RU2400465C1 - Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione - Google Patents

Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione Download PDF

Info

Publication number
RU2400465C1
RU2400465C1 RU2009116501/04A RU2009116501A RU2400465C1 RU 2400465 C1 RU2400465 C1 RU 2400465C1 RU 2009116501/04 A RU2009116501/04 A RU 2009116501/04A RU 2009116501 A RU2009116501 A RU 2009116501A RU 2400465 C1 RU2400465 C1 RU 2400465C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
karen
dione
carene
synthesis
iii
Prior art date
Application number
RU2009116501/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Лаев (RU)
Сергей Сергеевич Лаев
Олег Васильевич Бахвалов (RU)
Олег Васильевич Бахвалов
Владислав Викторович Фоменко (RU)
Владислав Викторович Фоменко
Нариман Фаридович Салахутдинов (RU)
Нариман Фаридович Салахутдинов
Original Assignee
Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) (статус государственного учреждения)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) (статус государственного учреждения) filed Critical Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) (статус государственного учреждения)
Priority to RU2009116501/04A priority Critical patent/RU2400465C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2400465C1 publication Critical patent/RU2400465C1/en

Links

Landscapes

  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for synthesis of 3,4-epoxycarane of formula I
Figure 00000003
with simultaneous production of 3-caren-5-one of formula II
Figure 00000004
and 3-carene-2,5-dione of formula III
Figure 00000005
, involving the following: 3-carene is treated with diluted hydrogen peroxide in acetonitrile in conditions for catalytic action of manganese sulphate in the presence of sodium bicarbonate and salicylic acid with subsequent extraction of the reaction mixture with methylene chloride, vacuum distillation of crude epoxy and release of 3,4-epoxycarane with 88% purity and 45% output. 3-caren-5-one II and 3-carene-2,5-dione III are separated through chromatograph on an inverted C-18 phase with output of 13% and 7% respectively.
EFFECT: design of a method for synthesis of intermediate compounds for a range of medical, industrial and perfume preparations.
1 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области химии терпеновых соединений, а именно к получению 3,4-эпоксикарана формулы I с одновременным получением продуктов аллильного окисления 3-карена-3-карен-5-она формулы II и 3-карен-2,5-диона формулы III.The invention relates to the field of chemistry of terpene compounds, in particular to the production of 3,4-epoxyrana of formula I with the simultaneous production of allylic oxidation products of 3-karen-3-karen-5-one of formula II and 3-karen-2,5-dione of formula III .

Figure 00000001
Figure 00000001

Монотерпеноиды, извлекаемые из доступного и возобновляемого растительным сырья, всегда вызывали интерес как объекты для дальнейшей функционализации с целью получения ценных синтонов. В частности, в ряду 3-карена необходима разработка способов, позволяющих окислить молекулу, не разрушив остов субстрата с выходом на ценные кислородсодержащие полупродукты, которые находят широкое применение в дальнейшем. Так, соединение I может быть применено для получения продуктов, используемых как промежуточные при синтезе различных ароматизирующих (душистых), фармацевтических и парфюмерных препаратов [A.L.Villa de P., D.E. De Vos, C. Montes de С., P.A. Jacobs. Tetrahedron Letters, 1998, 39, 8521; Naima Fdil, Abderrahmane Romane, Smail Allaoud et al. J. Molec. Catal. A: Chemical, 1996, 108, 15]. Другим перспективным использованием 3,4-эпоксикарана I является его превращение в карандиолы [K.Watanabe, N.Yamamoto, A.Kaetsu, Y.Yamada. Patent US 5608088, 1997]. Синтоны II и III являются перспективными исходными соединениями для получения кислотной компоненты оптически активных пиретроидов и могут быть использованы в региоспецифическом и стереоселективном органическом синтезе [Г.А.Толстиков, Ф.З.Галин, В.К.Игнатюк, Ю.А.Кашина, Е.Г.Галкин. ЖОрХ, 1995, 31, 1149; Ф.З.Галин, Ю.А.Кашина, Р.А.Зайнуллин, О.С.Куковинец, Л.М.Халилов, Г.А.Толстиков. Изв. АН. Сер. хим., 1998, 183].Monoterpenoids extracted from accessible and renewable plant materials have always been of interest as objects for further functionalization in order to obtain valuable synthons. In particular, in the 3-Karen series, it is necessary to develop methods that allow the molecule to be oxidized without destroying the backbone of the substrate with access to valuable oxygen-containing intermediates, which will be widely used in the future. So, compound I can be used to obtain products used as intermediates in the synthesis of various aromatic (fragrant), pharmaceutical and perfume preparations [A.L. Villa de P., D.E. De Vos, C. Montes de S., P.A. Jacobs. Tetrahedron Letters, 1998, 39, 8521; Naima Fdil, Abderrahmane Romane, Smail Allaoud et al. J. Molec. Catal. A: Chemical, 1996, 108, 15]. Another promising use of 3,4-epoxycaran I is its conversion to quarandiols [K.Watanabe, N. Yamamoto, A. Kaetsu, Y. Yamada. Patent US 5608088, 1997]. Sintons II and III are promising starting compounds for the preparation of the acid component of optically active pyrethroids and can be used in regiospecific and stereoselective organic synthesis [G.A. Tolstikov, F.Z. Galin, V.K. Ignatyuk, Yu.A. Kashina, E.G. Galkin. ZhORKh, 1995, 31, 1149; F.Z. Galin, Yu.A. Kashina, R.A. Zaynullin, O.S. Kukovinets, L.M. Khalilov, G.A. Tolstikov. Izv. AN Ser. Chem., 1998, 183].

