CZ376996A3

CZ376996A3 - Způsob výroby amidů kyseliny cyklopropankarboxylové

Info

Publication number: CZ376996A3
Application number: CZ963769A
Authority: CZ
Inventors: Andreas Dr. Sattler
Original assignee: Bayer Aktiengesellschaft
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-05-13
Also published as: EP0780364A1; US5739399A; JPH09176099A; KR970042490A; DE19547635A1

Description

o _

Způsob výroby amidů kyseliny cyklopropanTcSTtltfxylOrvěv

Oblast techniky

Amidy kyseliny cyklopropankarboxylové jsou důležité organické intermedianty, tak například samotný cyklopropankarbonamid, který jako předstupeň, například po přeměně na cyklopropylamin, představuje základní stavební kámen syntézy významných účinných látek ve farmacii a v oboru ochrany rostlin (např. DE-A 31 42 854). Toto upotřebení vyžaduje výrobní způsob intermediatů, který umožňuje nejen dodání výsledného produktu relativně vysoce čistého a s vysokou výtěžností, ale také přispívá k tomu, že nedochází ke znečištění a který dále přináší vysokou ekonomickou účinnost. Pro výrobu se totiž používá malé množství reagencií a pokud možno přímá syntéza bez mezistupňů.

Dosavadní stav techniky

Některé výrobní způsoby přípravy amidů kyseliny cyklopropankarboxylové jsou známé, všechny však vycházejí z derivátů, které mají za základ kyselinu cyklopropankarboxylovou a vyžadují použití katalyzátoru. Tímto způsobem se přeměňují C^-Cg alkylestery kyseliny cyklopropankarboxylové, jako například isobutylester v amid s 35% taveninou isobutanolátu sodného v isobutanolátu jako katalyzátorem a amoniakem při tlaku asi 0,6 MPa a při teplotě 100°C na amid. Způsob je popsán v EP - A 0 365 970. Takto se získá amid kyseliny cyklopropankarboxylové s 88% výtěžností. Při reakci vzniká volný isobutanol, který umožňuje, že po dokončení reakce je reakční směs míchatelná a dá se filtrovat. Způsob lze použít jen pro estery kyseliny cyklopropankarboxylové a kromě toho pro vyšší alkylestery. Dále je vždy třeba pro amidaci esteru použít butylát v množství 10 až 20 % molárních jako katalyzátoru. V EP 0 662 470 je popsán velmi podobný způsob pro C1-C3 alkylester kyseliny cyklopropankarboxylové, při kterém se například metylester nechá reagovat s 30% roztokem metylátu sodného v metanolu jako katalyzátorem a amoniakem při tlaku asi 0,1 až 0,3 MPa a při teplotě 60 až 100°C na amid. Po oddestilování metanolu se získá amid kyseliny cyklopropankarboxylové s výtěžností 85 až 90 %. Přeruší-li se včas reakce asi při 80% přeměně je reakční směs po dokončení reakce míchatelná a lze jí dobře filtrovat. Také při tomto způsobu se musí, jestliže má úspěšně probíhat amidace esteru, použít ester jako reakční činidlo a katalyzátor (metylát) v nezanedbatelném množství, které představuje 10 až 30 % molárních. Výsledný produkt - amid kyseliny cyklopropankarboxylové - se získává oběma způsoby s vysokou výtěžností a vysoce čistý. Oba způsoby jsou však omezeny na ester jako reaktivní derivát kyseliny cyklopropankarboxylové a vyžadují v obou případech katalyzátor v nezanedbatelném množství a z části je třeba při procesu zpracování použít destilaci a filtraci.

Z literatury jsou již dlouho známy (Dalle, Centralblatt 1902 I, 903/Kishner, Centralblatt 1905 i, 1704/Mazur a kolektiv, J. Am. Chem. Soc 1959, 81, 4390) přímé reakce chloridu kyseliny cyklopropankarboxylové s amoniakem, při kterých se odštěpuje kyselina chlorovodíková v zásaditém rozpouštědle. Chloridy karboxylových kyselin se však získávají zpravidla nejprve z karboxylových kyselin reakcí s thionylchloridem nebo s fosgenem. Reakce chloridů kyselin vyžaduje pomocné base nebo alespoň dvojnásobné molární množství amoniaku. Nevýhodou tohoto způsobu je často též vznik zbytků solí neutralizační reakcí.

Rovněž jsou známy výrobní postupy přípravy několika málo substituovaných amidů kyseliny cyklopropankarboxylové. tak jako je výše uvedený způsob přípravy amidu kyseliny cyklopropankarboxylové.

Doposud není znám způsob přímé amidace kyseliny cyklo propankarboxylové nebo substituovaných kyselin cyklopropankarboxylových s amoniakem ani s použitím katalyzátoru, ani bez katalyzátoru.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu tedy je příprava amidu kyseliny cyklopropankarboxylové bez reaktivních mezistupňů jako je ester nebo chlorid kyseliny amidací amoniakem při vysoké výtěžnosti a při optimální prostorové a časové výtěžnosti. Přitom se by nemělo používat katalyzátoru, produkt by měl být vysoce čistý a amidace by se neměla provádět pří tlaku a teplotě, které by bránily technické realizaci. Takový způsob by měl být vysoce účinný a obzvláště ekonomicky by měl převyšovat stávající způsoby.

