Способ получения 2,2,6,6-тетраметил- 4-оксопиперидина

 

%.м: м : м а пател,но техни„еская

":.с .- рте,.а i ) рд

Cc8os Coeerctcex

Соцкелистнческих

Республик

<"1721001 ъ Г !

К ПАТЕНТУ (6() Дополнительный к патенту (22) Заявлено 210674 (21) 2035972/23-04 (51) М. Кл. (23) Приоритет - (32) С 07 D 211/74 (осударственный комите .

СССР но делам изобретений и открытий (33) Опубликовано 05.0380.Бюллетень № 9 (53) УДК 547.824.07 (088.8) дата опубликования описания 08.0330

Иностранцы (72) Авторы Иван Орбан (Швейцария), Ханс Линд (ФРГ), ИЗОбрЕТЕНИя Геймо Брунетти (Австрия) и Жан Роди (Швейцария) Иностранная фирма Циба-Гейги AI (Швейцария) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,2, б, б-ТЕРРАМЕТИЛ-4- ОКСОПИПЕРИДИНА

Изобретение относится к улучшенному способу получения 2,2,б,б-тетра-, метил-4-оксопиперидина, который может найти применение н химической промышленности.

Известен способ получения 2,2,6,6 -тетраметил-4-оксопиперидина (триацетонамин), заключающийся в том, что 2, 2, 4, 4, б-пентаметил-2, 3, 4, 5-тетрагидропиримидин (ацетонин) подн ергают в эаимодейств ию с кислотой

Льюиса н присутствии воды, возможно в присутствии инертного органическо- го растворителя при нагревании;

Выход целевorо продукта не превышает 62% (1), Целью изобретения является увеличение выхода" целевого продукта .

Поставленная цель достигается способом получения 2,2,б,б,-тетраметил-4-оксопиперидина, заключаю- щимся в том, что ацетонин подверга= -"" ют нзаимодействию с водой и катализатором представляющим собой протонную кислоту; за исключением пикриновой кислоты, или соль протонной к ислоты с аммиаком или аз отс одер- " жащим органическим основанием, взя=: - тым в количестве 0,2-12 мол. в расчете на используемый апетонин.

Обычно процесс ведут н органическом растворителе, например метаноле, изопропаноле, диметилформамиде, диоксане, монометиловом эфире этиленгликоля„ бензоле, ацетоне, диацетоновом спирте, метилэтилкетоне, окиси мезитила.

Лучше осуществлять реакцию при

40-100 С.

В качестве катализаторов предпочтительно используют хлорйд" или нйт- рат аммония, муравьиную, бейзойную, дихлоруксусную,малеиновую,кбричную, трихлоруксусную кислоты,п-толуолсульфокислоту, метансульфокислоту, бромид аммония, п-толуолсульфонат триэтилййййа:, формиат пиридина, нитрат мочевины, гидрохлорид триацетонамина, гидрохлорид тиомочевины, ацетат аммонйя," гидрохлорид триэтиламина или тозилат аммония.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование в процессе в качестве катализатора протонной кислоты, за исключением пикриновой кислоты, или соли протонной кислоты с аммиаком или аэотсодержащим органическим основанием, нзятого в количестве 0,27210

3

12 мол.% в расчете Йа используемый ацетонин.

Органические растнорители, которые являются особенно пригодными для предлагаемого способа, это—

71%ейодор Мй," например ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилол, алифатические соедине" "йия, такие, как гексай, гептан и

= = циклогексан, хлорпроизнодные углеводородон, например хлористйй ме-.

