PL200447B1 - Sposób otrzymywania pochodnych chinoliny - Google Patents

Abstract

1. Sposób otrzymywania pochodnych chinoliny o wzorze l w którym R 1 oznacza wodór lub chlor, oraz R 2 oznacza wodór, C 1 -C 8 alkil lub C 1 -C 8 alkil podstawiony przez C 1 -C 6 alkoksyl lub przez C 3 -C 6 alkenyloksyl, znamienny tym, ze a) do mieszaniny rozpuszczalników zawieraj acej co najmniej jeden rozpuszczalnik organiczny zdolny do tworzenia azeotropu z wod a oraz co najmniej jeden aprotonowy rozpuszczalnik dipolarny wprowadza si e pierwsz a porcj e zwi azku o wzorze II (II) stanowi ac a od 0,70 do 0,98 równowa znika molowego tego zwi azku, b) odmierza si e wodn a, mocn a zasad e w ilo sci równowa znej do tej wprowadzonej porcji zwi azku o wzorze II; c) dodaje si e drug a porcj e zwi azku o wzorze II, stanowi ac a od 0,30 do 0,02 równowa znika molowego tego zwi azku; d) dodaje si e s lab a zasad e w ilo sci równowa znej do tej drugiej wprowadzonej porcji zwi azku o wzorze II; e) usuwa si e wod e z mieszaniny reakcyjnej drog a destylacji azeotropowej; f) dodaje si e zwi azek o wzorze III ............... PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania pochodnych chinolinowych w reakcji 8-hydroksychinolin z estrami kwas chlorooctowego.

Pochodne chinoliny stosowane do ochrony roślin uprawnych przed działaniem fitotoksycznym herbicydów są znane na przykład z EP-A-0 094 349 oraz US-A-5 441 922.

Według EP-A-0 094 349, takie pochodne chinoliny można otrzymać poddając reakcji 8-hydroksychinoliny z pochodnymi kwasu chlorooctowego w obecności zasady w obojętnym rozpuszczalniku w podwyższonej temperaturze. Uzyskiwane wydajności nie są zadowalają ce, zwł aszcza przy wielkoskalowym wytwarzaniu tych związków. Ponadto, w takim procesie tworzą się niepożądane produkty uboczne, np. alkohole, co istotnie obniża jakość produktu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania pochodnych chinolinowych, wyróżniającego się wysoką wydajnością i dobrą jakością produktu, czyli pozbawionego wad znanych sposobów.

Według wynalazku sposób otrzymywania pochodnych chinoliny o wzorze l

w którym R1 oznacza wodór lub chlor, oraz R2 oznacza wodór, C1-C6alkil lub C1-C8alkil podstawiony przez C1-C6alkoksyl lub przez C3-C6alkenyloksyl, charakteryzuje się tym, że

a) do mieszaniny rozpuszczalników zawierającej co najmniej jeden rozpuszczalnik organiczny zdolny do tworzenia azeotropu z wodą oraz co najmniej jeden aprotonowy rozpuszczalnik dipolarny wprowadza się pierwszą porcję związku o wzorze II

stanowiącą od 0,70 do 0,98 równoważnika molowego tego związku,

b) odmierza się wodną, mocną zasadę w ilości równoważnej do tej wprowadzonej porcji związku o wzorze II;

c) dodaje się drugą porcję związku o wzorze II, stanowiącą od 0,30 do 0,02 równoważnika molowego tego związku;

d) dodaje się słabą zasadę w ilości równoważnej do tej drugiej wprowadzonej porcji związku o wzorze II;

e) usuwa się wodę z mieszaniny reakcyjnej drogą destylacji azeotropowej;

f) dodaje się związek o wzorze III

Cl—CH₂—|-j—o —R₂ ⁰ (III) w którym R2 jest zdefiniowane jak dla wzoru I; oraz

g) izoluje się uzyskany związek o wzorze l z mieszaniny reakcyjnej.

PL 200 447 B1

Korzystnie w sposobie według wynalazku po zakończeniu etapu f) reakcji związek o wzorze l izoluje się z mieszaniny reakcyjnej, przez oddestylowanie rozpuszczalników ze stopionego produktu, ekstrakcję stopionego produktu wodą, a następnie oddzielenie fazy wodnej od stopionego produktu.

Związek o wzorze l można wyizolować przez wytrącanie z wody i sączenie, a następnie poddanie suszeniu. Szczególnie korzystne jest izolowanie związku o wzorze l z mieszaniny reakcyjnej, po zakończeniu etapu reakcji f), przez oddestylowanie rozpuszczalników, korzystnie pod zmniejszonym ciśnieniem, zwłaszcza pod próżnią. Po oddestylowaniu rozpuszczalników, korzystnie dodaje się małą ilość kwasu octowego do stopionego produktu celem zneutralizowania nadmiaru zasady, a następnie dodaje się wodę celem usunięcia soli. Fazę wodną oddziela się, a produkt organiczny ponownie ekstrahuje się wodą. Ekstrakcje wodą korzystnie prowadzi się w temperaturach od 80°C do temperatury wrzenia mieszaniny reakcyjnej, zwłaszcza w temperaturze od 90 do 95°C.