3,4-Эпоксикаран получают эпоксидированием 3-карена, который относится к достаточно легко эпоксидируемым олефинам [Р.В.Кучер, В.И.Тимохин, И.П.Шевчук, Я.М.Васютин // Жидкофазное окисление непредельных соединений в окиси олефинов. - Киев.: Наукова думка. 1986. С.226].3,4-Epoxikaran is obtained by epoxidation of 3-karen, which is a relatively easily epoxidized olefin [R.V. Kucher, V.I. Timokhin, I.P. Shevchuk, Ya.M. Vasyutin // Liquid-phase oxidation of unsaturated compounds in oxide olefins. - Kiev .: Naukova Dumka. 1986. P.226].

Известно несколько способов превращения 3-карена в эпоксид:Several methods are known for converting 3-karen to epoxide:

1) Окисление двойной связи кислородом, катализируемое смесью цеолита CoNaY или Co(MO3)2 в присутствии изобутилового альдегида в растворе ацетонитрила [О.A.Kholdeeva, I.V.Khavrurutskii, V.N.Romannikov, A.V.Tkachev, K.I.Zamaraev. Selective alkene epoxidation by molecular oxygen in the presence of aldehyde and different type catalyst containing cobalt, 3rd World Congress on Oxidation Catalysis, 1997, 947]. Реакцию проводят при 24°C, пропуская воздух через смесь 0.3 ммоль 3-карена, 2.3 ммоль изобутилового альдегида и катализатора в 3 мл ацетонитрила. Недостатками этого способа являются апробация способа на малых количествах субстрата и необходимость использования больших количеств альдегида (примерно 8-кратный мольный избыток по отношению к субстрату) и ацетонитрила. Близкий вариант окисления кислородом, катализируемым соединениями празеодима, в присутствии пропионового альдегида [US 4721798] требует дорогостоящего катализатора.1) Oxidation of the double bond with oxygen, catalyzed by a mixture of zeolite CoNaY or Co (MO 3 ) 2 in the presence of isobutyl aldehyde in a solution of acetonitrile [O. A.Kholdeeva, IVKhavrurutskii, VNRomannikov, AVTkachev, KIZamaraev. Selective alkene epoxidation by molecular oxygen in the presence of aldehyde and different type catalyst containing cobalt, 3 rd World Congress on Oxidation Catalysis, 1997, 947]. The reaction is carried out at 24 ° C, passing air through a mixture of 0.3 mmol of 3-karen, 2.3 mmol of isobutyl aldehyde and catalyst in 3 ml of acetonitrile. The disadvantages of this method are the approbation of the method on small amounts of the substrate and the need to use large quantities of aldehyde (approximately 8-fold molar excess relative to the substrate) and acetonitrile. A close variant of oxidation with oxygen catalyzed by praseodymium compounds in the presence of propionic aldehyde [US 4721798] requires an expensive catalyst.

2) Действие надкислот, таких как метахлорнадбензойная [Н.С.Brown, А.Suzuki. J. Am. Chem. Soc., 1967, 89, 1933] и надуксусная [Б.А.Арбузов. ЖОХ, 1939, 9, 255]. В первом случае к раствору 0.5 моль 3-карена в 750 мл хлороформа добавляют раствор 0.54 моль метахлорнадбензойной кислоты в 1200 мл хлороформа. Избыток надкислоты нейтрализуют бисульфитом натрия, органический слой промывают раствором бикарбоната натрия. После высушивания и отгонки растворителя 3,4-эпоксикаран выделяют вакуумной перегонкой. Недостатком этих способов является использование коррозионных и взрывоопасных окислителей - надуксусной или мета-хлорнадбензойной кислот. Также следует отметить как недостаток применение большого количества хлороформа, бисульфита натрия, бикарбоната натрия и гидроксида калия.2) The effect of peracids, such as methachloroperbenzoic [N.S. Brown, A. Suzuki. J. Am. Chem. Soc., 1967, 89, 1933] and peracetic [B.A. Arbuzov. MOX, 1939, 9, 255]. In the first case, a solution of 0.54 mol of methachloroperbenzoic acid in 1200 ml of chloroform is added to a solution of 0.5 mol of 3-karen in 750 ml of chloroform. Excess peracid is neutralized with sodium bisulfite, the organic layer is washed with sodium bicarbonate solution. After drying and distilling off the solvent, 3,4-epoxyran is isolated by vacuum distillation. The disadvantage of these methods is the use of corrosive and explosive oxidizing agents - peracetic or meta-chloroperbenzoic acids. It should also be noted as a drawback the use of a large amount of chloroform, sodium bisulfite, sodium bicarbonate and potassium hydroxide.

