Способ получения 1,5,8-пара-ментатриена

Изобретение относится к способу получения 1,5,8-n-ментатриена в реакциях превращения карвона или карвеола в присутствии катализатора. Способ характеризуется тем, что реакцию превращения карвона или карвеола осуществляют в сверхкритическом двухкомпонентном растворителе, который включает в себя CO2 и изопропиловый спирт при температуре 220-300°C и давлении 150-200 атм на гетерогенном катализаторе оксиде алюминия Al2O3. Использование настоящего способа позволяет увеличить скорость химического процесса, позволяет непрерывно получать целевой продукт и контролировать селективность его образования. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, а именно к способам их получения в новых реакционных средах-растворителях с участием гетерогенных катализаторов, выбору условий проведения реакций, в частности превращений терпеновых соединений и их кислородсодержащих производных.

1,5,8-n-Ментатриен формулы 1 [2-метил-5-(проп-1-ен-2-ил)циклогекса-1,3-диен] {схема 1) используется в синтезе природных соединений и их аналогов (М.Roenn, P.G.Andersson, J.-E.Baeckvall, Acta Chemica Scandinavica, 1998, 52, 524), в том числе обладающих ценными органолептическими свойствами (S.Serra, I.Nobile, Tetrahedron: Asymmetry, 2011, 22, 1455) или высокой биологической активностью (К.С.Nicolaou, T.R.Wu, D.Sarlah, D.M.Shaw, E.Rowcliffe, D.R.Burton, J. Am. Chem. Soc, 2008, 130, 11114).

Соединение 1 может быть синтезировано из карвона 2 в соответствии со Схемой 1 (S.Serra, I.Nobile, Tetrahedron: Asymmetry, 2011, 22, 1455; M.Roenn, P.G.Andersson, J.-E.Baeckvall, Acta Chemica Scandinavica, 1998, 52, 524). Недостатками этого метода являются его двухстадийность, необходимость применения пожароопасных литийорганических соединений, а также необходимость использования абсолютных растворителей и инертных газов

Схема 1

В работе (U.Kobold, О.Vostrowsky, H.J.Bestmann, K.H.Kubeczka, Lieb. Ann. Chem., 1987, 557) было зафиксировано образование соединения 1 из карвеола 3 в испарителе газового хроматографа, куда предварительно был помещен Al2O3, однако основным продуктом превращения был n-цимол 4 (Схема 2), содержание которого превышало содержание 1,5,8-n-ментатриена 1 в два раза

Схема 2

Изобретение решает задачу эффективного синтеза 1,5,8-n-ментатриена 1 из карвона 2 или карвеола 3 с высокой производительностью в непрерывном режиме за времена контакта в несколько минут в одну препаративную стадию.

Для решения этой задачи используются:

1) сверхкритический двухкомпонентный растворитель, включающий в себя CO2 и изопропиловый спирт;

2) гранулированный оксид алюминия Al2O3 в качестве катализатора, обеспечивающий и проведение восстановления карвона 2 в карвеол 3, и дегидратацию карвеола 3 в 1,5,8-n-ментатриен 1;

3) трубчатый реактор проточного типа, что позволяет проводить превращения за короткие времена контакта.

Способ получения 1,5,8-n-ментатриена 1 из карвона 2 осуществляют в сверхкритическом растворителе с применением экспериментальной установки на основе трубчатого реактора проточного типа, содержащего гранулированный гетерогенный катализатор Al2O3. Исходную смесь подают в реактор двумя потоками. Первый поток - сверхкритический CO2 (расход 5.0 мл/мин) - при помощи шприцевого насоса подают в смеситель, расположенный на входе в реактор, через теплообменник, где нагревают до температуры реакции. Второй поток (расход 3.0 мл/мин) - раствор карвона 2 в изопропиловом спирте - подают в тот же смеситель при помощи поршневого насоса. Применение CO2 в качестве компонента комплексного растворителя позволяет проводить превращения при более низких температурах за счет снижения критических параметров.

