PL207073B1

PL207073B1 - Sposób wytwarzania estrów t-butylowych podstawionych kwasów glicydowych

Info

Publication number: PL207073B1
Application number: PL372782A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Jończyk; Anna Gadaj
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2010-10-29
Also published as: PL372782A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania estrów t-butylowych podstawionych kwasów glicydowych.

Estry kwasów glicydowych, w tym estry t-butylowe wykorzystywane są do otrzymywania półproduktów mających zastosowanie w przemyśle substancji czynnych leków i środków ochrony roślin.

Estry t-butylowe podstawionych kwasów glicydowych otrzymuje się zazwyczaj w kondensacji estrów f-butylowych α-chlorowcokwasów ze związkami karbonylowymi, prowadzonej w obecności zasad (kondensacja Darzensa). Reakcje te wykonywano stosując t-butanolan potasu w t-butanolu (Blanchard E. P.; Bijchi G., J. Am. Chem. Soc, 1963, 85, 955-958). Wymieniona zasada wymaga pracy w ściśle bezwodnych warunkach, w dokładnie osuszonych rozpuszczalnikach i naczyniach reakcyjnych, często w atmosferze gazu obojętnego, bowiem rozkłada się działaniem wilgoci. Ponadto ten układ zasada-rozpuszczalnik jest łatwo palny co stanowi istotne zagrożenie pożarowe i wybuchowe.

Kondensację Darzensa chlorooctanu f-butylu ze związkami karbonylowymi można również prowadzić w warunkach tzw. katalizy międzyfazowej, tzn. w obecności stężonego wodnego roztworu wodorotlenku sodu i czwartorzędowej soli amoniowej pełniącej rolę katalizatora (Arai S.; Suzuki Y.; Tokumaru K.; Shioiri T., Tefrahedron Leff., 2002, 43, 833-836; Jończyk A.; Zomerfeld T., Tefrahedron Leff, 2003, 44, 2359-2361). Chociaż kataliza międzyfazowa pozbawiona jest wyżej wymienionych niedogodności, to jednak zadawalające wydajności produktów uzyskuje się tylko w przypadku użycia aldehydów aromatycznych. Zastosowanie innych związków karbonylowych daje estry glicydowe z niskimi wydajnościami.

Stwierdziliśmy nieoczekiwanie, że wyżej przedstawionych nieodogodności można uniknąć prowadząc reakcję w układzie ciało stałe-ciecz.

Sposób wytwarzania estrów f-butylowych podstawionych kwasów glicydowych o wzorze ogólnym 1, w którym R¹ oznacza grupę metylową, etylową, fenylową, R² oznacza H lub grupę metylową, etylową, fenylową, R¹ łącznie z R² oznaczają część łańcucha węglowego (CH2)n gdzie n=4 lub 5 w reakcji kondensacji estrów f-butylowych kwasów chlorowcooctowych o wzorze ogólnym 2, w którym X oznacza Br, Cl ze związkami karbonylowymi o wzorze ogólnym 3, w którym R¹ i R² mają wyżej podane znaczenie charakteryzuje się tym, że reakcję prowadzi się w obecności stałych wodorotlenków metali alkalicznych w rozpuszczalnikach eterowych.

Korzystnie reakcję prowadzi się w obecności sproszkowanego wodorotlenku sodu lub potasu. Można używać handlowe postacie tych zasad (np. granulki) co nie wpływa na wydajność estrów, a jedynie powoduje przedłużenie czasu reakcji.

Korzystnie jako rozpuszczalniki stosuje się tetrahydrofuran (THF), 1,2-dimetoksyetan (DME), 1,4-dioksan, wyższe etery glikolu etylenowego lub etery alifatyczne, np. eter dietylowy.

Korzystnie reakcje prowadzi się w temperaturze od 5 do 30°C.

Korzystnie reakcję prowadzi się przy stosunku molowym estrów f-butylowych kwasów chlorowcooctowych do związków karbonylowych od 1.0 do 1.5.

Reakcję prowadzi się przez mieszanie wszystkich składników, zazwyczaj w temperaturze pokojowej, a postęp reakcji kontroluje wygodnie metodą chromatografii gazowej (GC). Produkty zazwyczaj wydziela się przez destylację pod zmniejszonym ciśnieniem i otrzymuje z wysokimi wydajnościami.

Sposób według wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładach stosowania.