3) Действие перекиси водорода в смеси метанола, ацетонитрила и воды [К.Watanabe, N.Yamamoto, A.Kaetsu, Y.Yamada. Patent US 5608088, 1997] в течение 24 часов. К смеси 0.3 моль 3-карена, метанола, воды, ацетонитрила и гидрофосфата натрия добавляют 0.75 моль 50%-ной водной перекиси водорода при 60°С. Общая продолжительность реакции составляет 24 часа. Затем реакционную массу охлаждают, нейтрализуют избыток перекиси, следя за подъемом температуры, растворитель отгоняют при пониженном давлении, а к остатку добавляют насыщенный раствор хлористого натрия. Органический слой отделяют и промывают водой, получая неочищенный продукт, пригодный для синтеза карандиолов. Этот способ не очень удобен, поскольку требует использования 50%-ной перекиси водорода, реакция требует создания инертной атмосферы, повышенной температуры и продолжительности, обработка реакционной смеси усложнена.3) The effect of hydrogen peroxide in a mixture of methanol, acetonitrile and water [K. Watanabe, N. Yamamoto, A. Kaetsu, Y. Yamada. Patent US 5608088, 1997] within 24 hours. To a mixture of 0.3 mol of 3-karen, methanol, water, acetonitrile and sodium hydrogen phosphate was added 0.75 mol of 50% aqueous hydrogen peroxide at 60 ° C. The total reaction time is 24 hours. Then the reaction mass is cooled, the excess of peroxide is neutralized, following the rise in temperature, the solvent is distilled off under reduced pressure, and a saturated solution of sodium chloride is added to the residue. The organic layer was separated and washed with water to obtain a crude product suitable for the synthesis of quarantiols. This method is not very convenient, since it requires the use of 50% hydrogen peroxide, the reaction requires the creation of an inert atmosphere, elevated temperature and duration, processing of the reaction mixture is complicated.

Для окисления 3-карена также использовалась 60%-ная водная перекись водорода в инертной атмосфере [М.С.А. van Vliet, I.W.C.E. Arends, R.A. Sheldon. Synlett, 2001, 248; M.C.A. van Vliet, I.W.C.E. Arends, R.A. Sheldon. Synlett, 2001, 1305]. Экспериментальная процедура заключается в нагревании в атмосфере азота раствора 5 ммоль 3-карена, 1 ммоль дибутилового эфира, 10 ммоль 60%-ной перекиси водорода и 5 мольных процента гидрофосфата натрия в 5 мл трифторэтанола. Использование 60%-ной перекиси водорода, повышенной температуры и инертной атмосферы создает неудобства для работы.For the oxidation of 3-karen, 60% aqueous hydrogen peroxide in an inert atmosphere was also used [M.S.A. van Vliet, I.W.C.E. Arends, R.A. Sheldon. Synlett, 2001, 248; M.C.A. van Vliet, I.W.C.E. Arends, R.A. Sheldon. Synlett, 2001, 1305]. The experimental procedure consists in heating in a nitrogen atmosphere a solution of 5 mmol of 3-karen, 1 mmol of dibutyl ether, 10 mmol of 60% hydrogen peroxide and 5 mole percent of sodium hydrogen phosphate in 5 ml of trifluoroethanol. The use of 60% hydrogen peroxide, elevated temperature and inert atmosphere creates inconvenience to work.

Соединение II может быть получено окислением 3-карена кислородом в автоклаве в присутствии катализатора этилгексаноата кобальта и пиридина при повышенной температуре (50°С) [Г.А.Толстиков, Ф.З.Галин, В.К.Игнатюк, Ю.А.Кашина, Е.Г.Галкин. ЖОрХ, 1995, 31, 1149]. В автоклав загружают 0.1 моль 3-карена, 0.6 г этилгексаноата кобальта, 0.65 мл пиридина и после герметизации нагнетают смесь кислорода (15 атм) и азота (40 атм). Перемешивают в течение 5 ч при температуре 50°С. После продолжительной по времени и большой по количеству стадий процедуры выделения была получена фракция, содержащая только 60% основного вещества. К недостаткам этого способа следует отнести необходимость проведения процесса в автоклаве под высоким давлением и последующую усложненную обработку реакционной смеси. Также можно отметить, что используемый катализатор труднодоступен, а пиридин - токсичный реагент с резким неприятным запахом. Индивидуальное соединение II этим способом авторам получить не удалось, была получена только фракция, обогащенная соединением II.Compound II can be obtained by oxidation of 3-Karen with oxygen in an autoclave in the presence of a catalyst of cobalt ethyl hexanoate and pyridine at an elevated temperature (50 ° C) [G.A. Tolstikov, F.Z. Galin, V.K. Ignatyuk, Yu.A. Kashina, E.G. Galkin. ZhORKh, 1995, 31, 1149]. 0.1 mol of 3-karen, 0.6 g of cobalt ethylhexanoate, 0.65 ml of pyridine are loaded into the autoclave and, after sealing, a mixture of oxygen (15 atm) and nitrogen (40 atm) is injected. Stirred for 5 hours at a temperature of 50 ° C. After a long time and a large number of stages separation procedure, a fraction was obtained containing only 60% of the basic substance. The disadvantages of this method include the need for a process in an autoclave under high pressure and the subsequent complicated processing of the reaction mixture. It can also be noted that the catalyst used is difficult to access, and pyridine is a toxic reagent with a sharp unpleasant odor. The authors failed to obtain individual compound II in this way; only the fraction enriched in compound II was obtained.