Po oddzieleniu drugiej fazy wodnej, wodę nadal rozpuszczoną w stopionym produkcie można oddestylować pod zmniejszonym ciśnieniem, zwłaszcza pod próżnią.

Związek wyjściowy o wzorze II stosuje się w sposobie według wynalazku w dwóch porcjach. Znaczniejszą porcję, korzystnie od 0,70 do 0,98 równoważnika molowego (całości 1 równoważnika molowego), zwłaszcza 0,95 równoważnika molowego, stosuje się jako pierwotny wsad na początku sposobu, a pozostałą porcję dodaje się później, po dodaniu mocnej zasady. Przed dodawaniem, pozostałą porcję korzystnie zawiesza się w rozpuszczalniku o właściwościach aprotonowo-dipolarnych, zwłaszcza w N-metylopirolidonie. Korzystnie stosuje się ten sam rozpuszczalnik, jaki użyto uprzednio dla znaczniejszej porcji całkowitej ilości związku o wzorze II.

Słabą zasadę dodaje się w ilości równoważnej do tej pozostałej porcji lub w nadmiarze, korzystnie w ilości od 1 do 3 równoważników molowych, zwłaszcza 2 równoważników molowych, względem pozostałej porcji związku o wzorze II.

Rozpuszczalnikami organicznymi tworzącymi azeotrop z wodą są na przykład toluen lub ksylen, lub ich mieszaniny, korzystnie toluen.

Rozpuszczalnikami o właściwościach aprotonowo-dipolarnych są na przykład N-metylopirolidon, dimetyloformamid, dimetyloacetamid oraz acetonitryl, lub ich mieszaniny, zwłaszcza N-metylopirolidon.

W kontekście niniejszego wynalazku, mocnymi zasadami są korzystnie wodorotlenki metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, zwłaszcza wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu.

W kontekście niniejszego wynalazku, sł abymi zasadami są korzystnie wę glany metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, zwłaszcza węglan sodu i węglan potasu.

Związek o wzorze III odmierza się w równoważnej ilości lub w niewielkim nadmiarze względem całkowitej użytej ilości związku o wzorze II. Korzystnie stosuje się niewielki nadmiar, zwłaszcza od 1,01 do 1,1 równoważnika, bardziej korzystnie od 1,01 do 1,03 równoważnika, wyjątkowo korzystnie 1,02 równoważnika związku o wzorze III. Reakcje związku o wzorze II ze związkiem o wzorze III korzystnie przeprowadza się pod zmniejszonym ciśnieniem, zwłaszcza pod ciśnieniem od 10 do 50 kPa, bardziej korzystnie 25 kPa.

Mocną zasadę dodaje się w temperaturze pokojowej, lub korzystnie w temperaturze podwyższonej, zwłaszcza w temperaturze od 40 do 50°C, bardziej korzystnie od 42 do 45°C.

Związek o wzorze II poddaje się reakcji ze związkiem o wzorze III w podwyższonej temperaturze, korzystnie od 75 do 85°C, zwłaszcza od 78 do 80°C.

Sposób według wynalazku posiada wiele zalet w stosunku do stanu techniki. W stanie suchym, związkiem o wzorze II stosowanym jako materiał wyjściowy można posługiwać się z największą trudnością, gdyż tworzą się olbrzymie ilości pyłu. Z tego powodu związek z reguły przechowuje się w postaci, która zawiera wodę krystalizacyjną, i również w takiej postaci jest dostępny handlowo (zawartość wody na ogół od 30 do 50%). Zawartość wody w stosowanym związku o wzorze II jest na ogół zmienna tak, że po destylacji azeotropowej z toluenem jest konieczne określenie dokładnej zawartości związku o wzorze II w mieszaninie; w innym wypadku nie jest możliwe dostatecznie dokładne obliczenie ilości innych reagentów, a zatem mogą być odmierzone nadmierne lub niedostateczne ilości, co prowadzi do znacznych strat wydajności i/lub pogorszenia jakości produktu. Sposób według wynalazku unika tych niedogodności dzięki specjalnej procedurze procesowej, mianowicie następującej.

Na początku procedury, porcję związku wyjściowego o wzorze II używa się jako wsad początkowy i odmierza się mocną zasadę aż do ilościowego przekształcenia związku o wzorze II w odpowiednią sól. Jeśli pH mierzy się nieprzerwanie w trakcie dodawania zasady, to ten punkt w czasie może być łatwo rozpoznany wskutek skokowego wzrostu na krzywej pH (pH > 13, tj. występują wolne

PL 200 447 B1 jony hydroksylowe po zakończeniu przekształcania w sól). Na podstawie znanej ilości zużytej zasady, można dokładnie wyliczyć ilości innych materiałów wyjściowych.