1"йлен," трихлорэтан, четыреххлористый углерод, хлороформ, хлористый этилен и хлорбензол, простые эфиры, например тетрагидрофуран, диоксан и диэтилоный эфир, нитрилы, например "йцетонитрил, апротонные полярные растворители, например сульфо= лан, нитрометан, диметилформамид, диметйлацетамид,-тетраметилмочевина, гексаметиламид фосфорной "кисло= ты и диметилсУльфоксид, спирты, на- 20 прймер моно или полифуйкциЮйальйые незамещенные или замешенные алифатические спирты, напрймер -низшйе" ал кайолы, такйе, как метанол, "этайол; пропанол, изопропанол, трет-бутанол, 25 циклогексанол, бензиловый спирт, монометиловый эфир этиленгликоля, гликоль, пропан-1,3-диол, кетоны, на- пример ацетон, метилэтилкетон и циклогексанон, прежде всего С,, -С ="сйиРт, Зо

""*"например метанол, и ацетон, диацетоновый спирт, форон, диацетонамин, " "триацетонамин и окись мезитила.

Можно применять смеси вышеприведенных растворит еле й".- -.

Усовершенствование способа по сравнению с известным способом заключается в том, что при применении 3.éà÷" ите л ь н о меньшенйого количества к а!гали затopa" выход "продукта повышаетс я. Предпочитаемый температурный предел 40-100 С, Согласно изобретейию катализаторами являются протонные кислоты, например соляная, уксусная и борная кислота, Протонные кислоты предстанляют собой, например, 45 сульфокислоты или Kàðáîíîâûå кисло.ты, такие, как бензосульфокислотаили. п-толуолсульфокислота, муравьи- ная. уксусная, малоновая, яйтар Гая" малеиновая, бензойная или коричная 5{) кислота.

Катализаторами являютСя, кроме того,"соли протонных кислот с аммиаком или органическими основани"ями. 55

Органическими осйованиями являются первичные, вторичйые или третичные азотистые основания. Пыимерами такйх протонных кислот или кислот "йЪих компбнент ов в сблях, применяемых в качестве кислых катализаторов, являются в частности минерапьные кислотй, например соляная, брсмйсто "в"одородйая; иодистонодородная, азотная, серная и фосфорная кислота, и сульфокислоты, например алифати- б5

I ческие или арсматические сульфокислоты, такие, как метансульфокислота, бензолсульфокйслота, и-толуолсульфокислота или нафталинсульфокислота, фссфоновые и фосфиноные кислоты, например алифатические илй ароматические, гакие, как метил-, бензил- или фенилфосфоновые кислоты, илн диметил-, диэтил- или фенилфосфононые кислоты, и карбононые кислоты, например одно-, двух- или трехосновные алифатические или ароматические карбоновые кислоты, напйример насыщенные или ненасыщенные одноосновные алифатические карбоновые кислоты с 1-18 атомами углерода, например муравьиная, уксусная хлоруксусная, дихлоруксусная, трихлоруксусная циануксусная, пцопионовая, масляная, лауриноная, пальмитиновая, стеариновая, акриловая, метакрилоная и коричная кислота, насыщенные и ненасыщенные двухосновные алифатические карбоновые кисло лбты, например"щавелевая, малоновая, янтарная, аднпинон ая, себациновая, винная, яблочная, фумароная и малеиновая кислота, трехоснонные алифатические карбоновые кислоты, например лимонная кислота, одноосновные ароматические карбононые кислоты например замешенная в соответствующем случае бензойная и нафтойная кислота, и двухосновные ароматические карбононые кислоты, например фталевая и терефталевая кислота. Предпочитаются одно- и днухосновные алифатические или ароматические карбоновые кислоты и одноосновные ароматические сульфоновые кислоты, например уксусная янтарная,малеиноная,бензойная,м-метилбензойная,п-трет-бутилбензойная и коричная кислота, и-толуолсульфокислота.

