CZ20023345A3

CZ20023345A3 - Způsob výroby oximetherů

Info

Publication number: CZ20023345A3
Application number: CZ20023345A
Authority: CZ
Inventors: Roland Götz; Bernd Wolf; Michael Rack
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2003-01-15
Also published as: BR0109927B1; AU2001258308A1; HUP0300558A2; CN1422247A; CA2405763A1; ES2280369T3; SK14502002A3; DE50111901D1; PL358277A1; BR0109927A; DK1274677T3; KR100714322B1; SI1274677T1; US20030109740A1; WO2001077070A1; JP4759205B2; EA200201050A1; IL152247A0; AR028007A1; KR20020091180A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby oximetherů obecného vzorce I

Q

R

Nx 3

OR

I, ve kterém substituenty

R¹ a R² mohou být stejné nebo rozdílné a mohou znamenat kyanoskupinu, alkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, halogenalkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, cykloalkylovou skupinu obsahující 3 až 6 atomů uhlíku, fenylovou skupinu a naftylovou skupinu, alkylací oximů obecného vzorce II

(II) za bazických podmínek alkylačním činidlem ze skupiny alkylhalogenidů, dialkyisíranů a dialkyluhličitanů, který spočívá v tom, že reakce probíhá ve směsi, sestávající z až 25 % hmotnostních aprotických polárních rozpouštědel, zvolených ze skupiny nitrilů, N-alkylpyrrolidonů, cyklických derivátů močoviny, dimethylformamidu a dimethylacetamidu.

až 95 % hmotnostních nepolárních rozpouštědel, zvolených ze skupiny alifatických uhlovodíků, aromatických uhlovodíků, alkylesterů kyseliny alkyluhličité a etherů, a ί Ί

Ο až 25 % hmotnostních vody, přičemž se tyto podíly doplňují na 100 %.

Dosavadní stav techniky

Alkylační postupy pro aktivované oximy jsou známé ze stavu techniky.

V Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci. (angl. překlad), EN, svazek 28, str. 121 až 128 (1979) jsou popsány alkylační reakce oximů pomocí diazoalkanů, alkylhalogenidů a dialkylsíranů. Zejména je zkoumána konkurence nezi alkylací na kyslíku a alkylací na dusíku. Je popsána výroba O-alkyletherů alfa,alfa'-bis-karbonyloximů v acetonu, ethanolu, vodě nebo diethyletheru v malých výtěžcích. Ke zlepšení O-alkylace se doporučuje pracovat při co nejvyšších možných teplotách, protože nitrony jsou labilní při vyšší teplotě, nebo použít při alkylací pokud možno voluminózní alkylační reagencie.

Ind. J. Chem., sv. 30B, str. 749 až 753 (1991) je popsána methylace oximů obecného vzorce II, ve kterém R¹ a R²znamenají methyl nebo fenyl. Reakcí s methyljodidem za přítomnosti bezvodého uhličitanu draselného v acetonu se získají 0-methylethery ve výtěžcích 65, popřípadě 67 %.

Ve WO-A 00/18726 je popsána alkylace oximů obecného vzorci II v různých rozpouštědlech. Reakce může být provedena též ve směsích těchto rozpouštědel.

Při provádění takových syntéz v technickém rozměru poskytuje použití směsí rozpouštědel, obsahujících vodu, výhody technického rázu. Podíl vody však obvykle vede ke ztrátám na výtěžku.

. , _.— .',-ř^,ri»l» «Mts-Jes-Vá' ^/««««'řww·'·^»--'' --vA·.

“«.•Λ—,«í~íhw»i «:

Podstata vynálezu

Vynález si proto klade za úkol poskytnout ekonomický a velkoprovozně použitelný způsob výroby O-alkyloximetherů obecného vzorce I, který by vykazoval i ve směsích rozpouštědel, obsahujících vodu, vysokou selektivitu a výtěžek a byl by snadno proveditelný.

