Способ получения диэтилметоксиборана

 

Изобретение относится к технологии получения борорганических соединений, в частности эфиров диалкилборных кислот, а именно диэтилметоксиборана, который может быть использован совместно с боргидридом натрия при диастереоселективном восстановлении β-гидроксикетонов до 1,3 - диолов с селективностью выше 98%. Способ получения диэтилметоксиборана включает взаимодействие триэтилборана с метиловым спиртом в присутствии пивалевой кислоты. Новым в способе является то, что процесс ведут при молярном соотношении триэтилборана, метанола и пивалевой кислоты, равном 1:(1,005 - 1,01) : 0,005 - 0,01 и температуре 2 - 10^oC. Полученную реакционную массу выдерживают при 18 - 22^oC и выделяют целевой продукт ректификацией. Технический результат, который может быть достигнут при реализации предлагаемого способа состоит в получении диэтилметоксиборана высокой степени чистоты (99,9%) и повышении выхода целевого продукта (93 - 94%).

Изобретение относится к технологии получения борорганических соединений, в частности эфиров диалкилборных кислот, а именно диэтилметоксиборана, который может быть использован совместно с боргидридом натрия при диастереоселективном восстановлении β гидроксикетонов до 1,3 диолов с селективностью выше 98% Известен способ получения диэтилметоксиборана путем взаимодействия триэтилборана с метиловым спиртом в среде растворителя при температуре минус 78 20^oC. В качестве растворителя используют тетрагидрофуран, который берут в четырехкратном избытке по отношению к метиловому спирту [1] Получают реакционную массу, содержащую 93% основного вещества и около 7% побочного продукта этилдиметоксиборана.

Однако в известном способе получения диэтилметоксиборана не описано его выделение из реакционной массы. Проведенные экспериментальные исследования по выделению диэтилметоксиборана из реакционной массы вышеуказанного состава показали, что отделение побочного продукта от целевого и достижение его высокой чистоты и выхода практически не представляется возможным.

Известен способ получения диэтилметоксиборана, включающий взаимодействие триэтилборана с метиловым спиртом в присутствии катализатора пивалевой кислоты. Процесс ведут при молярном соотношении триэтилборан-метанол равном 1 1,08, а пивалевую кислоту берут в количестве 1,5 мас. по отношению к триэтилборану. Реакцию осуществляют при 20 70^oC. При этом необходимое количество метанола вводят капельным способом в триэтилборан, содержащий катализатор. Выход диэтилметоксиборана 86% от теоретического, чистота получаемого продукта порядка 97% Данный способ получения диэтилметоксиборана является наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу.

Однако проведение известного процесса при высоких температурах (20 - 70^oC) и большом избытке метанола (8% от стехиометрического) приводит к низкому качеству и выходу целевого продукта.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, выражается в получении диэтилметоксиборана высокой степени чистоты и повышении его выхода.

Для получения этого технического результата в способе получения диэтилметоксиборана, включающем взаимодействие триэтилборана с метиловым спиртом в присутствии пивалевой кислоты, процесс ведут при молярном соотношении триэтилборана, метанола и пивалевой кислоты, равном 1 (1,005 - 1,01) 0,005 0,01 и температуре 2 10^oC, полученную реакционную массу выдерживают при 18 22^oC с последующим выделением целевого продукта ректификацией.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что выбранные условия проведения процесса являются оптимальными и позволяют получить диэтилметоксиборан высокой степени чистоты (99,9%) и выходом (93 94%).

Проведение процесса при температуре ниже 2^oC резко снижает скорость протекания реакции и значительно удлиняет время протекания процесса. Повышение температуры выше 10^oC приводит к снижению выхода и качества готового продукта, так как при более высоких температурах образуется побочный продукт - этилдиметоксиборан, который практически не отделяется от целевого продукта.

Выбранное молярное соотношение триэтилборана и пивалевой кислоты равное 1 0,005 0,01 является оптимальным, так как уменьшение этого соотношения при выбранном температурном интервале приводит также к увеличению времени протекания процесса, а увеличение его является экономически нецелесообразным.

Избыток метанола, равный 0,5 1% по отношению к триэтилборану (от стехиометрического соотношения), является достаточным, чтобы исключить загрязнение конечного продукта триэтилбораном, который в малых количествах очень трудно идентифицировать в смеси с диэтилметоксибораном, а тем более отделить его. В связи с тем, что метанол с диэтилметоксибораном образует азеотроп, увеличение избытка метанола более 1% нецелесообразно, так как приводит к снижению выхода целевого продукта.

