Способ получения 2,2,6,6-тетраметил4-оксопиперидина

 

Стиоз Севетскид

Социалистических

Реслублин

ОПИСАНHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ О 167О217

° з --;-,- f (51) М. Кл.

С 07 D 211/74

К ПАТЕНТУ (6l ) Дополнительный к патепту— (22) Заявлено 210674 (2!) 2035052/23-04 (23) Приоритет — (32) Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) ("З) УЛК 547.824. .07(088.8) Опубликовано 2506.79. Б оллетень № 23

Дата опубликования описания 30.06.79

Иностранцы

Иван Орбан, Ханнс Линд, Хаймо Брунетти, Ян Роды и Михаель Разбергер (Швейцария) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Циба-Гейги AI" (Швейцария) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2, 2, 6, 6-ТЕТРАИЕТИЛ-4-ОКСОПИПЕРИДИНА

Предлагается улучшенный способ получения 2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина, который может найти применение в химической промышленности.

Известен способ полу ения 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина (триацетонамина), заключающийся в том, что ацетонин подвергают действию кислоты Льюиса в присутствии воды (1).

Однако используемый в качестве ис-10 ходкого соединения ацетонин получают иэ ацетона и аммиака, à его выделение и очистка требуют значительных затрат труда.

Попытка объединить эти стадии, т.е.осуществить получение 2,2,6,б-тетраметил-4-оксопиперидина непосредст= венно из аммиака беэ выделения ацетонина, привела к реакционным смесям, выделение триацетонамина из которых сложно, связано с большими затратами, а выходы продукта низкие.

Лучшим из таких способов является способ получения 2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина, заключающийся в 25 том, что ацетон подвергают каталитической конденсации с аммиаком в присутствии хлористого алюминия, взятого обычно в количестве 0,2-1,4%, возможно в инертном органическом раство-З) рит еле, например бензоле, лучше при

60-80 С. Однако выход целевого продукта не превышает ЗЗЪ от теоретического (2) .

С целью повышения выхода целевого продукта и расширения сырьевой базы процесса, предлагается способ полученияя 2, 2, 6, б-тетpaverил-4-оксопиперидика, заключающийся в том, что ацетон или его смесь с диацетоновым спиртом или продуктом кислой конденсации ацетона подвергают каталитической конденсации с аммиаком в присутствии катализатора — протонной кислоты или ее соли с аммиаком или аэотсодержащим органическим основанием или трехфтористого бора, взятого обычно в количестве 0,2-12 мол.%, считая на используемый ацетон. В качестве катализатора обычно применяют соли хлористоводородной, бромистоводородной,йодисто ,водородной, азотной, бенэолсульфоновой, п-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорсульфоновой или циануксусной кислоты с аммиаком или триэтиламином, а также сами кислоты такие как хлористоводородная, муравьиная, уксусная, малоновая, янтарная, малеиновая, бензойная, коричная; бен670217 золсульфоновая или и-толуолсульфоновая кислоты.

Примерами таких протонных кислот, применяемых в качестве кислых катали" заторов, являются в частности минеральные кислоты, например соляная, бромистоводородная, йодистоводород- 5 ная, азотная, серная и фосфорная кислоты,а также сульфоновые,например алифатические или ароматические сульфоновые кислоты,а именно метансульфоновая, бензолсульфоновая,п-толуолсульфоновая или нафталинсульфоновая кислота, фосфоновые и фосфиновые кислоты, например алифатические или ароматические, такие как метил-, бензил- или фенилфосфоновая кислота или диметил-, диэтилили фенилфосфиновая кислота, карбоновые кислоты, например одноосновные, двухосновные или трехосновные алифатические или ароматические карбоновые кислоты, а именно насыщенные или ненасыщенные одноосновные алифатические карбоновые кислоты с 1-18 атомами углерода, например муравьиная, уксусная, хлоруксусная, дихлоруксусная, трихлоруксусная, пропионовая, масляная, лауриновая, пальмитиновая, стеариновая, 25 акриловая, метакриловая и коричная кислоты, насыщенные и ненасыщенные двухосновные алифатические карбоновые кислоты, например щавелевая, малоновая, янтарная, адипиновая, себацино- 3Q вая, винная, яблочная, фумаровая и малеиновая кислоты, трехосновные алифатические карбоновые кислоты, в частности лимонная кислота, одноосновные ароматические карбоновые кислоты, 35 например в соответствующем случае заме@енная бензойная и нафтойная кислоты, и двухосновные ароматические карбоновые кислоты, например фталевая и терефталевая кислоты. 40