Nyní byl překvapivě nalezen způsob výroby amidů kyseliny cyklopropankarboxylové, který vychází přímo z odpo vídajících cyklopropankarboxylových kyselin a kterým se ziskávájí sloučeniny vysoce čisté a s velmi dobrou časovou a prostorovou výtěžností. Aktivace kyselin cyklopropankarboxylových derivatisací na ester nebo chlorid kyseliny není potřebná.

Předmětem předloženého vynálezu tedy je způsob výroby amidů kyseliny cyklopropankarboxylové obecného vzorce

ve kterém

R představuje vodík, C^-C^-alkyl s přímým nebo rozvětveným řetězcem, popřípadě substituovaný aryl nebo popřípadě substituovaný aralkyl, reakcí odpovídající cyklopropankarboxylové kyseliny a amoniaku při tlaku 0,1 až 30,0 MPa v přítomnosti organického rozpouštědla.

Jako substituenty eventuálně substituovaných arylových a aralkylových zbytků, definovaných jako R , přicházejí v úvahu obzvlášt halogeny jako fluor, chlor a brom a dále nitroskupina, kyanoskupina, COOH a C00(C^-C₄)-alkyl.

U arylových zbytků se jedná o fenyl a naftyl. Aralkyl představuje výhodně fenyl-(C^-C^)-alkyl nebo naftyl-(Cj-C^)-alkyl, zvláště pak benzyl.

Při reakci vznikající amid kyseliny cyklopropankarboxylové je možno zcela jednoduše odfiltrovat a tím i izolovat s vysokou výtěžností. Po dokončení chemické reakce se obdrží míchatelná reakční směs a jediné zpracování spočívá ve filtraci. Při pracovním postupu, který vychází za způsobu podle předloženého vynálezu, nedochází ke snížení výtěžnosti tak jako při ester-amidaci dle EP 0 662 470, ani zde nemusí být přítomny určité alkoholy jako adítiva, které vznikají při ester-amidaci, tak jak je tomu v případě EP - A 0 365 970. Časový a prostorový výtěžek je významně vyšší než u zmíněných alternativních způsobů neboť při reakci substrátu na amid kyseliny cyklopropankarboxylové se odštěpuje pouze voda a žádné vysokomolekulární alkoholy nebo HC1.

Způsob podle uvedeného vynálezu se provádí s výhodou bez přítomnosti katalyzátorů. V určitých případech však může být použití katalyzátoru výhodou. Jako katalyzátory dehydratace přicházejí obzvláště v úvahu solí alkalických kovů a solí kovů alkalických zemin s anorganickými kyselinami, jako je například síran horečnatý, síran sodný, chlorid horečnatý, chlorid vápenatý, uhličitan vápenatý nebo také boritany alkalických kovů nebo borítany kovů alkalických zemin, dále oxidy hlavní a vedlejší skupiny kovů jako je například oxid hlinitý, oxid titaničitý nebo oxid zirkoničitý, stejně jako organické deriváty kyseliny fosforite, jako je například triethylfosforitan.

Přidá-li se do reakční směsi katalyzátor děje se tak s výhodou při množství od 5 do 100 % molárních, vztaženo na případné substituovanou kyselinu cyklopropankarboxylovou.

Pro provádění způsobu podle předloženého vynálezu je možno použít prakticky všechna běžná inertní organická rozpouštědla nebo jejich směsi jako jsou aromatické a alifatické uhlovodíky, které mohou být halogenované, jako je například xylen, toluen, benzen, alkylaromáty, tetralin, ligroin, petrolether, chlorbenzen, methylenchlorid, chloroform, ethery, jako je diethylether, dibutylether nebo tetrahydrofuran, stejně jako polární aprotická rozpouštědla, jako je například DMF, DMSO, sulfolan nebo N-metylpyrrolidon. Z těchto uvedených rozpouštědel se s výhodou používají xylen, toluen, THF, DMF nebo DMSO zvláště pak se dává přednost používání xylenu a toluenu.

Všeobecně se amidují roztoky s obsahem 5 až 80 % hmotnostních popřípadě substituované kyseliny cyklopropankarboxylové, výhodně roztoky s obsahem 30 až 60 % hmotnostních » a zcela obzvláště výhodně roztoky s obsahem 40 až 50 % hmotnostních.

Způsob podle předloženého vynálezu lze provádět při velmi širokém rozsahu tlaku amoniaku například od 0,1 do 30,0 MPa. Všeobecně se pracuje za tlaku amoniaku v rozsahu od 0,1 do 5,0 MPa , s výhodou pak 1,0 až 3,0 MPa, obzvláště výhodně pouze 1,5 až 2,0 MPa.

Amidace se provádí všeobecně při teplotním rozsahu od 50°C do 300°C . výhodně mezi l00°C až 200°C, obzvláště výhodně v rozsahu 16O°C až 190°C.

