Способ получения 5-бромметилфурфурола


 


Владельцы патента RU 2429234:

Учреждение Российской академии наук Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области органического синтеза, а конкретно к технологии получения 5-бромметилфурфурола (5-БМФ) дегидратацией-бромированием фруктозы в двухфазной системе в присутствии бромида металла и серной кислоты в качестве катализатора, толуола в качестве экстрагента при нормальном давлении. Отличительными признаками процесса является использование в качестве бромида металла - бромида калия, проведение процесса при более высокой температуре и использовании схемы постепенного введения серной кислоты в течение всего процесса. Технический результат: описанный способ позволяет сокращение времени проведения процесса и затрат на получение 5-БМФ. 1 табл.

 

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно - к технологии получения 5-бромметилфурфурола (5-БМФ) из фруктозы. 5-БМФ является высокореакционным соединением, используемым в качестве промежуточного реагента для получения фармацевтических препаратов, продуктов сельскохозяйственной химии, присадок к топливам.

Методы получения 5-БМФ можно разделить на две основные группы: получение химической модификацией 5-гидроксиметилфурфурола (5-ГМФ) или его производных и получение непосредственно из гексозных углеводов.

Гидроксильная группа молекулы 5-ГМФ легко подвергается замещению галогенами. 5-БМФ получают действием на 5-ГМФ насыщенного раствора бромоводорода в диэтиловом эфире при комнатной температуре в течение 2 часов. Процесс сопровождается осмолением. После перекристаллизации 5-БМФ из эфира его выход составляет 40% [Newth F.H., Wiggins L.F. The Conversion of Sucrose into Furan Compounds. Part III. Some Amidino-furans. J. Chem. Soc. 1947, 396-398]. Недостаток известного способа заключается в образовании значительного количества смол и низком выходе целевого продукта.

Известен способ получения 5-БМФ действием на 5-ГМФ бромоводорода, бромтриметилсилана, бромидов серы и фосфора [Komla Sanda, Luc Rigal et Antoine Gaset. Synthése du 5-Bromométhyl et du 5-Chlorométhyl-furancecarboxaldéhyde; Carbohydrate Research. 187, 15-23 (1989)]. Действием тионилбромида и сульфурилбромида в этилацетате на 5-ГМФ целевой продукт получают с выходами 60-65%. В присутствии бромтриметилсилана 5-ГМФ превращается в 5-БМФ почти количественно.

Недостатками известного метода получения 5-БМФ из 5-ГМФ является необходимость предварительного получения 5-ГМФ, использование легковоспламеняющихся органических растворителей и дорогостоящих бромирующих агентов.

5-БМФ получают также непосредственно из углеводов.

Известен способ получения 5-БМФ действием пербромида пиридина на фруктозу [Nouvelle methode de preparation du 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde par action de sels d'ammonium ou d'immonium sur les mono-, oligoet poly-saccharides. Acces direct aux 5-halogenomethyl-2-furaldehydes Fayet, Catherine; Gelas, Jacques. Carbohydrate Research, 1983, vol.122, p.59-68]. Реакцию проводят при 80°С в течение 15 минут. Выход 5-БМФ составляет 30%. Недостатки известного способа заключаются в низком выходе целевого продукта и использовании дорогостоящих бромирующих агентов.

Наиболее близким по существу к заявляемому способу является процесс получения 5-БМФ из фруктозы в двухфазной системе водный раствор углевода - неполярный органический растворитель под действием бромида магния и серной кислоты [ЕР 0079206, US 4424390 (Sumitomo chemical company)]. В качестве органического растворителя использовали толуол или хлорбензол. Процесс проводили при 50-75°С с перемешиванием в течение 3-4 часов. Выходы составили 83-87 мол.%.

В соответствии с известным способом в реакционный сосуд помещают 18 г фруктозы, 5 мл воды, 58,4 г гексагидрата бромида магния, приливают 500 мл толуола. Реакционную смесь нагревают до 50°С при перемешивании со скоростью 1800-3500 об/мин. Затем в течение 5 минут добавляют 22 г 97%-ной серной кислоты. Реакцию проводят в течение 3-4 часов. После завершения реакции отфильтровывают гумины, а 5-БМФ после отгонки толуола перегоняют в вакууме.

Основной недостаток данного способа заключается в больших расходах органических растворителей - 80 объемов на один объем воды.

Другим существенным недостатком является большая длительность проведения процесса (3-4 часа).

Цель заявляемого изобретения - сокращение расхода органических растворителей и продолжительности проведения процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения 5-БМФ реакцией дегидратации-бромирования гексозных углеводов согласно изобретению в качестве бромирующего реагента используют бромид калия, а процесс проводят с постепенным введением серной кислоты в течение всего процесса при температуре 80-95°С.

Процесс кислотно-каталитической дегидратации-бромирования фруктозы проводят в двухфазной системе: водный раствор углевода и бромида калия - толуол при нормальном давлении и температуре 80-95°С. Концентрация бромида калия в водной фазе составляет 500 г/л, фруктозы 180 г/л. Серная кислота в количестве 40 г вводится прикапыванием в течение всего процесса.

