SU524518A3 - Способ получени 2-замещенных 5-алкил-5-аралкокси-1,3-диоксанов - Google Patents

Claims (3)

1. талиаатора гидрировани , например паллади  на угле, выдел ют и целевой продукт общей формулы 1, где RJ - атом водорода, или перевод т его в целевой продукт общей формулы I , где RO - аралкил, действием галогенидаралкила общей формулы R,,XIV где - аралкил; X - атом галогена. Гидрогенолиз цис-эпоксидного соединени  провод т различными методами, например пр помощи боргидрида натри  или путем каталитического гидрировани . Хорошие результаты получают при использовании водорода пред- : .„,.,„ „Г.I,v почтительно под давлением выще атмосферно го в присутствии твердого катализатора гидрировани , особенно в присутствии такого активного металла, как палладий. При исполь зовании этого катализатора воздействию под вергаетс  предпочтительно цис-эпоксидное со единение, а транс-эпоксидное или совсем не подвергаетс , или подвергаетс  лищь в незначительной степени. Образовавшийс  при этом продукт, замещенный в положении 5, имеет большое содержание цис-формы, чем эпоксидное соединение, из которого он был получен. Вместо паллади  можно примен ть и другие металлы, которые  вл ютс  катализаторами гидрировани , осуществл емого элементарным водородом при давлени х, превыщающих атмосферное, например металлы восьмой группы Периодической системы, такие как платина и никель Рене  (скелетный никелевый катализатор). Гидрогснолиз эпоксидного соединени  пред почтительно провод т в среде нейтрального растворител , такого, как спирт или простой эфир, например этанол, метанол, этилцеллюзольв , метилкарбитол или диоксан, в услови х контакта с твердым катализатором Реакцию этерификации осуществл ют обыч ным способом. В качестве галогенида аралкила используют хлорид-, бромид- или йодид а-иэлкил. В приводимых примерах все доли и части ироцставл ют собой весовые доли и части. П с и м е р 1. А. 2-Метилен-1,3-процандиол . Смесь 10О г 2-метилен-1,3-дихлорпропана и 121,6О г карбоната кали  в 800 мл воды перемешивают и нагревают 4О час при температуре кипени  с обратным холодильником . Реакционную смесь концентрируют упариванием при пониженном давлении дл  получени  густого шлама, который экстрагируют четырьм  порци ми этилацетата по 100мл. Экстракты фильтруют, объедин ют, сушат над безводным сульфатом натри  и концентрируют при пониженном давлении дл  получени  масла. При дистилл ции масла получают 58 3 г 2-метилен-1,3-пропандиола, т.кип. 6872 С/0,24-0,25 мм рт.ст. Б. 2-Этил-5-метилен-1,3-диоксан. Смесь 16,3 г пропионового альдегида и 20,2 г 2-метилен-1,3-пропандиола в 1200мл гексана, содержащего 0,1 г п-толуолсульфокислоты , тщательно перемещивают и нагревают 2 час при температуре кипени  с обратным холодильником, собира  в ловущке ДинаСтарка 5,3 г воды, котора   вл етс  побочным продуктом. Смесь охлаждают, концентрируют упариванием при пониженном давлении до объема 5О мл и затем обрабатывают „.,,,,„ диэтилового эфира. Эфирный раствор промывают 75 мл 10%-ного раствора карбоната натри  и двум  порци ми воды по 75 мл, после чего сушат над безводным сульфатом ™«« « концентрируют дл  получени  масла, ри дистилл ции масла получают 21,5 г 2-этил-5-метилен-1 ,3-диоксана, т.кип. 68 С/ /41 мм рт.ст. В. 6-Этил-1,5,7-триоксаспиро- (2,5)-октан . 