Способ получения циклопропена и его производных
Изобретение относится к способу получения соединения, имеющего структуру
где х - натуральное число от 0 до 4 включительно, a R независимо выбран из группы, состоящей из насыщенного С1-С4 алкила, взаимодействием галогенированного карбена с основанием. При этом способ характеризуется тем, что осуществляется в присутствии кукурбитурила, необязательно, в среде растворителя. Использование настоящего способа позволяет увеличить выход целевых продуктов. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.
Изобретение относится к технологии получения циклопропенов, которые находят применение в сельском хозяйстве для регулирования созревания и старения растений и плодов.
В статье Голубев А.В. и др. «Методы синтеза циклопропена и его производных». Химическая промышленность сегодня, 2006, №12, с.32-35 приведен обзор способов получения циклопропенов.
Основными недостатками приведенных способов являются низкий выход целевого продукта, наличие трудоемких стадий его очистки от близкокипящих примесей и исходных реагентов, необходимость использования избытка одного из реагентов.
Известен способ получения соединения, имеющего структуру
где R выбран из группы, состоящей из водорода, насыщенного или ненасыщенного С1-С4 алкила, гидроксила, галогена, С1-С4 алкокси, амино и карбоксигруппы, n - число от 1 до 4, взаимодействием в инертной атмосфере галогенированного карбена с амидом металла, необязательно, в присутствии инертного растворителя (международная заявка WO 00/10386 A1 (BIOTECHNOLOGIES FOR HORTICULTURE INC) 2000-03-02). Способ позволяет получать циклопропен и его производные с пониженным содержанием примесей.
В известном способе амид металла выбирают из амида натрия, лития, калия, диизопропиламида лития, натрия. Галогенированный карбен выбирают из 3-хлор-3-метил-2-метилпропена, 3-бром-3-метил-2-метилпропена, 3-хлор-2-метилпропена, 3-бром-2-метилпропена. Однако в описании WO 00/10386 не приведен выход циклопропенов на взятые исходные реагенты, что не позволяет оценить эффективность данного способа.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения циклопропенов взаимодействием аллильных соединений с основаниями в растворителе в присутствии каталитических количеств ненуклеофильных слабых оснований, известный из патента US 6452060 В2 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-09-17.
Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта. Так, выход 1-метилциклопропена не превышает 29,4% мол. (по взятому 3-хлор-2-метилпропену).
Задачей заявленного способа является увеличение выхода циклопропена и его производных.
Указанная задача решается способом получения соединения, имеющего структуру
где х - натуральное число от 0 до 4 включительно, a R независимо выбран из группы, состоящей из насыщенного С1-С4 алкила, взаимодействием галогенированного карбена с основанием, отличающимся тем, что его осуществляют в присутствии кукурбитурила, необязательно, в среде растворителя.
В предпочтительном варианте изобретения кукурбитурил выбирают из кукурбит[n]урила, где n - натуральное число от 5 до 10 включительно, обозначающее число гликольурильных фрагментов.
В предпочтительном варианте изобретения соединение, имеющее структуру
является циклопропеном.
В предпочтительном варианте изобретения соединение, имеющее структуру
является 1-метилциклопропеном.
В предпочтительном варианте изобретения галогенированный карбен выбирают из 3-хлор-2-метилпропена или 3-бром-2-метилпропена.
В предпочтительном варианте изобретения основание выбирают из амида натрия или из смеси амида натрия и 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазана.
В предпочтительном варианте изобретения в качестве растворителя используют полярный апротонный органический растворитель.
В предпочтительном варианте изобретения взаимодействием галогенированного карбена с основанием получают 1-метилциклопропен; способ осуществляют в присутствии кукурбитурила, необязательно, в среде растворителя.
Структура химического соединения (циклопропен и его производные)
где х - натуральное число от 0 до 4 включительно, a R независимо выбран из группы, состоящей из насыщенного С1-С4 алкила, означает, что циклопропеновое кольцо не имеет заместителей (х=0 - циклопропен) либо имеет один, два, три или четыре заместителя R, которые независимо выбраны из группы, состоящей из насыщенного С1-С4 алкила. Примерами соединений, но не ограничиваясь перечисленными, являются 1-метилциклопропен (х=1, R=CH3), 1-бутилциклопропен (х=1, R=C4H7), 1,3-дипропилциклопропен (х=2, R=С3Н5), 1-метил-3-этилциклопропен (х=2, R1=CH3, R2=C2H3) и т.д.
