Способ получения 15-пентадеканолида

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 15-ПЕНТАДЕКАНОЛИДА путем восстановления 12-оксо-15-пентадеканолида в органическом растворителе, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и сокращения количества сточных вод и отходов, восстановление ведут на никелевом катализаторе при 90-12ос и давлении 120-140 атм с последующей дегидратацией образующегося 12-гидрокси-15пентадвканолида обработкой асканитом или фосфорной кислотой и гидрированием полученной при этом смеси 15пентадец

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОМИ

PECflVSЛИК

4(51) С 07 D 313 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., к *вто сномт стидетвъСтет

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO W AM ИЗОВРЕТЕНИй V ОТКРЫТИЙ (21) 3438074/23-04 (22) 14.05.82 (46) 07,01.85. Бюл. Ф 1 (72) С.А.Войткевич, Л.И.Захаркин, В.М.Андреев, С.Г.Полякова, А.П.Прянишников, В.И.Бажулина, И.И.Хоченко, З.С.Хрустова и В.П.Горбункова (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических и. натуральных душистых веществ и Ордена Ленина институт злементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова

АН СССР (53) 547.314.07(088.8) (56) 1. Белов В.Н., Смольянинова Е.К. и др. Синтез макроциклических лактонов. Труды ВНИИСНДВ, вып. 17 M.

Пищепромиздат, 1958, с. 18.

2. Швейцарский патент 9 523879, кл. С 07 D 9/00; 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

У 521274, кл. С 07 D 313/00, 1981.

4 ° Авторское свидетельство СССР

Ф 810693, кл. С 07 D 313,/00, 1981 . (прототип) ., SU„„113 74 А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 15-ПЕНТАДЕКАНОЛИДА путем восстановления

12-оксо-15-пентадеканолида в органическом растворителе, о т л и ч а ющ и.й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и сокращения количества сточных вод и отходов, восстановление ведут на никелевом катализаторе при 90-120 С и давлении о

120-140 атм с последующей дегидратацией образующегося 12-гидрокси-15пентадеканолида обработкой асканитом или Фос4юрной кислотой и гидрированием полученной при зтом смеси 15пеитадец(11- и 12-)енолидов на никелевом катализаторе при 20-50 С н дав- ® о ленин 50-100 атм.

1133274

Изобретение относится к органической химии и касается, в частности, способа получения 15-пентадеканолида формулы 0

15-Пентадеканолид обладает сильным и тонким мускусным запахом и широко применяется в парфюмерии в ка: честве"душистого вещества и фиксато.ра запаха.

Известен промьиппенный способ по- 15 лучения 15-пентадеканолида, основанный на циклизации 15-оксипентадекановой кислоты, получаемой путем многостадийной переработки касторового масла. Выход целевого продукта 8,3Х. 2О из расчета на ундециленовую кислоу (1).

Недостатками данного способа являются использование дорогостоящего касторового масла, низкий выход целе- 25 вого продукта и образующееся большое количество токсичных сточных вод и выбросов в атмосферу.

Известен способ получения 15-пентадеканолида,,основанный на взаимо- ЗО действии 13-оксабицикло-{ 10,4,0)-гексадец-1(12)-ена с перекисью водорода, последующей фрагментации промежуточно образующейся гидроперекиси и гидрирования реакционной смеси. 15-Пентадеканолид после выделения вакуумректификацией на высокоэффективной колонке получают с выходом 54-64Х (2).

Недостатками данного способа являются необходимость применения спе« банальной аппаратуры,материал которой не вызывает каталитического разложения перекиси водорода, работа с относительно взрывоопасными перекисяж, недостаточно высокий выход 15пентадеканолида, а также необходийость разделения высококипящей многокомпонентной смеси продуктов фрагментации после ее гидрирования.

Изевестен также способ получения 5О

15"пентадеканолида из 13-оксабицикло (10,4,0)-гексадец-1(12)-ена переведением его в 12-оксо-15-пентадекано,лид, последний восстановливают по реакций Клемменсена амальгамированным цинком в соляной кислоте при кипячении в течение 30 ч. Выход 15-пентадеканолида 45Х f3) .

Недостатками данного способа являются низкий выход целевого продукта, применение ядовитой сулемы (для амальгамирования цинка), образование большого количества кислых, токсичных сточных вод, повышенные требования к стойкости аппаратуры против

KOPPOSHH °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения 15-пентадеканолида восстановлением 12-оксо-15-пентадеканолида активированной цинковой пылью в уксусном ангидриде. Для этой цели

12-оксо-15-пентадеканолид растворяют в 40-кратном объеме уксусного ангидрида, насыщенного хлористым водоро0 дом при 0-5 С. К полученному раствору при перемешивании прибавляют в течение 1 ч 10-ти кратное весовое количество активированной цинковой пыли. Затем реакционную смесь сливают с непрореагировавшего цинка в воду и эфиром экстрагируют 15-пентадеканолид, который выделяют перегонкой.