Zvláště velkou výhodou způsobu podle předloženého vynálezu jsou kromě uvedených výhodných mírných tlakových a teplotních podmínek krátké reakční doby, které se pohybují například mezi 3 až 24 hodinami, výhodně mezi 6 až 12 hodinami.

Další výhodou způsobu podle předloženého vynálezu je jednoduchá izolovatelnost amidu filtrací z míchátelné suspenze, která se po reakci vytvoří a to přes prakticky úplnou konversi.

Při provádění způsobu podle předloženého vynálezu se postupuje tak, že se případně substituovaná kyselina cyklopropankarboxylová předloží společně s rozpouštědlem nebo se směsí rozpouštědel do autoklávu, případně za přídavku katalyzátoru a po uzavření autoklávu se dávkuje amoniak při teplotě místnosti. Potom se směs zahřívá na požadovanou reakční teplotu, přičemž se nastaví požadovaný pracovní tlak, který se udržuje první hodiny reakční doby přidáváním malého množství amoniaku. Po ukončení procesu se autokláv zchladí a dekomprimuje a amid se izoluje filtrací.

Způsob podle vynálezu je dále objasněn na následujících příkladech provedení.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1.

Amid kyseliny cyklopropankarboxylové.

Do 0,7 1 autoklávu se přivede 108,6 g 95% kyseliny cyklopropankarboxylové (1,2 mol) ve 150 ml xylenu. Přidá se 65 ml amoniaku. Poté se zahřívá na teplotu 180°C při nastavení vnitřního tlaku v autoklávu na 2,05 MPa. Za jednu hodinu při zachování výše uvedené teploty klesne tlak na 1,9 MPa a přidá se 5 ml NH^. Po uplynutí další hodiny se přidá opět 7 ml amoniaku a poté se směs míchá ještě 10 hodin při teplotě 180°C a za tlaku 2,0 MPa. Pak se autokláv zchladí a dekomprimuje. Suspenze, která je dobře míchatelná, se vyjme, vypadlý amid kyseliny cyklopropankarboxylové se odsaje a promyje 20 ml xylenu. Po vysušení produktu ve vakuu při teplotě 70°C získá 92,8 g amidu kyseliny cyklopropankarboxylové o čistotě 96,5 %.

Příklad 2.

Amid cis/trans-2-metylcyklopropankarboxylové kyseliny

Do 50 ml autoklávu se předloží 15 g 9896 cis/trans-2-metylcyklopropankarboxylové kyseliny (0,147 mol) v 15 ml xylenu. Přidá se 10 ml amoniaku a zahřívá na teplotu 180°C, přičemž se vnitřní tlak nastaví na 2,0 MPa. Při výše uvedených teplotních podmínkách klesne tlak po jedné hodině na 1,93 MPa , přidá se 5 ml NH a ještě se míchá 10 hodin při teplotě 180°C a tlaku 2,0 MPa. Po této době se autokláv zchladí a dekomprimuje. Dobře míchatelná suspenze se vyndá a vysrážený amid kyseliny csi/trans-2-metylcyklopropankarboxylové se odsaje a promyje 10 ml xylenu. Z produktu se po vysušení ve vakuu při teplotě 70°C obdrží 11,1 g amidu cis/trans-2-metylcyklopropankarboxylové kyseliny (0,112 mol) .

PATENTOVÉ

Claims

NÁROKY

1. Způsob výroby amidů kyseliny cyklopropankarboxylové obecného vzorce ve kterém

R značí vodík, C₁-C₄-alkyl s přímým nebo rozvětveným řetězcem, popřípadě substituovaný aryl nebo popřípadě substituovaný aralkyl, vyznačující se tím, že se odpovídající kyselina cyklopropankarboxylová nechá reagovat s amoniaken při tlaku amoniaku od 0,1 do 30,0 MPa za přítomností organického rozpouštědla na amid.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ícíse tím. že se pracuje za nepřítomnosti katalyzátoru.
3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se jako organické rozpouštědlo použije alespoň jedno rozpouštědlo ze skupiny zahrnující aromatické a alifatické uhlovodíky, které jsou popřípadě halogenované, ethery a polární aprotická rozpou10 štědla.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se jako rozpouštědlo použije xylen nebo toluen nebo libovolná směs těchto rozpouštědel.
5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se s amoniakem nechají reagovat roztoky odpovídající kyseliny cyklopropankarboxylové v organickém rozpouštědle s obsahem 5 až 80 % hmotnostních, s výhodou o obsahu 40 až 50 % hmotnnostních.
6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se pracuje při tlaku amoniaku od 0,1 do 5,0 MPa, s výhodou od 1,0 do 3,0 MPa, obzvláště výhodně od 1,5 do 2,0 MPa.
7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se reakce s amoniakem provádí v teplotním rozsahu od 50 °C do 300 °C, výhodně 100 °C až 200 °C a obzvláště výhodné v rozsahu mezi 160 °C až 190 °C.
8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, filtrací.

že se amid izoluje