PL61414B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 23.VIII.1966 Wielka Brytania Opublikowano: 31.X.1970 61414 KI. 12 q, 24 MKP C 07 d, 5/26 Wlasciciel patentu: National Research Development Corporation, Londyn (Wielka Brytania) Sposób wytwarzania podstawionych kwasów furanokarboksylo- wych i ich estrów i Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia podstawionych kwasów furanokarboksylowych i ich estrów o ogólnym wzorze 1, w którym Y oznacza rodnik alkilowy, alkenylowy, arylowy lub rodnik arylowy podstawiony rodnikami alkilowy¬ mi, Rx i R2, jednakowe lub rózne, oznaczaja ato¬ my wodoru lub rodniki alkilowe, a R oznacza rod¬ nik alkilowy lub atom wodoru.Zwiazki o wzorze 1 stanowia produkty wyjscio¬ we do wytwarzania estrów 3-furylometylowych z pochodnymi kwasu cyklopropanokarboksylowego, bedacych srodkami o silnych wlasciwosciach owa¬ dobójczych.Z opisu patentowego Niemieckiej Republiki FedeT ralnfj znany jest sposób wytwarzania kwasów fura- nokarboksylowych-3 przez ogrzewanie nienasyco¬ nych Y-laktonów kwasów karboksylowych w obec¬ nosci kwasowego katalizatora. Sposób ten nie umo¬ zliwia jednak bezposredniego wytwarzania estrów kwasów furanokarboksylowych-3, a wydajnosc pro¬ cesu w wielu przypadkach nie jest wysoka.Sposób wedlug wynalazku umozliwia wytwarzanie zarówno estrów podstawionych kwasów furanokar¬ boksylowych, jak i wolnych kwasów z dobra wydajnoscia, z produktów stosunkowo latwej do-. ¦ sfepnych. "' '' * ; . V Wedlug wynalazku, estry i kwasy o ogólnym wzorze 1, w którym Y, R, Ri i R2 maja wyzej po¬ dane znaczenie, wytwarza sie w ten sposób, ze zwiazek enolowy o ogólnym wzorze 2, w którym 15 20 25 30 Ri i R2 maja wyzej podane znaczenie, M oznacza atom metalu alkalicznego, a X oznacza rodnik al¬ kilowy, poddaje sie cyklizacji w kwasnym srodo¬ wisku i w otrzymanym zwiazku o ogólnym wzo¬ rze la, w którym Rj, R2, X i Y maja wyzej po¬ dane znaczenie, hydrolizuje sie ewentualnie grupe karboalkoksylowa L COOX, przeprowadzajac ja-w grupe karboksylowa COOH.Szczególnie korzystny sposób wytwarzania zwiaz¬ ków o wzorze 1 przedstawia schemat podany na rysunku. Synteza ta polega na tym, ze zwiazek o wzorze 3, w którym Y ma wyzej podane zna¬ czenie, kondensuje sie z odpowiednim estrem lub inna pochodna kwasu bursztynowego o wzorze 4, w którym Rx i X maja wyzej podane znaczenie, prowadzac reakcje w warunkach stosowanych w reakcji Claisen'a. Otrzymany produkt kondensacji o ogólnym wzorze 5, w którym R:, Y i X maja wyzej podane znaczenie, hydrolizuje sie do kwasu P-ketonowego, który w warunkach reakcji ulega dekarboksylacji. Podczas tej hydrolizy grupa estro¬ wa przeksztalca sie w grupe karboksylowa i otrzy¬ muje sie kwas o wzorze 6, w którym Ri i Y maja wyzej podane znaczenie.Kwas ten ponownie estryfikuje sie, otrzymujac ester o wzorze 7, w którym Rx, Y i X maja wyzej podane znaczenie. Ester ten, w celu ochrony za¬ wartej w nim grupy ketonowej, przeksztalca sie w pochodna dwuoksyetylenowa o wzorze 8, w któ¬ rym Ri, Y i X maja wyzej podane znaczenie i 6141461414 4 pochodna te acyluje nastepnie za pomoca estru o wzorze R2COO-alkil, w którym R2 ma wyzej podane znaczenie, na przyklad za pomoca mrów¬ czanu metylu, mrówczanu etylu, octanu metylu albo octanu etylu, otrzymujac zwiazek o wzorze 2, 5 w którym Ru R2, X, Y i M maja wyzej podane znaczenie. To acylowanie jest jednym z podsta¬ wowych zabiegów syntezy i stwierdzono, ze