Окисление 3-карена кислородом воздуха в присутствии стеарата кобальта и ацетата меди (II) с целью получения соединения II [A.N.Misra, V.K.Yadav, R.Soman, D.Sukh. Patent IN 155122, 1985] также сопряжено с проведением процесса под давлением и при повышенной температуре. Продукт выделен с низким выходом (около 30%) фракционной перегонкой в вакууме.Oxidation of 3-Karen with atmospheric oxygen in the presence of cobalt stearate and copper (II) acetate to obtain compound II [A.N. Misra, V.K. Yadav, R.Soman, D.Sukh. Patent IN 155122, 1985] is also associated with the process under pressure and at elevated temperature. The product was isolated in low yield (about 30%) by fractional distillation in vacuo.

Соединение III также получают окислением 3-карена кислородом в автоклаве, но при более высокой температуре (80°С) и большей по времени продолжительности процесса (24 ч). В качестве катализатора используют стеарат кобальта [Ф.З.Галин, Ю.А.Кашина, Р.А.Зайнуллин, О.С.Куковинец, Л.М.Халилов, Г.А.Толстиков. Изв. АН. Сер. хим., 1998, 183]. Условия проведения и продолжительная по времени и количеству стадий процедура выделения целевого продукта создают серьезные неудобства и ограничивают использование этого способа получения. Выход соединения III достаточно низкий (24%).Compound III is also obtained by oxidation of 3-Karen with oxygen in an autoclave, but at a higher temperature (80 ° C) and a longer process time (24 hours). As a catalyst, cobalt stearate is used [F.Z. Galin, Yu.A. Kashina, R.A. Zaynullin, O.S. Kukovinets, L.M. Khalilov, G.A. Tolstikov. Izv. AN Ser. Chem., 1998, 183]. The conditions and the long time and number of stages of the procedure for isolating the target product create serious inconvenience and limit the use of this production method. The yield of compound III is quite low (24%).

В качестве прототипа выбрано эпоксидирование 3-карена действием перекиси водорода в присутствии метилтриоксорения (МТО) [A.L.Villa de P., D.E. De Vos, C. Montes de С., P.A.Jacobs. Tetrahedron Letters, 1998, 39, 8521; R.Saladino, V.Neri, A.R.Pellicia, E.Mincione. Tetrahedron, 2003, 59, 7403]. Процесс эпоксидирования ведется при комнатной температуре. Смесь 3-карена и пиридина (загрузка пиридина 42 мол.% от 3-карена) в растворе хлористого метилена добавляется в раствор МТО в 35%-ной перекиси водорода. Молярное отношение 3-карен: МТО: H2O2 составляет 1:0.005:~2. Реакционную массу отфильтровывают от катализатора и сушат над сульфатом натрия. После этого растворитель отгоняют, а сырой продукт подвергают флеш-хроматографии. Выход эпоксида I составляет 75%. К недостаткам этого способа следует отнести то, что катализатор метилтриоксорений труднодоступен и дорог, а пиридин - токсичный реагент с резким неприятным запахом.As a prototype, epoxidation of 3-karen by the action of hydrogen peroxide in the presence of methyltrioxorene (MTO) was chosen [ALVilla de P., DE De Vos, C. Montes de C., PA Jacobs. Tetrahedron Letters, 1998, 39, 8521; R. Saladino, V. Neri, ARPellicia, E. Mincione. Tetrahedron, 2003, 59, 7403]. The epoxidation process is carried out at room temperature. A mixture of 3-Karen and pyridine (loading of pyridine 42 mol.% Of 3-Karen) in a solution of methylene chloride is added to a solution of MTO in 35% hydrogen peroxide. The molar ratio of 3-carne: MTO: H 2 O 2 is 1: 0.005: ~ 2. The reaction mass is filtered off from the catalyst and dried over sodium sulfate. After that, the solvent was distilled off, and the crude product was flash chromatographed. The yield of epoxide I is 75%. The disadvantages of this method include the fact that the methyltrioxorenium catalyst is difficult to access and expensive, and pyridine is a toxic reagent with a sharp unpleasant odor.

Задачей настоящего изобретения является создание простого, экономичного, пригодного для промышленного применения способа получения 3,4-эпоксикарана совместно с продуктами аллильного окисления 3-карена.The present invention is the creation of a simple, economical, suitable for industrial use method for producing 3,4-epoxycaran in conjunction with the products of allylic oxidation of 3-karen.

