HU176314B - Eljárás 2-aciloxi-akrilsavészterek előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya új eljárás 2-aciloxi-akrilsav-észterek előállítására

Description

A találmány tárgya új eljárás 2-aciloxi-akrilsav-észterek előállítására.

Az I általános képletű vegyületek — mely képletben Rí jelentése 1—4' szénatomos alkil-csoport és R₂ jelentése 1—4 szénatomos alkil-csoport, vagy fenilcsoport, — a műanyagiparban kopolimerekként, a gyógyszeriparban pedig fontos gyógyszerek kiindulási anyagaiként nagy jelentőségre tettek szert.

Rj 1-4 szénatomos alkil-csoportként előnyösen egyenes vagy elágazó láncú alkli-csoportot, például metil-, etil-, η-propil-, i-pripol-, η-butil-, tere butilcsoportot jelenthet.

R₂ alkil csoportként előnyösen 1-4 szénatomos egyenes vagy elágazó láncú szénhidrogén-csoportot jelenthet.

Az I általános képletű vegyületek előállítására több módszer· ismeretes, ezek jó összefoglalóját találjuk Iaakso és Unruh közleményében [Ind. Eng. Chem. 50 1119 (1958)]. E szerint az I képletű vegyületek előállításának három fő útja ismert. Az első a piroszőlősav-észterek enol-acilezése, a második a 2aciloxi-akril-nitrilek alkoholizise és ezt követő hidrolízise. E két eljárás közös hátránya, hogy körülményesen előállítható, nehezen hozzáférhető termékeket igényel kiindulási anyagként. A harmadikat, a 3-klórtejsavészterek acilezését és ezt követő dehidrohalogénezését találták a szerzők laboratóriumi méretekben a legmegfelelőbbnek. Az ajánlott eljárás hátránya viszont az, hogy hosszadalmas és rossz az összhozama. Különösen rosszak a termelések az alacsonyabb tagszámú homológokkal észterezett és acilezett akrilsavak esetén, így például számos gyógyhatású vegyület előállításában kiindulási anyagként alkalmazott igen fontos 2-acetoxi-akrilsav-metil-észter összterme5 lése epiklórhidrinre számítva mindössze 3,8%.

A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amely az ismertetett hátrányok kiküszöbölésével teszi lehetővé az I általános képletű vegyületek előállítását.

Kísérleteink során kiindulási anyagként olyan könnyen hozzáférhető anyagokat kerestünk, melyek egyszerű úton, jó termeléssel szolgáltatják az I általános képletű 2-aciloxi-akrilsav-észtereket.

Azt találtuk, hogy ilyen vegyületként felhasználhatók maguk az igen egyszerűen, könnyen hozzáfér15 hető II általános képletű akrilsav-észterek - mely képletben R_t jelentése alkil-csoport. A II általános képletű vegyületet valamely alkálifém vagy alkálifoldfém-hipoklorittal III általános képletű 2,3-epoxipropionsav-észterekké — mely képletben Rí jelen20 tése a fenti — alakítjuk, majd a III általános képletű vegyületeket, adott esetben a reakcióelegytől való elkülönítés nélkül, valamely V általános képletű savhalogenid - mely képletben R₂ jelentése 1-4 szénatomos alifás, vagy fenil-csoport és X jelentése halo25 génatom - egy Lewis sav katalizátor jelenlétében végzett elektrofil addició útján IV általános képletű 2-aciloxi-3-halogén-propionsav-észterekké alakítunk mely képletben Rt, R₂ és X jelentése a fenti. Végül a IV általános képletű vegyületekből, a reakció30 elegytől való elkülönítés nélkül, valamely alkalmas savmegkötő bázissal állítjuk elő az I általános képktű vegyületeket.

Alkálifémhipokloritként például nátrium- vagy káliumhipokloritot stb., alkáliföldfémhipokloritként például kálcium-, magnézium- vagy báriumhipokloritot stb. alkalmazhatunk.

A II általános képletű vegyületek - mely képletben Rí jelentése a fenti — és a hipoklorit reakcióját célszerűen valamely a reakció szempontjából közömbös szerves oldószerben, illetve oldószerelegyben, például egy vízzel elegyedő szerves oldószer, mint amilyenek a kevés szénatomos alifás alkoholok, és víz elegyében végezhetjük el. A reakciót előnyösen abázikus pH-tartományban, pH: 7-9 között, hajtjuk végre. A fenti pH-t például úgy biztosíthatjuk, hogy a reakció közben a reakcióelegybe megfelelő menynyiségű széndioxid gázt vezetünk és/vagy nátriumhidrogénkarbonátot adagolunk. A reakciót célszerűen úgy hajtjuk végre, hogy a reakcióelegy hőmérséklete 0-35 °C között legyen.