gru¬ pa acylowa zostaje wprowadzona tak, ze otrzymuje sie produkt posredni stabilizowany w postaci eno- 10 lowej soli z metalem alkalicznym.W tej soli enolowej o wzorze 2 mozna w kwas¬ nym srodowisku latwo zamknac pierscien, otrzy¬ mujac ester kwasiuiuranokarboksylowego o wzo- rze~flg, w którym E& ?R2, Y i X maja wyzej po- 15 dane znaczenie. Przez J hydrolize grupy COOX w tym estrze otrzymuje sie kwas o wzorze 1, w któ¬ rym Rj, R2 i Y maja wyzej podane znaczenie, a R oznacza atom wodoru*' Zwiazki o ogólnych wzo¬ rach la, 2 i 8 sa zwiazkami nowymi. 20 W przypadku wytwarzania estru kwasu 5-ben- zylofuranokarboksylowego-3, cyjanek benzylu pod¬ daje sie reakcji z estrem dwuetylowym kwasu bursztynowego w obecnosci etanolu sodu, otrzy¬ mujac ester kwasu 8-cyjano-8-fenylolewulinowego, 25 który nastepnie hydrolizuje sie kwasem mineral¬ nym w srodowisku kwasu octowego, uzytego w ilosci dostatecznej do utrzymania reagentów w roztworze. Podczas tej hydrolizy grupa cyjanowa ulega przeksztalceniu w grupe karboksylowa, któ- 30 ra dekarboksyluje sie w warunkach reakcji, otrzy¬ mujac »P-ketokwas. Estrowa grupe etylowa hydro¬ lizuje sie równoczesnie na grupe karboksylowa i w nastepnej fazie procesu ponownie estryfikuje ja. 35 W celu otrzymania ostatecznego produktu z pod¬ stawnikami w pierscieniu fenylowym, korzystnie jest stosowac odpowiedni podstawiony cyjanek benzylu jako produkt wyjsciowy, gdyz wówczas otrzymuje sie produkty nie zanieczyszczone izo- 40 merami. Ponowna estryfikacje grupy karboksylo¬ wej przeprowadza sie korzystnie za pomoca niz¬ szego alkoholu, na przyklad metanolu lub etanolu, w obecnosci nielotnego kwasu, zwlaszcza kwasu siarkowego. W nastepnej fazie procesu grupe ke- 45 tonowa przeksztalca sie w celu ochrony w grupe dwuoksyetylenowa za pomoca glikolu etylenowego.Taka metoda ochrony jest lepsza niz wytwarzanie acyklicznego ketalu z alkoholem monowodorotleno- wym, na przyklad metylowym lub etylowym, czy 50 przeksztalcanie ketokwasu w eter enolowy lub lakton enolowy.W tym stadium procesu zachodzi pewna trans- estryfikacja, gdyz powstaja estry glikolu etyleno¬ wego kwasu lewulinowego, ale powstaly produkt 55 transestryfikacji mozna zawracac do fazy hydro¬ lizy zwiazku cyjanowego, w której ulega prze¬ ksztalceniu w kwas lewulinowy i moze byc uzyty ponownie.Chroniony ester ketokwasu acyluje sie mrówcza- eo nem etylu, w celu wprowadzenia grupy formylo- wej, która mozna stabilizowac w postaci soli od¬ miany enolowej. Acylowanie prowadzi sie w obec¬ nosci wodorku sodu lub amidku sodu, bioracych udzial w nieodwracalnej reakcji, w czasie której g5 wydziela sie wodór lub amoniak. Acylowanie za¬ chodzi z dobra wydajnoscia i produkt wyosobnia sie zwykle w postaci soli sodowej odmiany enolo¬ wej. Sól te cyklizuje sie w obecnosci kwasu, otrzymujac ester kwasu 5-benzylo-furanokarboksy- lowego-3. W przypadku uzycia do estryfikacji al¬ koholu etylowego, otrzymuje sie ester etylowy, ale mozna wytwarzac i inne estry, pod warun¬ kiem, ze daja sie one latwo redukowac wodorkiem litowoglinowym. Zamkniecie pierscienia zachodzi w temperaturze zblizonej do temperatury pokojo¬ wej lub nieco nizszej, korzystnie w obecnosci kwa¬ su rozcienczonego woda. Otrzymuje sie trwaly ester kwasu furanokarboksylowego-3.Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony w nizej podanym przykladzie: Przyklad. Ester etylowy kwasu 5-benzylo- furanokarboksylowego-3. 