RU2657871C1 - Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена - Google Patents
Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657871C1 RU2657871C1 RU2017134907A RU2017134907A RU2657871C1 RU 2657871 C1 RU2657871 C1 RU 2657871C1 RU 2017134907 A RU2017134907 A RU 2017134907A RU 2017134907 A RU2017134907 A RU 2017134907A RU 2657871 C1 RU2657871 C1 RU 2657871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cyclopentadiene
- dichloroethane
- hepta
- diene
- spiro
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/86—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Предложен способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, заключающийся в том, что к предварительно нагретой до кипения (40-45°С) смеси 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном прибавляют 50%-ный мас. водный раствор NaOH в присутствии катализатора фазового переноса и процесс ведут при мольном соотношении циклопентадиен : 1,2-дихлорэтан : катализатор : NaOH = 1 : 1 : 0,001-0,01 : 2,5-6 с последующим выделением целевого продукта из реакционной смеси перегонкой с водяным паром. Процесс проводят в одном реакторе и выход целевого продукта составляет 75-90%. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение выхода целевого продукта (75-90%), а также упрощение технологии процесса за счет проведения всех стадий в одном реакторе без использования вакуумной дистилляции и органических растворителей, что повышает его экологичность. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способу получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, который может быть использован в качестве полупродукта в синтезе ряда природных соединений и лекарственных препаратов, а также для получения металлокомплексных катализаторов.
Известны многочисленные способы получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена (СГД), заключающиеся в реакции 1,2-дибромэтана с циклопентадиеном (ЦПД) под действием различных оснований: металлического натрия в жидком аммиаке или в ТГФ, амида натрия в жидком аммиаке или в ТГФ, гидрида натрия в ТГФ, K2СО3 в среде ДМСО, 50%-ного водного раствора NaOH в присутствии ТЭБА (триэтилбензиламмония хлорид). Реакционную массу далее обрабатывают (нейтрализуют, разлагают эмульсию, отмывают от реагентов и/или растворителя и т.д.), экстрагируют из нее СГД органическим растворителем и, наконец, выделение и очистка СГД из экстракта производится вакуумной дистилляцией. При этом выход спиро[2.4]гепта-4,6-диена не превышает 85% [Л.Г. Менчиков, О.М. Нефедов. "Спиро[2.4]гепта-4,6-диены: синтез и химические превращения", Успехи химии. 63, 471 (1994). Л.Г. Менчиков, О.М. Нефедов. "Спиро[2.4]гепта-4,6-диены: синтез и применение в органическом синтезе", Успехи химии. 85, 205 (2016)]. Основным недостатком данных способов является использование дорогого 1,2-дибромэтана. Другим недостатком указанных способов является необходимость предварительной обработки реакционной смеси (нейтрализация, разложение эмульсии и т.п.) и последующей экстракции с использованием органических растворителей. Кроме того, большинство указанных способов требуют растворителей для проведения самих реакций. Наконец, выделение и очистка СГД из экстракта производится вакуумной дистилляцией.
Описан способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, заключающийся в реакции 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном под действием водного NaOH в присутствии катализатора фазового переноса в проточном потоковом микрореакторе [E. Kilcher, S. Freymond, E.Vanoli, R. Marti, G. Schmidt, S. Abele. "Continuous Process for Phase-Transfer-Catalyzed Bisalkylation of Cyclopentadiene for the Synthesis of Spiro[2.4]hepta-4,6-diene", Organic Process Research & Development, 20, 432 (2016)]. В этом способе реакционную смесь после реактора экстрагируют гептаном, экстракт анализируют методом ГЖХ без выделения СГД. При использовании MeBu3NCl в качестве катализатора выход СГД (степень конверсии) достигал 95% (по ГЖХ) при производительности 15 г⋅ч-1. Недостатками данного способа являются использование растворителя для экстракции, а также большая длительность протекания реакции и низкая производительность. Кроме того, в статье отсутствуют данные о препаративном выходе спиро[2.4]гепта-4,6-диена, так как он не выделялся из экстракта.