Kolejną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wyizolowany produkt o wzorze l można otrzymać w postaci stopionej, i że może być również przechowywany w tej postaci. Natomiast wyizolowanie związku o wzorze l w postaci suchego produktu jest pracochłonne i długotrwałe w przypadku wytwarzania na skalę przemysłową, gdyż proces suszenia celem usunięcia resztek wody może trwać do tygodnia.

P r z y k ł a d p r e p a r a t y w n y

Otrzymywanie estru 1-metyloheksylowego kwasu 2-(5-chlorochinolin-8-yloksy)octowego o wzorze 4.01:

Do mieszaniny 1705 kg (około 0,95 równoważ.) 5-chloro-8-hydroksychinoliny (około 70%, zawiera wodę krystalizacyjną) w 1400 kg toluenu i 3200 kg N-metylopirolidonu w naczyniu z mieszaniem dodano, w temperaturze pomiędzy 42 do 45°C, 30% wodny wodorotlenek sodu porcjami, aż dodanie kolejnej porcji spowoduje gwałtowny wzrost pH 0 > 0,5 i w tym samym czasie pH osiągnie > 13 (około 740 do 840 kg). Obliczono ilość 5-chloro-8-hydroksychinoliny na podstawie zużycia wodnego roztworu wodorotlenku sodu i następnie dodano 200 kg N-metylopirolidonu tak, że całkowita ilość wynosiła 1 równoważ nik (około 97 kg, odpowiednio do 0,1 równoważ nika, w oparciu o całkowitą ilość 5-chloro-8-hydroksychinoliny zużytej). Następnie dodano do mieszaniny reakcyjnej ester 1-metyloheksylowy kwasu chlorooctowego w temperaturze od 78 do 82°C pod ciśnieniem od 25 do 30 kPa. Po zakończeniu reakcji i oddestylowaniu rozpuszczalnika pod próżnią do temperatury 120°C, dodano 80 kg 80% kwasu octowego w 80-95°C. Następnie dodano 4500 litrów wody demineralizowanej w temperaturze 80-95°C. Po rozdzieleniu warstw, niższy produkt stopiony w temperaturze 80-95°C oddzielono do 3700 litrów demineralizowanej wody w temperaturze 80-95°C w drugim reaktorze. Po rozdzieleniu warstw, niższy produkt stopiony w temperaturze 80-95°C oddzielono do kolejnego reaktora, a pozostałą resztkową wodę w postaci rozpuszczonej, oddestylowano ze stopionego produktu pod próżnią w temperaturze od 80 do 115°C. W oparciu o 5-chloro-8-hydroksychinolinę) otrzymano 2310 kg (94% teoretycznej wydajności, estru 1-metyloheksylowego kwasu 2-(5-chlorochinolin-8-yloksy)octowego o zawartości 95%.

Sposób według wynalazku jest szczególnie odpowiedni do otrzymywania związków wyszczególnionych w poniższej tabeli 1, a zwłaszcza do otrzymywania związku oznaczonego nr 4.01.

T a b e l a 1: Związki o wzorze l:

Ο — CH₂-TT-Ο - R ₂

Związek nr	Ri	R2
4.01	Cl	-CH(CHa)-n-C5Hii
4.02	Cl	-CH(CHa)-CH2OCH2CH=CH2
4.03	Cl	H
4.04	Cl	n-C4H9

PL 200 447 B1

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania pochodnych chinoliny o wzorze l w którym R1 oznacza wodór lub chlor, oraz R2 oznacza wodór, C1-C8alkil lub C1-C8alkil podstawiony przez C1-C6alkoksyl lub przez C3-C6alkenyloksyl, znamienny tym, że

a) do mieszaniny rozpuszczalników zawierającej co najmniej jeden rozpuszczalnik organiczny zdolny do tworzenia azeotropu z wodą oraz co najmniej jeden aprotonowy rozpuszczalnik dipolarny wprowadza się pierwszą porcję związku o wzorze II (II) stanowiącą od 0,70 do 0,98 równoważnika molowego tego związku,

b) odmierza się wodną, mocną zasadę w ilości równoważnej do tej wprowadzonej porcji związku o wzorze II;

c) dodaje się drugą porcję związku o wzorze II, stanowiącą od 0,30 do 0,02 równoważnika molowego tego związku;

d) dodaje się słabą zasadę w ilości równoważnej do tej drugiej wprowadzonej porcji związku o wzorze II;

e) usuwa się wodę z mieszaniny reakcyjnej drogą destylacji azeotropowej;

f) dodaje się związek o wzorze III

Cl—CH₂—|-j—o —R₂ ⁰ (III) w którym R2 jest zdefiniowane jak dla wzoru I; oraz

g) izoluje się uzyskany związek o wzorze l z mieszaniny reakcyjnej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zakończeniu etapu f) reakcji związek o wzorze l izoluje się z mieszaniny reakcyjnej, przez oddestylowanie rozpuszczalników ze stopionego produktu, ekstrakcję stopionego produktu wodą, a następnie oddzielenie fazy wodnej od stopionego produktu.