1. Использование 30%-ной перекиси водорода . Смесь 5,0 г 2-этил-5-метилен-1,3-ди- океана, 4,1 г бензонитрила, 4,3 г бикарбоната кали  и 25 мл абсолютного метанола перемешивают и температуру смеси довод т до 55-60 С. Затем в течение 5 час приливают 4 мл 30%-ной водной перекиси водорода . После прибавлени  последней реакцион У смесь перемешивают при 55-6О в течение 30 мин, охлаждают и прибавл ют к ней 75 мл воды. Водный раствор экстрагируют трем  объемами хлороформа по 40 мл. Экстракты объедин ют, промывают 40 мл 10%-ного раствора карбоната натри  и 4О мл воды, сушат над безводным сульфатом натри  и концентрируют упариванием при пониженном давлении до получени  шлама. Последний фильтруют и остаток промывают диэтиловым эфиром. Объединенный фильтрат и промывной раствор концентрируют дл  получени  6,6 г прозрачного масла. Реакцию повтор ют при 25 С и аналогичным способом выдел ют 6,1 г прозрачного масла. ЯМР-спектр каждого масла показывает , что оно представл ет собой смесь, содержащую цис- и транс-эпоксидные соединени , в которой преобладает цис-изомер, в соотношении по меньшей мере 19:1. Оба масла объедин ют и перегон ют дл  получени  4,8 г сырого эпоксидного соединени , которое отгон ют при 84-95 С и давлении 11 мм рт.ст. Этот сырой продукт (4,4 г) объедин ют с продуктом (10,2 г) после третьего приготовлени  (опыт был проведен при 55-60 С с 10 г метилендиоксан и смесь перегон ют, пользу сь колонкой со спиральной лентой, дл  получени  7,7 г 6- -этил-1,5,7-триоксаспиро-(2,5)-октана, т.кип. 75-90 С/11 мм рт.ст. Часть дистил лата повторно перегон ют на снабженной ру башкой колонке Вигре дл  получени  бесцве ного 6-ЭТИЛ-1,5,7-триоксаспиро-(2,5)-окта на, т.кип. 94°с/1О мм рт.ст.; г 1,450 ИК- и ЯМР-спектры соответствуют предложенной структуре. Найдено, %: С 58,6О; Н 8,09. . Вьиислено, %: С 58,31; Н, 8,39. 2. Использование 90%-ной перекиси водорода . Аналогичным образом перемешиваемую смесь, состо щую из 256 г 2-этил-5-ме- тилен-1,3-диоксана, 237 г бензонитрила и 69 г бикарбоната кали , в 128О мл метанола охлаждают до 15 С, К смеси прикапывают в течение 3 час при поддержании температуры в пределах 15-20 С раствор 86,8 г 90%-ной водной перекиси водорода в 64О мл метанола. Реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре 2О час. По данным парофазного хроматографического анализа превращение олефина в эпоксидное состо ние составл ет 91%. После этого смесь нагревают 3 час при 4О 45 С, затем охлаждают до 25-30 С и дл  разрушени  оставшейс  перекиси приливают 2О мл насышенного раствора сульфите натри . Растворитель удал ют при пониженном давлении. Полученный при этом шлам разбавл ют 1 л этилового эфира и фильтруют. Осадок на фильтре промывают 750 мл этилового эфира, эфирные растворы объедин ют и сушат над безводным сульфатом магни . Эфир удал ют из безводного раствора упари ванием при пониженном давлении, получа  при этом 31О г продукта, который по данным парофазного хроматографического анали за содержит 71,6% 6-этил-1,5,7-триоксаспиро- (2,5 )-октана. По данным ЯМР-спектра этот продукт содержит свыше 90% цис- изомера. Этот эпоксидиоксан подвергают гидрогенолизу без дополнительной очистки. Г. Г -2-Этил-с-5-окси-5-метил-1,3-диоксан . Раствор 7,6 г 6-этил-1,5,7-триоксаспи ро-(2,5)-октана в 75 мл этанола гидрирую 1 час в 7 5 мл этанола при избыточном началь ном давлении водорода, равном 45 фунт/дюйм при 25°С в работаюшем в услови х низког давлени  встр хиваемом аппарате дл  гидри ровани  с использованием 1,5 г 10%-иого паллади  на древесном угле в качестве катализатора . Во врем  гидрировали  дб.влеиие водорода снижаетс  на 5 фут.т (1 фунт - 0,409 кг). Этанольный раствор ф льтоуют и концентрируют упариванием при пониженном давлении дл  получени  масла, которое раствор ют в 100 мл диэтилового эфира. Эфирный раствор промывают трем  порци ми воды по 20 мл, сушат над безводным сульфатом магни  и концентрируют, получа  3,6 г масла. Водные промывные растворы объедин ют , насышают хлористым натрием и экстрагируют трем  порци ми диэтилового эфира по 50 мл; эфирные экстракты объедин ют, сушат над безводным сульфатом магни  и концентрируют дл  получени  дополнительных 2,6 г масла. Масла объедин ют (6,2 г) и перегон ют, получа  6,0 г г -2-этил-с-5-окси-5-метил-1 ,3-диоксана, т.