Известен способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, заключающийся в реакции 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном под действием 50%-ного водного раствора NaOH в присутствии ТЭБА (триэтилбензиламмония хлорид) [J.W. Сое, М.С. Wirtz, C.G. Bashore. "Formation of 3-Halobenzyne: Solvent Effects and Cycloaddition Adducts". J. Candler. Org. Lett., 6, 1589 (2004)]. По этому способу к нагретой до 50°С смеси 50%-ного водного раствора NaOH (1000 мл, 19 моль) с катализатором (50,8 ммоль) прибавляли охлажденную до 0-10°С смесь ЦПД (1,29 моль) с дихлорэтаном (1,17 моль) в течение 2,5 часов, затем реакционную смесь выдерживали при 50°С в течение 2,5 часов. Органический слой отделяли от водного слоя и промывали 1н. NaOH, затем водой и насыщенным водным раствором NaCl. Органический слой фильтровали и остаток перегоняли в вакууме, выход СГД составил 47%. Недостатками данного способа являются невысокий выход спиро[2.4] гепта-4,6-диена, большой избыток щелочи, необходимость обработки реакционной смеси и применение вакуумной дистилляции для выделения и очистки СГД.
Описан способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, заключающийся в реакции реакции 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном под действием 50%-ного водного раствора NaOH в присутствии ТЭБА в качестве катализатора [А.И. Дьяченко, Л.Г. Менчиков, О.М. Нефедов. «Получение спиро[2.4]гептадиена-4,6циклоалкилированием циклопентадиена-1,3 1,2-дихлорэтаном или дибензолсульфонатом этиленгликоля в условиях межфазного катализа», Известия АН СССР. Серия химическая, (7), 1671-1672 (1984)]. По этому способу к перемешиваемой смеси 50%-ного водного раствора NaOH (0.4 моля) и ТЭБА (1 ммоль) при 30-40°С за 30 минут добавляют смесь 1,2-дихлорэтана (0.1 моль) с циклопентадиеном (0.12 моль) и перемешивание продолжают еще 3 часа при той же температуре. Полученную реакционную смесь экстрагируют эфиром и подвергают дистилляции, выход спиро[2.4]гепта-4,6-диена составляет 65%. Недостатками данного способа являются невысокий выход спиро[2.4]гепта-4,6-диена и использование растворителя для его экстракции из реакционной смеси.
Наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена взаимодействием 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном под действием 50%-ного водного раствора NaOH в присутствии ТЭБА (триэтилбензиламмония хлорид) в качестве катализатора [Л.Г. Менчиков, О.М. Нефедов, И.Г. Зенкевич. «Проблемы хромато-масс-спектрометрической идентификации спиро[2.4]гепта-4,6-диена в природных объектах». Известия Академии наук. Серия химическая. (3): 491-496 (2017)]. По этому способу к перемешиваемой смеси 50%-ного водного раствора NaOH (0.6 моля) и ТЭБА хлорида (1 ммоль) при 30-40°С за 30 минут добавляют смесь 1,2-дихлорэтана (0,11 моль), циклопентадиена (0,11 моль) и 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола (0.1 ммоль), далее перемешивание продолжают еще 1 час при той же температуре. Реакционную смесь экстрагируют эфиром и продукт выделяют вакуумной дистилляцией, выход спиро[2.4]гепта-4,6-диена составляет 70%. Недостатками данного способа являются недостаточно высокий выход спиро[2.4]гепта-4,6-диена, использование растворителя для его экстракции из реакционной смеси и применение вакуумной дистилляции для выделения и очистки СГД из экстракта, что усложняет процесс его получения.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса его получения.
Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, заключающимся в том, что к предварительно нагретой до кипения (40-45°С) смеси 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном прибавляют 50%-ный мас. водный раствор NaOH в присутствии катализатора фазового переноса и процесс ведут при мольном соотношении циклопентадиен : 1,2-дихлорэтан : катализатор : NaOH = 1 : 1 : 0,001-0,01 : 2,5-6 последующим выделением целевого продукта из реакционной смеси перегонкой его с водяным паром.
