teplotě -78°C. Experimenty byly prováděny za atmosférického tlaku.

Příklad 1 (podle vynálezu)

200 g (2,0 molu) δ-valerolaktonu, 9,3 g (0,1 molů) β-pikolinu (3-methylpyridin) a 3,1 g (0,05 molů) kyseliny borité bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm. Celkově 229 g (2,32 molů) plynného fosgenu bylo přivedeno za teploty od 144° do 148°C v průběhu 5 hodin za intenzivního míchání. Systém byl potom ponechán po další hodinu bez přívodu fosgenu pro následnou reakci.. Po odstripováni zbývajícího nepřeměněného fosgenu dusíkem byl získán surový produkt o hmotnosti 310 g. Surový produkt byl frakčně destilován při teplotě od 70° do 75°C a za absolutního tlaku 0,7 kPa (absolutní tlak 7 mbarů). Bylo izolováno 255 g chloridu kyseliny 5-chlorvalerové o čistotě > 98 % (GC). To odpovídá výtěžku 82 %.

- 21 ·· ·· • · • •to· * • · · · · · • · · · · ·· ·· ····

Příklad 2 (podle vynálezu)

172 g (2,0 molu) γ-butyrolaktonu, 9,3 g (0,1 molů) β-plkolinu (3-methylpyridin) a 3,1 g (0,05 molů) kyseliny borité bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm a zahřívané na teplotu 140°C. Celkově 242 g (2,45 molů) plynného fosgenu bylo přivedeno za teploty od 140° do -147°C v průběhu 4 hodin a 15 minut za intenzivního míchání. Systém byl potom ponechán po další hodinu bez přívodu fosgenu pro následnou reakci. Po odstripování zbývajícího nepřeměněného fosgenu dusíkem při teplotě 100°C byl získán surový produkt o hmotnosti 289 g. Surový produkt obsahoval 93,6 % (GC) chloridu kyseliny 4-chlormáselné.

Příklad 3 (podle vynálezu)

172 g (2 moly) γ-butyrolaktonu, 34,8 g (0,1 molů) Cyanex® 923 (komerční produkt prodávaný společností Cytec Industries a obsahující směs různých trialkylfosfinoxidů se střední molekulovou hmotností 348 g/molů) a 3,1 g (0,05 molů) kyseliny borité bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm. Celkově 251 g (2,54 molů) plynného fosgenu bylo přivedeno za teploty od 144° do 148°C v průběhu 5 hodin a 20 minut za intenzivního míchání. Systém byl potom ponechán po další hodinu bez přívodu fosgenu pro následnou reakci. Po odstripování zbývajícího nepřeměněného fosgenu dusíkem při teplotě 100°C v průběhu 7 hodin byl získán surový produkt o hmotnosti 314 g. Surový produkt byl frakčně destilován při teplotě 87°C za absolutního tlaku 5,1 kPa (absolutní tlak 51 mbarů). Bylo izolováno 242 g chloridu kyseliny 4-chlormáselné o čistotě > 99 % (GC). To odpovídá výtěžku 86 %.

Příklad 4 (podle vynálezu)

200 g (2,0 molů) δ-valerolaktonu, 9,3 g (0,1 molů) β-pikolinu (3-methylpyridin) a 5,2 g (0,05 molů) trimethylboritanu bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm a zahřívané na teplotu 140°C. Celkově 242 g (2,45.molů) plynného fosgenu bylo přivedeno za teploty od 140° do 146°C za intenzivního míchání. Systém byl potom ponechán po další hodinu bez přívodu fosgenu pro následnou reakci. Po odstripování zbývajícího nepřeměněného fosgenu dusíkem při teplotě 100°C byl získán surový produkt o hmotnosti 318 g. Surový produkt byl frakčně destilován při teplotě od 75° do 77°C za absolutního tlaku 0,9 kPa (absolutní tlak 9 mbarů) . Po první frakci 10 g, která již obsahovala 96,6 % (GC) chloridu kyseliny 5-chlorvalerové byla izolována čistá frakce o hmotnosti 256 g. Ta obsahovala 98,2 % (GC) chloridu kyseliny 5-chlorvalerové. Celkový výtěžek po destilaci byl 85 %.