Предпочитают одноосновные и двухосновные алифатические или ароматические карбоновые кислоты и одноосновные ароматические сульфоновые кислоты, например уксусную, янтарную, малеино-

45 вую, бенэойную, 0 --йодбензойную,я -метилбензойную, и- Р -бутилбензойную, и-толуолсульфоновую и коричную кислоты. В качестве органических оснований пригодны алифатические, алициклические и ароматические первичные, вторич50 ные и третичные амины, насыщенные и ненасыщенные азотные основания, мочевина, тиомочевина и основные ионообменные смолы. Так иэ алифатических первичных аминов можно перечислить, 55 например, метиламин, этиламин, н-бу- . тиламин, октиламин, додециламин и гексаметилдиамин, иэ алифатических вторичных аминов, например, диэтиламин, ди-Н-пропиламин и диизопропиламин, из алифатических третичных аминов, например, триэтиламин, из алициклических первичных аминов, например, циклогексиламин, из ароматических первичных аминов, например, анилин, толуидин, нафтиламин и бензидин, из ароматических вторичных аминов, например, N-метиланилин и дифениламин, из ароматических третичных аминов, например, N

N-диэтиланилин, из насыщенных и ненасыценных азотных оснований, в частности из гетероциклических оснований, например, пирролидин, пиперидин, N-метил-2-пирролидин, пиразолидин, пиперазин, пиридин, пиколин, индолин, хинуклидин, морфолин, N-метилморфолин, 1,4-диазабицикло-(2 2„2)-октан и триацетонамин, мочевину, тиомочевину и сильно- и слабоосновные ионообменные смолы. Предпочитают также ацетонин, диацетонамин и триацетонамин. Предпочтительными солями являются циклогексиламинформиат, пиридинформиат, пиридин-л-толуолсульфат, ОО-н-бутиламиноацетат, ди-н-бутиламинбензоат, морфолинсукцинат, морфолинмалеат, тризтиламинацетат, триэтиламинсукцинат, триэтиламинмалеат, анилинацетат, триацетон амин-и-толуолсульфонат и ацетонингидрохлорид.

Эти катализаторы применяют обычно в количестве 2-5 мол.Ъ, Процесс можно вести под давлением например, 1-30 ати, в частности 110 ати, лучше всего 1-3 ати, В этом случае возможны температуры выше 60 С. о

Выделять целевой продукт можно известными методами, например прибавлением воды и выделением в качестве гидрата или же прибавлением кислоты, например соляной, серной или щавелевой кислоты, с выделением в „.виде соли, при прибавлении избытка щелочи, в частности концентрированной щелочи, например водного раствора едкого натра или калия, и выделением в виде органического слоя, или же дистилляцией, в соответствую нем.случае после нейтрализации катализатора путем прибавления основания, например гидроокиси натрия, гидроокиси калия или карбоната натрия.

Применяемый ацетон может содержать некоторое количество воды и/или продуктов конденсации ацетона, например диацетонового спирта, окиси мезитила, форона, диацетонамина и/или триацетондиамина.

Предпочтительными продуктами конденсации ацетона являются окись мезитила, диацетоновый спирт Таким образом, можно применять получаемый при перегонке дистиллят в качестве сырья, что уменьшает расход ацетона.