В качестве органических оснований пригодны алифатические, алициклические и ароматические, первичные, вторичные и третичййе амины, насыщенные и ненасыщенные азотистые основания, мочевина, тиомочевина. Такими алифатическими первичными аминами являются, -например, метиламин, этиламин, н-бутиламин, октиламин, додециламин и гексаметилендиамин, алифатическими вторичными аминами, например, диметиламин, диэтйламин, ди-н-пропиламин и ди-изобутиламин, алифатическими третичными аминами, например, триэтиламин„ али11иклическими первичными аминами, например, циклогексиламин, ароматическими первичными аминами, например, анилин, толуйдин, нафтиламин и бензидин, ароматическими вторичными аминами, например, N-метиланилин и дифениламин,ароматическими третичными амминами, например, N,N-диэтиланилнн, насыщенными и ненасыщенными азотистыми основаниями, например, гетероцнкли721001 чесние oc .íoâàíèÿ, такие, как пир- ролидин, пиперидин, N-метил-2-пирролидон, пиразолидин, пипераэин, пиридин, пиколин, индолин, хинуклидин, морфолин, N-метилморфолин, 1,4-диаэабицикло-{2,2,2)-октан и .триацетонами, мочевина, тиомочевина;

Предпочитаются также ацетонин, диацетонамин и триацетонамин. Примерами предпочитаемых солей являются формиат циклогексиламина и.пиридина, п-толуолсульфонат пиридина, ацетат и бензоат ди-н-бутиламина,.сукцинат и малеат морфолина, ацетат, сукцинат и малеат триэтиламина, ацетат анилина,п-толуолсульфонат триацетонамина и гидрохлорид ацетонина.

Кислые катализаторы можно при= менять вместе с сокатализаторами, взятыми в количестве 0,01-0,5 мол.Ъ считая на ацетонин,. например йодид калия, йодид натрия, бромид лития, 20 йодид лития, роданид лития, роданид аммония, цианид лития., нитрат лития, сульфид аммония, бром, йод или бро-. мид, йодид, нитрат, метансульфонат, бензолсульфонат или п-толуолсульфо- 25 нат аммиака, триэтиламина, мочевины или тиомочевины.

Предпочитаемыми катализаторами являются хлорид аммония, нитрат аммония, уксусная, муравьиная, 30 бен зойна я, дихлоруксусна я, малеиновая коричная, трихлоруксусная кислота, п-толуолсульфокислота, метансульфок ислота, бромид аммония., и-толуолсульфонат триэтиламина, формиат пиридина, нитрат мочевины, гидрохлорид триацетонамина, гидрохлорид тиомочевины, ацетат аммония, гидрохлорид триэтиламина и тозилат аммОния.

Количество применяемого катализатора составляет 0,2-12 мол,В в пересчете на пиримидиновое исходное вещество, предпочтительно 0,2-7, в частности 2-4 мол.3 ° Реакцию проводят при 50-100ОC р присутствии аце- 45 тона при 40-65 С, в частности при

50-55 С, в присутствии диацетоновоо го спирта или окиси мезитила при

90-100 C. Если применяют другие кетоны, а не ацетон или его кислот- 50 ные продукты гомоконденсации, то температура составляет предпочтительно (-15) — (40)ОС. Наконец, можно работать под давлением,. напРимеР 1-30, в частности 1-10, прежде 55 всего 1-3 ати.

Время реакции предпочтительно составляет 0,5-15 ч, в присутствии ацетона 7-14, в частности 8-12 ч, а в присутствии диацетонового спирта 0,5-2, в частности 1-1,5 ч, Количество ацетона, диацетонамина, триацетонамина или продукта конденсации,составляет по меньшей мере 1,5 моля на 1 моль пиримидинового ис,ходного вещества,но может достигать

10 молей.На практике используют 2-6, в частности 3-4 моля, но можно брать и меньше 1,5 моля указанных веществ. . Особенно пригоден диацетоновый спирт, так как при его использовании можно повысить температуру реакции и провести ее быстрее.

Выделение проводят известными способами, например прибавлением воды и выделением в виде гицрата, или прибавлением кислоты, например соляной, серной.или щавелевой кислоты, и выделением в виде соли, или прибавлением избытка щелочи, например водного раствора едкого натра или ецкого кали, и выделением в виде органического слоя, или перегонкой, в соответствующем случае после нейтрализации катализатора основанием, например едким натром, едким кали или карбонатом натрия.