Химическая схема решения поставленной задачи заключается в постепенном взаимодействии 3-карена с водной перекисью водорода в водном растворе полярного растворителя в присутствии каталитической системы, состоящей из сульфата марганца, бикарбоната натрия и салициловой кислоты. Наиболее полное превращение 3-карена достигается при использовании 10 кратного мольного избытка перекиси водорода. Сульфат марганца может быть использован в количестве 1-2 мол. % в расчете на загруженный 3-карен. Далее из реакционной смеси извлекается хлористым метиленом 3,4-эпоксикаран I вместе с непрореагировавшим 3-кареном и продуктами аллильного окисления - 3-карен-5-оном II и 3-карен-2,5-дионом III. Полученный раствор концентрируется упариванием растворителя. 3,4-эпоксикаран I выделяется из концентрата (эпоксида-сырца) вакуумной разгонкой. Выходы 3,4-эпоксикарана I достигают 45%. 3-Карен-5-он II и 3-карен-2,5-дион III выделяют хроматографией на обращенной фазе С-18 с выходами 13% и 7% соответственно. Растворители могут использоваться повторно.The chemical scheme for solving this problem consists in the gradual interaction of 3-Karen with aqueous hydrogen peroxide in an aqueous solution of a polar solvent in the presence of a catalytic system consisting of manganese sulfate, sodium bicarbonate and salicylic acid. The most complete conversion of 3-karen is achieved using a 10-fold molar excess of hydrogen peroxide. Manganese sulfate can be used in an amount of 1-2 mol. % based on loaded 3-Karen. Next, 3,4-epoxycaran I is extracted from the reaction mixture with methylene chloride along with unreacted 3-karen and allylic oxidation products - 3-karen-5-one II and 3-karen-2,5-dione III. The resulting solution was concentrated by evaporation of the solvent. 3,4-epoxyran I is isolated from the concentrate (raw epoxide) by vacuum distillation. The yields of 3,4-epoxycaran I reach 45%. 3-Karen-5-one II and 3-Karen-2,5-dione III are isolated by C-18 reverse phase chromatography in 13% and 7% yields, respectively. Solvents can be reused.

Применение приведенной выше каталитической системы, содержащей сульфат марганца, бикарбонат натрия и салициловую кислоту, для эпоксидирования 3-карена не описано.The use of the above catalyst system containing manganese sulfate, sodium bicarbonate and salicylic acid for epoxidation of 3-karen is not described.

Предлагаемый способ получения 3,4-эпоксикарана I с одновременным получением двух ценных продуктов II и III позволяет проводить образование оксиранового кольца в 3-карене действием простых, промышленно доступных и нетоксичных реагентов. Вместо экзотического метилтриоксорения, применямого в качестве катализатора в способе-прототипе и синтезируемого на основе труднодоступного рения по сложной технологии, предлагается использовать дешевые сульфат марганца и салициловую кислоту, а вместо токсичного и неэкологичного пиридина - раствор бикарбоната натрия и дешевых растворителей.The proposed method for the production of 3,4-epoxycaran I with the simultaneous production of two valuable products II and III allows the formation of the oxirane ring in the 3-Karen by the action of simple, industrially available and non-toxic reagents. Instead of the exotic methyltrioxorenium used as a catalyst in the prototype method and synthesized based on hard-to-reach rhenium by a complex technology, it is proposed to use cheap manganese sulfate and salicylic acid, and instead of toxic and non-environmentally friendly pyridine, a solution of sodium bicarbonate and cheap solvents.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. В стеклянный реактор с механической, интенсивно вращающейся мешалкой, термометром и штуцером для подачи жидкости заливают 1.15 г (8.0 ммоль) 95%-ного 3-карена, 13.5 мл ацетонитрила, засыпают 0.024 г (0.16 ммоль) безводного сульфата марганца и 0.044 г (0.32 ммоль) салициловой кислоты. В течение 2.5 часов равномерно подают в реактор смесь 11.6 мл 0.4 молярного раствора бикарбоната натрия и 3.3 мл 36%-ной водной перекиси водорода. Температура в реакторе поддерживается в пределах 18-22°С. Перемешивают смесь при этой температуре еще 30 минут. Реакционную смесь обрабатывают 3 раза хлористым метиленом, экстракт промывают водой, высушивают, отгоняют растворитель в вакууме при температуре до 25°С. Получают 1.06 г эпоксида-сырца, содержащего по данным совместного анализа методами 1H ЯМР, ГЖХ и ХМС 58% 3,4-эпоксикарана I, 4% исходного 3-карена, 16% 3-карен-5-она II, 8% 3-карен-2,5-диона III и 13% неидентифицированных примесей. Выход 3,4-эпоксикарана I составляет 50%. Отогнанный растворитель, содержащий следовые количества 3-карена и 3,4-эпоксикарана I, используют для экстракции из реакционной смеси в следующем цикле эпоксидирования 3-карена.Example 1. 1.15 g (8.0 mmol) of 95% 3-karen, 13.5 ml of acetonitrile are poured into a glass reactor with a mechanical, intensively rotating stirrer, a thermometer and a nozzle for supplying liquid, 0.024 g (0.16 mmol) of anhydrous manganese sulfate and 0.044 are added g (0.32 mmol) of salicylic acid. For 2.5 hours, a mixture of 11.6 ml of a 0.4 molar solution of sodium bicarbonate and 3.3 ml of 36% aqueous hydrogen peroxide is uniformly fed into the reactor. The temperature in the reactor is maintained between 18-22 ° C. Stir the mixture at this temperature for another 30 minutes. The reaction mixture is treated 3 times with methylene chloride, the extract is washed with water, dried, the solvent is distilled off in vacuum at a temperature of up to 25 ° C. Obtain 1.06 g of raw epoxide containing, according to the results of a joint analysis by 1 H NMR, GLC and ChMS, 58% 3,4-epoxycaran I, 4% of the initial 3-karen, 16% 3-karen-5-one II, 8% 3 -karen-2,5-dione III and 13% of unidentified impurities. The yield of 3,4-epoxycaran I is 50%. A distilled solvent containing trace amounts of 3-karen and 3,4-epoxyran I, is used for extraction from the reaction mixture in the next cycle of epoxidation of 3-karen.