Выдержка реакционно массы при 18 22^oC является необходимой для завершения процесса взаимодействия триэтилборана и метанола.

В результате анализа известных источников информации не выявлено идентичных технических решений. Проведенный сопоставительный анализ предлагаемого изобретения показал, что оно обладает "новизной", а отличительные признаки соответствуют критерию "существенные отличия".

Способ осуществляют следующим образом.

В реактор загружают триэтилборан, добавляют пивалевую кислоту в количестве 0,5 1% от загрузки триэтилборана, перемешивают и содержимое предварительно охлаждают до температуры 2 5^oC. Затем подают метанол, выдерживая молярное соотношение триэтилборана и метанола равным 1 1,005 - 1,01. Температуру в реакторе поддерживают до 10^oC. По окончании подачи метанола реакционную массу при перемешивании выдерживают при температуре 18 - 22^oC до завершения процесса газовыделения. Полученный диэтилметоксиборан-сырец из реактора подают в отгонный куб ректификационной колонны, заполненной кольцами Рашига. При перегонке отбирают фракцию с температурой кипения 88 89^oC как целевой продукт. Получают диэтилметоксиборан с содержанием основного вещества 99,9% и выходом 93 94% Пример 1. Получение диэтилметоксиборана осуществляют в реакторе, снабженным мешалкой и рубашкой для охлаждения реактора. Исходные реагенты - триэтилборан и метанол берут в молярном соотношении равном 1:1,01, а катализатор пивалевую кислоту в соотношении 1:0,01.

В реактор загружают 41,53 г (0,420 моль) триэтилборана, подают 0,5 г (4,9 ммоль) пивалевой кислоты, массу охлаждают до 3^oC и перемешивают. Затем подают в реактор 13,6 г (0,424 моль) метанола. Температуру в реакторе поддерживают до 10^oC. По окончании подачи метанола реакционную массу выдерживают при 20^oC до полного прекращения газовыделения. Полученный продукт подают в ректификационную колонку и выделяют 39,82 г диэтилметоксиборана с чистотой 99,9% (выход 94% от теоретического).

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Исходные реагенты - триэтилборан и метанол берут в молярном соотношении равном 1:1,005, то есть на 38,14 г (0,389 моль) триэтилборана подают 12,53 (0,391 моль) метанола. Количество катализатора 0,2 г (1,95 ммоль), при этом молекулярное соотношение триэтилборана к катализатору 1:0,005. После ректификации получают 36,19 г диэтилметоксиборана чистотой 99,9% Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Количество пивалевой кислоты составляет 0,25 г (2,45 ммоля), при этом молярное отношение триэтилборана к катализатору составляет 1:0,006.

Процесс осуществляют при 17^oC, предварительно реакционную массу захолаживают до 8^oC.

Получают 40,89 г целевого продукта с чистотой 98,6% (выход 93% от теоретического).

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Исходные реагенты - триэтилборан и метанол берут в молярном соотношении равном 1:1,09, то есть на 44,13 г (0,450 моль) триэтилборана подают 15,73 г (0,491 моль) метанола. Количество катализатора 0,31 г (3,04 ммоль).

После ректификации получают 40,32 г диэтилметоксиборана чистотой 99,8% (выход 89,6% от теоретического).

Анализируя полученные, данные можно сказать, что недостаточное предварительное охлаждение смеси триэтилборана и пивалевой кислоты и проведение процесса при температуре выше 10^oC (пример 3) приводит к снижению чистоты целевого продукта, а увеличение количества метанола (пример 4) к снижению его выхода.

Экспериментально доказано, что выбранные количественные соотношения исходных реагентов и условия проведения процесса получения диэтилметоксиборана являются оптимальными, и отклонение от них приводит к ухудшению качества и снижению выхода конечного продукта.

Таким образом, предлагаемый новый способ позволяет получить диэтилметоксиборан высокой степени чистоты, содержание основного вещества до 99,9% (по прототипу 97%) и выходом целевого продукта 93 94% (по прототипу 86%). Способ прост в осуществлении и может быть реализован в промышленных условиях.

Формула изобретения

Способ получения диэтилметоксиборана, включающий взаимодействие триэтилборана с метиловым спиртом в присутствии пивалевой кислоты, отличающийся тем, что процесс ведут при молярном соотношении триэтилборана, метанола и пивалевой кислоты 1 1,005 1,01 0,005 0,01 и температуре 2 - 10^oС, полученную реакционную массу выдерживают при 18 22^oС с последующем выделением целевого продукта ректификацией.