Способ получения n-карбэтоксиметилпирролидона-2

 

Использование: в качестве промежуточного продукта для производства пирацетама. Сущность изобретения: продукт: N-карбэтоксиметилпирролидон-2, который получают взаимодействием пирролидона-2 с металлическим натрием в растворе толуола при температуре плавления натрия и молярном соотношении пирролидона - 2: Na: толуола (1,0 - 1,5) : (1,0 - 1,1) : (8 - 15), на полученную реакционную смесь, содержащую Na-соль пирролидона-2, действуют этиловым эфиром монохлоруксусной кислоты при их молярном соотношении (1,0 - 1,1) : (1,0 - 1,5) при комнатной температуре. Выход продукта 60 - 69%. 2 табл.

Изобретение относится к органической химии и касается способа получения N-карбэтоксиметилпирролидона-2, являющегося промежуточным продуктом для производства пирацетама.

Потребность в производстве пирацетама резко возросла в последнее время, что требует разработки достаточно простого технологического решения, касающегося всех стадий его получения.

Известен способ получения N-замещенных 2-оксопирролидинов (в том числе N-карбэтоксиметилпирролидона-2) путем циклокон- денсации акриламидов CH₂= CHCONНCH₂R с MeS(O) в MeSO в течение 3 ч при комнатной температуре и затем 2 ч при температуре 50^оС (патент Испании N 439188, 1977).

Известен способ получения N-карбэтоксиметилпирролидона-2 (Ethyl-2-pyrrolidino- nacetate) взаимодействием H₂NCH₂CO₂Et и Br(CH₂)₃CO₂Et, взятых в молярном соотношении 2: 1 в растворе С₆Н₆ в течение 5 ч при 110^оС (патент Чехословакии N 217501, 1985 г). Процесс проводят в автоклаве в периодическом режиме, что и является основным недостатком способа с точки зрения его промышленной реализации.

Известен промышленный способ получения N-карбэтоксиметилпирролидона-2 ("N-эфира"), используемый в настоящее время в отечественной промышленности [промышленный регламент N 93 по производству пирацетама, ПО "Латвбиофарм" от 12.12.85 г. Указанный способ является единственным способом получения N-карбэтоксиметилпирролидона-2, доведенным до стадии промышленного применения, поэтому он выбран в качестве прототипа.

По выбранному способу-прототипу процесс получения N-эфира включает три стадии: 1. Получение метилсульфата о-метилбутиролактима.

2. Получение о-метилбутиролактима.

3. Получение N-карбэтоксиметилпирролидона-2 ("N-эфира").

Указанному способу присущ целый ряд недостатков: выход N-эфира в пересчете на пирролидон-2 составляет всего 50% необходимость использования токсичного диметилсульфата, дающего в качестве отхода трудноутилизируемый токсичный метилсульфат калия; включает стадии о-метилирования и разрушения соли лактама с выделением трудноутилизируемого хлористого метила; большая длительность процесса (несколько суток).

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания экономичной экологически безопасной упрощенной промышленной технологии получения N-эфира. Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, будет состоять в организации промышленного производства N-эфира с более высоким выходом, чем в способе-прототипе (не менее 60%), и высоким содержанием основного вещества в техническом N-эфире, что упростит в дальнейшем получение пирацетама.

Сущность изобретения заключается в том, что используемый в качестве исходного материала пирролидон-2 взаимодействует с металлическим натрием в растворе толуола при температуре плавления натрия (100-105^оС) и молярном соотношении пирролидон: Na: толуол, равном ) 1,0-1,5):(1,0-1,1):(8-15), затем полученная Na-соль пирролидона-2 взаимодействует с этиловым эфиром монохлоруксусной кислоты при молярном соотношении (1,0-1,1):(1,0-1,5) и комнатной температуре, после чего из реакционной смеси известными технологическими приемами выделяют N-эфир.

Проведение первой стадии процесса получения Na-соли пирролидона-2 в среде растворителя и при активном перемешивании расплавленного натрия делает его практически взрывобезопасным, а соблюдение в процессе (на первой и второй стадиях) заявленных интервалов параметров процесса позволяет достичь высоких технических результатов, пригодных для промышленного применения способа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, приведены в примерах конкретного выполнения.

П р и м е р 1. В четырехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 500 мл (435 г) толуола, затем загружают 11,38 г металлического натрия. Нагревают реакционную смесь до температуры плавления натрия, включают мешалку. К образующейся суспен- зии натрия в толуоле прикапывают 42,11 г пирролидона-2, что соответствует соотношению пирролидон:Na:толуол 1:1:10. В течение одного часа натрий вступает в реакцию с образованием Na-соли пирролидона-2 и выделение водорода прекращается. Выход Na-соли пирролидона составляет 96% Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и в нее по каплям дозируют 52,4 мл (72,73 г) этилового эфира монохлоруксусной кислоты в течение одного часа. Толуольный раствор N-эфира отфильтровывают от суспендированного NaCl или отмывают водой от суспендированных растворяемых примесей. Выход N-эфира, считая на Na-соль пирролидона-2, составляет 61% Oстальные примеры конкретного выполнения аналогичны примеру 1, а их переменные параметры (заявляемые интервалы) и показатели сведены в табл. 1 (первая стадия процесса) и 2 (вторая стадия процесса).

Как видно из приведенных примеров, соблюдение заявленных интервалов параметров процесса позволяет получить N-эфир с выходом не менее 60% (примеры 1-3, 6, 7 табл. 2), Нарушение заявленного интервала соотношения компонентов по пирролидону в сторону уменьшения резко снижает выход Nа-соли пирролидона-2 на первой стадии (пример 4 табл. 1), а нарушение его в сторону увеличения экономичности нецелесообразно, так как влечет за собой увеличение расхода дорогостоящего и дефицитного пирролидона. Нарушение заявленного интервала соотношения компонентов по Na как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения приводит к уменьшению выхода Na-соли пирролидона на первой стадии процесса (примеры 8, 9 табл. 1). Количество растворителя (толуола) почти не сказывается на выходе Na-соли пирролидона-2; его выбирают исходя из консистенции реакционной смеси Na-соли пирролидона-2. Практически установлено, что оно может изменяться по отношению к металлическому натрию от 8 до 15, предпочтительно это отношение составляет 12:1. Нарушение заявленных интервалов соотношений компонентов на второй стадии как по Na-соли пирролидона, так и по этиловому эфиру монохлоруксусной кислоты приводит к заметному снижению выхода N-эфира (примеры 4, 5, 8, 9 табл. 2).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-КАРБЭТОКСИМЕТИЛПИРРОЛИДОНА-2 из пирролидона-2, отличающийся тем, что пирролидон-2 подвергают взаимодействию с металлическим натрием в растворе толуола при температуре плавления натрия и мольном соотношении пирролидон-2 Na толуол (1,0 1,5) (1,0 1,1) (8 15) и на полученную при этом реакционную смесь, содержащую Na-соль пирролидона-2, действуют этиловым эфиром монохлоруксусной кислоты при молярном соотношении Na соль пирролидона-2 этиловый эфир монохлоруксусной кислоты (1,0 1,1) (1,0 1,5) при комнатной температуре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2