кип. 6163°С/10 мм рт.ст.; Г 1,4378. ИК- и ЯМР-спектры продуктов соответствуют предложенной их структуре. Найдено, %: С 57,80; Н 9,39. С,Н„0. Вычислено, %: С 57,51; Н 9,65. Д. с-5-Вензилокси- Г -2-этил-5-метил-1 ,3-диоксан. 1. К -2-Этил-с-5-(2-метилбензилокси)-5-метил-1 ,3-диоксан. 2 г 54,79о-ной суспензии гидрида натри  в минеральном масле перемешивают с 75мл гексана, затем твердому веществу дают осадитьс  и гексан сливают при отсасывании. Далее промывание повтор ют и к гидриду натри  приливают 75 мл лиметилформамида. К этой суспензии медленно, в течение 45 мин прибавл ют раствор 5,9 г г -2-этил-с-5-окси 5-метил-1 ,3-диоксана в 25 мл диметилформамида . Смесь перемешивают при окружающей температуре 1,5 час и затем к ней прибавл ют 6,2 г хлористого 2-метилбензила . Далее реакционную смесь нагревают при 9О-95 С в течение 21 час, концентрируют перегонкой при пониженном давлении (11 мм рт.ст.) до объема 60 мл. Гор чий остаток выливают в 250 г льда и водную смесь перемешивают до тех пор, пока лед не расплавитс . Холодную смесь фильтруют и фильтрат экстрагируют четырьм  порци ми диэтилового эфира по 10О мл. Экстракты объедин ют , сушат над безводным сульфатом магни  и концентрируют перегонкой при пониженном давлении, получа  9,8 г желтой жидкости. По данным ЯМР-спектра эта жидкость содержит диметилформамид, поэтому ее раствор ют в 175 мл диэтилового эфира и раствор промывают водой, сушат над безводным сульфатом магни  и концентрируют упариванием при пониженном давлении дл  получени  8,4 г жидкости  нтарного цвета. После перегонки этой жидкости в аппарате дл  молекул рной перегонки, а затем на колонке со спиральной лентой получают 4,8 г г -2-этил-с-5-(2-метил-бензилокси )-5-метил-1,3-диоксана, т.кип. 69,51 ,5075. 72 С/0,14 мм рт.ст.; И Спектры поглощени  продукта в инфракрасной области и  дерного магнитного резонанса соответствуют предложенной структуре. Найдено, %: С 72,66; Н 8,09. 5 гг ъВычислено , %: С 71,97; Н 8,86. 2. с-5-(2-Хлорбензилокси)- г -2-этил-5-метил-1 ,3-диоксан. При использовании описанного выше метода г -2-этил-с-5-окси-5-метил-1,3-диоксан ввод т в реакцию с хлористым 2-хлорбензилом дл  образовани  с-5-(2-хлор бензилокси)-2-этил-5-метил-1,3-диоксана, т.кип. 102-104°С/10,0002 мм рт.ст.; п 1,5186. ИК- и ЯМР-спектры согласуютс  с предложенной структурой. Найдено, %: С 62,01; Н 7,34. с,,н,эсео.. Вычислено, %: С 62,11; Н 7,07. Пример 2. А. 2-Хлорметил-5-метилен-1 ,3-диоксан. Смесь 5,3 г 2-метилен-1,3-пропандиола , 6,7 г диметилацетал  хлорацетальдэгида и 0,05 г п-толуолсульфокислоты нагревают и перемешивают до тех пор, пока не прекра титс  отгонка метанола, который  вл етс  побочным продуктом. Сырой продукт раство р ют в 1ОО мл бензола, бензольный раство промывают двум  порци ми водного раствора карбоната натри  по ЗО мл и двум  пор ци ми воды по ЗО мл. Промытый раствор сушат над безводным сульфатом магни  и перегон ют при пониженном давлении, получа  4,8 г бесцветной жидкости, т.кип. 81870С/14 мм рт.ст.; Пд 1,4734. Повторна  перегонка позвол ет получить 3,9 г 2-хлор-метил-5-метилен-1 ,3-диоксана, т.кип. 78-79 С/13 мм рт.