EA011405B1

EA011405B1 - Способ получения газообразных диазоалканов

Info

Publication number: EA011405B1
Application number: EA200700059A
Authority: EA
Inventors: Юрген Хазэ
Original assignee: Динамит Нобель Гмбх Эксплозивштофф-Унд Системтешник
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2009-02-27
Also published as: AU2005256485A1; KR20070047248A; JP2008503536A; EP1761481A1; CN1980885A; BRPI0512377A; US7902342B2; IL180006A0; EP2272823A1; US20070249817A1; DE102004030371A1; EA200700059A1; WO2006000414A1; CA2570808A1; MXPA06014999A; NO20070412L

Abstract

Описывается способ получения диазоалканов, при котором диазоалкан-прекурсор растворяется в первом растворителе, основание растворяется во втором растворителе, вещества в реакционном сосуде вступают в реакцию с образованием диазоалкана и полученный диазоалкан отводится при пониженном давлении. Способ особенно пригоден для получения диазометана.

Description

Изобретение касается, в общем, способа получения газообразных диазоалканов и особенно способа получения диазометана.

Диазоалканы как промежуточные продукты/реагенты играют большую роль в органическом синтезе, особенно в реакциях этерификации ΝΗ-, ОН- или кислотных соединений, в синтезах гетероциклических соединений, в присоединениях к системам двойных связей или в запускающей реакции при мягких условиях.

Способ получения диазометана, описанный в ΧνΟ 01/47869, содержит шаги:

подача диазометан-прекурсора, растворенного в первом растворителе, и подача основания, растворенного во втором растворителе (преимущественно воде), в реакционный сосуд, в котором эти вещества вступают в реакцию с образованием диазометана. Полученный диазометан отводится с помощью разжижающего газа, причем этот газовый поток в основном свободен от растворителей, соответственно паров растворителей.

Недостатком этого способа является то, что большим потоком инертного газа, необходимого по причинам безопасности, из реакционного сосуда отгоняются значительные количества воды (второй растворитель, предпочтительный при этом способе), которые должны удаляться из газового потока через охладитель с большой поверхностью и/или сушильное устройство, если они мешают при реакции обмена. Из-за этого при производстве комплектного оборудования возникают значительные инвестиционные расходы.

По причинам безопасности содержание диазометана в газовом потоке должно выдерживаться приблизительно менее 15%. Это требует трудоемкого и вместе с тем дорогого Оп1ше-измерения (например, с помощью инфракрасной спектроскопии) с помощью соответствующего автоматического регулирования инертным газом.

Диазоалканы являются очень токсичными и канцерогенными. При применении разжижающего инертного газа во время получения диазоалканов вынуждены работать с легким избыточным давлением. Поэтому при негерметичности устройства газы диазоалкана тотчас просачиваются в окружающий воздух и могут угрожать людям.

Задачей изобретения является устранение недостатков уровня техники и предоставление способа получения газообразных диазоалканов и, в частности, получения диазометана, который обходится без помощи разжижающего газа.

Задача решается способом получения газообразных диазоалканов, при котором в первом растворителе растворяют диазоалкан-прекурсор, а во втором растворителе - основание, и в реакционном сосуде указанный диазоалкан-прекурсор подвергают взаимодействию с указанным основанием с образованием диазоалкана, причем полученный газообразный диазоалкан отводят при пониженном давлении.

Неожиданно было обнаружено, что диазометан в области давлений, расположенной ниже нормального давления, имеет аналогичные пределы воспламенения, как и при разрежении инертным газом, и не может взрываться от искры зажигания.

В качестве диазоалкан-прекурсора могут применяться, например, следующие соединения: Ν-алкилΝ-нитрозосоединения, такие как, например, №алкил-Л-амиды нитрозокарбоновой кислоты (например, ^алкил-Л-нитрозокарбамид), ^алкил-Л-нитрозоуретаны, ^алкил-Л-нитрозоарилсульфамиды (например, №алкил-Л-нитрозотолуолсульфамиды) или ^алкил-Л-нитрозоаминокетоны.