A képződött III általános képletű vegyületet — mely képletben R_t jelentése a fenti — a reakcióelegytől elkülöníthetjük, például egy szerves oldószenei végzett extrakció útján. Szerves oldószerként például valamely aromás szénhidrogént, előnyösen benzolt használhatunk. A benzolos oldatból ezután a III általános képletű vegyületet elkülönítjük. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy a benzolos oldatot a III általános képletű vegyület elkülönítése nélkül, vízmentesítés után közvetlenül, felhasználjuk a következő reakciólépéshez.

A III általános képletű vegyületek és az V általános képletű savhalogenidek — mely képletben R_t, R₂ és X jelentése a fenti - reakcióját egy Lewis-sav katalizátor, mint amilyen a vasklorid vagy előnyösen a cinklorid stb., jelenlétében végezzük el. X halogénatomként például fluor-, klór-, bróm- vagy jódatom lehet, előnyösen azonban klóratomot jelent. A reakciót 0-120 °C, előnyösen 10-25 °C közötti hőmérsékleten végezzük.

A kapott IV általános képletű vegyületet - mely képletben Rí, R₂ és X jelentése a fenti - a reakcióelegytó'l elkülönítjük, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a reakció lejátszódása után magában a reakcióelegyben végezzük el az utolsó lépést, a szerves bázissal történő halogénhidrogén hasítást. Szerves bázisként különféle tercier aminokat, például trialkilaminokat, mint amilyen a trimetilamin vagy előnyösen a trietilamin, használhatunk.

Eljárásunk mindhárom kémiai lépése külön-külön haladást jelent a korábban ismert eljárásokkal szemben. Az első lépésben sikerült megoldanunk a II általános képletű akrilsavészterek epoxidálását technológiailag könnyen kivitelezhető, veszélytelen módon, vizes oldatban végrehajtott hipokloritos reakció útján 50% körüli termeléssel, a korábban leírt robbanásveszélyes, vízmentes perecetsavas közegben 10—21%-os hozammal végrehajtott [Brit. Pat. 836446, (1960)], vagy nehezen hozzáférhető, ugyancsak veszélyes trifluorperecetsavas közegben végrehajtott epoxidálással [J. Am. Chem. Soc. 77 89,(1955)] szemben. Az a III általános képletű fontos közbenső termék, mely képletben Rj jelentése metil-csoport, azaz a 2,3-epoxipropionsav-metilészter, eddig nem ismert, új vegyület. Uj, jó hozamú eljárást dolgoztunk ki a IV általános képletű 2-aciloxi-3-halogén-propionsav-észtcrek — mely képletben R_r, R₂ és X jelentése a fenti - előállítására a III általános képletű 2,3-epoxi-propionsav-észterek - mely képletben Rí jelentése a fenti - és az V általános képletű karbonsavhalogenidek egy Lewis-sav katalizátor jelenlétében végrehajtott elektrofil addiciójával. Azok a IV általános képletű vegyületek, melyek képletében X jelentése klóratom, R_t jelentése metil-csoport és R₂ jelentése propilvagy fenil-csoport, azaz a 2-butiriloxi-3-klór-propionsav-metilészter és a 2-benzoiloxi-3-klór-propionsav-metilészter ezideig szintén nem ismert, új vegyületek.

A megfelelő savmegkötő szer kiválasztásával gyors és igen jó hozamú eljárást dolgoztunk ki a IV általános képletű 3-halogén-2-aciloxi-propionsav-észterekből történő halogénhidrogén elvonásra, mely halogén-származékok így a kívánt I általános képletű 2-aciloxi-akrüsav-észterekké - mely képletben Rj és R₂ jelentése a fenti — alakíthatók. Ha a III -* IV és a IV -* I reakciókat elkülönítve végezzük, a két lépés összkitermelése 60—65%-os. Bár ez a kitermelés is meghaladja az irodalomban eddig ismertetett eljárásokét, a III általános képletű vegyületeket I általános képletű vegyületekké úgy tudjuk a fent leírt reakcióútón még jobb termeléssel átalakítani, hogy a IV általános képletű vegyületet a reakcióelegytől nem különítjük el, hanem az V általános képletű savhalogenidek elektrofil addiciója után kapott reakcióelegyet azonnal tovább kezeljük egy alkalmas savmegkötő szerrel. Ily módon a III általános képletű vegyületekből 75—80% kitermeléssel állíthatjuk elő az I általános képletű vegyületeket.