Příklad 5 (podle vynálezu) g (0,1 molů) δ-valerolaktonu, 1,14 g (0,006 molů) benzyltrimethylamoniumchloridu a 0,31 g (0,005 molů) kyseliny borité bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm. Celkově 15,5 g (0,13 molů) kapalného thionylchloridu byly přivedeno při teplotě od 120° do 125°C v průběhu 7 hodin za intenzivního míchání. Systém byl potom ponechán po další hodinu bez přívodu thionylchloridu pro následnou reakci. Výsledný produkt obsahoval 70 % (GC) chloridu kyseliny 5-chlorvalerové a 7 % (GC) nezkonvertovaného δvalerolaktonu.

• 4 44

4 ·

4 4

4· 4444

Příklad 6 (srovnávací příklad):

192 g (2,23 molů) γ-butyrolaktonu a 2 g (0,025 molů) pyridinu bylo použito jako výchozí dávka vložená do skleněné nádoby s dvojitým pláštěm a zahřívané na teplotu 120°C. Celkově 60 g (0,61 molů) plynného fosgenu bylo přivedeno za teploty od 120° do 124°C v průběhu 8 hodin za intenzivního míchání. Po odstripování zbývajícího nepřeměněného fosgenu dusíkem byl surový produkt frakčně destilován. První frakce o hmotnosti 76 g obsahovala 21,6 % (GC) chloridu kyseliny 4-chlormáselné, druhá frakce o hmotnosti 110 g obsahovala 2,6 % (GC) chloridu kyseliny 4-chlormáselné. To odpovídá celkovému výtěžku 6 %.

Srovnávací příklad 6 ukazuje, že bez přítomnosti sloučenin bóru a bez přivádění chlorovodíku mohou být dosaženy pouze nedostatečné výtěžky.

Zastupuj e:

Dr. Otakar Švorčík • 0 • 0 • · · po

00 00 0 0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0 ·

0 0 0 0 •0 00 0000

JUDr. Otakar Švorčík - 2 4 advokát

Hálkova 2,120 00 Praha 2

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přípravy chloridů chlorkarboxylových kyselin obecného vzorce (I)

Rl 0 \ CC1- -Y —c (I), / \ R2 Cl

ve kterém R¹ a R² nezávisle na sobě označují atom vodíku, organický zbytek obsahující uhlík, atom halogenu, nebo skupina nitro nebo kyano;

a Y označuje alkylenový řetězec, který obsahuje od 1 do 10 atomů uhlíku v řetězci a který je nesubstituovaný nebo substituovaný organickými zbytky, obsahujícími uhlík, atomem halogenu, skupinami nitro a/nebo kyano, a alkylenový řetězec může být přerušen skupinou ether, thioether, terciární amino nebo keto, a organické zbytky obsahující uhlík v Y a/nebo R¹ a/nebo R²mohou být navzájem vázány pro vytvoření nearomatického systému, reakcí laktonu obecného vzorce (II)

R2

ΦΦΦΦ φφ · φ« ·· φφ • φ φ φφφ φ · φ φ .

φφφ φφφφφ φ φφ φφ φφ φφφ φ φ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ φφφ φφ φφ φφφφ ve kterém R¹, R² a Υ mají výše uvedené významy, s chloračním činidlem v přítomnosti chloračního katalyzátoru, vyznačující se tím, že přeměna je prováděna v přítomnosti sloučeniny bóru.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že použitá sloučenina bóru je fluorid boritý, chlorid boritý nebo jejich komplexy, oxidy bóru, kyselina boritá, a tri(Ci-C4 alkyl)bořítan nebo směs alespoň dvou těchto sloučenin bóru.

3. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že sloučenina bóru je použita v koncentraci od 0, 1 do 20 % mol., vztaženo k laktonu (II).

4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že použité chlorační činidlo je fosgen, difosgen, trifosgen a/nebo thionylchlorid.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že použitý chlorační katalyzátor je močovinová sloučenina, fosfinoxid, pyridinová sloučenina nebo jejich směs.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že použitý chlorační katalyzátor je 3-methylpyridin, trifenylfosfinoxid a/nebo trialkylfosfinoxid.

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že chlorační katalyzátor je použit v koncentraci od 0,1 do 20 % mol., vztaženo k laktonu (II).

• Γ* ·· ·· ·· · · · · » • · · · · · • · · · · · φ • φ · · φ · • φ · φ φ ·· · »··

8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že chlorační katalyzátor a sloučenina bóru jsou použity ve formě komplexu obou složek.

9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že reakce se provádí při teplotě od 50° do 2 00°C a absolutním tlaku 0,01 do 5 MPa. 10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že použitý lakton (II) je γ-butyrolakton, δ-

valerolakton nebo s-kaprolakton.