Реакцию проводят в интервале температур T=220-300°C, предпочтительно 260°C и давления P=150-200 атм. Время контакта составляет менее 6 мин. Реакционную смесь на выходе реактора охлаждают и собирают. Состав жидких продуктов реакции анализируют методом хроматомасс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent 6890N с квадрупольным масс-анализатором Agilent 5973N в качестве детектора. Для анализа используют кварцевую колонку HP-5MS (сополимер 5%-дифенил-95%-диметилсилоксана) длиной 30 м, внутренним диаметром 0.25 мм и толщиной пленки неподвижной фазы 0.25 мкм. Развертка - от m/z 29 до m/z 500. Качественный анализ продуктов реакции осуществляют сравнением полных масс-спектров с соответствующими литературными данными и с данными библиотек NIST (190825 соединений) и Wiley7 (375000 масс-спектров). Состав смесей рассчитывают, исходя из площадей пиков компонентов в хроматограммах.

Конверсия карвона составляет 83%, селективность по 1,5,8-n-ментатриену 1 составляет 46%, дигидрокарвеолу 5-37% и карвеолу 3-17% (схема 3). Учитывая значительную разницу в температурах кипения, соединение 1 может быть легко отделено от исходного карвона 2 и спиртов 3 и 5.

Очевидно, на первой стадии реакции протекает восстановление карвона 2 в карвеол 3 по реакции Меервейна-Пондорфа-Верлея, в качестве восстановителя выступает изопропиловый спирт, который превращается в ацетон. Далее карвеол 3 подвергается дегидратации в 1,5,8-n-мептатриен 1

Схема 3

Образующийся в качестве промежуточного продукта карвеол 3 также может быть превращен в 1,5,8-n-ментатриен 1. Например, при проведении реакции с использованием в качестве исходного соединения карвеола 3 в описанной выше установке при 260°C, конверсия карвеола 3 составляет 87%, а селективность по 1,5,8-n-ментатриену 1-47%.

Для получения (4S)- или (4R)-энантиомера соединения 1 нужно использовать в качестве исходных соединений соответствующие энантиомеры карвона 2 или карвеола 3.

Таким образом, предложенный метод позволяет получать 1,5,8-n-ментатриен 1 из карвона 2 с приемлемым выходом в одну препаративную стадию за времена контакта менее 6 мин без использования дорогостоящих реагентов и взрывоопасных растворителей.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Синтез 1,5,8-n-ментатриена 1 исходя из карвона 2.

Превращение карвона 2 в 1,5,8-n-ментатриен 1 осуществляют с применением экспериментальной установки с использованием трубчатого проточного реактора (6.0×8.0 мм, длина 3.0 м), загруженного гранулированным гетерогенным катализатором оксидом алюминия Al2O3 объемом 42 см (39.1 г) В реактор загружают Al2O3 (Macherey-Nagel, pH 7±0.5, свободная поверхность по BET - 130 м2/г) с размером зерна 50-200 мкм.

Исходную смесь подают в реактор двумя потоками. Первый поток - сверхкритический CO2 (расход 5.0 мл/мин) - при помощи шприцевого насоса подают в смеситель, расположенный на входе в реактор, через теплообменник, где нагревают до температуры реакции. Второй поток (расход 3.0 мл/мин) - 1%-ный раствор карвона 2 в изопропиловом спирте подают в тот же смеситель при помощи поршневого насоса.

Реакцию проводят в интервале температур T=220-300°C и давления P=150-200 атм. Время контакта составляет ~ 5.3 мин. Реакционную смесь на выходе реактора охлаждают, собирают и отправляют на анализ.

Конверсия карвона составляет 83%, селективность по 1,5,8-n-ментатриену 1 составляет 46%, дигидрокарвеолу 5 - 37% и карвеолу 3 - 17% (схема 3).

Пример 2. Синтез 1,5,8-n-ментатриена 1 исходя из карвеола 3.

Превращение карвона 3 в 1,5,8-n-ментатриен 1 осуществляют с применением экспериментальной установки с использованием трубчатого проточного реактора (6.0×8.0 мм, длина 3.0 м), загруженного гранулированным гетерогенным катализатором оксидом алюминия Al2O3 объемом 42 см (39.1 г). В реактор загружают Al2O3 (Macherey-Nagel, pH 7±0.5, свободная поверхность по BET ~ 130 м/г) с размером зерна 50-200 мкм.

Исходную смесь подают в реактор двумя потоками. Первый поток - сверхкритический CO2 (расход 5.0 мл/мин) - при помощи шприцевого насоса подают в смеситель, расположенный на входе в реактор, через теплообменник, где нагревают до температуры реакции. Второй поток (расход 3.0 мл/мин) - 1%-ный раствор карвеола 3 в изопропиловом спирте подают в тот же смеситель при помощи поршневого насоса.

