Способ получения @ -пиронов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

:,942596 (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 27. 08. 76 (21) 2391501/23-04 (23) Приоритет - (32) 28.08.75 (3I) 608452 (33) CQA (51) М. Кл.

С 07 О 309/40

//A 23 С 9/156

Госудорствеииый комитет

СССР

Опубликовано 07. 07. 82. Бюллетень М 25

Лата опубликования описания 09 07 82 по делам иэовретеиий и открытий (53) УЛК 547. 814..07(088.8) Иностранцы

Пол Дуглас Викс и Робер Пирс л (США) ":"" -. э,. (72) Авторы изобретения (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ф "ПИРОНОВ

ОН

Изобретение относится к новому способу получения g пиронов общей формулы где R — - атом водорода,, метил или зтил.

Эти соединения могут быть использованы в качестве пищевых добавок.

Известен способ получения соединений формулы 1, заключающийся в том, что каменовую кислоту, которую полу" чают окислением койевой кислоты с по- <> следующей циклизацией,многостадийным превращением переводят в -пирон, используя декарбоксилирование, алкилирование и восстановление (1 .

Недостатком данного способа является его многостадийность и труднодоступность исходной каменовой кис- . лоты.

Цель изобретения - упрощение процесса и расширение сырьевой базы.

Эта цель достигается согласно спссобу, заключающемуся в том, что соединение формулы

Ц,,3 сй

+ ОН где В - имеет указанные значения, подвергают взаимодействию с галогеном при температуре от -70 до +500C в присутствии спирта общей формулы

К ОН {ill), где В " метил или зтил, т или электролизу в присутствии спирта формулы lll,ïîëó÷åííîå соединение об". щей формулы он где К и Ю имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с ангидридом сильной кислоты с рН от "6 до 4 при температуре от -40ОС до температу

942596 4 где R u R имеют указанные значения, с последующим его взаи модей ст вием с перекисью водорода в среде инертного органического растворителя в присутствии щелочи при температуре

0-10ОС и полученное соединение формулы где R и Я имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с минеральной ки слотой, . ки слотой Льюиса, ки с- 20 лотной ионообменной смолой или органической кислотой при 25-160 С.

В качестве ангидрида сильной кислоты предпочтительно используют ангидрид органической кислоты, а в ка- 25 честве кислоты на последней стадии предпочтительно используют серную кислоту, трифторэфират бора, хлорид цинка, тетрахлорид олова, и -толуолсульфокислоту или муравьиную кислоту. ЗО

Пример 1. В трехгорлую круг-, лодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, воронкой для добавления реагентов, снабженной рубашкой, термометром и конденсатором из сухого З5 льда, добавляют 22,4 г (0,2 моль)

1-(2-фурил)-этанола, 100 мл метанола е 21,1 г (0,2 моль) карбоната натрия и смесь охлаждают до 0 С с использованием водно-ацетоновой бани. К быстроперемешиваемому раствору затем добавляют по каплям холодный (-30ОС) раствор хлора (11,0 мл, 0,24 моль) в метаноле. Добавление хлора регулируют для поддержания температуры ниже

40оС. Добавление занимает около 2 ч.

После добавления реакционную смесь перемешивают при температуре водяной бани в течение 30 мин, а затем ей дают возможность подогреться до комнатной температуры. Получающуюся суспензию фильтруют, метанол удаляют в вакууме, остаток экстрагируют бензолом и пропускают через пробку из окиси алюминия е качестве окончательного фильтра. Удаление бензола дает 31,9 r (91 ) 2, 5-ди гидро-2- (1-оксиэтил) -2, 5"диметоксифурана. Продукт может ис3 ры окружающей среды с образованием соединения общей формулы пользоваться без дальнейшей очистки или он может быть перегнан, т.кип.7078 C/5 мм.

Вычислено, /: С 55,22; H 8,11.

СВ Н 04 .

Найдено, 3: С 53,34; Н 8,04.

Пример 2. Способ по примеру 1 повторяют с использованием фурфурилового спирта, получая 2,5-дигидро-2-оксиметил-2,5-диметоксифуран, т.кип. 80-82 C/5 мм.

Способ по примеру 1 повторяют с использованием фурфурилового спирта, получая 2,5-дигидро-2-оксиметил-2,5-диметоксифуран с т.кип. 102 С/10 мм.

