Способ получения 5-гидрокси-2(5н)-фуранона


 


Владельцы патента RU 2455298:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, который используется в качестве полупродукта для получения каротиноидов, рострегуляторов, гербицидов, ангельментативных, протеиносаждающих фармацевтических препаратов. Способ получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона включает взаимодействие фурфурола с пероксидом водорода в условиях электрохимического анодного синтеза: на графитовых электродах при 25-55°С, силе тока 0,01-0,05 А, напряжении 2-10 В в среде водного раствора перхлората щелочного металла, в присутствии сульфата ванадила, при молярном соотношении фурфурола, пероксида водорода, электролита и сульфата ванадила (0,25-1,0):(0,6-2,6):(0,02-2,0):(0,00015-0,0006) соответственно, с последующим выделением целевого продукта экстракцией этилацетатом. Техническим результатом данного способа является упрощение процесса, повышение экологической и пожарной безопасности, сокращение времени реакции, повышение выхода целевого продукта (до 55%). 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способам получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, который используется в качестве полупродукта для получения каротиноидов, рострегуляторов, гербицидов, ангельментативных, протеиносаждающих фармацевтических препаратов.

Аналогом предлагаемого способа служит известный способ получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона путем окисления фурфурола пероксидом водорода при 20-60°С в присутствии каталитических количеств 2-оксинафтената ванадия и гидрохинона в среде ацетона [авт.св. РФ №1715806, С07D 307/58, 1992].

Недостатками данного способа получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона являются:

- высокая экзотермичность реакции, в связи с чем процесс трудноуправляем и небезопасен, требует специального термостатирования, поэтому не может использоваться в широких, в том числе промышленных масштабах;

- повышенная температура, что также делает процесс небезопасным в связи с легкой воспламеняемостью ацетона;

- использование большого количества токсичного растворителя (ацетона);

- осмоление целевого продукта при его выделении.

Другим аналогом заявляемого способа получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона служит способ, основанный на многостадийном синтезе исходного 4-гидроксииноата. Первоначально производят гидролиз исходного реагента водным раствором гидроксида калия с образованием соответствующей карбоновой кислоты, которую затем окисляют реактивом Джонсона до соответствующей замещенной 4-оксиалкиновой кислоты с последующим каталитическим гидрированием последней катализатором Линдлара и образованием целевого 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона [патент США №9116055, С07D 307/62, 307/36,1991].

Недостатками данного способа получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона являются:

- длительный многостадийный синтез целевого продукта;

- невысокий выход целевого продукта, вследствие потерь при многостадийном синтезе;

- использование реактива Джонсона и катализатора Линдлара, содержащих ядовитые соединения хрома и свинца соответственно.

Наиболее близким к заявленному является способ получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, принятый за прототип, согласно которому фурфурол подвергают электрохимическому окислению на электродах из двуокиси свинца в 1 Н водном растворе серной кислоты, при анодном потенциале 1,5-1,55 В и температуре 15-60°С [авт.св. СССР №412176].

Недостатками данного способа получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона являются:

- длительная предварительная электрохимическая обработка свинцовых электродов, (около 2 ч), для получения на их поверхности необходимой оксидной пленки;

- использование электродов из высокотоксичных свинцовых материалов, загрязняющих целевой продукт, что ограничивает его применение в качестве полупродукта для синтеза фармакологических препаратов;

- небезопасная и агрессивная среда - достаточно концентрированный (20%-ый) водный раствор серной кислоты;

- образование заметного количества смолистых веществ, которые усложняют процесс выделения целевого продукта и снижают его препаративный выход.

Приведенные недостатки значительно ограничивают возможности использования указанных способов получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона и не решают актуальную проблему создания рационального и безопасного способа получения этого важного вещества.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса синтеза, повышение экологической и пожарной безопасности, сокращение времени реакции, повышение выхода целевого продукта (до 55%).

Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона включает взаимодействие фурфурола с пероксидом водорода в условиях электрохимического анодного синтеза: на графитовых электродах при 25-55°С, силе тока 0,01-0,05 А, напряжении 2-10 В в среде водного раствора перхлората щелочного металла, в присутствии сульфата ванадила, при молярном соотношении фурфурола, пероксида водорода, электролита и сульфата ванадила (0,25-1,0):(0,6-2,6):(0,02-2,0):(0,00015-0,0006) соответственно, с последующим выделением целевого продукта экстракцией этилацетатом.