Выход 90Х (4).

Однако, несмотря на высоки" выход 15-пентадеканолида, известный способ непригоден для промь1шленной реализации, поскольку имеет ряд существенных недостатков, а именно гро. моздкую операцию активирования цинковой пыли, которую можно осуществить только в лабораторных условиях„ необходимость работы с сухим газообразным хлористым водородом и, следовательно, потребность в специальной высокостойкой аппаратуре для его получения и применения; использование огромных избытков реагентов как при активировании цинковой пыли, так и в самой реакцйи, что приводит к обраэованию очень больших количеств отходов и кислых сточных вод, содержащих токсичные цинковые соли; выброс в атмосферу агрессивного хлористого водорода; использование 40-кратного (по отношению к 12-оксо-15-пентадеканолиду) объема насыщенного сухим хлористым водородом уксусного ангидрида, который затем нужно разлагать водой и нейтрализовать; использование 40-кратного количества цинковой пыпи, которую необходимо активировать обработкой большим количеством

2Х-ной соляной кислоты (3-4 мин) с последующей тщательной промывкой водой, спиртом, ацетоном и эфиром

113

3 (после сушки при 90ОС в вакууме активированная цинковая пыль хранится в запаянных колбах не более 10-12 ч.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса и сокращение количества сточных вод и отходов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения 15пентадеканолида путем восстановления

12-оксо-15-пентадеканолида в органи- 1О ческом растворителе, восстановление ведут на никелевом катализаторе при

90-120 С и давлении 120-140 атм с последующей дегидратацией образующегося 12-гидрокси-15-пентадеканолида обработкой асканитом или фосфорной кислотой и гидрированием полученной при этом смеси 15-пентадец(11-и 12-).

/ енолидов на никелевом катализаторе при 20-50 С и давлении 50-100 атм. 2б о

Получение 15-пентадеканолида по предлагаемому способу позволяет практически исключить образование сточных вод и отходов, исключить использование высокотоксичных и агрессив- 25 ных реагентов уксусного ангидрида, хлористого водорода и цинковой пыпи.

Пример 1. Получение 12-гидрокси-15-пентадеканолида. Раствор

20,0 r 12-оксо-15-пентадеканолида (т.пл. 31,0-32,д С) в 30 мл гексана гидрируют в присутствии никеля Ренея при 100 С и давлении водорода 120атм.

По окончании поглощения водорода катализатор отфильтровывают и после отгонки растворителя получают 19,9 г 5 (98-,7Х от теоретического) кристаллического 12-гидрокси-15-пентадеканоли0 да, т.пл. 53,5-56,5 С (гексан), массовая доля оксилактона (ГЖХ) 99 ° 1X.

Найдено, Ж: С 70,28, 70,26;

Н 11,04, 11,04.

С<5 "gg 01

Вычислено, 7.: С 70,27; Н 11,01.

Спектр ПМР, 3 ° м.д.: 4,08 (2Н, М) Ээ57 (1Нь М)» 2э46 (1Нэ С) в 2э55 (2Н,Т), . 1,64 (4Н, M) 1,32 (18Н, уш.С) .

ИК-спектр(ССМ4),см ):1735(лакт.карбонил) 2935 (метилен. гр.), 3635

j ° ° ф

50 (гидроксил) .

ГЖХ: хроматограф JIXM-8МД с детектором по теплопроводности и колонкой . (1 100 см, d 3-4 мм) из нержавеющей стали, неподвижная фаза ПЭГ 20М, 15Х 55 .от хроматона- И, гаэ-носитель гелий, 60 мл/мин, температура термостата

200 С, температура испарителя 250 С. о о

3274

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, за исключением того, что реакцию проводят при о

90 С и давлении 135 атм. Выход кристаллического 12-гидрокси-15-пентадеканолида 95,1Х от теоретического.

Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, за исключением того, что реакцию ведут при

120 С и давлении водорода 140 атм.

Выход гидроксилактона 97,1Х от теоретического.

Пример 4. Процесс осуществляют аналогично примеру 3, эа исключением того, что в реакции используют обратный катализатор (после однократного использования). Выход гидроксилактона 97Х от теоретического.

