DD202141A5 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF 3,3-DIMETHYLGLUTARIC ACID - Google Patents
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Abstract
Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3 j 3-Dinie thy Iglutarsäure aus Isophoron.The invention relates to a process for the preparation of 3 j 3-Dinie thy iglutaric acid from isophorone.
3,3-Dimethylglutarsäure und ihre Ester stellen Zwischenprodukte bei der Herstellung von Pestiziden (DE-OS 28 13 341) dar. Ferner sind sie als Zusatz für Schmieröl geeignet (US-PS 2 971 915).3,3-Dimethylglutarsäure and their esters are intermediates in the production of pesticides (DE-OS 28 13 341). Furthermore, they are suitable as an additive for lubricating oil (US Patent No. 2,971,915).
Es ist bekannt, Isophoron.mit HpOp in alkalischem Medium zu behandeln (E.D. Temple, J.Org.Chem. ^5, 1275). Dabei wird eine Ausbeute von 92 % 3,3-Dimethyl-5-oxo-hes:ansäure erhalten» Andererseits sind für die Herstellung von 3,3-DimethyIglutarsäure aus der Literatur verschiedene Methoden bekannt. So wird nach W.T.Schmith und G.L.McLeod, Org.Synthesis 31., 40 (1951) durch Oxidation von Dimedon (5,5-Dimethyl-1,3-cyclo-It is known to treat isophorone with HpOp in alkaline medium (E.D. Temple, J. Org. Chem., 5, 1275). In this case, a yield of 92% of 3,3-dimethyl-5-oxo-hes: acid is obtained »On the other hand, various methods are known for the preparation of 3,3-DimethyIglutarsäure from the literature. Thus, according to W.T.Smith and G.L. McLeod, Org. Synthesis 31, 40 (1951) by oxidation of dimedone (5,5-dimethyl-1,3-cyclo)
-2- 23971.9-2- 23971.9
hexandion) mit Natriumhypochlorit 3,3-Diae thy !glutarsäure, erhalten. F.B.Thole und J.F.Thorpe, J.Chem. Soc. 22» ^22 (1911) erhalten Dimethylglutarsäure aus Aceton und Cyanacetamid. W.H.Perkin jun. und J.F.Thorpe, J.ehem.Soc, £5» 4s (1899) stellen Dimethylglutarsäure aus Dimethylacrylester und Cyanessigester her.hexandione) with sodium hypochlorite 3,3-diae-thiol glutaric acid. FBThole and JFThorpe, J. Chem. Soc. 22 "^ 22 (1911) obtained dimethylglutaric acid from acetone and cyanoacetamide. WHPerkin jun. and JFThorpe, J.ehem.Soc, £ 5 »4s (1899) make dimethylglutaric acid from dimethylacrylic ester and cyanoacetic ester.
Alle diese bekannten Verfahren haben Nachteile, z.B. daß sie entweder von teuren Idukten ausgehen oder über mehrere Synthesestufen verlaufen oder niedere Ausbeuten bringen, viel Abfallsalz als Nebenprodukt produzieren oder stark verunreinigtes Endprodukt lieferno . All of these known processes have disadvantages, for example, that they either start from expensive adducts or run over several stages of synthesis or bring low yields, produce a lot of waste salt as a by-product or supply highly contaminated end product or the like .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, 3,3-DimethyIglutarsäure, ausgehend von Isophoron, auf einfache Weise zu produzieren.The aim of the present invention is to produce 3,3-dimethylglutaric acid, starting from isophorone, in a simple manner.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man Isophoron mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart starker Säuren bei Temperaturen von 10 bis 80° G behandelt.According to the invention this is achieved by treating isophorone with hydrogen peroxide in the presence of strong acids at temperatures of 10 to 80 ° G.
Als starke Säuren kommen Protonensäuren (Brönstedsäuren) in Betracht, die einen pKa-Wert von 2,5 oder kleiner haben und die gegen Wasserstoffperoxid stabil sind, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, organische Sulfonsäuren, wie Benzolsulfonsaure, Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure u.a. Bevorzugt wird die Verwendung von Schwefelsäure.Strong acids are proton acids (Brönsted acids) which have a pKa of 2.5 or less and which are stable to hydrogen peroxide, such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, organic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and the like. Preference is given to the use of sulfuric acid.