Упрощение способа получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, повышение экологической и пожарной безопасности достигаются благодаря использованию в электрохимическом анодном синтезе графитовых электродов, а также безопасных водных растворов пероксида водорода и перхлоратов щелочных металлов. Подобранные оптимальные условия, температура 25-55°С, сила тока 0,01-0,05 А и напряжение 2-10 В существенно сокращают время технологического процесса данного синтеза. Соблюдение необходимых молярных соотношений фурфурола (0,25-1,0), водных растворов пероксида водорода (0,6-2,6) и перхлоратов щелочных металлов (0,02-2,0), сульфата ванадила (0,00015-0,0006) способствуют повышению выхода целевого продукта.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков позволяет достичь заявляемого технического результата.

Заявляемый способ изобретения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона иллюстрируют нижеследующие примеры.

Пример 1.

К 40 мл 0.1 М водного раствора анолита LiClO4·3Н2О добавляют 0,05 моль (4,3 мл) фурфурола и 0,29 моль (8,7 мл) 30%-ного водного раствора пероксида водорода. Полученную смесь помещают в анодную ячейку электролизера, снабженную мешалкой. В катодную ячейку помещают 40 мл 0.1 М раствора католита LiClO4·3H2O. Электрическую цепь замыкают U-образным электролитическим ключом, заполненным раствором агар-агара в 0,1 М LiClO4·3H2O. Используют инертные графитовые электроды квадратной формы сечения, соединенные с регулируемым источником питания постоянного тока при постоянном перемешивании. Реакцию проводят при температуре 50°С, силе тока 0,05 А и напряжении 2 В в течение 4 ч. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, упаривают на 80% от исходного объема и нейтрализуют Nа2СО3 до нейтральной среды. Примеси продуктов некислотного характера извлекают экстракцией CCl4. Остаток подкисляют разбавленной НСl до рН около 2, этилацетатом экстрагируют целевой продукт. Полученный экстракт кипятят с активированным углем, отфильтровывают, отгоняют растворитель. Получают 2,15 г 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, т.пл. 52°С. Выход 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона в зависимости от условий электросинтеза и соотношения реагентов представлен в табл.1.

Найдено, %: С 48,00; Н 4,00. Вычислено, %: С 48,08; Н 4,01.

ИК-спектр, см-1: 1643 (C=C), 1778 и 1806 (С=О сложноэфирной группы α, β-ненасыщенных γ-лактонов) и 3300-3400 см-1 (ОН).

ПМР-спектр, σ, м.д. (в CDCl3): 5.44 уш. с (1Н, ОН), 6.20 д. д (1Н, Н3, J3,4 6, J3,5 1.2 Гц), 6.24 д. д (1Н, Н5, J5,4 1.2), 7.32 д. д (1Н, Н4).

Масс-спектр, m/z: 100 (М+, 7.1), 99 (7.6), 83 (5.2), 82 (5.7), 72 (23.3), 71 (13.3), 56 (22.9), 55 (100.0), 54 (37.1), 53 (10.5), 46 (4.3), 45 (18.6), 44 (10.0), 43 (8.1).

Контроль за полнотой расходования фурфурола и пероксида водорода осуществляют методами ГЖХ, УФ-спектроскопии и тонкослойной хроматографии на пластинках «Силуфол», подвижная фаза - ацетон: хлороформ: этанол в объемном соотношении 4:2:5.

Таблица 1
Температура реакции, °С Начальная сила тока, А Напряжение, В Мольное соотношение С4Н3ОСНО:Н2O2:LiClO4·3H2O Время реакции,* ч Выход продукта, % от теории
25 0,05 2,0 1,0:1,6:0,2 12 44
40 0,05 2,0 1,0:1,6:0,2 8,0 46
50 0,05 2,0 1,0:1,6:0,2 6,0 48
55 0,05 2,0 1,0:1,6:0,2 5,3 43
25 0,02 2,0 1,0:1,6:0,2 11 44
50 0,02 2,0 1,0:1,6:0,2 5,3 46
50 0,05 5,0 1,0:1,6:0,2 5,5 45
50 0,05 10,0 1,0:1,6:0,2 5,4 43
50 0,05 2,0 0,5:1,6:0,2 8,0 34
50 0,05 2,0 0,25:1,6:0,2 9,0 30
50 0,05 2,0 1,0:2,6:0,2 6,3 35
50 0,01 2,0 1,0:1,6:0,2 5,5 46
50 0,05 2,0 1,0:0,6:0,2 6,0 20
50 0,05 2,0 1,0:1,6:0,02 6,0 36
50 0,05 2,0 1,0:1,6:2,0 6,0 45

Во всех опытах время реакции определялось на момент полного превращения одного из реагентов, находящегося в недостатке, либо (в оптимальных условиях) обоих реагентов.

Пример 2.