Если содержание воды в реакционной среде слишком сильно повышается, например при такой рециклизации, что рекомендуется удалить часть воды из реакционной смеси. Это можно осуществить прибавлением к реакционной смеси концентрированной щелочи, например раствора едкого натра, и после veganroro перемешивания водный слой отдел яют..

670217 оличестно

Выход 2,2,6,6-е л-4-окна (выиде гид), г

Колк чест

Пример цетон торой ии, г

342

402

314

При проведении предлагаемого способа можно также применять органические растворители.

Особенно пригодны, например, углеводороды, ароматические, например, бензол, толуол и ксилол, и алифатические, например гексан, гептан и ци ) клогексан, хлорированные углеводороды, например, хлористый метилен, трихлорэтан, тетрахлорметан, хлороформ, хлористый этилен и хлорбензол, а также эфиры, например тетрагидрофуран, диоксан и диэтиловый эфир, нитрилы, например ацетонитрил, а .также апротонные полярные растворители, такие как сульфолан, нитрометан, диметилформамид, диметилацетамид, тетраметилмочевина, амид гексаметилфосфорной кислоI5 ты и диметилсульфоксид, особенно предпочтительно спирты, например моноили полифункциональные, неэамещенные или замешенные алифатические спирты, например низшие алканолы, такие как метанол, пропанол, изопропанол и бутанол, а также циклогексанол, бен— зилоный спирт, монометилоный эфир эти— ленгликоля, гл»»коль и пропан-1, 3-диол, прежде нсего содержащий 1-4 ато- 25 ма углерода, спирт, например метанол, а также диацетоновый спирт, форон, диацетонамин, триацетонамин и мезитилоксид. Пригодны и смеси указанных растворителей. 30

Пример 1. Суспензию, состоящую из 11 г хлористого аммония, 340 r ацетона и 64 г метанола, насыщают аммиаком в течение 12 ч при 13-17 C.

После этого полученное бесцветное масло прибавляют к 350 г ацетона и при перемешивании выдерживают 15-20 ч при 50-55О С. Удаляют избыток растворителей н вакууме и к красноватому остатку прибавляют 36 г воды. »ачинающуюся при 0 — 5 С кристаллизацию заверо, . 40 шают двухчасовым перемешн вани ем.

5 900

6 1140 70

7 670 45 э5

П р и м e p U. Суспензию, состоящую из 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 r метанола, насыщают аммиаком н течение 4 ч при 13-17ОС, К полученному бесцветному маслу прибавляют 900 г ацетона и при перемешивании выдерживают 15-20 ч при 50-55ОС.

Через б ч значение рЛ раствора доводят до 8,5 — 8,6 введением приблизительно 23 r газообразного хлористового водорода. В конце реакции значение

Получают 286 г (82%) 2 2 б 6-тетраметил-4-оксопи периди н -гидрата, т. пл.55-60 С н виде слабо-желтых1 кри ст аллон .

Продукт получают н виде оксалата с

=eмпературой разложения 180ОС, если реакционную смесь нейтрализуют щавелевой кислотой.

Пример 2. Поступают аналогично примеру 1, однако на второй стадии прибавляют вместе с ацетоном

1,3 r эфирата трехфтористого бора.

Получают 84,6Ъ 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина.

Пример 3. Поступают аналогично примеру 1, но вместо хлористого аммония применяют 1,3 r эфирата трехфтористого бора. da второй стадии процесса к реакционной смеси прибавляют вместе - ацето.н ом,11 г хлористого ам;,оння.

Пример ы 4-7. Суспензию, состоящую иэ 11 г хлористого аммония, 340 r ацетона и 64 г метанола, насыщ::мт аммиаком B течение 12 I при 1317 С, полученное бесцветное масло прибавляют к 900 г ацетона и выдерживают при перемешивании 15 — 20 ч при с

50-55 С. После первых б ч к раствору прибавляют по каплям в течение 1-2 ч

70 г 97%-ной серной кислоты. В конце реакции значение рЛ реакционной смеси доводят в течение 1-2 ч 97%-ной серной кислотой до 4, 5 —

Полученную суспензию г1»дросульфата

2, 2, 6, 6-тетраметил--4-окс л ипеоидина о

Р фильтруют при 5-10 C и промывают ацетоном. Получают б 55 г гидросульфата, что соответствует 381 г 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперицина.