Таким образом, технический результат заявляемого изобретения заключается в сокращении расхода органических растворителей и продолжительности проведения процесса.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что общими признаками заявляемого способа и прототипа являются:

- использование в качестве катализатора реакции дегидратации-бромирования смеси серная кислота-бромид металла;

- использование в качестве сырья фруктозы;

- проведение процесса при нормальном давлении;

- использование в качестве органической фазы толуола.

Отличительные признаки заявляемого изобретения:

- проведение процесса при более высокой температуре 80-95°С;

- использование схемы постепенного введения серной кислоты для генерирования бромоводорода;

- использование в качестве бромирующего реагента бромида калия вместо бромида магния.

Исследования показали, что постепенное введение серной кислоты, а также применение бромида калия вместо бромида магния позволяет сократить расход толуола при проведении процесса в 10 раз. Повышение температуры процесса приводит к сокращению его продолжительности.

Следовательно, технические результаты и отличительные признаки заявляемого способа находятся в причинно-следственной связи друг с другом.

Способ подтверждается конкретными примерами.

Пример 1. Для проведения эксперимента 100 мл реакционного раствора, содержащего 18 г фруктозы и 50 бромида калия, помещают в реакционный сосуд, оборудованный обратным холодильником и системой перемешивания, добавляют 200 мл толуола. Реакционную массу нагревают на водяной бане до 80°С, включают перемешивание и в течение 1 часа прикапывают 20 мл концентрированной серной кислоты, затем охлаждают, отфильтровывают гумины. Отделяют органическую фазу, которую промывают 10%-ным раствором бикарбоната натрия для удаления примеси катализатора. На ротационном испарителе отгоняют толуол и получают сиропообразный темно-коричневый 5-БМФ, кристаллизующийся при 60°С.

В результате проведенного эксперимента получают в расчете на 18 г фруктозы 2 г 5-БМФ (выход 11 мол.%).

5-БМФ идентифицирован методами хромато-масс-спектрометрии и 1Н-ЯМР спектроскопией: 1Н-ЯМР δ 3,9 м.д. соответствует -СН2-группе, сигналы δ 5,9 и 6,6 м.д. - принадлежат протонам фуранового кольца, сигнал δ 9,3 м.д. - альдегидный протон.

Масс-спектр 5-БМФ: М+ 188 (7), 161 (1), 109 (100), 97 (2), 81 (15), 53 (30).

Примеры 2-8. Опыты проводят, как в примере 1, но с использованием реакционного раствора с различной концентрацией фруктозы, различным способом подачи серной кислоты и разного объема органической фазы. Результаты опытов 1-8 приведены в таблице.

Таблица 1. Результаты опытов 1-8 получения 5-БМФ. Температура 80°С, концентрация КВr 50 г/100 мл водной фазы, продолжительность процесса 60 минут. Активное перемешивание.
Объем в.ф./о.ф. Масса фруктозы, г Выход 5-БМФ Примечание
1 100/200 18 4 г (22 мол.%) 20 мл серной кислоты добавляется постепенно в течение часа
2 100/200 9 4 г (44 мол.%) -//-
3 100/300 9 5 г (52 мол.%) -//-
4 100/200 9 6,6 г (70 мол.%) 10 мл серной кислоты добавляется в начале реакции,10 мл постепенно в течение часа
5 100/300 9 8 г (89 мол.%) -//-
6 100/300 9 8,5 г (94 мол.%) -//-, 95°С
(состав реакционной массы, массовых частей: толуол - 260, вода - 60, фруктоза - 9, бромид калия - 50)
7 100/200 6,3 3 г (44 мол.%) 20 мл серной кислоты добавляется постепенно в течение часа
8 100/200 2,7 1 г (30 мол.%) -//-

Способ получения 5-бромметилфурфурола реакцией дегидратации-бромирования фруктозы в двухфазной системе вода-толуол с применением в качестве бромирующего агента смеси бромида металла и серной кислоты, отличающийся тем, что в качестве бромида металла используют бромид калия, а процесс проводят с постепенным введением серной кислоты в течение всего процесса при 80-95°С и перемешивании в реакционной массе следующего состава (массовых частей): толуол - 260, вода - 60, фруктоза - 9, бромид калия - 50.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новым соединениям, - ариламидразоновым производным формулы (I), где R1 представляет собой С2-С8алкильную группу или С2 -С8алкокси группу, которые могут быть замещены галогеном или С1-С8алкокси группой; 5-7-членный ароматический гетероцикл, содержащий 1 или 2 атома кислорода, азота или серы, или фенил, которые могут быть замещены галогеном, С1 -С8алкильной группой, галоС1-С8 алкильной группой или C1-C8алкокси группой; или -NR4R5; R2 и R3 одинаковые или отличные друг от друга, и каждый представляет собой атом водорода, атом галогена, галогенС1-С 8алкильную группу, С1-С8алкильную группу, С2-С6алкинильную группу, C 1-C8алкокси группу, цианогруппу, С2 -С6алканоильную группу или C1-С8 алкилсульфонильную группу; А представляет собой бензольное, пиридиновое, хинолиновое или изохинолиновое кольцо; D представляет собой простую связь или метилен; m имеет значение от 1 до 3, и n представляет от 1 до 5, обладающим антагонистическим действием в отношении S1P3 рецепторов, а так же к лекарственным средствам и фармацевтическим композициям, содержащим такие соединения в качестве активного ингредиента.
Изобретение относится к способу получения 5-гидроксиметилфурфурола (5-ГМФ) кислотно-каталитической конверсией фруктозы в двухфазной системе вода - диоксан при атмосферном давлении в присутствии гидросульфата натрия в концентрациях 200-400 г/л с добавкой серной кислоты (4,9-19,6 г/л) в качестве катализатора, диоксана - в качестве экстрагента (соотношения вода:диоксан - 1:2-1:5).