Az I általános képletű vegyületek tehát előállíthatok a találmány szerinti eljárással fokozatosan is, az egyes közbenső termékek izolálása közben, azonban az eljárás megvalósítható a II általános képletű vegyületekből egyetlen lépésben is egyszerű módon a közbenső termékek izolálása nélkül. Az eljárás összhozama a könnyen hozzáférhető II általános képletű akrilsavészterekből kiindulva így eléri a 30—35%-ot, valamennyi lépés jól kézbentartható, egyszerűen kivitelezhető, a szokványos készülékekben ipari méretekben is megvalósítható. Ezenkívül a találmány szerinti eljárással lehetővé válik, az I általános képletű vegyületek, valamint a III és IV általános képletű közbenső termékek széleskörű variációinak előállítása.

A találmány szerinti eljárást közelebbről az alábbi kiviteli példák szemléltetik az oltalmi kör korlátozási nélkül.

1. példa

160 g nátriumhidrogénkarbonát, 400 ml víz 120 ml (117 g) akrilsav-metilészter és 240 ml metanol elegyéhez hűtés közben 800 ml 15%-os vizes nátriumhipoklorit-oldatot adagolunk 20 perc alatt, majd az oldatba 50 perc alatt 44 g széndioxid gázt vezetünk. Az elegy hőmérséklete eközben 10 °Ctó1 30 °C-ra emelkedik. 10 perc keverés, majd szűrés után a vizes oldatot 4 x 150 ml metilénkloriddal extraháljuk, a metilénklorid ledesztillálása után kapott maradékot csökkentett nyomáson desztilláljuk.

Forráspont 40 Hgmm-en: 70-72 °C.

így 72 g 2,3-epoxi-propionsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 50%.

példa g nátriumhidrogénkarbonát, 200 ml víz, 68 g akrilsav-etilészter és 240 ml metanol elegyéhez hűtés közben 15 perc alatt 360 ml 15%-os kalciumhipoklorit-oldatot adagolunk, majd az oldatba 30 perc alatt 22 g széndioxid gázt vezetünk. A reakcióelegyet eközben hűtjük, hogy a hőmérséklet 25 °C fölé ne emelkedjék. 10 perc keverés után az elegyet szűrjük, a szürletet 4 x 75 ml metilénkloriddal extraháljuk, az egyesített metilénklorid-oldatokról az oldószert ledesztilláljuk, majd a maradékot csökkentett nyomáson desztilláljuk.

így 26,1 g 2,3-epoxi-propionsav-etilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 45%.

Forráspont 40 Hgmm-en: 78—80 °C3. példa

102 g 2,3-epoxi-propionsav-metilészter, 400 ml benzol és 1,25 g cinkklorid elegyéhez 0,1 ml tömény vizes sósav-oldatot adunk, majd az elegyhez hűtés közben 30 perc alatt 78,5 g acetilkloridot csepegtetünk. 30 perc keverés után az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot csökkentett nyomáson frakciónáljuk.

Forráspont 10 Hgmm-en: 93-95 °C.

így 141 g 2-acetoxi-3-klór-propionsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 78%.

6. példa

23,2 g 2,3-epoxi-propionsav-etilészter és 0,5 g cinkklorid 100 ml benzollal készült oldatához hűtés közben 30 perc alatt 15,7 g acetilkloridot csepegtetünk. Az elegyet 3 órán át keverjük, majd az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot csökkentett nyomáson frakcionáljuk.

Forráspont 10 Hgmm-en: 102-103 °C.

Hymódon 30,5 g 2-acetoxi-3-klór-propionsav-etilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 75%.

7. példa

23,2 g 2,3-epoxi-propionsav-etilészter, 0,5 g cinkklorid és 100 ml benzol elegyéhez hűtés közben 28,1 g benzoilkloridot csepegtetünk. Az elegyet 3 órán át szobahőmérsékleten keverjük, az oldószert ledesztilláljuk, majd a maradékot frakcionáljuk.

Forráspont 1 Hgmm-en: 127—129 °C.