Пример 3. Способ по примеру 1 повторяют с использованием 1-(2-фурил)"этанола с заменой метанола изопропанолом, получая 2,5-дигидро"2-(1-оксиметил)-2,5-ди-(изопропил)-фуран, т.кип. 62-64оС/0,05 мм.

Пример 4. В небольшой стек- . лянный сосуд для электролиза, имеющий угольный анод и никелевый катод, помещают 50 мл метанола, 0,5 мл концентрированной серной кислоты и 1,12 (0,01 моль ) 1-(2-фурил )-этанола, и раствор охлаждают до -20оС. Электролиз затем осуществляют с использованием прибора - стабилизатора напряже ния (гальваностат), установленного для обеспечения постоянного тока

0,6 А. По истечении времени реакции е 30 мин, реакционную смесь выливают в воду и выделяют продукт 2,5-дигидро-2-(1-оксиэтил )-2,5-диметоксифуран с помощью экстракции хлороформом.

Пример 5. В двухлитровую трехгорлую круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, капельной1 воронкой и термометром, добавляют

400 мл муравьиной кислоты и 20 мл метанола. К раствору добавляют 2,5-дигидро-2-(1-оксиэтил}-2,5-диметоксифурана 104,4 r (0,6 моль) в 40 мл метанола. Добавление по каплям тре.— бует 15 мин. Реакционную смесь выливают в 1 л воды и экстрагируют 3 раза

500 мл порциями хлороформа. Объединенные хлороформные смывки промывают водным раствором бикарбоната натрия и солевым раствором. Хлороформный раствор упаривают, получая 76 г (894} неочищенного 6-метокси"2-метил-2Н-пиран-3(6Н)-она в виде светлокоричневого продукта. Неочищенный материал можно использовать или пере5 94259 гнать при давлении 2 мм, 50-52оС (82-85оС) 30 мм, A р и м е р 6. Способ по примеру 5 повторяют с использованием 2,5-дигидро-2-оксиметил-2,5-диметоксифурана, с получением промежуточного б-метокси-2Н-пиран-3(6Н)-она, т.кип.

60-66ОC/14 мм, 76-81ОC/ 23 мм. Выход без перегонки 45

Пример 7. Способ по приме- 1о ру 5 повторяют с использованием

2, 5-ди гидро-2- (1-окси пропил) -2,5-диметоксифурана с получением 6-метокси-2-этил-2Н-пиран-3- (6Н)-она, т. кип.

79-80 С/14 мм. Выход неочищенного >s продукта 86 . После перегонки выход составляет 57 .

Пример 8. Способ по примеру 5 повторяют с 2,5-дигидро-2-(1-оксиэтил)-2,5-диизопропоксифураном, получая 6-изопропокси-2-метил-2Н-пиран-3-(6Н)-он. Выход неперегнанного продукта 67/ о г теоретического, .ПИР (CDCIg ) 6,75 (Н, С 1 д.); 6,05 (1Н, д.); 5,25 (1H, д.), 4,55 (1H, кв,); г5

3,9-4,3 (1Н, м); 1,1-1,6 (9H, м).

Пример 9. Способ по примеру 8 повторяют с заменой муравьиной кислоты трифторуксусной кислоты, получая тот же самый продукт с выходом 3Q

763.

Процедуру по примеру 5 повторяют с использованием 5 вес./об,3 лимонной кислоты в муравьиной кислоте вместо муравьиной кислоты. Выход неперегнанного продукта 87 ; выход по данным анализа ГЖХ составляет 79/.

Процедуру примера 5 повторяют с использованием трифторуксусной кислоты вместо муравьиной кислоты. Выход 4О неперегнанного продукта 88 ; выход при ГЖХ составляет 834.

Пример 10. В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную воронкой для добавления реагентов, низкотемпературным термометром и мешалкой, добавляют раствор 5,0 г (0,029 моль)

,5-ди гидро-2- (1-оксиэтил)-2,5-ди4етоксифурана в диэтиловом эбире (10 мл), и раствор охлаждают до -40ОС.