Процесс проводят в одном реакторе и выход целевого продукта составляет 75-90%.
В качестве катализатора фазового переноса могут быть использованы четвертичные аммониевые соли (например, триэтилбензиламмония хлорид или бромид, тетрабутиламмония бромид, триметилцетиламмония хлорид, катамин АБ (катамин АБ - смесь алкилдиметилбензиламмоний хлоридов, где алкил - смесь нормальных алкильных радикалов С10-С18 или С12-С14)), полиэтиленгликоли, краун-эфиры и другие катализаторы фазового переноса, традиционно используемые для межфазного катализа [В. Вебер, Г. Гокель. «Межфазный катализ в органическом синтезе». Москва, Мир, 1980]. Дополнительно для предотвращения полимеризации образующегося СГД и исходного ЦПД можно вводить в реакционную смесь антиоксидант, например, 2,6-дитретбутил-4-метилфенол, и/или стабилизатор, например, полиацетонитрил, и другие добавки, используемые в химии мономеров, например, циклопентадиен [Патент US 9670116 (2017) "Process and composition for inhibiting the polymerization of cyclopentadiene compounds"].
Отличительной особенностью предлагаемого способа получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, состоящего из стадии его синтеза и стадии выделения, является использование на стадии синтеза обратного порядка прибавления реагентов (щелочь прибавляют к предварительно нагретой до кипения смеси исходных реагентов), а также использование метода перегонки с водяным паром на стадии выделения и очистки целевого продукта, вместо экстракции органическими растворителями и последующей вакуумной дистилляции в известных способах.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение выхода целевого продукта (75-90%), а также упрощение технологии процесса за счет проведения всех стадий в одном реакторе без использования вакуумной дистилляции и органических растворителей, что повышает его экологичность.
Стадия синтеза спиро[2.4]гепта-4,6-диена осуществляется по реакции циклопентадиена (ЦПД) с 1,2-дихлорэтаном под действием 50%-ного водного раствора NaOH в присутствии катализатора фазового переноса (КФП) без растворителя при мольном соотношении ЦПД : дихлорэтан : КФП : NaOH = 1 : 1 : 0,001-0,01 : 2,5-6, отличающаяся тем, что для повышения скорости процесса и увеличения выхода СГД используют обратный порядок прибавления реагентов. В предлагаемом способе смесь органических компонентов предварительно нагревают до кипения реакционной смеси (40-45°С) и к ней при интенсивном перемешивании прибавляют 50%-й водный раствор NaOH с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не опускалась ниже 40-45°С. Обычно на это уходит 15-30 минут в зависимости от количества исходных реагентов. Далее смесь еще перемешивают 30-60 минут до окончания реакции, которую контролируют методом ГЖХ.
Впервые примененный в данном типе реакций обратный порядок прибавления реагентов (раствор щелочи прибавляется к смеси органических компонентов), а также предварительный нагрев смеси органических компонентов до кипения (вместо их охлаждения до 0-10°С) позволяет убрать индукционный период, который всегда сопровождает такие реакции, и таким образом существенно ускорить реакцию при практически полных степенях конверсии исходных реагентов.
Процесс проводят при мольном соотношении ЦПД : дихлорэтан: КФП : NaOH = 1:1 : 0,001-0,01 : 2,5-6. Обратный порядок прибавления реагентов дал возможность расширить диапазон количества щелочи в сторону ее уменьшения до 2,5, что повышает экологичность процесса.
Стадия выделения и очистки СГД заключается в том, что в тот же реактор, в котором проводился синтез, подается водяной пар, с которым отгоняется полученный СГД. Для уменьшения потерь СГД (из-за его высокой летучести) приемник охлаждается льдом. Полученный продукт в смеси с водой разделяют на делительной воронке и сушат. Выход СГД составляет 75-90%.
Впервые использованный для данных типов реакций метод перегонки с водяным паром позволяет существенно упростить выделение целевого продукта (отсутствуют стадии нейтрализации реакционной смеси и/или стадия разложения эмульсии, характерные для реакций межфазного катализа), полностью исключить органические растворители на всех стадиях процесса и убрать сложную стадию вакуумной дистилляции. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.