ст.; и 1,47476. Спектры поглощени  в инфракрас ной области и  дерного магнитного резонан са согласуютс  с предложенной структурой Найдено, %: С 48,68; Н 6,06. C HgCPOg. Вьиислено, %: С 48,49; Н 6,11.. Повторение этого опыта с использовани ем 15 г 2-метилен-1,3-пропандиола в каж дом опыте приводит к получению 15,6 г и 14,3 г чистых 2-хлорметил-5-метилен-1, -диоксанов в двух последовательных опыта При другом повторении с применением 15 г 2-метилен-1,3-пропандиола выдел ю после удалени  бензола из промытого и обезвоженного раствора 24,1 г жидкости  нтарного цвета. По данным ЯМР-спектра она  в етс  чистым 2-хлорметил-5-метилен-1,3-диоксаном . Эта жидкость пригодна дл  реакции эпоксидировани  без дополнительной чистки. Б. 6-Хлорметил-1,5,7-триоксаспиро-(2,5октан . 1. Использование ЗО%-ной перекиси водоода . При использовании метода, описанного в . В примера 1 (способ 1), смесь 10,0 г 2-хлорметил-5-метилен-1,3-диоксана, 7,2 г ензонитрила и 7,4 г бикарбоната кали  в 50 мл метанола обрабатывают 8 мл 30%-ной аодной дерсгкиси водорода, которую прикапывают в течение 6 час при 55-60 С. Реакционную смесь обрабатывают, как в п. В примера 1, дл  получени  бесцеветной жидкости , П 1,4809. По данным ЯМР -спектра этот продукт представл ет собой 6-хлорметил-1,5,7-триоксаспиро- (2,5) -октан , по меньшей мере 95% которого представл ют собой цис-изомер.
2. 2. Использование м-хлорнадбензойной кислоты. Смесь, содержащую 16,7 г 85%-ной м-хлорнадбензойной кислоты (86%-на ) в 20О мл хлороформа, прибавл ют в течение 15 мин к раствору 13,0 г 2-хлорметил-5-метилен-1 ,3-диоксана в 25 мл хлороформа. Реакционную смесь нагреваю т при температуре кипени  с обратным холодильником при перемешивании в течение 16 час. Смесь охлаждают до 1О С, избыток м-хлорнадбензойной кислоты разрушают прикапыванием 1О%-ного раствора сульфита натри  до отрицательной реакции на перекись с йодидом. Органический слой промывают 10%-ным раствором бикарбоната натри  (трем  порци ми по 1ОО мл), после чего промывают 1ОО мл насыщенного раствора хлористого натри  и сушат над сульфатом натри . Обезвоженный раствор концентрируют упариванием при пониженном давлении, получа  12,8 г светложелтой жидкости. Последнюю перегон ют в аппарате дл  молекул рной перегонки дл  получени  трех фракций общим количеством 9,3 г бесцветной жидкости, которую отбирают при температуре в колонке 115-124 С при давлении 13 мм рт.ст. По данным ЯМР-спектра этот продукт представл ет собой смесь, состо щую из 7 ч. цис-изомера и 3 ч. транс-изомера. Повторна  перегонка конечной фракции (3,9 г) на клонке Вигре с рубашкой приводит к получению 1,8 г бесцветной жидкости, т.кип. 53-59°С/О,1 мм рт.ст.; П 1,4799. По данным ИК- и ЯМР-спектров эта жидкость представл ет собой чистый 6-хлорметил-1 ,5,7-триоксаспиро-(2,5)-октан, имеющий желательное цис-соотношение между атомом кислородом эпоксидной группы и хлорметильной группой. Найдено, %: С 43,62; Н 5,46. C HgCPOg. Вычислено, %: С 43,78; Н 5,5, В. г -2-Хлорметил-с-5-окси-5-метил-1 ,3-диоксан. 5,8 г б-хлорметил-1,5,7-триоксаспиро- -(2,5)-октана, приготовленного по п. Б при мера 2 (метод 1) гидрируют по п. Г. Паде ние избыточного давлени  за 1,5 час соста ставл ет 2,5 фунт/дюйм . Смесь фильтруют фильтрат концентрируют упариванием при пониженном давлении, получа  4,7 г бесцветной жидкости, ЯМР-спектр которой показывает отсутствие остаточного эпоксидного со единени  и транс-оксисоединени . При перегонке жидкости на аппарате дл  молекул рной перегонки получают 3,7 г г -2-хлорметил-с-5-окси-5-метил-1 ,3-диоксана, т.кип. 4б-47°С/0,01 мм pT.CT., 1,466 Найдено, %: С 43Д2; Н 6,63. . Вычислено, %: С 43,25; Н 6,66. Г. с-5-Бензилокси- г -2-хлорметил-5-метил-1 ,3-диоксан. 