Реакцию проводят в интервале температур T=220-300°C и давления P=150-200 атм. Время контакта составляет ~ 5.3 мин. Реакционную смесь на выходе реактора охлаждают, собирают и отправляют на анализ.

Конверсия карвеола составляет 87%, селективность по 1,5,8-n-ментатриену 1 составляет 47%, дигидрокарвеолу 5 - 5% и n-цимолу 4 - 18%.

Как видно из описания, изобретение решает задачу контролируемого одностадийного получения 1,5,8-n-ментатриена 1 в реакциях превращения карвона 2 или карвеола 3 в выбранном сверхкритическом растворителе на гетерогенном катализаторе Al2O3 и направлено на получение ценного промежуточного соединения для парфюмерно-косметического и фармацевтического применения.

Осуществление химических превращений в сверхкритических флюидах-растворителях может быть положено в основу современных технологий получения широкого класса промышленно важных органических соединений, лекарственных и душистых веществ.

1. Способ получения 1,5,8-n-ментатриена в реакциях превращения карвона или карвеола в присутствии катализатора, отличающийся тем, что реакцию превращения карвона или карвеола осуществляют в сверхкритическом двухкомпонентном растворителе, который включает в себя CO2 и изопропиловый спирт при температуре 220-300°C и давлении 150-200 атм на гетерогенном катализаторе оксиде алюминия Al2O3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ осуществляют в трубчатом реакторе проточного типа.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения 2,6-диизоборнил-4-гидрокси-4-метил-2,5-циклогексадиен-1-она. .
Изобретение относится к нефтехимической промышленности, к процессу синтеза циклических димеров бутадиена-1,3: 4-винилциклогексена-1 и циклооктадиена-1,4. .

Изобретение относится к области органического синтеза полиядерных углеводородов. Предлагается способ синтеза трифенилена путем взаимодействия на первой стадии циклогексанона последовательно с NaOH, полифосфосфорной кислотой с получением додекагидротрифенилена, который на второй стадии обрабатывают катализатором в атмосфере аргона.
Изобретение относится к способу получения н-гептадекана гидродеоксигенированием стеариновой кислоты. Способ включает проведение процесса в 4-6% растворе стеариновой кислоты в додекане в присутствии палладиевого катализатора в количестве 11-13% от массы стеариновой кислоты, который нанесен на сверхсшитый полистирол марки MN270, при этом процесс осуществляют в атмосфере водорода при давлении 0.5-0.7 МПа и при температуре 250-260°С.

Изобретение относится к способу получения стирола каталитическим превращением соответствующего ацетофенона в реакторе проточного типа. .

Изобретение относится к одностадийному способу газофазного получения изопрена, включающему взаимодействие формальдегида с изобутиленом, или изобутилен содержащим сырьем, или производными изобутилена в присутствии катализатора, характеризующемуся тем, что взаимодействие проводят в присутствии твердофазного катализатора, содержащего фосфаты, выбранные из ряда фосфатов циркония, ниобия или тантала.
Изобретение относится к двум вариантам способа селективного получения углеводородов, пригодных для дизельного топлива, один из которых характеризуется тем, что в данном способе есть стадии, на которых проводится реакция декарбоксилирования/декарбонилирования, посредством введения сырья, происходящего из возобновляемых источников и содержащего в себе С8-С24 жирные кислоты, сложные эфиры C8-C24 жирных кислот, триглицериды C8-C24 жирных кислот или соли металлов С8-С24 жирных кислот или их сочетание, и, при желании, растворитель или смесь растворителей, вводят во взаимодействие с гетерогенным катализатором, который, при необходимости, предварительно обработан водородом при температуре 100-500°С перед вступлением в контакт с сырьевым материалом, который содержит в себе от 0,5% до 20% одного или нескольких металлов, принадлежащих к группе VIII, выбранных из платины, палладия, иридия, рутения и родия или от 2% до 55% никеля на носителе, выбранном из оксидов, мезопористых веществ, углеродсодержащих носителей и структурных носителей катализатора, при температуре 200-400°С и давлении от 0,1 МПа до 15 МПа, для получения смеси углеводородов в качестве продукта.

Изобретение относится к способу получения высококачественного насыщенного базового масла или компонента базового масла на основе углеводородов. .