Byl proto za tím účelem nalezen způsob výroby oximetherů obecného vzorce I

Q o

OR (I), ve kterém mohou být substituenty

R¹ a R² stejné nebo rozdílné a mohou znamenat kyanoskupinu, alkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, halogenalkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, cykloalkylovou skupinu obsahující 3 až 6 atomů uhlíku, fenylovou skupinu a naftylovou skupinu a,

R³ může znamenat akylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku alkylací oximů obecného vzorce II

Ns

OH (II) za bazických podmínek alkylačním činidlem ze skupiny alkylhalogenidů, dialkylsÍránů a dialkyluhličitanů, přičemž reakce probíhá ve směsi, sestávající z až 25 % hmotnostních polárních aprotických rozpouštědel, zvolených ze skupiny nitrilů, N-alkylpyrrolidonů, cyklických derivátů močoviny, dimethylformamidu a dimethylacetamidu.

až 95 % hmotnostních nepolárních rozpouštědel, zvolených ze skupiny alifatických uhlovodíků, aromatických uhlovodíků, alkylesterů kyseliny alkyluhličité a etherů, a popřípadě až 25 % hmotnostních vody.

Při způsobu podle vynálezu není pozorována na rozdíl od zkušeností ze stavu techniky při mírných teplotách přes použití stéricky nenáročných alkylačních činidel a substrátů neočekávaně žádná tvorba nitronu a O-alkylethery se získají v dobrých až velmi dobrých výtěžcích.

Jako báze přicházejí v úvahu obecně sloučeniny s povahou solí, jako uhličitany alkalických kovů a uhličitany kovů alkalických zemin, jako uhličitan sodný, uhličitan draselný a uhličitan hořečnatý, jakož i hydrogenuhličitany alkalických kovů, jako hydrogenuhličitan sodný, kromě toho acetáty alkalických kovů, jako acetát sodný. Zejména výhodný bude uhličitan draselný.

Báze se obecně použije v ekvimolárním množství nebo v přebytku. Jako výhodný se mnohonásobně ukázal přebytek asi 10 až 30 %. Báze může být použita v pevné formě nebo jako roztok, zejména jako vodný roztok. Z praktických důvodů se dává přednost nejméně 10% hmotnostním až nasyceným vodným roztokům.

Vhodná rozpouštědla jsou alifatické uhlovodíky, jako pentan, hexan, cyklohexan a petrolether, aromatické uhlovodíky, jako toluen, o-, m- a p-xylen, halogenované uhlovodíky, jako methylenchlorid, chloroform a chlorbenzen, ether, jako diethylether, diisopropylether, terč.butylmethylether, dioxan , ani sol a tetrahydrofuran, jakož i N-methylpyrrolidon, N-oktylpyrolidon, cyklické deriváty močoviny, jako dimethylpropylenmočovina, dimethylsulfoxid, dimethylformamid a dime- 5- thylacetamid. Zejména výhodné jsou dimethylformamud a dimethylacetamid, aromatické uhovodíky, jako toluen a ether, jako terč.butylmethylether.

Reakce se provádí ve směsi rozpouštědel, která sestává z 5 až 25 % hmotnostních, s výhodou 10 až 20 % hmotnostních shora jmenovaných polárních aprotických rozpouštědel, až 25 % hmotnostních vody a nejméně 5 % hmotnostních, s výhodou 55 až 95 % hmotnostních a zvláště výhodně 60 až 90 % hmotnostních, nejvýhodněji 60 až 80 % hmotnostních shora jmenovaných rozpouštědel .

Z provozně technických důvodů se dává přednost provádění způsobu podle vynálezu ve směsích rozpouštědel, obsahujících vodu.

Vhodná alkylační činidla jsou alkylhalogenidy, dialkylsírany a dialkyluhličitany. Z ekonomických důvodů se dává přednost dialkylsÍránům.

Alkylační činidlo se obecně používá v ekvimolárním poměru nebo v přebytku. Přebytek asi 5 až 15 % hmotnostních se ukázal mnohonásobně jako výhodný.

Z bezpečnostních důvodů se při použití alkylhalogenidů a dialkylsíranů po reakci obvykle přebytečné alkylační činidlo zlikviduje. Většinou se k tomuto účelu použije amoniak nebo aminy, například diethylamin.

Podle výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu se používají methylační činidla.