60 g czystego sodu metalicznego rozpuszcza sie w 750 ml bezwodnego etanolu, ewentualnie nieco ogrzewajac i po ochlodzeniu do temperatury po¬ kojowej do roztworu dodaje sie mieszajac 234 ml cyjanku benzylu i 522 ml bursztynianu dwuetylu.Mieszanine utrzymuje sie w ciagu nocy w tempe¬ raturze pokojowej, wlewa do 2 litrów wody lo¬ dowej i przemywa dwiema porcjami po 500 ml benzenu w celu usuniecia nieprzereagowanego bur¬ sztynianu dwuetylu i cyjanku benzylu. Faze wod¬ na zakwasza sie 500 ml rozcienczonego kwasu siarkowego, oddziela powstala substancje oleista, faze wodna ekstrahuje eterem i wyciag eterowy laczy z oddzielnym olejem. Roztwór eterowy prze¬ mywa sie nasyconym roztworem chlorku sodowe¬ go, suszy nad siarczanem sodowym i odparowuje, otrzymujac surowy produkt kondensacji.Produkt ten utrzymuje sie we wrzeniu pod chlodnica zwrotna w ciagu 12 godzin z 2 litrami lodowatego kwasu octowego, 660 ml stezonego kwasu solnego i 600 ml wody. Mieszanine steza sie nastepnie pod zmniejszonym cisnieniem, roz¬ ciencza 1 litrem benzenu i przemywa dwiema por¬ cjami wody po 500 ml. Po odparowaniu rozpusz¬ czalnika otrzymuje sie 325 g kwasu 8-fenylolewu- linowego, co stanowi 85°/o wydajnosci teoretycz¬ nej. 200 g kwasu 8-fenylolewulinowego utrzymuje sie w stanie wrzenia pod (chlodnica zwrotna w ciagu 12 godzin z 1,5 litra 5% roztworu kwasu siarkowego w etanolu, po czym odparowuje sie do polowy objetosci pod zmniejszonym cisnieniem, w temperaturze50°C. * Pozostalosc wlewa sie do 1 litra nasyconego roz¬ tworu wodoroweglanu i ekstrahuje 1 litrem eteru.Wyciag eterowy przemywa sie woda, suszy i od¬ parowuje rozpuszczalnik, a pozostalosc poddaje destylacji pod zmniejszonym cisnieniem, otrzymu¬ jac 199 g estru etylowego kwasu 8-fenylolewuli¬ nowego o temperaturze wrzenia 136°C/0,1 mm Hg, nD23 1,5002—1,5032. Wydajnosc wynosi 87% wydajnosci teoretycznej. 200 g estru etylowego kwasu 8-fenylolewulino¬ wego, 102 g glikolu etylenowego, 1 litr benzenu i 1 g kwasu tolueno-4-sulfonowego utrzymuje sie w sta¬ nie wrzenia w aparacie Dean-Starka az do usta¬ nia wydzielania sie wody. Roztwór przemywa sie nasyconym roztworem weglanu sodowego i nasyco-61414 6 nym roztworem chlorku sodowego, suszy, a na¬ stepnie odparowuje rozpuszczalnik i pozostalosc poddaje destylacji, otrzymujac 195 g estru etylo¬ wego kwasu v,Y-etylenodwuoksy-8-fenylolewuli- nowego o temperaturze wrzenia 146—150°C/0,1 mm 5 Hg, nD20 = 1,5010, co stanowi 81°/o wydajnosci te¬ oretycznej. Produkt ten mozna poddac hydrolizie, otrzymujac z dobra wydajnoscia kwas 8-fenylole- wulinowy. 26,4 g estru etylowego kwasu Y,v-etylenodwu- 10 oksy-5-fenylolewulinowego, 14,8 g mrówczanu ety¬ lu, 5,2 g 50% zawiesiny wodorku sodowego w ole¬ ju i 400 ml bezwodnego eteru miesza sie w suchym naczyniu w temperaturze pokojowej w ciagu 2— 3 dni, po czym odsacza sie wydzielony eter i suszy 15 pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze po¬ kojowej, otrzymujac 23,5 g soli sodowej estru ety¬ lowego kwasu a-hydroksymetyleno-Y,Y-etylenodwu- oksy-8-fenylokewulinowego, co stanowi 75% wy¬ dajnosci teoretycznej. 