Dymódon 43,6 g 2-benzoiloxi-3-klór-propionsav-etilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 85%.

& példa

141 g 2-acetoxi-3-klór-propionsav-metilésztert 500 ml benzolban oldunk és az oldatot 151 g trietilaminnal 3 órán át forraljuk. A reakcióelegyet hűtjük, a kivált trietilamin-klórhidrát kristályokat szűrjük, benzollal mossuk, a benzolos oldatot oldószermentesítés után frakcionáljuk.

Forráspont 40 Hgmm-en: 93-95 °C.

így 88,5 g 2-acetoxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 79%.

4. példa

20,4 g 2,3-epoxi-propionsav-metilészter, 0,25 g cinkklorid és 80 ml benzol elegyéhez hűtés és keverés mellett 12,3 g vajsavkloridot csepegtetünk. A reakcióelegyet 2 órán át 5 °C hőmérsékleten tartjuk, majd az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot frakcionáljuk. így 35,3 g 2-butiriloxi-3-klór-propionsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 85%.

Forráspont 7 Hgmm-en: 102-105 °C.

5. példa

20,4 g 2,3-epoxi-propionsav-metilészter, 0,5 g cinkklorid és 80 ml benzol oldatához hűtés és keverés mellett 28,1 g benzoilkloridot csepegtetünk. Az elegyet 3 órán át szobahőmérsékleten keverjük, az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot frakcionáljuk.

Ily módon 42,1 g 2-benzoiloxi-3-klór-propíonsav-metilésztert állítunk elő.

Forráspont 2 Hgmm-en: 132-134 °C.

Kitermelés: 89%.

9. példa

20,9 g 2-butiriloxi-3-klór-propionsav-metilésztert 90 ml benzollal és 15,4 ml trietilaminnal 3 órán át forralunk. A kivált trietilamin-hidrokloridot szűrjük, a szürletből az oldószert ledesztilláljuk és a maradékot frakcionáljuk.

Forráspont 10 Hgmm-en: 90-92 °C.

így 12,7 g 2-butiriloxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 74%.

10. példa g 2-acetoxi-3-klór-propionsav-etüésztert 120 ml benzolban oldunk és az oldatot 21 ml trietilaminnal 3 órán át forraljuk. A kivált sót lehűtés után szűrjük, a szürletből az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot frakcionáljuk.

Forráspont 40 Hgmm-en: 102-104 °C.

így 18,5 g 2-acetoxi-akrilsav-etilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 78%.

72. példa

24,3 g 2-benzoiloxi-3-klór-propionsav-metilésztert 100 ml benzolban 15,5 ml trietüaminnal 3 órán át forralunk, a reakcióelegyet hűtjük, szűrjük, a szürletet az oldószer ledesztillálása után frakcionáljuk.

így 13,4 g 2-benzoiloxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 65%.

Forráspont 2 Hgmm-en: 108—110 °C.

példa

51,5 g 2,3-epoxi-propionsav-metilésztert 250 ml benzolban oldunk, 1 g cinkklorid és 0,05 ml tömény vizes sósav-oldat hozzáadása után az oldatban hűtés közben 5—10 °C-on 38,8 g acetilkloridot csepegtetünk, az elegyet 30 percig keverjük, majd a reakcióelegyhez 75 ml trietilamint adagolunk és 3 órán át forraljuk. A kivált sót szűrjük, a szürletet az oldószer ledesztillálása után frakcionáljuk.

Ilymódon 56,3 g 2-acetoxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 78,5%.

Forráspont 40 Hgmm-en: 93-95 °C.

13. példa

20,4 g 2,3-epoxi-propionsav-metilészter, 0,25 g cinkklorid és 80 ml benzol elegyéhez hűtés és keverés közben 21,3 g vajsavkloridot csepegtetünk. A reakcióelegyet 2 órán át 10 °C-on tartjuk, majd 30 ml trietilamint csepegtetünk hozzá és 3 órán át forraljuk. A kivált sót szűrjük, a szürletet az oldószer ledesztillálása után frakcionáljuk.

Ilymódon 26,5 g 2-butiriloxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Kitermelés: 77%.

Forráspont 10 Hgmm-en: 90-92 °C.