Reakce se obvykle provádí při teplotách od 0 do 100 °C, s výhodou při 0 až 50 °C a nejvýhodněji při 10 až 25 °C. Reakční teplota se obvykle nastaví podle tepelné stability oximu.

- C Pořadí přidávání reakčních složek není kritické. Podle výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu se báze, v pevné formě nebo jako vodný roztok, vnese v rozpouštědle, oxim a alkylační činidlo se přidá současně a ekvimolárně do rozpouštědlové směsi, která popřípadě obsahuje vodu. Podle jiné výhodné formy provedení se alkylační činidlo vnese zčásti nebo celé a oxim se přidá dodatečně.

Způsob podle vynálezu není omezen na určité substituované sloučeniny, pokud jsou substituenty za reakčních podmínek inertní. Alifatické zbytky mohou mít přímý nebo rozvětvenýn řetězec. Délka řetězce substituentů není pro způsob podle vynálezu rozhodující, z technických důvodů však budou obvykle zvoleny zbytky nejvýše s 4 atomy uhlíku.

Zvláště výhodně se způsob používá pro výrobu pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu.

Alkyl představuje obecně alkylovou skupinu obsahující 1 až 10 atomů uhlíku, zejména alkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku. To platí rovněž pro halogenalkyl. Cykloalkylové zbytky obsahují tři až šest členů v kruhu.

Substituenty R¹ a R² mohou nést další, za reakčních podmínek inertní zbytky, přičemž je možno například jmenovat: atom halogenu, kyanoskupinu, skupinu SO3H, skupinu COOH, skupinu COOR⁴, alkylovou skupinu obsahující 1 až 10 atomů uhlíku, alkenylovou skupinu obsahující 2 až 8 atomů uhlíku, alkinylovou skupinu obsahující 2 až 8 atomů uhlíku, fenylovou skupinu nebo heteroarylovou skupinu, přičemž R⁴ znamená alkylovou skupinu obsahující 1 až 10 atomů uhlíku.

Heteroarylová skupina znamená například furyl, thienyl, pyrrolyl, isoxazolyl, isothiazolyl, pyrazolyl, oxazolyl, imidazolyl, pyridyl, pyridazinyl, pyrimidinyl nebo triazinyl.

t Κβ «.s. 4 ?

Halogen znamená atom chloru, atom fluoru, atom bromu nebo atom jodu.

Alkenylové zbytky a alkinylové zbytky obsahují dva až šest, zejména tři až šest atomů uhlíku.

O-alkyloximethery, které lze získat způsobem podle vynálezu, jsou vhodná jako meziprodukty pro výrobu barviv nebo účinných látek v oboru farmacie a ochrany rostlin.

Následující srovnávací příklady objasňují vliv podstatných význaků vynálezu. Účelem těchto příkladů je dále vysvětlit způsob podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Srovnávací příklady

Příklad 1

Methylace v acetonu (Ind. J. Chem., sv. 30B, str. 749 až 753 (1991))

K suspenzi 16,6 g uhličitanu draselného v 40 ml acetonu se přidal po kapkách asi při 20 °C za současného chlazení roztok 12,9 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v 38,5 ml acetonu a 15,6 g methyljodidu. Po dvou hodinách míchání asi při 20 ⁰C se rozpouštědlo oddestilovalo. Zbytek se po rozpuštěné ve vodě extrahoval terč.butylmethyletherem. Ze spojených organických fází se získalo 12 g pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu (podle plynové chromatografie 97 9»-ní), což odpovídá výtěžku 81,5 % teorie.

- 8 Příklad 2

Methylace v dimethylformamidu (DMF)

K suspenzi 16,6 g uhličitanu draselného v 40 g DMF se asi při 20 ⁰ za současného chlazení přidal po kapkách roztok

12,9 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v 38,5 g DMF a 13,9 g dimethylsíranu (DMS). Po 2 hodinách míchání asi při 20 °C se přidaly 2,2 g diethylaminu, aby byl zlikvidován přebytečný DMS, načež se po další hodině míchání asi při 20 °C přidalo 130 ml vody. Roztok se extrahoval terč.butylmethyletherem. Ze spojených organických fází se získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 12,8 g pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografií 90-%-ního), což odpovídá výtěžku 80, 5 % teorie.