P r z y k ł a d 1

W trój szyjnej kolbie okrągłodennej poj. 25 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany NaOH (3,00 g, 75 mmol) i DME (5 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę acetonu (1,84 ml, 25 mmol) i bromooctanu f-butylu (4,88 g, 25 mmol). Całość mieszano w tej samej temperaturze przez 3 h, po czym zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~50 g) i CH₂CI₂ (25 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką i suszono MgSO4. Rozpuszczalnik usunięto na wyparce, a pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 71-72°C/10 Torr. Otrzymano 3,05 g estru f-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3,3-dimetylopropionowego, co odpowiada wydajności 70,8%.

¹³C NMR (CDCI3, 50MHz): δ=18,17, 24,43, 28,18, 59,82, 59,95, 82,27, 167,72.

PL 207 073 B1

P r z y k ł a d 2

W trójszyjnej kolbie okr ągłodennej poj. 25 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany NaOH (3,00 g, 75 mmol) i THF (5 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę acetofenonu (2,9 ml, mmol) i chlorooctanu t-butylu (4,52 g, 30 mmol). Całość mieszano przez 4 h w tej samej temperaturze, następnie zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~50 g) i CH₂CI₂ (25 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką, wysuszono (MgSO4) i odparowano rozpuszczalnik. Pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 99-105°C/0,6 Torr. Uzyskano 4,40 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3-fenylo-3-metylopropionowego w postaci mieszaniny izomerów Z i E (wydajność 75,3%).

¹H NMR(CDCl3, 200 MHz); δ=1,11 (s, 9H, Bu^t-H Z), 1,51 (s, 9H, Bu^t-H E), 1,71 (s, 3H, Me-H Z), 1,76 (s, 3H,Me-HE), 3,35(s, 1H, C2-H E), 3,55 (s, 1H, C2-H Z), 7,24-7,43 (m, 5H, Ar-H).

P r z y k ł a d 3

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 25 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany KOH (4,95 g, 75 mmol) i THF (7,5 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę cykloheksanonu (2,6 ml, 25 mmol) i chlorooctanu t-butylu (4,52 g, 30 mmol). Całość mieszano w tej samej temperaturze przez 3,5 h, po czym zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~50 g) i CH₂CI₂ (25 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką i suszono MgSO4. Rozpuszczalnik usunięto na wyparce, a pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 79°C/0,5 Torr. Otrzymano 4,60 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3,3-pentametylenopropionowego, co odpowiada wydajności 86,8%.

¹H NMR (CDCI3, 200 MHz): δ=1,46 (s, 9H, Bu^t-H), 1,38-1,84 (m, 10H, (CH2)5), 3,19 (s, 1H, C2-H)

P r z y k ł a d 4

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 25 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany NaOH (3,00 g, 75 mmol) i dioksan (7,5 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę cyklopentanonu (2,2 ml, 25 mmol) i chlorooctanu t-butylu (4,52 g, 30 mmol). Całość mieszano przez 5 h w tej samej temperaturze, następnie zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~50 g) i CH₂CI₂ (25 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką, wysuszono (MgSO4) i odparowano rozpuszczalnik. Pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 71°C Torr. Uzyskano 3.63 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3,3-tetrametyIenopropionowego (wydajność 73,4%).

	%C	%H
obl.	66,64	9,15
ozn.	66,64	8,99
P r z y k ł a d 5

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 15 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany NaOH (0,60 g, 15 mmol) i THF (1 ml). Mieszając zawartość kolby wkroplono roztwór benzofenonu (0,91 g, 5 mmol) i bromooctanu t-butylu (1,17 g, 6 mmol) w 2 ml THF. Całość mieszano w tej samej temperaturze przez 8 h, po czym zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~30 g) i CH₂CI₂ (15 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x15 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką i suszono MgSO4. Rozpuszczalnik usunięto na wyparce, a pozostałość oczyszczano metodą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym (eluent: gradient heksan/octan etylu). Otrzymano 0,89 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3,3-difenylopropionowego, co odpowiada wydajności 60,0%.

¹H NMR (CDCI3, 200 MHz): δ=1,28 (s, 9H, Bu^t-H), 3,96 (s, 1H, C2-H), 7,20-7,60 (m, 10 H, Ar-H).