Пример,1. К смеси 300 r ацетона, 40 г метанола и 0,4 г хлорида аммония прибавляют 172 r

2,2,4,4,6-пентаметил-2,3,4,5-тетрагидропиримидина-гидрата, перемешивают 12 ч при 50-55 С и продукт выделяют в виде гидрата, т.пл, 55-60 С, прибавлением 1 моля воды на 1 моль продукта.

Получают 246 r слегка желтоватого, отчасти кристаллиэующегося масла,т.кип.80-86oC/12 мм, содержащего

228 г 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидина (по данным ГЖХ).

При нейтрализации Раствора щавелевой кислотой получают продукт в виде оксалата, т.раэл„)180 С; выход 48%.

В примерах 2-13 в ходе реакции методом газовой хроматографии определяют содержание ацетонина и триацетонамина, который выделяют фракционной перегонкой.

Пр имер 2, 10 r ацетонин-гидрата, 10 г диацетонового спирта и О, 3 r хлорида аммони я перемешив ают и нагревают при 90-100"C в течение

1 ч. Смесь содержит меньше 5% первоначального количества ацетонина, Выход триацетонамина 95t, Пример 3. 10 г. ацетонин-гидрата, 10 г ацетона и 0,3 r хлори да аммония нагревают 12 ч при 55 С.

Смесь содержит меньше ЗЪ первоначального количества ацетонина, При использовании вместо 0,3 r хлорида аммония смеси 0,3 г хлорида аммония и 0,1 мол,Ъ, считая на ацетонин-гидрат, одного из следующих сокатализаторов: бромида, нитрата, йодида аммония, бромида, нитрата, йодида лития, йодида натрия.или калия или йойа, нитрата мочевины, и-толуолсульфоната триэтиламмония, роданида аммония или лития или сульфида аммония реакция заканчивается уже через

5 ч. Выход триацетонамина 974

721001

П р и м e p 4, 10 t ацетонингидрата, 10 г окиси мезитила и 0,3 r хлорида аммония нагревают 5 Ч прй

90-100оС. Смесь содержит меньше

5% epвЪаэчнльнбго количества ацетонина. Выход триацетонамина 95%.

Пример 5, 10 r ацетонин-гидрата,5 г окиси мезитила, 2,6 r ацетона и 0,3 r хлорида аммония нагревают 12 ч при 55 С. Смесь содержит меньше 5% первоначального количества ацетонина. Выход триацетонамина 95Ъ.

П р и м e p б. 10 r ацетойин- гидрата нагревают 3 ч с 0,3 хлорида аммония при 100 С. Смесь содержит меньше 5% перноначального колиЧества ацетонина. Выход триацетонамина 95%.

Пример 7. 15,4 r безводного ацетонина, 20 r ацетона и 0,4 r хлорида аммония нагревают 15 ч при 55 С.

Смесь содержит по меньшей мере 95Ъ

- - триацетонамнна, считая на первона- . 2О чальное количество ацетонина, Триацетонамин ныделяйт после нейтрализации катализатора едким натром фракцйонной перегонкой.

Если применя1от вместо ацетона 25

- "одинаковое количество диацетонового спирта или смесь 20 г ацетона и

0,9 r воды, то получают триацетонамин с выходом 95%.

Пример 8. 17,2 "Г "а етонйн- Зр -гидрата, 20 г ацетона и 0,5 г укс усйой кислоты нагревают 12 =ч йрй

55 С. По меньшей мере 95% применяе-.

"мого""ацетонина пере группиров ано в триацетонамин.