К данному раствору затем добавляют по каплям 1,6 мл концентрированной серной кислоты и черную смесь перемешивают в течение 5 мин при -40 С, о выливают в воду, и .по способу приме"

55 ра 5 выделяют 6-метокси-2-метил-2Н-пирен-3 (6Н)-он. Выход неперегнанного продукта 3,64 r (89 ); выход по данным анализа ГЖХ составляет 573, 6 6

Пример 11. В сухую колбу добавляют 1,05 г (0,0074 моль) 6-метокси-2-метил-2Н-пиран-3-(2Н)-она, растворенного в 20 мл изопропилового спирта, и колбу охлаждают до ООС. Затем добавляют 0,5 г (0,0059 моль) бикарбоната натрия и 2,0 мл (0,023 моль)

30 перекиси водорода, и реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение около 2 ч. Реакционную смесь выливают в 100 мл воды, воду экстрагируют хлороформом, с последующим концентрированием, получая 2-метокси-4-метил-3,7-диоксобицикло-(4. 1.0)-гептан-5-он в виде масла, который перегоняют при 70-90оС/

/3 мй. Аналитический образец очищают с помощью газовой хроматографии.

Вычислено, б: С 53,16; H 6 37 °

С 1 Цц04

Найдено, 3: С 52,90; Н 6,27.

ll р и м е р 12. Способ по примеру 11 повторяют с 6-метокси-2Н-пиран-3(6Н)-оном, получая 2-метокси-3,7-диоксобицикло-(4.1.0)-гептан-5-он.

Вычислено, Ф: С 50,00; Н 5,59.

C6H80+.

Найдено, б: С 50,09; H 5 81.

Пример 13. Способ по примеру 11 повторяют с 6-метокси-2-атил"

-2Н-пиран-3(6Н)-оном, получая 4,2-метокси-4-этил-3,7-диоксобицикловЂ(4.1.0)-гептан-5-он.

Вычислено, 4: С 55,81; Н 7,02.

Се НИОКР

На дено, 4: С 55,95; H 7,04.

Пример 14. В 75 мл колбу добавляют 2,84 г (0,02 моль) 6-метокси-2-метил-2Н-пиран-3(6Н)-она, 10 мл воды и 10 мл изопропанола. Раствор охлаждают до 0-5 С, величину рН доводят до 7,0-9,0 с помощью 1 н. гидроокиси натрия. Затем по каплям добавляют 2,1 мл 304 перекиси водорода, а также по мере необходимости для поддержания постоянной величины рН добавляют гидроокись натрия. Для поддержания температуры ниже. 10 С необхоо димо охлаждение, После добавления перекиси реакционную смесь перемешивают при 8-10ОС в течение примерно одного часа, выливают в воду и раствор экстрагируют хлороформом. Удаление . растворителя дает 2,99 г (94,5Ф)

2-метокси-4-метил-3,7 -диоксобицикло-(4. 1.О)"гептан-5-она в виде светлого

7 942596

Сразу же после добавления реакционная смесь становится коричневым раство" ром, и по данным тонкослойной хроматографии реакция по существу завершается после 20-30 мин нахождения при данной температуре (-10ОС) . При пере" мешивании в общей сложности в течение

2 ч температуру ледяной бани медленно .повышают до 16 С . Реакционную смесь разбавляют 200 мл метиленхлорида, промывают 100 мл воды, а затем

50 мл воды. Объединенные водные экстракты промывают 50 мл свежего метиленхлорида. Объединенные метиленхлоридные экстракты перемешивают энергично с 200 мл воды, величину рН доводят до 7,6 с помощью 0,5 н. гидроокиси натрия раствора. Слои разделяют и водную часть промывают 50 мл метиленхлорида. Метиленхлоридные экстракты объединяют и сушат над безводным сульфатом натрия, к которому добавляют небольшое количество активированного древесного угля. Смесь фильтруют и концентрируют до желтого масла, 7,43 г. Неочищенное масло перегоняют в высоком вакууме при погружении колбы, содержащей неочищенное масло при

110 С в печь Кугельрор. Перегнанный материал собирают в баллоне, который охлаждают путем завертывания его в хлопок, погруженный в смесь сухого льда и ацетона при -72оС. Вес перегнанного масла, т.е. полученного

2,5-дигидро-2--(1-оксиэтил)-2,5"диметоксифурена (продукт является кристаллическим при охлаждении смесью сухого льда и ацетона) составляет

5,34 г.

