Способ получения 18-краун-6

 

Использование: в каталитической химии, в частности в способе получения катализатора межфазных реакций 18-краун-6. Сущность изобретения: продукт - 18-краун-6. Реагент 1: 8-хлор-3,6-диоксаоктан. Реагент 2: гидроксид калия. Условия реакции: при 60 80°С в течение 18 24 ч. Процесс упрощается за счет использования доступного сырья.

Изобретение относится к химии макрогетероциклических соединений краун-эфиров, а именно к способу получения 18-краун-6.

18-краун-6 высокоэффективный комплексообразователь по отношению к ионам щелочных и щелочноземельных металлов, экстрагент, катализатор межфазных реакций и т.п. [1, 2] Известны следующие основные способы получения 18-краун-6: 1. Циклоолигомеризация окиси этилена под действием газообразного BF₃ в присутствии борфторидов металлов [3] CHCH₂ 2. Внутримолекулярная циклизация 17-хлор-3,6,9,12,15-пентаоксагептадеканола в диметоксиэтане в присутствии трет-бутилата калия [4] HO(CH₂CH₂O)₅CH₂CH₂Cl 3. Конденсация триэтиленгликоля с 1,8-дихлор-3,6-диоксаоктаном в присут- ствии гидроксида калия [5] H+CHCH₂CH₂Cl + 2KOH ____→ Метод (1) не нашел практического применения вследствие малого выхода краун-эфира и сложности его выделения из образующихся комплексов.

Способ (2) также характеризуется очень низким выходом конечного продукта (менее 2%).

В промышленности тонкого органического синтеза реализован способ (3), подробная методика его осуществления приведена в работе [6] Синтез 18-краун-6 осуществляют в среде растворителя, например тетрагидрофурана или диметилсульфоксида, при этом выход обычно не превышает 25-30% [5, 6]
Основным недостатком способа (3), выбранного в качестве прототипа, является использование дорогих и дефицитных синтетических полупродуктов триэтиленгликоля и 1,8-дихлор-3,6-диоксаоктана.

Цель изобретения упрощение технологии синтеза 18-краун-6 за счет применения доступного исходного сырья.

Цель достигается использованием в качестве исходного сырья 8-хлор-3,6-диоксаоктанола, при конденсации которого с гидроксидом калия образуется 18-краун-6:
2 Cl(CH₂CH₂O)₂CH₂CH₂OH + 2 KOH __→ + 2KCl + 2H₂O
8-хлор-3,6-диоксаоктанол содержится в количестве 10-15% в кубовых остатках производства этиленхлоргидрина, образующихся на ряде химических предприятий страны, и легко выделяется перегонкой.

Синтез 18-краун-6 из 8-хлор-3,6-диоксаоктанола практически аналогичен синтезу его из триэтиленгликоля и 1,8-дихлор-3,6-диоксаоктана.

Реакция протекает в присутствии органического растворителя, например тетрагидрофурана или диметилсульфоксида; выход конечного продукта зависит от типа растворителя и составляет примерно такую же величину (30-60%), что и в известном способе.

Достоинством предложенного способа является возможность получения 18-краун-6 в промышленности основного органического синтеза, так как имеющаяся сырьевая база весьма значительная (только на Дзержинском ПО "Капролактам" образуется до 600 т кубовых остатков, содержащих 60-90 т 8-хлор-3,6-диоксаоктанола).

П р и м е р 1. В колбу с мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой помещают 42,16 г (0,25 моля) 8-хлор-3,6-диоксаоктанола и 125 мл тетрагидрофурана и при перемешивании прибавляют по каплям 60%-ный раствор гидроксида калия, приготовленный растворением 15,4 г (0,275 моля) гидроксида калия в 10 мл воды, по окончании дозировки которого реакционную смесь перемешивают 15 мин, после чего кипятят (65-66^оС) при перемешивании в течение 24 ч.

Реакционную смесь охлаждают, тетрагидрофуран отгоняют под вакуумом. Образовавшуюся густую коричневую массу разбавляют 100 мл дихлорметана и отфильтровывают выпавший хлорид калия. Фильтрат сушат безводным сульфатом магния, после чего упаривают под вакуумом до минимального объема, а остаток подвергают перегонке с t_кип= 100-160^оС (0,07 мм рт.ст,). Получают 8,8 г (26,6%) сырого 18-крауна-6.

Сырой 18-краун-6 помещают в колбу Эрленмейера с хлоркальциевой пробкой, добавляют 20 мл ацетонитрила, нагревают при перемешивании до растворения. Раствор быстро охлаждают до комнатной температуры, при этом выпадают белые мелкие кристаллы, после чего колбу ставят на холод на 24-48 ч.

Ацетонитрильный комплекс 18-краун-6 отфильтровывают, промывают небольшим количеством ацетонитрила. Гигроскопичные кристаллы переносят в круглодонную колбу и удаляют ацетонитрил при Р=0,1 мм рт.ст. и t=35^оС в течение 2-3 ч. Получают 7,5 г (22,6%) 18-краун-6.

ПМР (в CCl₄) показывает один синглет δ=3,56 м.д.п.

Найдено, C 54,25; H 8,97.

Вычислено, C 54,53; H 9,13.

П р и м е р 2. Синтез 18-краун-6 проводят аналогично примеру 1 при 80^оС в течение 18 ч в присутствии 1100 мл диметилсульфоксида. Выход 12,9 г (39,1% ).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 18-КРАУН-6 на основе производного хлорзамещенного 3,6-диоксаоктана в присутствии гидроксида калия в среде растворителя, например тетрагидрофурана или диметилсульфоксида, при нагревании, отличающийся тем, что в качестве производного хлорзамещенного 3,6-диоксаоктана используют 8-хлор-3,6-диоксаоктанол и процесс проводят при 60-80^oС в течение 18-24 ч.