Für die Durchführung der Reaktion wird in einem ersten Schritt ein Gemisch von Wasser, Wasserstoffperoxid und einer starkenFor the implementation of the reaction, in a first step, a mixture of water, hydrogen peroxide and a strong
Säure hergestellt, indem man eine Lösung von Wasserstoffperoxid, eine Säure oder eine wässrige Lösung einer Säure und gegebenenfalls Wasser vereinigt«Acid prepared by combining a solution of hydrogen peroxide, an acid or an aqueous solution of an acid and possibly water. "
Wasserstoffperoxid wird als wässrige Lösung eingesetzt, wobei die Konzentration in einem weiten Bereich von 20% bis ca« 85 % variieren kann. Bevorzugt werden technisch erhältliche Konzentrationen von 30 % und 70 % HpC^ in Wasser,Hydrogen peroxide is used as an aqueous solution, whereby the concentration can vary within a wide range from 20% to approximately 85%. Preference is given to technically available concentrations of 30% and 70% HpC ^ in water,
Die starke Säure kann in reiner Form oder als wässrige Lösung , eingesetzt werden. Im Falle, wo als starke Säure Schwefelsäure verwendet wird, wird bevorzugt technische, konzentrierte Schwefelsäure eingesetzt.The strong acid can be used in pure form or as an aqueous solution. In the case where sulfuric acid is used as the strong acid, technical concentrated sulfuric acid is preferably used.
Die Mengen und die Konzentrationen von Wasserstoffperoxidlös ung, starker Säure und gegebenenfalls Wasser werden so gewählt, daß auf 1 Mol Isophoron 4-8 Mol Wasserstoffperoxid, 4- - 8 Mol starke Säure und 20-40 Mol Wasser vorliegen.The amounts and concentrations of Wasserstoffperoxidlös ung, strong acid and optionally water are chosen so that for 1 mole of isophorone 4-8 moles of hydrogen peroxide, 4-8 moles of acid and 20-40 moles of water.
Das bevorzugte Verhältnis liegt bei 5-6 Mol Wasserstoffperoxid, 5-6 Mol Schwefelsäure und 30 Mol Wasser auf 1 Mol IsophoroneThe preferred ratio is 5-6 moles of hydrogen peroxide, 5-6 moles of sulfuric acid and 30 moles of water per 1 mole of isophorone
Die Reaktionstemperaturen werden zweckmäßig zwischen 20 und 50 0G gewählt.The reaction temperatures are suitably chosen between 20 and 50 0 G.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird 3*3-Dimethylglutarsäure in einer Reinheit von über 80 % und in einer Ausbeute von bis über 75 % erzielt,,The process according to the invention gives 3 * 3-dimethylglutaric acid in a purity of more than 80 % and in a yield of more than 75 % ,
An mehreren Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.In several embodiments, the invention will be explained in more detail below.
9V^ A f*\ tr^9V ^ A f * \ tr ^
In einem Dreihalskolben wurden 166,3 g 95 %ige HpSO^ vorgelegt. Dazu wurden 200 g 30 %iges Wasserstoffperoxid unter Kühlung auf 10° G zugetropft* Während einer Stunde wurden 40 g Isophoron (99 %ig) so zudosiert, daß die Temperatur auf 25 C konstant blieb. Nach der Zugabe wurde die Temperatur progressiv auf 58 0C erhöht;In a three-necked flask 166.3 g of 95% HpSO ^ were submitted. 200 g of 30% strength hydrogen peroxide were added dropwise with cooling to 10 ° C. * During one hour, 40 g of isophorone (99% pure) were metered in so that the temperature remained constant at 25 ° C. After the addition, the temperature was progressively increased to 58 0 C;
bei dieser Temperatur wurde die Reaktionsmischung noch 16 Stunden gerührt. Die Mischung wurde auf -100C gekühlt und der Kristallbrei abgenutscht. Die Kristalle enthielten 23,32 g Dimethylglutarsäure.at this temperature, the reaction mixture was stirred for a further 16 hours. The mixture was cooled to -10 0 C and the crystal slurry is suction filtered. The crystals contained 23.32 g of dimethylglutaric acid.
Die Reinheit des Produktes betrug 82 %, .The purity of the product was 82%,.
Die Mutterlauge wurde (nach Peroxidvernichtung durch Durchblasen von SOp) nach Zugabe von konz„ NaOH bis pH 1,5 dreimal mit 120 ml Aether extrahiert»The mother liquor was extracted (after peroxide destruction by bubbling with SOp) three times with 120 ml of ether after addition of conc. "NaOH to pH 1.5".