С помощью способа согласно изобретению в качестве предпочитаемого диазоалкана можно получать диазометан. В качестве диазометан-прекурсора могут применяться все известные для этого и описанные, например, в XVО 01/47869 соединения, особенно №метил-Л-нитрозосоединения, такие как, например, №метил-Л-амиды нитрозокарбоновой кислоты (например, №метил-Л-нитрозоуретан) Ν-метилΝ-нитрозоуретаны, №метил-Л-нитрозоарилсульфамиды (например, №метил-Л-нитрозотолуолсульфамид) или №метил-Л-нитрозоаминокетоны.

В качестве основания могут применяться неорганические основания, такие как, например, гидрат окиси лития, натрия, калия, рубидия, цезия или бария. В качестве основания могут применяться также органические основания, как-то, например, Ν-гетероциклические соединения. По причинам расходов преимущественно применяются гидроокиси щелочных металлов - гидрооксид натрия или гидрооксид калия.

Первый и второй растворители могут быть одинаковыми или разными.

В качестве первого растворителя, в котором растворяют диазоалкан-прекурсор, применяются преимущественно растворители, известные, например, из νΟ 01/47869, которые имеют высокую температуру кипения, низкое давление пара и высокую растворимость в воде. Кроме того, первый растворитель преимущественно не является реактивным по отношению к диазоалканам. В качестве первого растворителя особенно преимущественно применяются алкилариловый эфир, гликолевый эфир, диметилформамид (ΌΜΡ), диметилсульфоксид (ΌΜ8Ο) или ионные растворители, например, 1,3-диметилмидазолин диметилфосфат. Самое большое преимущество при применении имеют ΌΜ8Ο и/или ди(этиленгликолевый) эфир. Могут применяться также смеси названных растворителей.

Второй растворитель, в котором растворяют основание, может выбираться из растворителя, который может применяться как первый растворитель. При этом первый и второй растворители могут быть

- 1 011405 идентичными, но не должны быть таковыми. Предпочтение оказывается второму растворителю, который представляет собой воду или содержит воду.

Преимущественно применяется основание (может состоять из нескольких веществ) в количестве от 1 до 3 эквивалентов относительно диазоалкан-прекурсора. Особое преимущество имеет количество от 1,1 до 2 эквивалентов, так чтобы основание было в избытке.

Диазоалкан-прекурсор и основание могут добавляться одновременно или по очереди и смешиваться друг с другом.

Под пониженным давлением понимается область давлений, уменьшенная относительно нормального давления. Уменьшенная область давлений составляет преимущественно от 0 до 800 мбар, особое преимущество имеют 100-300 мбар. Отведение диазоалкана при пониженном давлении может проводиться с помощью инертного газа. Диазоалкан отводится преимущественно все-таки при пониженном давлении без помощи инертного газа.

Реакция проводится преимущественно при температурах от 10 до 80°С, особое преимущество имеют температуры от 20 до 50°С.

Реакция генерации диазоалкана может проводиться непрерывно или периодически.

Способ согласно изобретению может проводиться, например, следующим образом (причем какиелибо ограничения этим описанием не предпринимаются).

В реакторе генерации диазометана при температуре 20-70°С одновременно или по очереди смешивается приблизительно 25%-ный раствор Л-метил-Л-нитрозотолуолсульфамида в ΌΜ8Ο с 20-40%-ным водным раствором КОН. Спонтанно образующийся диазометан посредством пониженного давления 0800 мбар втягивается в обменный реактор или в реакционный газоочиститель, где он вступает в реакцию согласно желаемому способу.