Příklad 3

Methylace v terč.butylmethyletheru (MTBE)

K suspenzi 16,6 uhličitanu draselného v 40 g MTBE se přidal asi při 20 °C za současného chlazení po kapkách roztok

12,9 g pentan-2,3,4-trion-oximu v 38,5 g MTBE a 13,9 g dimethylsulfátu (DMS). Po 2 hodinách míchání se asi při 20 °C přidaly 2,2 g diethylaminu, aby se zlikvidoval přebytečný DMS, po další hodině míchání asi při 20 °C se přidalo 80 ml vody. Roztok se extrahoval s terč.butylmethyletherem. Ze spojených organických fází ze získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 9/9 9 pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografií 76,7%-ního), což odpovídá výtěžku 53 % teorie.

Příklad 4

Methylace v terč.butylmethylether-acetonu 87:13

K suspenzi 16,6 g uhličitanu draselného ve směsi z g terč.butylmethyletheru (MTBE) a 10 g a 10 g acetonu se asi při 20 °C za současného chlazení přidal po kapkách roztok

12,9 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v 38,5 g MTBE a 13,9 g dimethylsíranu (DMS). Po 2 hodinách míchání asi při 20 °C se přidaly 2,2 g diethylaminu, aby se zlikvidoval přebytečný DMS. Po další hodině míchání asi při 20 °C se přidalo 80 ml vody. Roztok se extrahoval terč.butyletherem. Ze spojených organických fází se získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 11 g pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografií 85,8%-ní), což odpovídá výtěžku 70,0 % teorie.

Příklad 5

Methylace v DMF-MTBE 89:11

K suspenzi 15,6 g uhličitanu draselného ve směsi z 32 g terč.dimethylformamidu (DMF) a 8 g terč.butylmethyletheru (MTBE) se asi při 20 °C za současného chlazení přidal po kapkách roztok 12,9 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v

38,5 g DMF a 13,9 g dimethylsulfátu (DMS). Po 2 hodinách míchání asi při 20 °C se přidaly 2,2 g diethylaminu, aby se zlikvidoval přebytečný DMS. Po další hodině míchání asi při 20 °C se přidalo 130 ml vody. Roztok se extrahoval terč.butylmethyletherem. Ze spojených organických fází se získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 13,5 g pentan-2,3, 4-trion-3-0-methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografií 91,9%-ní), což odpovídá výtěžku 86,7 % teorie.

Příklad 6

Methylace v DMF-MTBE 48:52 (WO-A 00/18726)

V dvacetilitrové nádobě se suspendovalo 4,5 kg (32,6 mol) uhličitanu draselného v 3,2 1 methyl.terč.butyletheru a jeden litr DMF. Směs se ochladila za současného míchání na 0 až -10 °C. Poté se přidávkoval během 2 hodin při teplotě místnosti <25°C roztok 4128 g (32 mol) pentan-2,3,4-trion₁₀ >

-3-oximu, 2 1 DMF a 4032 g (32 mol) dimethylsíranu. Pak se míchalo další 3,5 hodiny při teplotě místnosti, načež se přidalo 20 1 vody, horní organická fáze se oddělila, vodná fáze se promyla 2 litry methyl-terc.hutyletheru, spojené organické fáze se promyjly 1 litrem 5%-ní kyseliny solné a rozpouštědlo se oddestilovalo. Získalo se 4214 g v nadpisu uvedené sloučeniny o čistotě 96,6 % (plošných procent plynové chromatografie), což odpovídá výtěžku 89 %.

Příklady způsobu podle vynálezu

Příklad 7

Methylace v DMF-MTBE 13:87

K suspenzi 165 g uhličitanu draselného ve směsi 100 g dimethylformamidu (DMF) a 300 g terč.butylmethyletheru (MTBE) se asi při 20 °C za současného chlazení přidal po kapkách roztok 129,0 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v 385 g MTBE a 138,7 g dimethylsíranu (DMS). Po 2 hodinách míchání asi při 20 °C se přidalo 21,9 g diethylaminu, aby se zlikvidoval přebytečný DMS, po další hodině míchání asi při 20 °C se přidalo 800 ml vody. Roztok se extrahoval terč.butylme- thyletherem. Ze spojených organických fází se získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 144,6 g pentan-2,3,4-trion-3-0- methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografii 96,5 %-ní), což odpovídá výtěžku 97,6 % teorie.