20 5,5 g soli otrzymanej w sposób wyzej opisany wytrzasa sie z 600 ml stezonego kwasu solnego, poczatkowo w temperaturze —20°C, a nastepnie w temperaturze pokojowej w ciagu 4 godzin. Pro¬ dukt ekstrahuje sie eterem, wyciag eterowy prze- 25 mywa nasyconym roztworem wodoroweglanu so¬ dowego i nasyconym roztworem chlorku sodowego, suszy i odparowuje rozpuszczalnik, a pozostalosc poddaje destylacji. Otrzymuje sie 1,9 g estru ety¬ lowego kwasu 5-benzylofuranokarboksylowego-3, 30 co stanowi 47% wydajnosci teoretycznej.W analogiczny sposób, stosujac odpowiednie pro¬ dukty wyjsciowe, otrzymuje sie na przyklad ester etylowy kwasu 5-/p-metylobenzylo/-furanokarbo- ksylowego-3 o temperaturze topnienia 33°C, ester 35 etylowy kwasu 5-allilofuranokarboksylowego-3 oraz estry metylowe tych kwasów. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 40 1. Sposób wytwarzania podstawionych kwasów furanokarboksylowych i ich estrów o ogólnym wzorze 1, w którym Y oznacza rodnik alkilowy, alkenylowy, arylowy lub rodnik arylowy podsta¬ wiony rodnikami alkilowymi, Rx i R2, jednakowe 45 lub rózne, oznaczaja atomy wodoru lub rodniki alkilowe, a R oznacza atom wodoru lub rodnik alkilowy, znamienny tym, ze zwiazek enolowy o wzorze ogólnym 2, w którym Y, Rx i R2 maja wyzej podane znaczenie, X oznacza rodnik alki¬ lowy, a M oznacza atom metalu alkalicznego pod¬ daje sie cyklizacji, po czym otrzymany ester ewen¬ tualnie przeprowadza sie w kwas na drodze hy¬ drolizy grupy karboalkoksylowej do grupy karbo¬ ksylowej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze cyklizacje zwiazku enolowego prowadzi sie w kwasnym srodowisku.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze cyklizacji poddaje sie zwiazek enolowy o wzo¬ rze 2 wytworzonym przez acylowanie estru keto- kwasu z chroniona grupa ketonowa, o ogólnym wzorze 8, w którym Y, X i Rx maja znaczenie podane w zastrz. 1, za pomoca zwiazku o ogólnym wzorze R2COO-alkil, w którym R2 ma znaczenie podane w zastrz. 1, w obecnosci wodorku sodowe-^ go lub amidku sodowego.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze cyklizacji poddaje sie zwiazek o wzorze 2 lub 8, w którym Y oznacza grupe fenylowa, a pozosta¬ le symbole maja znaczenie podane w zastrz. 3.

5. Sposób wedlug zastrz. 3 i 4, znamienny tym, ze cyklizacji poddaje sie zwiazek o wzorze 2 lub 8, w którym Rx oznacza atom wodoru lub rodnik alkilowy o 1—4 atomach wegla, a pozostale sym¬ bole maja znaczenie podane w zastrz. 3.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w przypadku wytwarzania kwasu 5-benzylofurano- karboksylowego-3 i jego estrów, cyjanek benzylu kondensuje sie z bursztynianem dwuetylu w wa¬ runkach stosowanych podczas reakcji Claisen'a, produkt kondensacji poddaje sie hydrolizie w kwasnym srodowisku i otrzymany kwas 8-fenylo- lewulinowy estryfikuje w grupie karboksylowej, zabezpiecza grupe ketonowa w tym estrze wytwa¬ rzajac jego pochodna dwuoksyetylenowa, która nastepnie acyluje sie za pomoca mrówczanu alki- lu w obecnosci wodorku sodowego lub amidku so¬ dowego, w celu wprowadzenia grupy formylowej, po czym otrzymana pochodna formylodwuoksy- etylenowa poddaje sie w • obecnosci kwasu zamk¬ nieciu pierscienia i w otrzymanym estrze alkilo¬ wym kwasu 5-benzylofuranokarboksylowego-3 ewentualnie hydrolizuje grupe estrowa. Dokonano dwóch poprawek R,—C- 1 —CÓOR YCH2—C C—R2 W2ÓT 1KI. 12 q, 24 61414 MKP C 07 d, 5/26 . 9N YCH^N+ZOOCCH^C^COOK-^cYCHCOCH^CHzCOOK Wzór3 Wzór 4 Wzór 5 Y.CH^OCHR,CH2COOH eltnffikacia ¦ YCH^COCHR,CH2COOX Wzór6 Wzór 7 aV*^ *£**?£ YCH^CHR, CH2COOX R2C00alkil. YCH^CHR,C COQX cfxo I \ H2C CHo a o p*2 H2C—CH2 OM W2ÓT 8 ^ A- Wzór 2 RrC—C—C00X YCH Wzór fa Schemat PZG w Pab., zam. 1043-70, nakl. 230 egz. PL PL