Получение 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона осуществляют по методике, приведенной в примере 1, с добавлением каталитических количеств VOSO4·3Н2О. Выход 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона в зависимости от присутствия каталитических количеств сульфата ванадила представлен в табл.2.

Таблица 2
Мольное соотношение фурфурол: H2O2:LiClO4·3H2O VOSO4, моль на моль фурфурола Продолжительность реакции, ч Выход продукта, % от теории
1,0: 1,6: 0,2 0,00015 4,2 48
1,0: 1,6: 0,2 0,0003 4,0 55
1,0: 1,6: 0,2 0,0006 3,4 52

Пример 3.

Получение 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона осуществляют по методике, приведенной в примере 2, с использованием водных растворов минеральных солей щелочных металлов, представленных в табл.3, в качестве электролитов. Выход 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона в зависимости от использования водных растворов электролитов представлен в табл.3.

Таблица 3
Электролиты Продолжительность реакции, ч Выход продукта, % от теории
LiCl 4,1 52
NaCl 4,2 48
КСl 4,4 42
NaClO4·3Н2О 4,12 53
KClO4·3Н2О 4,3 40

Таким образом, результаты примеров 1 (табл.1), 2 (табл.2), 3 (табл.3) показывают границы использования заявляемого способа и выходы 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона в зависимости от изменения разных параметров электрохимического анодного синтеза.

Способ получения 5-гидрокси-2(5Н)-фуранона, характеризующийся взаимодействием фурфурола с пероксидом водорода в условиях электрохимического анодного синтеза: на графитовых электродах при температуре 25-55°С, силе тока 0,01-0,05 А, напряжении 2-10 В в среде водного раствора перхлората щелочного металла, в присутствии сульфата ванадила, при молярном соотношении фурфурола, пероксида водорода, электролита и сульфата ванадила (0,25-1,0):(0,6-2,6):(0,02-2,0):(0,00015-0,0006) соответственно, с последующим выделением целевого продукта экстракцией этилацетатом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области органической химии, классу амидов N-(2-фураноил)-5-йодантраниловой кислоты, а именно к применению бензиламида N-(2-фураноил)-5-йодантраниловой кислоты (I) и диметиламида N-(2-фураноил)-5-йодантраниловой кислоты (II) формулы: R=-NHCH2С6 Н5 (I); -N(СН3) 2 (II) в качестве противовоспалительных средств.

Изобретение относится к новым соединениям формулы I: где R1 представляет собой алкил; R2 представляет собой галоген, формил, замещенный или незамещенный алкил, гидроксил, (C1-C6 ) алкокси, галогеналкил, или R1 и R2 вместе с атомом, к которому они присоединены, образуют незамещенную 5-7 членную структуру формулы - CH2-(CH2 )nS-, где n=1 или 2; R3 представляет собой водород, атом галогена или алкил; R4 представляет собой алкокси или арил, незамещенный или замещенный галогеном, (С1-C6)алкилом, галогенированным (С 1-С6)алкилом, (С1-C6)алкокси, (C1-C6)алкилсульфонилом; R5 представляет собой водород, гидроксил, алкилалкенил или алкокси; R6 представляет собой водород или алкил; или R 5 и R6 вместе представляют собой =O; Х представляет собой кислород или NR8, где R8 представляет собой арил, замещенный галогеном; m является целым числом в интервале от 0 до 2; его фармацевтически приемлемым солям.

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к получению 5-ацетокси-2(5Н)-фуранона, который используется в синтезе лекарственных веществ , гербицидов, полимеров.

Изобретение относится к химии гетероциклических соединений, в частности к получению 3-Г5,5-диметил-2,5дигидрофур-4-ил-2- (3-изопропанол-2- пропено нитрил )-имино1 бензотиазол-2- она, который может быть использован в качестве добавки к флотационным агентам при обогащении свинцово-цинковых руд.

Изобретение относится к ненасыщенным дигалогензамещенным лактонам, в частности к получению 1,3-бис-(3,4-дихлор-5-оксо-фуран-2-ил)мочевины и 1,3-бис-(3,4-дибром-5-оксо-фуран-2-ил)мочевины, которые применяют в качестве гербицидов и десикантов в сельском хозяйстве.
Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 2(5Н)-фуранона, который используется в качестве полупродукта для получения различных органических производных, рострегуляторов, пластификаторов, физиологически активных веществ, антимикробных фармацевтических препаратов. Данный способ заключается во взаимодействии фурфурола с пероксидом водорода в условиях электрохимического анодного синтеза с использованием графитовых электродов при 40-60°С, силе тока 0,03 А, в среде водного раствора перхлората щелочного металла, при молярном соотношении фурфурола, пероксида водорода и электролита 1,0:(1,0-2,0):0,01 соответственно, с последующим выделением целевого продукта экстракцией четыреххлористым углеродом из реакционной смеси. Техническими результатами заявляемого изобретения являются: - упрощение процесса (синтез осуществляется в одну стадию); - за счет практически полного устранения тепловыделения в ходе реакции осуществляется более легкое управление процессом; - повышение экологической и пожарной безопасности процесса за счет его проведения при умеренных температурах и в условиях образования фурановых пероксидов в безопасных концентрациях; - сокращение расхода пероксида водорода по сравнению с прототипом на 30-36%; - устранение энергетических расходов на перемешивание реакционной смеси (в заявляемом способе процесс может проходить без перемешивания). - устранение необходимости использования металл (кобальт) содержащих катализаторов, загрязняющих конечный продукт и тем самым осложняющих его препаративное выделение. 1 табл., 1пр.