Пример 2. В реактор, описанный в примере 1, заливают 2.30 г (16.0 ммоль) 95%-ного 3-карена, 26.5 мл ацетонитрила, засыпают 0.048 г (0.32 ммоль) безводного сульфата марганца и 0.088 г (0.64 ммоль) салициловой кислоты. В течение 2 часов равномерно подают в реактор смесь 23.2 мл 0.4 молярного раствора бикарбоната натрия и 13.2 мл 36%-ной водной перекиси водорода, поддерживая температуру в реакторе в пределах 18-22°С. Перемешивают смесь при этой температуре еще 2 часа. Реакционную смесь обрабатывают 3 раза хлористым метиленом, экстракт промывают водой, высушивают, отгоняют растворитель в вакууме при температуре до 25°С. Получают 2.19 г эпоксида-сырца, содержащего по данным совместного анализа методами 1H ЯМР, ГЖХ и ХМС 66% 3,4-эпоксикарана I, следовые количества исходного 3-карена, 15% 3-карен-5-она II, 8% 3-карен-2,5-диона III и 10% неидентифицированных примесей. Выход 3,4-эпоксикарана I составляет 59%. Отогнанный растворитель, содержащий следовые количества 3-карена и 3,4-эпоксикарана I, используют для экстракции из реакционной смеси в следующем цикле эпоксидирования 3-карена.Example 2. In the reactor described in example 1, pour 2.30 g (16.0 mmol) of 95% 3-karen, 26.5 ml of acetonitrile, add 0.048 g (0.32 mmol) of anhydrous manganese sulfate and 0.088 g (0.64 mmol) of salicylic acid. For 2 hours, a mixture of 23.2 ml of a 0.4 molar solution of sodium bicarbonate and 13.2 ml of 36% aqueous hydrogen peroxide is uniformly fed into the reactor, maintaining the temperature in the reactor at 18-22 ° C. Stir the mixture at this temperature for another 2 hours. The reaction mixture is treated 3 times with methylene chloride, the extract is washed with water, dried, the solvent is distilled off in vacuum at a temperature of up to 25 ° C. Obtain 2.19 g of raw epoxide containing 66% 3,4-epoxycaran I, trace amounts of the initial 3-karen, 15% 3-karen-5-one II, 8% 3 according to the joint analysis by 1 H NMR, GLC and HMS methods -karen-2,5-dione III and 10% unidentified impurities. The yield of 3,4-epoxycaran I is 59%. A distilled solvent containing trace amounts of 3-karen and 3,4-epoxyran I, is used for extraction from the reaction mixture in the next cycle of epoxidation of 3-karen.

Пример 3. В реактор, описанный в примере 1, заливают 1.15 г (8.0 ммоль) 95%-ного 3-карена, 13.5 мл ацетонитрила, засыпают 0.012 г (0.08 ммоль) безводного сульфата марганца и 0.044 г (0.32 ммоль) салициловой кислоты. В течение 2.5 часов равномерно подают в реактор смесь 11.6 мл 0.4 молярного раствора бикарбоната натрия и 6.6 мл 36%-ной водной перекиси водорода, поддерживая температуру в реакторе в пределах 18-22°С. Перемешивают смесь при этой температуре еще 2 часа. Реакционную смесь обрабатывают 3 раза хлористым метиленом, экстракт промывают водой, высушивают, отгоняют растворитель в вакууме при температуре до 25°С. Получают 1.05 г эпоксида-сырца, содержащего по данным совместного анализа методами 1H ЯМР, ГЖХ и ХМС 59% 3,4-эпоксикарана I, следовые количества исходного 3-карена, 16% 3-карен-5-она II, 8% 3-карен-2,5-диона III и 16% неидентифицированных примесей. Выход 3,4-эпоксикарана I составляет 51%. Отогнанный растворитель, содержащий следовые количества 3-карена и 3,4-эпоксикарана, используют для экстракции из реакционной смеси в следующем цикле эпоксидирования 3-карена.Example 3. In the reactor described in example 1, pour 1.15 g (8.0 mmol) of 95% 3-karen, 13.5 ml of acetonitrile, pour 0.012 g (0.08 mmol) of anhydrous manganese sulfate and 0.044 g (0.32 mmol) of salicylic acid. For 2.5 hours, a mixture of 11.6 ml of a 0.4 molar solution of sodium bicarbonate and 6.6 ml of 36% aqueous hydrogen peroxide is uniformly fed into the reactor, maintaining the temperature in the reactor at 18-22 ° C. Stir the mixture at this temperature for another 2 hours. The reaction mixture is treated 3 times with methylene chloride, the extract is washed with water, dried, the solvent is distilled off in vacuum at a temperature of up to 25 ° C. Obtain 1.05 g of raw epoxide containing, according to the joint analysis by 1 H NMR, GLC and HMS, 59% of 3,4-epoxycaran I, trace amounts of starting 3-karen, 16% 3-karen-5-one II, 8% 3 -karen-2,5-dione III and 16% unidentified impurities. The yield of 3,4-epoxycaran I is 51%. A distilled solvent containing trace amounts of 3-karen and 3,4-epoxyran is used for extraction from the reaction mixture in the next 3-karen epoxidation cycle.

