Способ получения 2(5н)-фуранона


 


Владельцы патента RU 2522598:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

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 области органического синтеза, а именно к способам получения 2(5Н)-фуранона, который нашел применение в качестве полупродукта для получения различных органических производных, рострегуляторов, пластификаторов, физиологически активных веществ, антимикробных фармацевтических препаратов.

Аналогом предлагаемого способа служит известный способ получения 2(5Н)-фуранона путем реакции глицидола (2,3-эпоксипропан-1-ола) с монооксидом углерода (СО) при 100°С при повышенном давлении в присутствии каталитического количества карбонильного комплекса кобальта формулы Co4(CO)12 в растворе безводного тетрагидрофурана. Основным продуктом реакции является 3-гидроксибутиролактон, который дегидратируют в присутствии полифосфорной кислоты с получением 2(5Н)-фуранона [патент США №4968817, C07D 307/04, 307/26, 1990].

Недостатками данного способа получения 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;

- используются достаточно высокие температура и давление, что увеличивает энергозатраты и также делает процесс небезопасным;

- использование дефицитного, дорогостоящего и малоустойчивого додекакарбонилтетракобальта в качестве катализатора.

Другим аналогом заявляемого способа получения 2(5Н)-фуранона является способ, основанный на использовании формальдегида в качестве исходного реагента. На начальной стадии взаимодействием формальдегида с этиловым эфиром пропиновой кислоты в присутствии бутиллития получают соответствующий этилпропиолат формулы CH2(OH)C≡CCOEt, который гидрируют в присутствии катализатора Линдлара (смесь палладия, оксида и ацетата свинца) с последующей кислотнокатализируемой циклизацией образующегося интермедиата в искомый 2(5Н)-фуранон [патент США №9116055, C07D 307/62, 307/36, 1991].

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

- длительность и многостадийность синтеза целевого продукта;

- использование катализатора Линдлара, содержащего дорогостоящий палладий и токсичные соединения свинца;

- необходимость применения специальных условий (безводных абсолютированных растворителей).

Наиболее близким к заявленному является способ получения 2(5Н)-фуранона, согласно которому фурфурол окисляют пероксидом водорода 15-30%-ной концентрации при температуре 60-70°С [авт. св. СССР №470516]. Данный способ принят за прототип.

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

- высокая экзотермичность реакции, в связи с чем процесс трудноуправляем и небезопасен, требует специального термостатирущего оборудования и постоянного контроля за его ходом;

- накопление в ходе реакции большого количества взрывоопасных фурановых пероксидов.

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

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.

Указанные технические результаты достигаются тем, что заявляемый способ получения 2(5Н)-фуранона включает взаимодействие 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.

Упрощение способа получения 2(5Н)-фуранона, повышение экологической и пожарной безопасности процесса достигаются благодаря впервые реализованному нами использованию условий электрохимического анодного окисления, химически инертных графитовых электродов, водного раствора пероксида водорода безопасной концентрации, содержащего в качестве электролита перхлорат щелочного металла. Предлагаемые нами, оптимальные условия температуры 40-60°С, силы тока 0,03 А обеспечивают повышенную, по сравнению с аналогами и прототипом, технологичность процесса и заметное сокращение расхода пероксида водорода по сравнению с прототипом. Заявляемое молярное соотношение фурфурола, пероксида водорода и перхлората щелочного металла, равное 1,0:(1,0-2,0):0,01, способствует полному взаимному превращению исходных реагентов.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков позволяет достичь заявляемых технических результатов.

Заявляемый способ получения 2(5Н)-фуранона иллюстрируется следующим примером.

В анодную ячейку при непрерывном перемешивании вносят 4,3 мл (0,052 моль) фурфурола и 8,4 мл (0,083 моль) 30%-го Н2О2. Затем приливают раствор 0,72 г KClO4 в 39,3 мл воды. В катодную ячейку помещают 50 мл 0,01 М раствора KClO4∙3Н2О. Электролитические ячейки погружают в водяную баню. Ячейки плотно закрывают крышками с заранее установленными графитовыми электродами и проверенным ртутным термометром до 100°С. Электроды подключают к собранной электрической цепи, включающей регулируемый источник питания постоянного тока. Электрическую цепь замыкают U-образным электролитическим ключом, заполненным раствором агар-агара в 3%-ном NaCl. Включают мешалку, нагрев на водяной бане и источник питания. Реакцию ведут 14 ч при 50°С, постоянном перемешивании и силе тока 0,03 А до полного превращения реагентов. По окончании реакции электролизат охлаждают до комнатной температуры, нейтрализуют кислоты раствором NaHCO3 до нейтральной среды и концентрируют на роторном испарителе. Остаток, в объеме 20-30% от исходного, помещают в делительную воронку и экстрагируют несколькими порциями CCl4. Экстракт сушат над безводным Na2SO4, упаривают досуха, перегоняют при пониженном давлении, получают 2(5Н)-фуранон с выходом 42% от теории в виде светло-желтого масла с Ткип 86-87°С (12 мм рт.ст.), nD20 1.4650. Выход 2(5Н)-фуранона в зависимости от условий электросинтеза и соотношения реагентов представлен в табл.1.

Найдено, %: С 57,14; Н 4,79. Вычислено, %: С 57,33; Н 4,96. ИК-спектр, см-1: 1643 (С=С), 1740 и 1780 (С=O сложноэфирной группы α,β-ненасыщенных γ-лактонов) и 1030-1170 (С-О-С).

ПМР-спектр, σ, м.д. (в CDCl3): 4.95 т (2Н, Н5), 6.13 д.д (1Н, Н4, J4,5 1.2), 7.86 д.д (1Н, Н3, J3,4 6.0, J3,5 1.2).

Контроль за полнотой расходования фурфурола и пероксида водорода осуществляют методами УФ-спектроскопии, ГЖХ 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 Мольное соотношение С4Н3ОСНО:H2O2:KClO4∙3H2O Время реакции, ч* Выход продукта, % от теории
40 1,0:1,6:0,01 16 39
50 1,0:1,6:0,01 14 42
60 0,03 1,0:1,6:0,01 12,4 37
50 1,0:1,0:0,01 14,4 35
50 1,0:2,0:0,01 13,3 30

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

Следовательно, результаты примера 1 (табл.1) показывают границы использования и подтверждают указанные выше преимущества заявляемого способа получения 2(5Н)-фуранона по сравнению с прототипом и аналогами.

Способ получения 2(5Н)-фуранона, характеризующийся взаимодействием 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.



 

Похожие патенты:
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.

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 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