1. г -2-Хлорметил-с-5-(2-фторбензилокси )-5-метил-1,3-диоксан. Суспензию 0,8 г гидрида натри  в 75 м толуола готов т по п. Д примера 1 (метод 1) и к этой суспензии прибавл ют в те чение ЗО мин 5,1 г 1 -2-хлорметил-с-5-окси-5-метил-1 ,3-диоксана. Смесь переме шивают 1 час при 25-ЗО С, после чего к ней прибавл ют 4,5 г хлористого 2-фторбензила . Затем смесь нагревают при температуре кипени  с обратным холодильником Зча и выдерживают при комнатной температуре 16 час. Далее реакционную смесь промывают водой (трем  порци ми по 30 мл), промывные воды экстрагируют толуолом (двум  порци ми по 30 мл) и толуольные растворы объедин ют. После сушки над безводным сульфатом магни  толуольный раствор концентрируют упариванием при пониженном давлении, получа  5,8 г масла. При перегонке получают 0,7 г 1 -2-хлорметил-с-5- (2-фторбензилокси)-5-метил-1,3-диокса на, который перекристаллизовывают из петролейного эфира дл  получени  кристаллов, плав щихс  при 30 С. ИК- и ЯМР-спектры согласуютс  с предложенной структурой. Пример
3. 3. А. с-5-Окси- Г -2-изопропил-5-метил-1 ,3-диоксан. Раствор 5,0 г 6-изопропил-1,5,7-триоксаспиро- (2,5)-октана (т.пл. 57-62 С), полученного эпоксидированием 2-изопропил-5-метилен-1 ,3-диоксана, в 100 мл безводного диэтилового эфира прибавл ют в течение 1 час к тщательно перемешиваемой суспензии 2,1 г алюмогидрида лити  в 275 мл безводного диэтилового эфира. Во врем  прибавлени  смесь нагревают при температуре кипени  с обратным холодильником и вьщерживают при этой температуре 2 час по окончании прибавлени . Избыток гидрида разрушают приливанием 20 мл зтилацетата при охлаждении смеси. Затем прибавл ют 100мл воды и твердый продукт выдел ют фильтрованием . Далее твердый продукт промывают этиловым эфиром (трем  порци ми по 25мл) и эфирные промывные растворы прибавл ют к фильтрату. Эфирные экстракты отдел ют, сушат над безводным сульфатом магни  и концентрируют упариванием при пониженном давлении дл  получени  масла. При перегонке получают 1,9 г чистого с-5-окси- У - -2-изопропил-1,3-диоксана, т.кип. 25 С/ /0,003 мм рт.ст. 1,44О6. Ики ЯМР-спектры подтверждают предложенную структуру и указывают на отсутствие трансизомера . ИК-спектр сильно разбавленного раствора соединени  в четыреххлористом углероде показывает наличие очень сильной полосы поглощени  при 3585 см характерной дл  внутримолекул рной водородной св зи, и не показывает наличи  полос поглощени , характерных дл  свободной гидроксильной группы, что подтверждает цис-соотнощение между гидроксильной и изопропильой группами. Найдено, %: С 60,16; Н 1О,32. 8 16 3Вычислено , %: С 59,98; Н 10,07. Строение полученных соединений доказао данными ЯМР-спектров, Формула изобретени  1. Способ получени  2-замещенных й-алкил-5-аралкокси-1 ,3-диоксанов общей формулы где R - алкил или галоидалкил; - атом водорода или аралкил и R алкил , причем R. находитс  в цис-конфигурации по отношению к группе -ORg отличающийс  тем, что 2-замещенный 1112

   5-алкилиден-1-3-диоксан общей формулыгде R и R имеют вышеуказанные значени ,

   В( О-СНпричем R находитс  в цис-конфигурации по

   Ботношению к атому кислорода эпоксидной

   Н -eS.группы,

   где R имеет вышеуказанные значени ; R - 5 подвергают гидрогенолизу водородом в

   атом водорода или алкил, подвергают эпокси-присутствии твердого металлического катадированию надкислотой, например надкарбо-™затора гидрировани , например паллади 

   новой кислотой, или перекисью водорода и выдел ют целевой продукт общей

   нитрилом, например бензонитрилом, и полу-Формулы I, где R - атом водорода, или

   ченное эпоксидное соединение общей форму- 1 перевод т его в целевой продукт общей форjjj .jмулы I , где Rg - аралкил, действием галоR H (I-Огенидаралкила общей формулы

   Г

   .15где RP - аралкил;

   ЦПX - атом галогена.

   524518