P r z y k ł a d 6

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 50 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany KOH (4,95 g, 75 mmol) i Et2O (15 ml). Zawartość kolby, mieszając, ochłodzono do 10°C i utrzymując tę temperaturę wkroplono benzaldehyd (2,5 ml, 25 mmol) i chlorooctan t-butylu (4,52 g, 30 mmol). Całość mieszano w temperaturze 10-15°C przez 0,5 h następnie zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~50 g) i CH₂CI₂ (50 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano trzykrotnie chlorkiem metylenu (25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką, wysuszono (MgSO4) i odparowano rozpuszczalnik. Pozostałość

PL 207 073 B1 destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 100-104°C/0,7 Torr. Uzyskano 4,20 g esteru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3-fenylopropionowego w postaci mieszaniny izomerów Z i E (wydajność 73,1%).

¹ H NMR (CDCI3, 200 MHz): δ=1,25 (s, 9H, Bu^t-H E), 1,59 (s, 9H, Bu^t-H Z), 3,48 (d, J=1,6, 1H, C3-H E), 3,78 (d, J=4,6, 1H, C3-H Z), 4,09 (d, J=1,8, 1H, C2-H E), 4,29 (d, J=4,8, 1H, C2-H Z), 7,31-7,53 (m, 5H, Ar-H).

P r z y k ł a d 7

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 50 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono granulki NaOH (6,00 g, 0,15 mol) i eter dietylowy glikolu etylenowego (10 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę acetonu (3,7 ml, 0,05 mol) i chlorooctanu t-butylu (7,53 g, %0 0,05 mol). Całość mieszano w tej samej temperaturze przez 9 h, po czym zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (~100 g) i CH₂CI₂ (50 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x50 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką i suszono MgSO4. Rozpuszczalnik usunięto na wyparce, a pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 71-72°C/10 Torr. Otrzymano 5,94 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3,3-dimetylopropionowego, co odpowiada wydajności 69,0%.

¹H NMR (CDCI3, 200 MHz): δ= 1,34 (s, 3H, CH3-H), 1,37 (s, 3H, CH3-H), 1,46 (s, 9H, Bu^t-H), 3,19 (s, 1H, C2-H).

P r z y k ł a d 8

W trójszyjnej kolbie okrągłodennej poj. 25 ml zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, termometr i chłodnicę zwrotną umieszczono sproszkowany KOH (4,95 g, 75 mmol) i DME (7,5 ml). Mieszając zawartość kolby i utrzymując temperaturę 20-30°C wkroplono mieszaninę 2-pentanonu (2,7 ml, 25 mmol) i chlorooctanu t-butylu (4,52 g, 30 mmol). Całość mieszano przez 5 h w tej samej temperaturze, następnie zawartość kolby wylano na mieszaninę lodu (-50 g) i CH2CI2 (25 ml). Rozdzielono fazy, produkty organiczne ekstrahowano CH2CI2 (3x25 ml), połączone organiczne ekstrakty przemyto solanką, wysuszono (MgSO4) i odparowano rozpuszczalnik. Pozostałość destylowano zbierając produkt o temperaturze wrzenia 82-89°C/10 Torr. Uzyskano 3,61 g estru t-butylowego kwasu 2,3-epoksy-3-metylo-3-propylopropionowego w postaci mieszaniny izomerów Z i E (wydajność 72.2%).

%C %H obl. 65,97 10,08 ozn. 65,72 10,01

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania estrów t-butylowych podstawionych kwasów glicydowych o wzorze ogólnym 1, w którym R¹ oznacza grupę metylową, etylową, lub fenylową, R² oznacza H, grupę metylową, etylową lub fenylową, R¹ łącznie z R² oznaczają część łańcucha węglowego (CH2)n gdzie n=4 lub 5 w reakcji kondensacji estrów t-butylowych kwasów chlorowcooctowych o wzorze ogólnym 2, w którym X oznacza Br, Cl ze związkami karbonylowymi o wzorze ogólnym 3, w którym R¹ i R² mają wyżej podane znaczenie, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w obecności stałych wodorotlenków metali alkalicznych w rozpuszczalnikach eterowych.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w obecności sproszkowanego wodorotlenku sodu lub potasu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalniki stosuje się tetrahydrofuran, 1,2-dimetoksyetan, 1,4-dioksan, wyższe etery glikolu etylenowego lub etery alifatyczne.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w temperaturze od 5 do 30°C.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się przy stosunku molowym estrów t-butylowych kwasów chlorowcooctowych do związków karbonylowych od 1.0 do 1.5.