Пример 1. Реакцию проводят в колбе, снабженной эффективной мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром. Смесь свежеперегнанного циклопентадиена (58 мл, 46 г, 0,7 моль), 1,2-дихлорэтана (55 мл, 69 г, 0,7 моль), тетрабутиламмоний бромида (1,0 г, 3 ммоль) и 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола (220 мг, 1 ммоль) нагревают до кипения (40-45°С). К этой смеси при интенсивном перемешивании прибавляют NaOH в виде 50%-ного масс. водного раствора (222 мл, 336 г, 4,2 моль) с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не опускалась ниже 40-45°С (на это уходит 25-30 минут). Далее перемешивание продолжают еще в течение 1 ч при той же температуре до окончания реакции. По данным ГЖХ реакция прошла более чем на 99%. Для выделения СГД в реакционной колбе, в которой проводили реакцию, обратный холодильник заменили нисходящим холодильником с приемником, который охлаждали льдом. Вместо капельной воронки подключили выход паровика, от которого в колбу подавали перегретый водяной пар, с которым в приемник отгоняется полученный СГД. Полученный продукт в смеси с водой разделяли на делительной воронке и сушили прокаленным MgSO4. Выход СГД составил 58 г (90%), чистота 99% (по ГЖХ).
Пример 2. Аналогично примеру 1 из 91 мл (72 г, 1,1 моль) циклопентадиена, 86 мл (108 г, 1,1 моль) дихлорэтана, 0,25 г (1 ммоль) триэтилбензиламмонийхлорида, 200 мг полиацетонитрила и 232 мл (352 г, 4,4 моль) 50%-ного масс. водного раствора NaOH получено 86 г СГД (выход 85%).
Пример 3. Аналогично примеру 1 из 91 мл (72 г, 1,1 моль) циклопентадиена, 86 мл (108 г, 1,1 моль) дихлорэтана, 5 г катамина АБ (11 ммоль), 220 мг 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола (1 ммоль), 200 мг полиацетонитрила и 232 мл (352 г, 4,4 моль) 50%-ного масс. водного раствора NaOH получено 75 г СГД (выход 75%).
Пример 4. Аналогично примеру 1 из 91 мл (72 г, 1,1 моль) циклопентадиена, 86 мл (108 г, 1,1 моль) дихлорэтана, 5 г полиэтиленгликоля (М.в. 1000) и 145 мл (220 г, 2.75 моль) 50%-ного масс. водного раствора NaOH получено 75 г СГД (выход 75%), чистота 95% (по ГЖХ).
Таким образом, разработан технологичный и экологичный способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, который представляет собой взаимодействие дихлорэтана с циклопентадиеном в присутствии катализатора фазового переноса под действием 50%-ного масс. водного раствора NaOH, отличающийся тем, что к предварительно нагретой до кипения смеси органических компонентов прибавляется водная щелочь (обратный порядок прибавления реагентов), а последующее выделение и очистка спиро[2.4]гепта-4,6-диена из реакционной смеси производится перегонкой с водяным паром. Предварительный нагрев органических компонентов до кипения позволяет полностью убрать индукционный период, который всегда сопровождает такие реакции, и таким образом существенно ускорить реакцию при практически полных степенях конверсии исходных реагентов. Предлагаемый способ позволяет повысить выход СГД и упростить процесс за счет полного исключения органических растворителей на всех стадиях процесса и убрать сложную стадию вакуумной дистилляции.