Изобретение относится к способу получения изопрена из изобутенсодержащих С4 углеводородных смесей и формальдегида путем химического превращения в присутствии кислотного водорастворимого и/или твердого катализатора как минимум в трех реакционных зонах, в первой из которых осуществляют извлечение изобутена из углеводородной смеси с помощью гидратации, во второй - образование полупродуктов, способных далее разлагаться в изопрен, и третьей - разложение полупродуктов с последующим разделением полученных в этой зоне реакционных смесей и рециркуляцией как минимум части выделяемого изобутена в зону синтеза полупродуктов, при этом часть исходного формальдегида подают в зону извлечения изобутена, реакционную массу указанной зоны расслаивают на водный и органический потоки, водный поток, содержащий как минимум третбутанол, 3-метилбутандиол-1,3 и 4,4-диметилдиоксан-1,3, и остальную часть исходного формальдегида направляют в зону синтеза полупродуктов, из зоны синтеза полупродуктов выводят водный и органический потоки, которые направляют в зону разложения, возможно, предварительно пропуская через зону гидролиза, а органический поток зоны извлечения изобутена подают в узел отгонки углеводородов C4 и остаток после отгонки углеводородов C4, содержащий как минимум третбутанол и 4,4-диметилдиоксан-1,3, направляют в зону синтеза полупродуктов, и/или в зону разложения, и/или в зону гидролиза.

Изобретение относится к способу получения изопрена на основе взаимодействия формальдегида и изобутена и/или трет-бутанола, осуществляемый в присутствии кислотного катализатора и воды при повышенных температурах в две последовательные стадии, на первой из которых проводят синтез полупродуктов и на второй стадии проводят разложение полупродуктов в смеси с другими компонентами, присутствующими в реакционной массе первой стадии, с отбором с верха реактора второй стадии продуктов реакции и части воды и выделением из продуктов реакции изопрена, заключающийся в том, что разложение полупродуктов проводят в вертикальном аппарате, имеющем в нижней части обогреваемую кожухотрубчатую зону с числом распределенных по сечению трубок не менее 10, и расположенную выше нее реакционную зону, сообщающуюся с трубным пространством кожухотрубчатой зоны и содержащую жидкость, из верхней указанной реакционной зоны и/или соединенной с ней сепарационной зоны осуществляют принудительную рециркуляцию жидкости в нижнюю часть указанного аппарата, сообщающуюся с трубным пространством.

Изобретение относится к способу получения изопрена на основе жидкофазного взаимодействия формальдегида и изобутена при кислотном катализе в присутствии воды при повышенной температуре, включающем две последовательные стадии химического превращения, на первой из которых проводят преимущественно синтез полупродуктов и на второй стадии проводят разложение полупродуктов с образованием изопрена, выводимого в составе парового потока, и осуществляют как минимум последующее разделение реакционных продуктов, причем разложение полупродуктов проводят в реакционной системе, включающей как минимум обогреваемую через межтрубное пространство кожухотрубчатую реакционную зону и соединенную с ее трубным пространством барботажно-реакционную зону, объем жидкости в которой как минимум в 1,2 раза, предпочтительно в 1,5-3 раза, превышает объем жидкости в трубах кожухотрубчатой реакционной зоны.

Предлагаемое изобретение относится к области получения катализаторов синтеза низших олефинов, а именно этилена и пропилена, из сырья, не являющегося нефтяным. Катализатор синтеза низших олефинов из диметилового эфира на основе цеолита типа пентасила с мольным отношением SiO2/Al2O3=37, содержащего не более 0,04 мас.% оксида натрия, содержит также оксид циркония и/или оксид лантана, связующее - оксид алюминия, и дополнительно оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия - 32,0-34,0, оксид циркония и/или оксид лантана - 0,1-0,5, оксид магния - 0,1-2,0, цеолит - остальное.

Изобретение относится к способу получения 1,5,8-n-ментатриена в реакциях превращения карвона или карвеола в присутствии катализатора. Способ характеризуется тем, что реакцию превращения карвона или карвеола осуществляют в сверхкритическом двухкомпонентном растворителе, который включает в себя CO2 и изопропиловый спирт при температуре 220-300°C и давлении 150-200 атм на гетерогенном катализаторе оксиде алюминия Al2O3. Использование настоящего способа позволяет увеличить скорость химического процесса, позволяет непрерывно получать целевой продукт и контролировать селективность его образования. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Наверх