Процесс ведут, как указано раньше, однако на BTQpoA стадии применяют указанные в таблице количества ацетона и серной кислоты.

prI реакционной смеси доводят хлористым нодородом в течение 1-2 ч до 5-6.

Получаемую суспензию гидрохлорида 2,,2,6,б-тетраметил-4-оксопиперидина фильтруют и промывают ацетоном. Получают 400 г гидрохлорида, что соответствует 293 г 2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина.

Иэ маточного раствора выделяют после отгонки воды и метанола и разбав ления остатка ацетоном еще 95 r гид670 рохл ори да, который соот вет ст вуе т .70,0 r 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина.

Пример 9. В смесь, состоящую из 126 г ацетона, 22,5 г метанола-и 4,7 r хлористого аммония, вводят в течение 4 ч при 13-17ОС 40 r аммиака. Реакционную смесь перемешивают еще 30 мин при той же температуре и прибавляют 220 г диацетонового спир та и 110 r ацетона, нагревают в течение 1 ч до 55 С и выдерживают 12 ч при этой температуре. После фракционированной перегонки получают 125 r

2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина.

Пример 10. Суспенэию, состоящую иэ 11 г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 r метанола, насыщают аммиаком в течение 4 ч при 1317 С. К полученному бесцветному маслу прибавляют 900 r ацетона и при перемешивании выдерживают 15 — 20 ч при

50 55 С. 20 . Полученная реакционная смесь содержит (по данным ГЖХ) 378 r 2,2,6,6 -тетраметил-4-оксопиперидина который выделяют переroнкой.

Пример 11. Суспензию, состоящую из 11 r хлористого аммония, 340 r ацетона и 4 r 203-ного водного раствора сульфида аммония, насыщают аммиаком в течение 4 ч при 13-17 С, а затем процесс ведут аналогично примеру 10. Реакционная смесь содержит в конце реакции 450 г триацетонамина.

Пример 12. Суспенэию, состоящую иэ 11 г хлористого аммония, 340 r ацетона и 1 г йодида калия, насыщают 35 в течение 4 ч аммиаком, а затем процесс ведут аналогично примеру 10. Реакционная смесь содержит 400 г триацетонамина.

Н р и м е р 13. Поступают анало- 40 гично примеру 10, однако вместо метанола применяют 64 г диоксана, Реакционная смесь содержит 314 r триаце тонамина.

П p H M е р 14. Поступают aHcLTto 45 гично примеру 10, однако вместо метанола применяют 64 г этанола. Реакционная cMecb содержит 363 г триацетонамина..

Пример 15. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо метанола применяют 64 r изопропанола. Реакционная смесь содержит 350 г триацетонамина.

Пример 16 . Поступают аналогично примеру 10, но вместо метанола применяют 64 r диметилформамида. Реакционная смесь содержит 350 г триацетонамина.

Пример 17. Поступают аналогично примеру 10, однако без прибав- 60 ления метанола. Реакционная смесь содержит 336 г триацетонамина.

Пример 18. Суспензию, состоящую из ll г хлористого аммония, 340 г ацетона и 64 r метанола, насы217 8 щают аммиаком в течение 4 ч при 1317 С. К полученному бесцветному маслу прибавляют 1360 r ацетона и при перемешивании выдерживают 15-20 ч при о

50-55 С. Реакци иная смесь содержит

420 г триацетонэмина.

Пример 19, Поступают аналогично примеру 10, однако после прибавления 900 г ацетона перемешивают б ч при 50-55 "С и затем 3 ч при сильной дефлегмации (при 56-60 С) . Получаемая реакционная смесь содержит

337 г триацетонамина.