Příklad 8

Methylace v DMF-MTBE-voda 13:66:20

K 332 g 50%-hmotnostniho vodného roztoku uhličitanu draselného, 110 g dimethylformamidu (DMF), 300 g terč.butylme- thyletheru (MTBE) a 7 g dimethylsíranu (DMS) se asi při 17 až 19 °C za současného chlazení přidal po kapkách roztok 129 g pentan-2,3,4-trion-3-oximu v 246 g MTBE

-ll a 132 g dimethylsíranu (DMS). Po 2 hodinách míchání asi při 20 °C se přidalo 36,5 g diethylaminu, aby se zlikvidoval přebytečný DMS. Po další hodině míchání asi při 20 °C se přidalo 600 ml vody. Roztok se extrahoval terč.butylmethyletherem. Ze spojených organických fází se získalo po promytí 1 N kyselinou sírovou 136,9 g pentan-2,3,4-trion-3-0-methyloximu (podle analýzy plynovou chromatografií 96,3 %-ní), což odpovídá výtěžku 92,1 % teorie.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby oximetherů obecného vzorce I o o

R 'OR' 'R

I, ve kterém substituenty

R¹ a R² mohou být stejné nebo rozdílné a mohou znamenat kyanoskupinu, alkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, halogenalkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku, cykloalkylovou skupinu obsahující 3 až 6 atomů uhlíku, fenylovou skupinu a naftylovou skupinu, alkylací oximů obecného vzorce II

OH (II) za bazických podmínek alkylačním činidlem ze skupiny alkylhalogenidů, dialkylsíranů a dialkyluhličitanů, vyznačující se tím, žereakce probíhá ve směsi, sestávající z

5 až 25 hmotnostních % polárních rozpouštědel ze skupiny nitrilů, N-alkylpyrro1idonů, cyklických derivátů močoviny, dimethylformamidu a dimethylacetamidu.

55 až 95 % hmotnostních nepolárních rozpouštědel, zvolených ze skupiny alifatických uhlovodíků, aromatických uhlovodíků, alkylesterů kyseliny alkyluhličité, a etherů, a

0 až 25 % hmotnostních vody,

-, - ,1,3’ .přičemž se tyto podíly doplňují na 100 %.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se t í m, že se jako nepolární rozpouštědlo používá ether.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se t í m, že se jako nepolární rozpouštědlo používá terc.butylmethylether.
4. Způsob podle nároků 1 až 3,vyznačuj ící se t í m, že se reakce provádí za přítomnosti vody.
5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačuj ící se t í m, že se jako polární rozpouštědlo používá dimethylformamid nebo dimethylacetamid.
6. Způsob podle nároků laž 5,vyznačuj ící se t í m, že se jako alkylační činidlo používají dialkylsírany.
7. Způsob podle nároků laž 6,vyznačuj ící se t í m, že podíl polárních rozpouštědel činí 10 až 25 % hmotnostních.
8. Způsob podle nároků laž 7,vyznačující se t í m, že se používají báze ze skupiny hydrogenuhličitanů, uhličitanů a acetátů.
9. Způsob podle nároku 8,vyznačující se t í m, že se používají uhličitany alkalických kovů nebo uhličitany kovů alkalických zemin, hydrogenuhličitany alkalických kovů nebo hydrogenuhličitany kovů alkalických zemin nebo acetáty alkalických kovů.
10. Způsob podle nároku 8,vyznačuj ící se t í m, že se používá uhličitan draselný.

- 14 -11. Způsob podle nároků 1 až 10, vyznačující setím, že v obecném vzorci I substituenty R¹, R² a R³znamenají alkylovou skupinu obsahující 1 až 4 atomy uhlíku.