Способ получения -бутиролактона

 

ОП И4:АН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i,) 523О93

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.12.74 (21) 2084643/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 11.08.76 (51) М. Кл С 07D 307/04

1осударствениьа комитет

Совета Министров CCCP пв делам изейретеиий и еткрытий (53) УДК 547.314,07 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И, Кирсанова, М. Г. Смирнова, В. А. Смирнов и Д. П. Семченко (71) Заявитель

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ у-БУТИРОЛАКТОНА

Изобретение относится к способу получения лактонов, а именно у-бутиролактона, который находит широкое применение как полупродукт для получения высокомолекулярных соединений и физиологически активных веществ.

Известен способ получения у-.бутиролактона путем окисления тетрагидрофурана четырехокисью рутения в присутствии растворителя (1).

Способ технологически сложен ввиду использования четырехокиси рутения.

Известен также способ получения у-бутиролактона путем окисления тетрагидрофурана кислородсодержащим газом в присутствии катализатора, например стеаратов кобальта, марганца, меди при повышенной температуре и давлении.

Выход 90% от теории (2).

В процессе по известному способу применяют относительно высокое давление (до 50 ат) кислородсодержащего газа при температуре до 200 С, что усложняет технологический процесс. Кроме того, выход целевого продукта составляет 90% от теоретического.

С целью упрощения технологического процесса и увеличения выхода целевого продукта по предлагаемому способу окисление осуществляют электрохимическим путем на аноде в электролите, содержащем бромистые соли щелочных или щелочноземельных металлов.

Предпочтительно процесс ведут на платиновом аноде при плотности тока 0,15 — 1 а/см- .

Проведение электрохимического окисления тетрагидрофурана в водной среде исключает

5 применение органических растворителей, позволяет избежать высокого давления и температуры, повысить выход целевого продукта до

99% от теоретического.

П р и м ер 1. В катодное пространство стек10 лянного термостатированного электролизера, отделенное керамической диафрагмой, заливают 50 мл 1н. водного раствора КВг. В анодное пространство заливают 150 мл 1н КВг и добавляют 1 моль/л (10,3 г) 1ГФ. В качестве

15 электродов используют платиновые пластинки и пропускают ток силой 3 а в течение 5,4 час (16,2 а час) при 52 С. Анализ анолита показывает, что за время электролиза образуется

23,7 г у-бутиролактона. Выход бутиролактона

20 по веществу 99%, по току 92%.

Пример 2. В том же электролизере проводят электролиз, заливая в катодное пространство 50 мл водного раствора, содержащего

1 í. NaqSO4 и 1н. КВг. В анодное пространст25 во заливают 250 мл водного раствора, содержащего 1н. Na SO4 и КВг с добавлением

1 моль/л 1ГФ. Электролиз ведут в течение

7,7 час, при плотности тока 1 а/см, пропускают 25,4 а час при 37 С. Анализ анолита пока30 зывает, что за время электролиза образуется

523093

Составитель В. йотоцкии

Текред М. Семенов

Корректор М. Лейзерман

Редактор T. Никольская

Заказ 1635/16 Изд. № 1507 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

21,6 r у-бутиролактона. Выход продукта по веществу составляет 90%, по току 97%.

Пример 3. В стеклянный термостатированный электролизер без диафрагмы с платиновыми электродами заливают 100 мл водного раствора 1 н. КВг, содержащего 1 м/л (7,2 г)

ТГФ, и пропускают 13 час ток плотностью

0,17 а/см при 50 С. В результате электролиза образовалось 20,6 г у-бутиролактона. Выход продукта по току составляет 84%, по вещест- 10 ву 86 %.

Пример 4. В катодное пространство стеклянного термостатированного электролизера с керамической диафрагмой наливают 50 мл водного раствора 1 н. КВг, в анодное — 150 мл Г5 водного раствора, содержащего 1 н. КВг с добавлением 5 м/л ТГФ (54 г). В качестве электродов используют платиновые пластины.

Пропускают ток плотностью 0 15 а/см в течение 26,8 час при температуре 52 С. Анализ 20 анолита показывает, что за время электролиза образуется 58 г у-бутиролактона, выход по току составляет 90%.

Образовавшийся в результате электролиза у-бутиролактон выделяют следующим обра- 25 зом. Раствор, находящийся в анодном пространстве, подвергают перегонке с целью выделения азеотропа ТГФ с водой и остаточной воды. К кубовому остатку добавляют 50 мл у-бутиролактона. Раствор охлаждают водой со 30 льдом. Выпадающие кристаллы КВг отделяют фильтрованием, а фильтрат подвергают перегонке с целью выделения чистого у-бутиролактона. Температура кипения получившегося продукта 203 С; показатель преломления — 35

1,4350. Отогнанный азотроп ТГФ с водой и отфильтрованные кристаллы КВг вновь могут быть использованы в синтезе.

Пример 5. В катодное пространство описанного в примере 4 электролизера заливают

50 мл водного раствора 1 í. NaqSO4, в анодное — 250 мл водного раствора 1 н. CaBr>, содержащего 1 м/л ТГФ (18 г) . В качестве электродов используют платиновые пластины.

Электролиз ведут в течение 7,7 час при плотности тока 1 а/смз при 45 С. Анализ анолита показывает, что за время электролиза образуется 18,2 г у-бутиролактона. Выход продукта по току составляет 85%.

Формула изобретения

1. Способ получения у-бутиролактона окислением тетрагидрофурана, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и увеличения выхода целевого продукта, окисление осуществляют электрохимическим путем на аноде в электролите, содержащем бромистые соли щелочных или щелочноземельных металлов.

2. Способ по п. 1, от л ич а ю щи и ся тем, что процесс ведут на платиновом аноде при плотности тока 0,15 — 1 а/см .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения: (1) . L. М. В erkowi tz а п d R. N. Rul an der

Use of Ruthenium Tetroxide as à Multi — purpose oxidant, J. Am. Chem. Sol., 80, № 24, 6682 (1958) (2j. Патент ФРГ, № 1222034, кл. 12011, 1967 г.