Способ согласно изобретению имеет преимущество по сравнению с до сих пор известными способами в том, что количество инертного газа может значительно сокращаться, соответственно можно полностью отказаться от него. Из генератора с диазоалканом отгоняются только незначительные количества паров растворителя (как, например, водяной пар), которые при необходимости могут удаляться из диазоалкана при помощи конденсаторов с малой площадью или с помощью сушильного устройства. Благодаря вакуумному режиму работы при появляющейся негерметичности исключается угроза отравления обслуживающего персонала очень токсичными и канцерогенными газами диазоалкана. В дальнейшем понижение концентрации диазоалкана, необходимое по причинам безопасности, может осуществляться только посредством недорогого измерения давления. Исследования безопасности диазометана (ΌΑΜ) в вакууме показали, что при парциальном давлении >150 мбар ΌΑΜ с помощью искры зажигания может доводиться до взрыва. Поэтому эта «концентрация» ΌΑΜ в техническом устройстве по возможности превышаться не должна. Если это парциальное давление с помощью инертного газа дополняют до нормального давления, то эта граница ΌΆΜ соответствует концентрации приблизительно 15% от объема, значение, которое указывается как предел взрывоопасности для ΌΑΜ при нормальном давлении.

Парциальное давление образующегося диазоалкана, например, диазометана (ΌΑΜ), непрерывно измеряется согласно изобретению посредством инфракрасной спектроскопии.

Следующие примеры должны объяснить изобретение, не ограничивая его.

Пример 1-3. В 1,5-литровый стеклянный реактор с двойным кожухом оболочкой помещают 531 г водного 30%-ного раствора КОН и нагревают соответственно до 40; 55 или 70°С. При контролируемом добавлении по каплям 405,8 г 26,4%-ного раствора Л-метил-Л-нитрозо-р-толуолсульфамида (ΜΝΤ8Α) в ΌΜ8Ο в этом растворе КОН генерируется диазометан (ΌΑΜ) и в виде газа с помощью вакуума при давлении 500 мбар через фритту втягивается в стеклянный реактор. Добавление по каплям происходит так, что концентрация диазометана в газовой фазе не превышает парциальное давление 120 мбар. Для определения количества и выхода ΌΑΜ стеклянный реактор загружается кислотой, например, бензойной кислотой-раствор в ΌΜΡ так, что абсорбированный через фритту ΌΑΜ тотчас реагирует на метилбензоат, и его содержание может определяться аналитически и применяться как эквивалент для ΌΑΜ. Следующая таблица воспроизводит результаты:

Пример №

Выход ϋΑΜ ____[24..32,8

28,4

23,3

Температура реакции [°С] 40 55 70

Пример 4-6. Построение опыта и определение выхода соответствует таковому опытов 1-3. В представленные 561 г 30%-ного раствора КОН непрерывно по каплям при температуре 40°С добавляется 259,7 г 25,9 %-ного раствора Ν-метил-Л-нитрозо-р-толуолсульфамида в ΌΜ8Ο. При этом способе действия разрежение посредством согласованного подвода потока аргона постепенно изменяется с 800 через 500 до 320 мбар. Добавление компонента нитрозометила происходит так, что парциальное давление ΌΑΜ 150 мб не превышается.

- 2 011405

Пример №.	Давление при реакции [мб]	Выход ЭАМ [%]
4	800	41,0
5	500	46,4
6	320	47,6

Пример 7-9. Схема опыта соответствует схеме опытов 1-3.

Одновременно с 25,9%-ным раствором Ы-метил-Ы-нитрозо-р-толуолсульфамида в ΏΜ8Ο при температуре 40°С в реактор при давлении 500 мбар с соблюдением парциального давления ΏΛΜ 150 мбар дозируется 30 %-ный раствор ΚΟΗ. Соотношение ΚΟΗ и компонента нитрозометила в опытах изменяется с 1,1 до 1,5. ________________________________________________________________________

Пример №	Скорость дозирования раствора КОН [мл/мин]	Скорость дозирования раствора ΜΝΤ8Α [мл/мин]	Молекулярное соотношение ΚΟΗ/ΜΝΤ8Α	Выход ϋΑΜ [%]
7	0,330	1,466	1,1	47,2
8	0,375	1,466	1,25	47,6
9	0,450	1,466	1,5	60,9