Пример. 5. Получение смеси

15-пентадец(11-и 12-)енолидов. Раствор 3,0 г 12-гидрокси-15-пентадеканолида в 15 мл толуола в течение 3 ч кипятят при неремешивании с азеотропной отгонкой воды в присутствии

1,5 г асканита. Выход смеси 15-пентадец (11-и 12-)енолидов по данным

ГЖХ 81,4Х. Асканит отфильтровывают, растворитель удаляют и получают

2,70 г продукта реакции, вакуумной перегонкой 2,2 г которого выделяют

1,7 г (76,6X) смеси 15-пентадец(11-и

t2-)енолидов, т.кип. 126-130 С (2 мм рт.ст.), п2 1,4809.

Найдено, Х: С 75,38, 75,53;

Н 10,99, 11,21.

С, Н„02.

Вычислено, Х: С 75,58; Н 11,00.

Спектр ПМР, 8, м.д.: 5,3 (2Н,М), 4,0! (2Н, М), 2,22 (4Н,М), 2,05 (2Н,М), 2,46 (4Н,М), 1,31 (12Н,уш.с.)

ИК-спектр (CCT4), см . 721, 165, 3015 (цис-двойная связь), 977, 3040 (транс-двойная связь), 1742 (лакт. карбонил), 2940 (метилен;группы).

ГЖХ: хроматограф ЛХМ-8МП с пламенно-ионизационным детектором и колонкой (ь 100 см, 3 3-4 мм) из нержавеющей стали, неподвижная фаза — апиезон Ь, 15Х от целита 545, гаэ-носитель гелий, 60 мл/мин, температура испарителя 250 С, программирование температуры термостата 185 — 220 С о со скоростью 2 С/мин, внутренний стандарт — гептадекан.

Пример 6. Процесс осуществляют аналогично примеру 5,эа исключением того, что в качестве катализатора используют обратный асканит, выход

1133274

Составитель А.Александров

Редактор Н.Джуган Техред Т.Маточка Корректор С.Шекмар

Заказ 9916/24 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 смеси 15-пентадец(11-и 12-) енолидов

81,47 (ГЖХ).

Пример 7. Раствор 0,5 r 12гидрокси-15-пентадеканолида в 15 мп толуола кипятят 5,5 ч при перемеши" ванин с азеотропной отгонкой воды в присутствии 0,05 г фосфорной кислоты. Выход смеси 15-пентадец(11-и 12-) енолидов составляет 78,6Х (ГЖХ).

П р и и е р 8. Получение 15-пентадеканолида. Раствор 10,05 r смеси

15-пентадец(11-и 12-)енолидов в

40,0 мп этанола гидрируют с никелем

Ренея при 45-50 С и давлении водороо да 100 атм. Через 3,5 ч катализатор отфильтровывают, растворитель удаляют и перегонкой остатка получают

9,63 г (выход 96,6Х от теоретического) хроматографически чистого 15пентадеканолида, т.кип. 135-140 С о (0,5 ми рт.ст.), т.пл. 33,5-35,0 С (разбавленный этанол).

Найдено, Х: С 74,88, 75,09;

Н 11,71, 11 70.

С, Н,о

Вычислено, Х: С 74,95; Н 11,74.

Спектр ПМР, 3, м.д.: 4,04 (2Н, Т), 2,23 (2Н,Т), 1,60 (4Н,М), 1,32 (20Н, уа.с,).

ИК-спектр (CCl4, см : 1735 (лакт. ЗО карбонил), 2936 (иетилен.группы).

ГЖХ: хроиатограф ЛХМ-8МП с пламенно-ионизационным детектором и колонкой (9 200 см, d 4 мм) из нержавеющей стали неподвижная фаза ПГЭ 20М . на хроиатоне 11, температура териостата 200 С.

Пример 9. Процесс. осуществля ют аналогично примеру 8, за исключе. нием того, что реакцию ведут при

20-25 С и давлении водоропа 50 атм. о

Процесс продолжают 9,5 ч и получают

15-пентадеканолид с выходом 93,47..

Пример 10. Процесс осуществляют аналогично примеру 8, за исключением того, что в реакцию берут обратный катализатор (после однократного использования). Процесс продолжается 7 ч. Выход 15-пентадеканолида 92Х.

Пример 11. Процесс осуществляют аналогично примеру 8, за исклю. чением того, что реакцию ведут при

35 С и давлении водорода 75 атм, Проо цесс продолжают 6 ч и получают 15пентадеканолид с выходом 947.

Отработанный катализатор регенерируют добавлением к сплаву Ренея при производстве скелетного никеля.

Соотношение регенерированного и свежего катализатора, получаемого такии образом, составляет 1:3,8.

Предлагаемый способ обеспечивает значительное сокращение материалоем кости процесса, упрощение технологии, отказ от применения особо токсичных, взрывоопасных и агрессивных реагентов, резкое сокращение (в 1000 раз) количества отходов, вредных сточных вод и выбросов в атмосферу, возможность многократного использования катализаторов дегидратации и гидрирования.