Claims (3)
1. Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена, включающий стадию взаимодействия 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном в присутствии катализатора фазового переноса под действием 50%-ного мас. водного раствора NaOH при повышенной температуре и стадию выделения целевого продукта из реакционной массы, отличающийся тем, что стадию взаимодействия 1,2-дихлорэтана с циклопентадиеном проводят путем прибавления 50%-ного водного раствора NaOH к предварительно нагретой до 40-45°С смеси органических реагентов при мольном соотношении циклопентадиен : дихлорэтан : катализатор : NaOH 1:1:0,001-0,01:2,5-6, а стадию выделения и очистки целевого продукта из реакционной массы проводят путем его перегонки с водяным паром.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора фазового переноса используют, например, четвертичные аммониевые соли, выбранные из группы, включающей, триэтилбензиламмония хлорид, тетрабутиламмония бромид, триметилцетиламмония хлорид, катамин АБ, а также полиэтиленгликоли или краун-эфиры.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что целью предотвращения полимеризации целевого продукта и исходного циклопентадиена процесс проводят в присутствии антиоксиданта, например 2,6-дитретбутил-4-метилфенола, и/или в присутствии стабилизатора, например полиацетонитрила.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134907A RU2657871C1 (ru) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134907A RU2657871C1 (ru) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657871C1 true RU2657871C1 (ru) | 2018-06-18 |
Family
ID=62619986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017134907A RU2657871C1 (ru) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657871C1 (ru) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997042143A1 (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-13 | Dsm N.V. | Process for the preparation of a spiro[2.4]-hepta-4,6-diene |
-
2017
- 2017-10-04 RU RU2017134907A patent/RU2657871C1/ru active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997042143A1 (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-13 | Dsm N.V. | Process for the preparation of a spiro[2.4]-hepta-4,6-diene |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Л.Г. Менчиков и др., "Проблемы хромато-массспектрометрической идентификации спиро[2.4]гепта-4,6-диена в природных объектах", Известия Академии наук. Серия химическая. (3), 491-496, 2017. * |
Л.Г. Менчиков и др., "Проблемы хромато-массспектрометрической идентификации спиро[2.4]гепта-4,6-диена в природных объектах", Известия Академии наук. Серия химическая. (3), 491-496, 2017. Л.Г. Менчиков и др., "Спиро[2.4]гепта-4,6-диены: синтез и применение в органическом синтезе", Успехи химии, т. 85 (3), 205-225, 2016. * |
Л.Г. Менчиков и др., "Спиро[2.4]гепта-4,6-диены: синтез и применение в органическом синтезе", Успехи химии, т. 85 (3), 205-225, 2016. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111153765B (zh) | 不同顺反异构体比例维生素k1及其中间体卤代植物醇的制备方法 | |
CN107848928B (zh) | 制备1,4-双(乙氧基甲基)环己烷的方法 | |
Neale et al. | The chlorination of reactive anilines | |
RU2657871C1 (ru) | Способ получения спиро[2.4]гепта-4,6-диена | |
RU2107681C1 (ru) | Способ получения замещенных инданонов | |
US3234264A (en) | 1-cyano and 1-carbamoyl-3-alkylbicyclo [1.1.0] butanes and processes for preparing the same | |
CN113024479B (zh) | 一种异噁草松的制备方法 | |
US3649688A (en) | Method for the preparation of n-3-oxohydrocarbon-substituted acrylamides | |
US2631171A (en) | Manufacture of hexachlorocyclopentadiene | |
US3317603A (en) | Improvement in the preparation of n-vinyl-n-methylacetamide | |
US2513140A (en) | 3-thienylacetic acid | |
Jie et al. | Fatty acids, part 21: ring opening reactions of synthetic and natural furanoid fatty esters | |
CN114436851B (zh) | 一种n,n-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法 | |
US2338798A (en) | Terpene compound | |
US2692879A (en) | Method of preparing n-substituted morpholines | |
US2724008A (en) | Preparation of acetylenic hydrocarbons | |
US3100232A (en) | Preparation of 2-phenyl-allyl chloride | |
JPH069451A (ja) | 置換又は非置換クロルメチルシクロプロパン及びブロムメチルシクロプロパンの製法 | |
US2619504A (en) | Process of making 4(5)-p-menthen-3-one | |
RU2434859C1 (ru) | Способ получения глицидола | |
US2424184A (en) | Tertiary amino pentanols and esters thereof | |
US2090485A (en) | Dialkylaminoalcohols | |
US2584409A (en) | Preparation of aromatic nitriles | |
JPH0147475B2 (ru) | ||
US4235685A (en) | Preparation of 3-thenyl bromide |