Пример 4. Выделение продуктов из эпоксида-сырца.Example 4. Isolation of products from raw epoxide.

Смесь эпоксидов-сырцов, синтезированных в примерах 1-3, подвергают разгонке при остаточном давлении 5 мм рт.ст. из колбы с дефлегматором. В схеме разгонки устанавливают охлаждаемую ловушку. Исходная смесь содержит 62% эпоксида 3-карена. Фракцию эпоксида отгоняют при температурах до 90°С (куб) и 45-60°С (пары). Из 4.3 г исходной смеси получают 2.2 г целевого продукта, содержащего 88% 3,4-эпоксикарана, 2% 3-карена и неидентифицированные соединения, а также 1.8 г кубового остатка. 1Н ЯМР-спектр целевого продукта соответствует спектру 3,4-эпоксикарана. 1Н ЯМР: 0.42 (д.д.д, С1 или С6), 0.49 (д.д.д, С1 или С6), 0.70 (с, C8H3), 0.98 (с, C9H3), 1.25 (с, C10H3), 1.47 (д.д,), 1.61 (д.т, C2, C5), 2.11 (д.д, C2), 2.26 (д.д.д, C5), 2.80 (т, C4). Выход 3,4-эпоксикарана при разгонке 73%. Суммарный выход в расчете на 3-карен составил 45%.The mixture of raw epoxides synthesized in Examples 1-3 is subjected to distillation at a residual pressure of 5 mm Hg. from a flask with a reflux condenser. In the acceleration circuit, a cooled trap is installed. The initial mixture contains 62% 3-karen epoxide. The epoxide fraction is distilled off at temperatures up to 90 ° C (cube) and 45-60 ° C (vapors). From 4.3 g of the starting mixture, 2.2 g of the expected product is obtained containing 88% 3,4-epoxycaran, 2% 3-karen and unidentified compounds, as well as 1.8 g of bottoms. 1 H NMR spectrum of the target product corresponds to the spectrum of 3,4-epoxycaran. 1 H NMR: 0.42 (dd, C 1 or C 6 ), 0.49 (dd, C 1 or C 6 ), 0.70 (s, C 8 H 3 ), 0.98 (s, C 9 H 3 ), 1.25 (s, C 10 H 3 ), 1.47 (dt,), 1.61 (dt, C 2 , C 5 ), 2.11 (dd, C 2 ), 2.26 (dd .d, C 5 ), 2.80 (t, C 4 ). The yield of 3,4-epoxycaran upon distillation was 73%. The total yield per 3-karen was 45%.

0.23 г кубового остатка хроматографируют на обращенной фазе С-18. В качестве элюента используют водный метанол (градиент концентрации метанола варьируется в интервале от 35% до 55% по объему). С помощью метода ГЖХ отбирают фракции, содержащие индивидуальные соединения II и III. Метанол упаривают при комнатной температуре в вакууме водоструйного насоса, а воду экстрагируют серным эфиром. После отгонки серного эфира получают 0.078 г 3-карен-5-она II (выход 13%) и 0.043 г 3-карен-2,5-диона III (выход 7%). Структуры продуктов подтверждены методами 1H ЯМР и ХМС.1H ЯМР-спектр соединения II: 0.72 (C1), 1.02 (с, C8H3), 1.18 (с, C9H3), 1.83 (с, C10H3), ~1.3 (м, C6), ~2.3, ~2.6 (м, C2H2), 5.84 (ш.с, C4). 1H ЯМР-спектр соединения III: 1.28 (с, C8H3, C9H3), 1.95 (ш.с, C10H3), 2.32 (м, C1,C6), 6.48 (ш.с, C4).0.23 g of the bottom residue is chromatographed on a C-18 reverse phase. Aqueous methanol is used as the eluent (the gradient of methanol concentration varies from 35% to 55% by volume). Using the GLC method, fractions containing individual compounds II and III are selected. Methanol was evaporated at room temperature in a vacuum of a water-jet pump, and water was extracted with sulfuric ether. After distillation of the sulfuric ether, 0.078 g of 3-karen-5-one II (yield 13%) and 0.043 g of 3-karen-2,5-dione III (yield 7%) are obtained. Product structures were confirmed by 1 H NMR and HMS. 1 H NMR spectrum of compound II: 0.72 (C 1 ), 1.02 (s, C 8 H 3 ), 1.18 (s, C 9 H 3 ), 1.83 (s, C 10 H 3 ), ~ 1.3 (m, C 6 ), ~ 2.3, ~ 2.6 (m, C 2 H 2 ), 5.84 (bs, C 4 ). 1 H NMR spectrum of compound III: 1.28 (s, C 8 H 3 , C 9 H 3 ), 1.95 (br s, C 10 H 3 ), 2.32 (m, C 1 , C 6 ), 6.48 (br. s, C 4 ).