Пример 10. В продолжительном опыте свыше 4 ч поступают, как и в опытах 7-9, одновременно добавляя 22,5%-ный раствор ΜΝΤ8Ά к 30%-ному раствору ΚΟΗ._________________

Пример №	Скорость дозирования раствора КОН [мл/мин]	Скорость дозирования раствора ΜΝΤ8Α [мл/мин]	Молекулярное соотношение КОН/ ΜΝΤ8Α	Выход ϋΑΜ [%]
10	0,450	1,735	1,5	68,3

Пример 11. В отличие от опыта 7 ΜΝΤ8Ά в ионном растворителе 1,3-диметилимидазолин диметилфосфат (ΈΑΟΕΝΘ 1111Р фирмы 8о1уеп1 ТппоуаПоп С~шЬН) был дозирован как 8,0%-ный раствор одновременно с 30%-ным раствором ΚΟΗ.

Пример №	Скорость дозирования раствора КОН [мл/мин]	Скорость дозирования раствора ΜΝΤ8Α [мл/мин]	Молекулярное соотношение КОН/ ΜΝΤ8Α	Выход ϋΑΜ [%]
11	0,450	4,381	1,5	11,3

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения газообразного диазоалкана, отличающийся тем, что в первом растворителе растворяют диазоалкан-прекурсор, а во втором растворителе - основание, и в реакционном сосуде указанный диазоалкан-прекурсор подвергают взаимодействию с указанным основанием с образованием диазоалкана, причем полученный газообразный диазоалкан отводят при пониженном давлении.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве диазоалкан-прекурсора применяют Жалкил-Инитрозосоединения, такие как Ν-алкил-Ы-амиды нитрозокарбоновой кислоты (например, Ν-алкил-Ынитрозоуретан), N-алкил-N-нитрозоуретаны, N-алкил-N-нитрозоарилсульфамиды (например, N-алкил-Nнитрозотолуолсульфамиды) или N-алкил-N-нитрозоаминокетоны.
3. Способ по п.1 или 2 для получения диазометана.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве диазометан-прекурсора применяют N-метил-Nнитрозосоединения, такие как N-метил-N-амиды нитрозокарбоновой кислоты (например, Ν-метил-Инитрозоуретан), N-метил-N-нитрозоуретаны, N-метил-N-нитрозоарилсульфамиды (например, Ν-метилΝ-нитрозотолуолсульфамид) или N-метил-N-нитрозоаминокетоны.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве основания применяют неорганические или органические основания.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что неорганическое основание выбрано из одного или нескольких веществ, таких как литий, натрий, калий, рубидий, цезий и гидроксид бария.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве органического основания применяют гетероциклические соединения азота (например, Ν-метилморфолин).
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что в качестве первого растворителя применяют алкилариловый эфир, гликолевый эфир, например, ди(этиленгликолевый) эфир, диметилформамид (ΏΜΕ), диметилсульфоксид (ΏΜ8Ο), ионные растворители, например 1,3-диметилимидазолин диметилфосфат, или смеси этих веществ.
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что в качестве второго растворителя выбирают растворитель из группы первого растворителя, причем первый и второй растворители могут быть идентичны, но не должны быть таковыми.
10. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что в качестве второго растворителя выбирают воду или водосодержащий растворитель.

- 3 011405
11. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что основание применяют в количестве от 1 до 3 экв. относительно диазоалкан-прекурсора.
12. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что диазоалкан-прекурсор и основание добавляют одновременно и смешивают друг с другом.
13. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что диазоалкан-прекурсор и основание добавляют по очереди и смешивают друг с другом.
14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что полученный газообразный диазоалкан отводят при давлении 0-800 мбар.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что полученный газообразный диазоалкан отводят при давлении 100-300 мбар.
16. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что реакция происходит при температуре от 10 до 80°С.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что реакция происходит при температуре от 20 до 50°С.