Изобретение относится к эффективному и экологически чистому способу получения 4-диазо-5,5-диалкил-2,2-диарилдигидрофуран-3(2H)-онов формулы 1, где Alk, Alk′ = Me, Et, циклоалкил или другие алкильные группы, а Ar, Ar′ = Ph, p-MeO-C6H4, p-F-C6H4, p-Cl-C6H4 и другие замещенные или незамещенные арильные группы, мультистадийным процессом из 1,1-диалкилпроп-2-ин-1-олов и бензофенонов, заключающийся в том, что введение диазофункции в структуру молекулы осуществляют нитрозированием 2,2-диалкил-5,5-диарилдигидрофуран-3(2H)-онов нитритом натрия в водно-органическом растворе соляной кислоты, конденсацией образующихся 2,2-диалкил-5,5-диарилфуран-3,4(2H,5H)-дионов с p-толуолсульфонилгидразидом и превращением тозилгидразонов в целевые 4-диазо-5,5-диалкил-2,2-диарилдигидрофуран-3(2H)-оны в водно-щелочном растворе с выходами до 97% на заключительной стадии этого экологически чистого процесса и общим выходом до 37%. Способ позволяет исключить применение вредных для окружающей среды веществ на всех его этапах. Полученные соединения находят применение в качестве прекурсоров в синтезе биологически активных и лекарственных препаратов. 2 пр.

Изобретение относится к новому способу получения 2,2-диалкил-4,5-диарилфуран-3(2H)-онов общей формулы 1, где Alk и Alk1=CH3, CH3CH2 или другие алкильные или циклоалкильные группы, а Ar и Ar1=Ph, p-X-C6H4 (X=H, MeO, MeS, MeSO, MeSO2, Hal) и другие замещенные или незамещенные арильные группы, заключающемуся в шестистадийном синтезе на основе реакций 1,1-диалкилпроп-2-ин-1-олов и замещенных бензофенонов, приводящему к целевым 2,2-диалкил-4,5-диарилфуран-3(2H)-онам, и содержащему в качестве ключевой стадии 1,2-нуклеофильную перегруппировку 4-диазо-2,2-диалкил-5,5-диарилдигидрофуран-3(2H)-онов, катализируемую органической или минеральной кислотой. Полученные соединения проявляют свойства селективных ингибиторов фермента циклооксигеназы-2 и могут быть использованы в качестве нестероидных противовоспалительных лекарственных препаратов для длительной терапии заболеваний суставов. Технический результат - упрощение процесса и повышение выхода конечного продукта. 10 пр.

Изобретение относится к способу получения N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов с различными заместителями в ароматическом кольце, которые имеют в своей структуре двойную связь, заключающемуся в том, что проводят циклизацию (Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновых кислот в апротонном диполярном растворителе при температуре от 0 до 10°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента хлорокиси фосфора при мольном соотношении хлорокись фосфора:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 или при температуре от 0 до 30°C в течение 10-60 минут с использованием в качестве дегидратирующего реагента этилхлорформиата в присутствии основания, которое вводят в реакционную смесь либо до введения этилхлорформиата, либо после, при мольным соотношении этилхлорформиат:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 и основание:(Z)-4-(2-ароилгидразино)-4-оксо-2-бутеновая кислота от 1:1 до 2:1 с выделением целевых продуктов путем смешивания реакционной смеси с холодной водой или со льдом с последующим фильтрованием выпавшего осадка. Технический результат - новый безопасный метод синтеза N′-(5-оксофуран-2(5H)-илиден)бензгидразидов, не требующий использования большого мольного избытка дегидратирующего агента и обеспечивающий высокий выход продукта. Полученные соединения могут быть использованы в качестве мономеров или модификаторов основной полимерной цепи при производстве полимеров. 3 табл., 15 пр.
Наверх