Claims (1)

Способ получения 3,4-эпоксикарана общей формулы I с одновременным получением 3-карен-5-она формулы II и 3-карен-2,5-диона формулы III:
Figure 00000002

путем взаимодействия 3-карена с перекисью водорода в растворителе в присутствии катализатора при комнатной температуре, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют смесь сульфата марганца, бикарбоната натрия и салициловой кислоты, в качестве растворителя - ацетонитрил, а выделение целевых продуктов проводят экстракцией хлористым метиленом с последующей вакуумной отгонкой 3,4-эпоксикарана I и хроматографией кубового остатка на обращенной фазе С-18 с получением 3-карен-5-она II и 3-карен-2,5-диона III.
A method for producing 3,4-epoxycaran of general formula I with the simultaneous preparation of 3-karen-5-one of formula II and 3-karen-2,5-dione of formula III:
Figure 00000002

by reacting 3-Karen with hydrogen peroxide in a solvent in the presence of a catalyst at room temperature, characterized in that the catalyst is a mixture of manganese sulfate, sodium bicarbonate and salicylic acid, acetonitrile is used as the solvent, and the target products are isolated by extraction with methylene chloride with subsequent vacuum distillation of 3,4-epoxyrana I and chromatography of the bottom residue on the reversed phase of C-18 to obtain 3-karen-5-one II and 3-karen-2,5-dione III.
RU2009116501/04A 2009-04-29 2009-04-29 Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione RU2400465C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009116501/04A RU2400465C1 (en) 2009-04-29 2009-04-29 Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009116501/04A RU2400465C1 (en) 2009-04-29 2009-04-29 Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2400465C1 true RU2400465C1 (en) 2010-09-27

Family

ID=42940320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009116501/04A RU2400465C1 (en) 2009-04-29 2009-04-29 Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2400465C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4364C1 (en) * 2015-02-17 2016-03-31 Институт Химии Академии Наук Молдовы (+)-3-Carene heterogeneous epoxidation catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.L.Villa de P. et al, Tetrahedron Letters, 1998, 39, p.8521-8524. Vyglasov O.G. et al, Khimiva Prirodnykh Soedinenii, 1991, (3), p.328-334. Martins R.R.L. et al, J. of Molecular Catalysis A: Chemical, 2001, 172(1-2), 33-42. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4364C1 (en) * 2015-02-17 2016-03-31 Институт Химии Академии Наук Молдовы (+)-3-Carene heterogeneous epoxidation catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3294720B1 (en) A process for the preparation of terpinolene epoxide
Lan et al. Catalytic aerobic oxidation of renewable furfural to maleic anhydride and furanone derivatives with their mechanistic studies
Langanke et al. Substrate dependent synergetic and antagonistic interaction of ammonium halide and polyoxometalate catalysts in the synthesis of cyclic carbonates from oleochemical epoxides and CO 2
US5166372A (en) Epoxidation process
JP6789989B2 (en) Method for Producing 3-Methyl Cyclopentadecane-1,5-Dione
US11034628B2 (en) Process for the cyclopropanation of olefins using N-methyl-N-nitroso compounds
Loubidi et al. Solvent-free epoxidation of himachalenes and their derivatives by TBHP using [MoO 2 (SAP)] 2 as a catalyst
US7649101B2 (en) Process for selective oxidation of olefins to epoxides
Behr et al. Aqueous biphasic catalysis as a powerful tool for catalyst recycling in telomerization and hydrogenation chemistry
Yamaguchi et al. Concise Enantio‐and Diastereoselective Total Syntheses of Fumagillol, RK‐805, FR65814, Ovalicin, and 5‐Demethylovalicin
SK281565B6 (en) Process for preparing 1,3-alkalendiols and 3-hydroxyaldehydes
Shapiro et al. Straightforward radical organic chemistry in neat conditions and “on water”
Azarifar et al. AlCl 3. 6H 2 O as a catalyst for simple and efficient synthesis of gem-dihydroperoxides from ketones and aldehydes using aqueous H 2 O 2
RU2425040C1 (en) Method of producing 2,3-epoxypinane from turpentine
RU2400465C1 (en) Method for synthesis of 3,4-epoxycarane from 3-carane with simultaneous production of 3-caren-5-one and 3-carene-2,5-dione
Baj et al. The Baeyer–Villiger oxidation of ketones with bis (trimethylsilyl) peroxide in the presence of ionic liquids as the solvent and catalyst
RU2324690C1 (en) Method of production of limonene diepoxides
RU2303034C1 (en) Method for preparing 2,10-epoxypinane
RU2707078C2 (en) Catalytic oxidation of but-3-ene-1,2-diol
US5344946A (en) Process for the preparation of vicinal diols and/or epoxides
WO2007042114A1 (en) Process for the oxidation of organic substrates by means of singlet oxygen at high reaction temperatures
JP4524404B2 (en) Method for producing epoxy group-containing phosphorus compound
JPWO2019159871A1 (en) Method for producing cyclopentenone derivative
Kita et al. Hypervalent lodine (III) Reagent-promoted Rearrangement and Subsequent Oxidative Ring Cleavage of Cyclic 2, 3-Epoxy-1-alcohol Derivatives
RU2433991C2 (en) Method of producing dioctyl ether

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160430