Формула изобретения

5. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся т ем, что процесс ведут при 40-100 С, 6. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и и c я " тей что н качестве катализатора"применяют хлорид или нитрат аммония, 7, Способ по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве катали затора применяют муравьиную, бенэойную, дихлоруксусйую, малеиновую, коЕсли" ПрКМеняЮт НМесто уксусной

" кислоты соответствующее количество муравьйной, бензойной, дйхлбрук- сусной, малеиноной, коричной, трихлоруксусной кислоты, п-толуолсульФокислоты, метансульфокислоты или

=соотвйтстйующее колйчестно соли, напрймер бройФ да аммония, п -толуол== " сульфоната триэтиламина, формиата пиридина, нитрата моченины, гидро хпо и11а"триацетонаЫ4яй, -гидрохлорида тиомочевины, ацетата BMMDBHft Яц -" гох горида триэтиламина или тозилата

" аммония, то получают триацетонамин с выходом 95Ъ, Пример 9. 17,2 r ацетонин-гидрата, 50 г диметилфофмайКда и 0,5 г хлорида аммония нагревают

15 ч при 60оС, "Смесь" соХ(бфжйЪ мейьше 5% первоначального количества ацетонина. . ЕслйГ Т рименяют вместо диметилформамида 40 r диоксана, 20 г иэопропанола, 15 г монометилового ,эфй а.этилейглйколя или смесь 30 г бензола и 20 г ацетона, то получают триацетонамин с выходом 95%;

Пример 10. 17,2 r ацетойин-гидрата, 30 г метилэтилйетойа и 0,5 r бромида ММонйя йерембВйнавт при 40оС в течение 24 ч.

Выход триацетонамина 70%.

Пример .11. 17,2 г ацетонин-гидрата, 20 г ацетона, 1 8 г воды и 0,4 г хлорида аммония нагревают 12 ч при 55 С ° По меньшей мере 95% применяемого ацетонина перегруппировайо в триацетонамин, Если прибавляют не 1,8, а 3,6 или

5,4 г воды, то получают аналогичные результаты.

Пример 12. 17,2 r ацетонин-гидрата, 3 r метанола и 0,5 r хлорида аммония нагревают при 60ОC

q течение 12 ч. Примерно 80% применяемого ацетонина перегруппировано в триацетонамин.

Если .вместо 3 r метанола добавляют 2 r воды, то получают триацетонамин с выходом 80%, Пример 13, 17,2 r ацетонингидрата, 30 г ацетона и 0,5 r хлорида аммония. нагревают в запаянной трубке в течение 6 ч до 45 С. По меньшей мере 95% применяемого ацетонина перегруппиронано в триацетонамин.

1. Способ получения 2,2,6,6 -тетраметил-4-оксопиперидина из ацетонина в йрисутствии воды и катализатора, о т л и ч" а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, процесс ведут в присутстнии протонной кислоты, за исключением пикриновой кислоты, или соли протонной кислоты с аммиаком или азотсодержащим органическим основанием н качестве катализатора н количестве

0,2-12 мол.Ъ н расчете на используемый ацетонин.

2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут в органическом растворителе.

3. Способ по п,2, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве растворителя применяют метанол,изопропанол, диметилформамид, диоксан, монометиловый эфир этиленгликоля или бензол.

4. Способ по и 2, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве растворителя применяют ацетон, диацетононый спирт, метилэтилкетон или. окись мезитила.

721001

«0

Составитель A. Îðëoâ

Редактор T.Øàðãàíîâà Техред О.Легеза Корректор Е.Папп

Заказ l0253/51 Тираж 495 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, Ул.Проектная,4 ричнув,трихлоруксуснув кислоты, и-тодуолсульфокислоту,метансульфокислоту, бромид аммония, п-толуолсульфоиат триэтиламина, формиат пиридийа, нитрат мочевины, гидрохлорид триацетонамина, гидрохлорид тиомочевины ацетат аммония гидрохлорид триэтиламнна или тозилат аммония, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 1695753, кл,12 р

1/01, опублик. 1971 (прототип).