Der Extrakt nach Eindampfen von Aether enthielt noch 7,4 g als 100 % rein gerechnete Dirnethylglutarsäure. Die totale Ausbeute, bezogen auf die eingesetzte Menge Isophoron, betrug 57 j 8 %. .The extract after evaporation of ether still contained 7.4 g as 100 % pure calculated Dirnethylglutarsäure. The total yield, based on the amount of isophorone used, was 57 j 8%. ,
In einem Dreihalskolben wurden 280 g 56 %ige H2SO2, vor ge legt. Dazu wurden unter Kühlung auf 10 0G 85 g 70 %iges Wasserstoffperoxid zugetropft. Während einer Stunde wurden 40 g Isophoron so zudosiert, daß die Temperatur zwischen 25 und 30 0G blieb. Nach der Zugabe wurde die Temperatur progressiv auf 58 0C erhöht; bei dieser Temperatur wurde die Reaktionsmischung noch 5 Stunden gerührt. Die Mischung wurde langsam auf -10 0G gekühlt und der Kristallbrei abgenutscht. Die Kristalle enthielten 29,7 g Dimethylglutarsäure mit einem Gehalt von 82,3 %In a three-necked flask, 280 g of 56% H 2 SO 2 were placed before ge. To this was added dropwise with cooling to 10 0 G 85 g of 70% hydrogen peroxide. During one hour, 40 g of isophorone were added so that the temperature remained between 25 and 30 0 G. After the addition, the temperature was progressively increased to 58 0 C; at this temperature, the reaction mixture was stirred for a further 5 hours. The mixture was slowly cooled to -10 0 G and the crystal slurry sucked off. The crystals contained 29.7 g of dimethylglutaric acid with a content of 82.3%.
- 5 - 219 7 19 8- 5 - 219 7 19 8
GO, mit internem Standard, entsprechend 24,44 gebildeter Dime thylgl utarsäiire οGO, with internal standard, corresponding to 24,44 formed Dime thylgl utarsäiire ο
Die Mutterlauge wurde (nach Peroxidvernichtung durch Durch« blasen von SOp) nach Zugabe von konz0 NaOH bis pH 1,5 drei mal mit 120 ml Aether extrahiert.The mother liquor was (after Peroxidvernichtung by By "blow SOP) after addition of conc 0 NaOH to pH 1.5 three times extracted with 120 ml ether.
Nach dem Eindampfen lassen sich im Extrakt mit GC weitere 7» 50 g Dimethylgluarsäure nachweisen. Zusammen wurden 31,9^· S Dimethylglutarsäure gebildet, entsprechend.einer Ausbeute von 68,9 %i bezogen auf eingesetztes Isophoron.After evaporation, a further 7 »50 g of dimethylglutaric acid can be detected in the extract with GC. Together, 31.9 ^ · S of dimethylglutaric acid were formed, corresponding to a yield of 68.9 % relative to the isophorone used.
In einem Kolben wurden 83 g 85 %iges Phosphorsäure vorgelegt. Dazu wurden 100 g 30 %iges Wasserstoffperoxid zugetropft. Während einer Stunde wurden 20 g Isophoron so zudosiert, daß die Temperatur zwischen 25 bis 35 0C blieb. Nach der beendeten Zugabe wurde die Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur weiter gerührt« Die temperatur im Kolben stieg zuerst auf 50.bis 55 G? dann sank sie langsam während 3 bis 5 Stunden ab.A flask was charged with 83 g of 85% phosphoric acid. To this was added dropwise 100 g of 30% hydrogen peroxide. During one hour, 20 g of isophorone were metered in so that the temperature remained between 25 and 35 ° C. At the end of the addition, the reaction mixture was further stirred at room temperature. "The temperature in the flask first rose to 50-55G. then it slowly sank for 3 to 5 hours.
Die farblose bis leicht gelbe Lösung wurde von Peroxiden durch Behandlung mit SO^ befreit und der pH-Wert mit konz.NaOH auf 1,5 eingestellt. Die gebildete Dirnethylglutarsäure wurde durch Extraktion mit Aether isoliert. Laut der gaschromatographischen Analyse enthielt der Rückstand nach dem Eindampfen 8,87 g Dimethylgluarsäure, entsprechend einer Ausbeute von 38,3 %, bezogen auf eingesetztes Isophoron.The colorless to slightly yellow solution was freed of peroxides by treatment with SO 4 and the pH was adjusted to 1.5 with conc. NaOH. The formed dimethyl glutaric acid was isolated by extraction with ether. According to the gas chromatographic analysis, the residue after evaporation contained 8.87 g of dimethylglutaric acid, corresponding to a yield of 38.3%, based on isophorone used.
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