Изобретение относится к новым соединениям и их применению в терапии. .

Изобретение относится к новым соединениям и их применению в терапии. .
Изобретение относится к способу получения 5-метил-2-пропионилфурана, являющегося полупродуктом синтеза широко известного антиоксиданта 2-этил-5-метил-3-оксипиридина и его солей, применяемых в технике, сельском хозяйстве и медицине (препараты "эмоксипин", "мексидол" и др.).

Изобретение относится к способу получения 1,3-дикарбонильных производных адамантантана общей формулы , где R=Н, Х=ОСН(СН3)СF3, OCH 2CF2CF2H, ОСН2СН2 СН2Br, С4Н3О (фурил); ОН, ОМе, OEt, OPri, OBus, ОСН2СF 3, ОСН2С СН, NEt2, NC4H8O (морфолил), NHC6H5, С6Н4OМе; R=Me, X=OPri, NC4H8O (морфолил), С4Н3О (фурил), NEt2, NНС 6Н5; ОН, ОМе, С6Н4OМе, включающему карбонилирование соединения адамантана в присутствии электрофильных катализаторов, причем в качестве соединения адамантана используют 1-бромадамантан или 1,3-диметил-5-бромадамантан и карбонилирование осуществляют действием СО при атмосферном давлении в растворе СН2Br2 при температуре 0-25°С в течение 0,5-3 часов, а в качестве катализатора используют суперэлектрофильный комплекс СВr4 2АlBr3, при мольном соотношении [СВr4 2АlBr3]:[соединение адамантана]=(1,2-1,5):1, и к in situ образовавшемуся карбонильному производному, не выделяя его, в атмосфере СО прибавляют нуклеофильный субстрат, представляющий собой воду или алифатический спирт, выбранный из группы МеОН, EtOH, i-PrОН, sec-BuOH, фтор- или бромсодержащий спирт, или спирт, содержащий ацетиленовую группу, выбранный из группы СF3 СН2OН, НОСН(СН3)СF3, HOCH 2CF2CF2H, HOCH2CH 2CH2Br, HOCH2C CH; алифатический, циклический или ароматический амин, выбранный из группы диэтиламин, морфолин, анилин; ароматический или гетероароматический углеводород, выбранный из группы анизол, фуран; и реакцию с нуклеофилом проводят в интервале температур от 0°С до 25°С

Изобретение относится к способу получения 1,3-дикарбонильных производных адамантантана общей формулы I, где R=H, X=OH, OMe, OEt, OPri, OBus, OCH2CH(Et)Bu, OCH2CF3, ОСН(СН3)CF3 , OCH2CF2CF2H, OCH2 CH2CH2Br, OCH2C CH, NEt2, NC5H10 (пиперидил), NC4H8O (морфолил), C6H5 NH, C6H4OMe, C4H3 O (фурил); R=Me, X=OH, Me, OMe, O-Pri, X=NC4 H8O (морфолил), C4H3O (фурил), NEt2, C6H5NH, C6H 4OMe, включающему карбонилирование соединения адамантана в присутствии электрофильных катализаторов, причем в качестве соединения адамантана используют адамантан или 1,3-диметиладамантан и карбонилирование осуществляют действием CO при атмосферном давлении в растворе СН2Вr2 при температуре 0-25°C в течение 0,5-3 часов, а в качестве катализатора используют суперэлектрофильный комплекс CBr4·2AlBr 3, при мольном соотношении [CBr4·2AlBr 3]:[соединение адамантана]=(1,5-2):1, и к in situ образовавшемуся карбонильному производному, не выделяя его, в атмосфере CO прибавляют нуклеофильный субстрат: воду или спирт, содержащий алкильную или ацетиленовую, или бромалкильную, или полифторалкильную группу; или амин алифатического или гетероциклического, или ароматического ряда; или ароматический углеводород, или ароматический гетероцикл; и проводят реакцию с нуклеофилом при температуре 0-25°C
Наверх