1. Способ получения ф -пиронов общей формулы 1

0Н

О 3 где К вЂ” водород, метил или этил, отличающийся тем,что с целью упрощения процесса и расширения сырьевой базы, соединение общей формулы 11

- Я. - 0H где 8 имеет указанные значения, подвергают взаимодействию с галогеном масла, При температуре реакции выше 15ОС и при рН выше 9,5 или ниже

6,5 получают более низкий выход.

Те же результаты получаются при замене иэопропанола водой.

Пример 15. В колбу с конденсором добавляют 3,7 г (0,023 моль) . 2-метокси-4-метил-3,7"äèîêñoáèöèêëo-(4,1.0)-гептан"5-она и 50 мл 2 М серной кислоты. После нагревания дан- 10 ного двухфазного раствора в течение

1,5 ч при температуре дефлегмации реакционную смесь охлаждают, доводят до рН 2,2 с помощью б н. гидроокиси натрия, экстрагируют 3 раза 100 мл объемами хлороформа, объединенные экстракты в растворителе концентрируют, получая мальтол.

Пример 16. Способ примера 15 повторяют с 2-метокси-4-этил-3,7-диоксибицикло-(4.1.0)-гептан-5-оном, получая этилмальтон (т.пл. 90-93оС) с 2-метокси-3,7"диоксобицикло-(4. 1.О)-гептан-5-оном, получая пиромаконовую кислоту (т.пл. 113 115oC).

Il р и м е р 17. В сосуд высокого давления Витон а емкостью 250 см добавляют 3,16 г (0,02 моль) 2-метокси-4-метил-3,7-диоксобицикло- (4, 1. О)-гептан-5-она и 50 см 2 M. серной кислоты. Сосуд герметизируют и нагревают до 140" 160 С в течение 1-2 ч.

О

После охлаждения реакционную смесь обрабатывают как в примере 1, полу чая мальтол.

Пример 18. В небольшую колбу добавляют 1,58 г (0,01 моль) 2-метокси-4-метил-3,7-диоксобицикло-(4.1.0)-гептан-3-она и 25 мл бензола с последующим добавлением 3,7 мл эфирата трехфтористого бора, После перемеши- формула изобретения вания в течение 24 ч при 25оС растворитель удаляют, остаток экстрагируют хлороформом и хлороформ удаляют, получая мальтол.. 45 О

Те же результаты получаются, когда эфират трехфтористого бора заменяет- l ся n" толуолсульфокислотой, муравьиной кислотой, хлористым цинком или че" тыреххлористым оловом.

Пример 19. В полиэтиленовом контейнере в атмосфере азота перемешивают раствор 1-(2-фурил)-этанола

7,2 г в 15 мл ацетона при погружении в ледяную баню при "10 С. На протяже55 нии примерно 1-2 мин иэ полиэтиленовой струной бутылки добавляют холодный (-10оГ) раствор фтористоводородной кислоты (3 мл ) в 5 мл ацетона.

OR ф(} О

Сн а

) где R и К" имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с ангидридом сильной кислоты с рКа от -6 до

4 при температуре от -40 С до темпе" ратуры окружающей среды с образованием соединения общей формулы У

О

20 где к и R имеют указанные значения, с последующим его взаимодействием с перекисью водорода в среде инертно-

ro органического растворителя в присутствии щелочи при температуре

9 94259 при температуре от -70 до +50 С в присутствии спирта общей формулы

В ОН где R - метил или этил, 1 или электролизу в присутствии спирта s формулы 11I ïîëó÷åííîå соединение общей формулы 1У

6 10

0-10 С и полученное соединение общей формулы У1 где R u R имеют указанные значения, подвергают взаимодействию с минеральной кислотой, кислотой Льюиса, кислотной ионообменной смолой или органической кислотой при 25-160 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве ангидрида сильной кислоты используют ан-. гидрид органической кислоты.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве кислоты на последней стадии используют серную кислоту, трифторэфират бора, хлорид цинка, тетрахлорид олова, и-толуолсульфокислоту или муравьиную кислоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 3130204, кл. 260-345.9, опублик. 21.04;64 (прототип).

Составитель И. Дьяченко

Редактор С. Патрушева .Техред И.Ьзць Корректор

° I Г. Огар

Заказ 4885/53. . Тираж ч45 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4