В качестве галогенированных карбенов можно использовать типичные реагенты, используемые в данной области техники, например, но не ограничиваясь перечисленными, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730 A1 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-04-18. Примерами таких галогенированных карбенов являются коммерчески доступные 3-хлор-2-метилбут-1-ен, 3-бром-2-метилбут-1-ен, 3-хлор-2-метилпент-1-ен, 3-бром-2-метилпент-1-ен, 3-хлор-2-метилпропен, 3-бром-2-метилпропен и др. Причем в заявленном способе могут быть использованы смеси галогенированных карбенов.
В качестве оснований можно использовать любые приемлемые для специалиста основания, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких оснований являются коммерчески доступные амид натрия, амид лития, амид калия, диизопропиламид лития, диизопропиламид натрия, 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан и др. Причем в заявленном способе могут быть использованы смеси оснований, например, амид натрия и 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан.
В качестве растворителей можно использовать любые приемлемые для специалиста растворители, в том числе полярные апротонные органические растворители, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких растворителей являются коммерчески доступные минеральное масло, диглим, диметилсульфоксид, диметилформамид, диметиловый эфир диэтиленгликоля, 1,4-диоксан, о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, толуол, тетрагидрофуран и др. Причем заявленный способ возможно проводить в смеси растворителей или без растворителя (например, как это раскрыто в WO 00/10386).
Кукурбитурилы широко известны в уровне техники и представляют собой класс органических макроциклических кавитандов с жесткой молекулярной структурой, построенных из соединенных через метиленовые мостики гликольурильных фрагментов. Для названия кукурбитурилов используют номенклатуру, согласно которой количество гликольурильных фрагментов указывается числом в квадратных скобках в середине. Примерами кукурбитурилов являются кукурбит[5]урил, кукурбит[6]урил, кукурбит[7]урил, кукурбит[8]урил, кукурбит[9]урил, кукурбит[10]урил. Ниже приведена структура кукурбит[6]урила:
Кукурбитурилы являются коммерчески доступными соединениями и могут быть найдены, например, в каталоге Merck.
Широко известны способы применения циклопропенов в сельском хозяйстве для ингибирования созревания и старения растений и плодов (см., например, WO 9533377 A1 (NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY) 1996-05-21).
Неожиданно было обнаружено, что присутствие в реакционной среде кукурбитурила снижает выход побочных продуктов реакции галогенированного карбена с основаниями, в частности, изомеров целевых продуктов. Причем присутствие кукурбитурила как в малых (проценты), так и в больших (десятки процентов) количествах приводит к подобному эффекту. Экспериментально было определено, что оптимальным является содержание кукурбитурила в количестве 1-10% масс. от количества основания. Кроме того, полученные результаты свидетельствуют о том, что потери, связанные с невыходом газообразного целевого продукта из зоны реакции, также сократились.
Примеры 1-6.
В реактор, снабженный рубашкой, мешалкой, дозатором, термометром, манометром и обратным холодильником, под атмосферой инертного газа загружают, если это требуется, растворитель или смесь растворителей и, если это требуется, кукурбитурил в количестве 1-10% масс. от количества основания, загружаемого впоследствии. Включают мешалку и при непрерывном перемешивании загружают основание или смесь оснований. Затем включают подачу теплоносителя в рубашку реактора и хладагента в рубашку обратного холодильника. После нагревания смеси в реакторе до температуры синтеза в реактор через дозатор подают галогенированный карбен или смесь галогенированных карбенов до прекращения изменения давления. При этом образующийся газ через обратный холодильник выводят из зоны реакции.
Для очистки отходящего газа от примеси исходного галогенированного карбена используют любые известные специалисту методы, например газ пропускают через один или несколько реактивных скрубберов.
Для определения выхода целевого продукта газ после обратного холодильника конденсируют, конденсат взвешивают и проводят его ГЖХ-анализ. Выход целевого продукта рассчитывают по исходному галогенированному карбену.
Условия осуществления заявленного способа и результаты приведены в Таблице 1.
1. Способ получения соединения, имеющего структуру
,
где х - натуральное число от 0 до 4 включительно, a R независимо выбран из группы, состоящей из насыщенного С1-С4алкила, взаимодействием галогенированного карбена с основанием, отличающийся тем, что способ осуществляют в присутствии кукурбитурила, необязательно, в среде растворителя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кукурбитурил выбирают из кукурбит[n]урила, где n - натуральное число от 5 до 10 включительно, обозначающее число гликольурильных фрагментов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что х равно 0, и соединение, имеющее структуру
,
является циклопропеном.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что х равно 1, R - СН3, и соединение, имеющее структуру
,
является 1-метилциклопропеном.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что галогенированный карбен выбирают из 3-хлор-2-метилпропена или 3-бром-2-метилпропена.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что основание выбирают из амида натрия или из смеси амида натрия и 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазана.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют полярный апротонный органический растворитель.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила, необязательно, в среде растворителя получают 1-метилциклопропен.