Пример 20. Поступают аналогично примеру 10, однако вместо 11 r хлористого аммония применяют 5,5 и

38. r хлористого аммония, соответственно получают 220 и 381 r триацетонамина в реакционной смеси.

II р и м е р 21. Раствор, состоящий из 340 г ацетона, 64 г метанола и

10 мл 65%-ной азотной кислоты, насыщают аммиаком в течение 4 ч при 13-17 С.

Полученное бесцветное масло разбавляют 900 r ацетона и выдерживают при перемешивании в течение 15-20 ч при 5055 С.

Реакционная смесь содержит (по данным ГЖХ) 385 г 2,2,б,б-тетраметил-4-оксопиперидина, который выделяют перегонкой.

Пример 22. Раствор, состоящий из 16 r уксусной кислоты, 340 r ацетона и 64 r метанола, подвергают взаимодействию с аммиаком аналогично примеру 1. Получают 275.r гидрата 2,,2,б,б-,тетраметил-4-оксопиперидина с т. пл. 55-59 С.

Пример 23.. В смесь, состоящую иэ 126 r ацетона, 22„5 г метанола и 6,1 г бенэойной кислоты, вводят 40 r аммиака в течение приблизительно 4 ч при 13-15 С. Смесь перемешивают еще

30 мин при той же температуре, прибавляют 350 г ацетона, нагревают в тече- ние 1 ч до 55 С и выдерживают 12 ч при этой температуре. После фракционной перегонки получают 122 г триацетонамина.

Пример 24. В смесь, состоящую из 7.,2 r гидрохлорида диметиламина, 126 г ацетона и 22,5 г метанола, ;вводят 40 r аммиака в течение 4 ч при 13-15 С.Последующий процесс,обработку реакционной смеси, ведут ана логично примеру 9 и получают 120 г триацетонамина.

П р и и е р 25. В смесь, состоящую из 126 г ацетона, 22,5 г метано- . ла и 13,8 г гидрохлорида триэтиламина, вводят 40 г аммиака в течение 4 ч при 13-15 С. Реакционную смесь перемешивают 30 мин при той же температуре, затем прибавляют 250 г ацетона, нагревают в течение 1 ч до 55 С и выдерживают 12 ч при этой температуре.

Полученная реакционная смесь (по данным ГЖк) содержит 130 г триацетонамина.

Формула изобретения

670

Составитель A. Орлов

Редактор О. Куз нецова Техред 0. Андрейко Корректор В. Синицкая

Заказ 3510/50 Тираж 512 Подписное

ЦйИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

1. Способ получения 2,2, б, б-тетраметил-4"оксопиперидина на основе ацетона и аммиака в присутствии катализатора, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и расширения сырьевой базы, ацетон или его смесь с диацетоновым спиртом или продуктом кислой конденсации ацетона подвергают каталитической конденсации с аммиаком в при- 10 сутствии катализатора — протонной кислоты или ее соли с аммиаком или аэотсодержащим органическим основанием или трехфтористого бора, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что используют 0,212 мол. катализатора, считая на применяемый ацетон.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что йрименяют аммониевую соль хлористоводородной, бромистоводородной, йодистоводородной, азот217 10 ной, бенэолсульфоновой, и-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорили циануксусной кислоты.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что применяют соль хлористоводородной, бромистоводородной, йодистоводородной, азотной, бензолсульфоновой, п-толуолсульфоновой, метансульфоновой, дихлорсульфоновой, или циануксусной кислоты с триэтиламином.

5, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве протонной кислоты применяют хлористоводород.ную, муравьиную, уксусную, малоновую, янтарную, малеиновую, бенэойную, коричную, бензолсульфоновую, или и-толуолсульфоновую кислоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 1695753, кл. 12 р 1/01, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 520357, кл. С 07 D 29/20,18.07.72.