14. példa

320 g nátriumhidrogénkarbonát, 800 ml víz, 234 g akrilsav-metilészter és 480 ml metanol elegyéhez hűtés közben 20 perc alatt 1500 ml 12,5%-os nátriumhipoklorit-oldatot adagolunk, majd az oldatba 50 perc alatt 88 g széndioxid gázt vezetünk. Az elegy hőmérsékletét eközben 10 °C és 24 °C között tartjuk. 10 perc keverés, majd szűrés után a szürletet 5 x 500 ml benzollal extraháljuk, az egyesített benzoios oldatokról 350 ml párlatot desztillálunk, a maradékhoz 3 g cinkkloridot és 0,1 ml tömény vizes sósav-oldatot adagolunk, majd 10-15 °C-on 93 g acetilkloridot csepegtetünk és az elegyet 4 órán át ezen a hőfokon keverjük. Ezután az oldatot 600 ml-re betöményítjük, a maradékhoz 135 g trietilamint adunk és az elegyet 3 órán át visszafolyató hűtő alkalmazása mellett forraljuk. Hűtés után a kivált sót szűrjük, benzollal mossuk, a szürletből az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot frakcionáljuk.

Ilymódon 131 g 2-acetoxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

Összkitermelés: 33,5%.

Forráspont 40 Hgmm-en: 93—96 °C.

75. példa

Ugyanúgy járunk el, mint a 14. példában, csak a széndioxid bevezetés és szűrés után a szürletet 4 x 300 ml metilénkloriddal extraháljuk, a metilénkloridos extraktumból az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot 500 ml benzolban oldjuk, az oldathoz 1 g cinkkloridot és 0,05 ml tömény vizes sósav-oldatot adunk, majd 10-15 °C-on 30 perc alatt 93 g acetilkloridot csepegtetünk hozzá. A reakcióelegyhez 30 perc keverés után 135 g trietilamint adagolunk és 2 órán át forraljuk. Hűtés után a kivált sót szűrjük, a szürletből az oldószert ledesztilláljuk, a maradékot frakcionáljuk.

Ilymódon 132,5 g 2-acetoxi-akrilsav-metilésztert állítunk elő.

összkitermelés: 34%.

Forráspont 40 Hgmm-en: 93-96 °C.

Claims (11)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás az I általános képletű 2-acíloxi-akrílsavészterek - mely képletben Rí jelentése 1—4 szénatomos alkil-csoport és R₂ jelentése 1-4 szénatomos alkil-csoport vagy fenil-csoport — előállítására, azzal jellemezve, hogy valamely II általános képletű akrilsavésztert - mely képletben Rí jelentése a fenti egy alkálifém- vagy alkáliföldfémhipoklorittal reagáltatunk, a kapott III általános képletű 1,2-epoxi-propionsav-észtert - mely képletben Rj jelentése a fenti-, adott esetben izolálás nélkül, valamely V általános képletű savhalogéniddel - mely képletben R₂ jelentése a fenti és X jelentése halogénatom - egy Lewissav katalizátor jelenlétében reagáltatjuk, majd a kapott IV általános képletű 2-aciloxi-3-halogén-propionsav-észtert - mely képletben Rí, R₂ és X jelentése a fenti —, adott esetben a reakcióelegy tői való elkülönítés nélkül, egy szerves bázissal reagáltatjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a II általános képletű akrilsav-észtert egy alkálifémhipoklorittal, előnyösen nátriumhipoklorittal reagáltatjuk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a II általános képletű akrilsav-észtert egy alkáliföldfémhipoklorittal, előnyösen kalciumhipoklorittal reagáltatjuk.
4. 4. Az 1.-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a reakciót vízben vagy egy, a reakció lefolyása szempontjából közömbös, vízzel elegyedő szerves oldószer, előnyösen egy alifás alkohol, és víz elegyében végezzük.
5. 5. Az 1.—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a reakciót bázikus pH tartományban, előnyösen pH: 7—9, végezzük.
6. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a reakciót 0-35 °C hőmérsékleten végezzük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a III általános képletű 1,2-epoxi-propionsav-észtert egy szerves oldószerrel, előnyösen egy aromás szénhidrogénnel, végzett extrakcióval a reakcióelegytől elkülönítjük.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy Lewis-savként cinkkloridot használunk.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a III általános képletű

   1,2-epoxi-propionsav-észter és az V általános képletű savhalogenid reakcióját 0-100 °C, előnyösen 1025 °C közötti hőmérsékleten végezzük.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 5 módja, azzal jellemezve, hogy tercier bázisként egy tercier amint használunk.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy tercier aminként egy trialkilamint, előnyösen trietilamint használunk.