способ получения квадратной кислоты
Классы МПК: | C07C49/573 содержащие оксигруппы C07C45/43 >CX2 групп, где X - галоген |
Автор(ы): | Берри Джэксон[GB], Томас Шолл[CH] |
Патентообладатель(и): | Лонца АГ (CH) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-25 публикация патента:
15.08.1994 |
Использование: в качестве лекарственных средств и гербицидов. Сущность изобретения: продукт - квадратная кислота. Реагент 1: 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он или 1,3-циклобутандион. Реагент 2: основание. Условия реакции: галогенирование при (-40) - (+40)°С, гидролиз при 50 - 150°С. 6 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КВАДРАТНОЙ КИСЛОТЫ формулы
с использованием основания и гидролиза, отличающийся тем, что 3-ацетокси-2-циклобутен-1 или 1,3-циклобутандион подвергают взаимодействию с основанием с получением 3-окси-2-циклобутен-1-оновой соли общей формулы

где R - аммонийная группа общей формулы
H-

где R1, R2 и R3, одинаковые или разные, - водород, низший алкил или циклоалкил или R - щелочной металл,
которую на первой стадии галогенируют, а на второй стадии гидролизуют до квадратной кислоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию галогенирования осуществляют с помощью брома, хлора, или сульфурилхлорида. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию галогенирования осуществляют сначала с помощью брома, в затем с помощью хлора или сульфурилхлорида. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию галогенирования осуществляют при -40

Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к циклическим кетонам, в частности, к усовершенствованному способу получения квадратной кислоты. Квадратная кислота представляет собой интересный промежуточный продукт в получении лекарств, красителей и гербицидов. Известен способ получения квадратной кислоты путем взаимодействия гексахлорбутадиена с 6-кратным избытком морфолина, причем на первой стадии образуется 1,13-трихлор-2,4,4-триморфолинбутадиен. Последний на второй стадии превращается нагреванием в 3-морфолинтрихлор-2-циклобутил-1-он, который на третьей стадии гидролизуют серной кислотой с получением квадратной кислоты [1]. Недостатком этого способа является то, что квадратную кислоту получают с невысоким выходом (40%), а также то, что оба исходные продукты являются дорогостоящими. Известный способ также требует особых мер предосторожности, необходимых при обращении с канцерогенным исходным продуктом, т.е. гексахлорбутадиеном. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощении процесса. Поставленная цель достигается предложенным способом получения квадратной кислоты формулы I

H-

3-окси-2-циклобутен-1-он-диэтиламмо- ниевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-он-циклогекси- ламмониевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-ен-циклогексил- диметиламмониевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогек- силаммониевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогек- силметиламмониевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-он-аммониевая соль
3-окси-2-циклобутен-1-он-натриевая соль
3-оси-2-циклобутен-1-он-калиевая соль. В качестве исходного продукта способа используют 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он, называемый трикетоном, который при необходимости может быть кубовым остатком производства дикетена, целесообразное содержание трикетена которого составляет 5-60 мас.% или 1,3-циклобутандион. Указанные исходные вещества подвергают реакции взаимодействия с основанием, в результате которой получают целевой продукт формулы 1. В качестве основания целесообразно использовать либо амин общей формулы III


1,38 т, I = 9 Гц, 3Н
3,01 кв, I = 9 Гц, 2Н
2,90 с, 2Н
4,35 с, 1Н
9,5 шир. 2Н
П р и м е р 3. Получение 3-окси-2-2-циклобутен-1-он-циклогексилдиметиламмониевой соли. а) К взвеси 2,1 г 1,3-циклобутандиона (91,9%; 23,0 ммоля) в 40 г этилацетата в течение 15 мин при 20оС по каплям добавляют 3,21 г N,N-диметилциклогексиламина (99% ; 25,0 ммоля) в 10 г этилацетата. Взвесь перемешивают 1 ч при комнатной температуре, после чего ее фильтруют и высушивают в вакууме. Получают 4,27 г целевого продукта (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 83,3%, считая на циклобутандион. Т.пл. 88-90оС. Данные 1Н-ЯМР-анализа (СDCl3, 300 Мгц)

1,10 - 1,49, м, 5Н
1,65 - 1,90; шир. д, 1Н
1,88 - 2,01, шир. д, 2Н
2,04 - 2,13, шир. д, 2Н
2,78 - 2,91, м, 1Н
2,66, шир., 6Н
13,2, шир., 1Н
б) 3,24 г 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она (трикетена, 25,0 ммоля) растворяют в 1,90 г (41,3 ммоля) абс. метанола и 40 г этилацетата. К полученному раствору в течение 20 мин при 20оС по каплям добавляют 6,45 г циклогексилдиметиламина (99% ; 50,0 ммоля), растворенного в 10 г этилацетата. После перемешивания в течение 2 ч при комнатной температуре фильтруют полученную взвесь и высушивают ее в вакууме. В результате получают 4,09 г целевого продукта со степенью чистоты 94,5% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 73,2%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он (трикетена). Т.пл. 91,5 - 92,4оС. П р и м е р 4. Получение 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексилметиламмониевой соли. а) К взвеси 2,11 г (23,0 ммоля) 1,3-циклобутандиона при 20оС по каплям добавляют раствор 4,99 г (25,0 ммоля) дициклогексилметиламина в 10 г этилацетата и перемешивают ее в течение 1 ч. Взвесь перемешивают еще 30 мин при 5оС, после чего ее фильтруют и высушивают в вакууме. В результате получают 5,53 г целевого продукта со степенью чистоты 94,7% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 81,4%, считая на циклобутандион. Т.пл. 91,4 - 92,6оС. б) 3,24 г (25,0 ммоля) 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она (триетена, 97,5%) растворяют в 1,9 г (41,3 ммоля) этанола и 40 г этилацетата. К раствору в течение 15 мин при 20оС по каплям добавляют 9,83 г (50,0 ммоля) дициклогексилметиламина (99,9%), растворенного в 10 г этилацетата, и перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре. Взвесь перемешивают еще 1 ч при 5оС, после чего ее фильтруют и высушивают в вакууме. В результате получают 3,21 г целевого продукта со степенью чистоты 94,5% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 43,5%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он. Т.пл. 91,4 - 92,4оС. Данные 1Н-ЯМР-анализа (СDСl3, 300 Мгц)

1,09 - 1,42, м, 6Н
1,42 - 1,66, шир. д, 4Н
1,67 - 1,78, шир.д, 2Н
1,88 - 2,03, шир.д. 4Н
2,04 - 2,16, шир.д, 4Н
2,64, с. 3Н
2,93, шир. 2Н
3,13, м, 2Н
4,33, шир. 1Н
П р и м е р 5. Получение 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевой соли. а) К взвеси 3,0 г (34,6 ммоля) 1,3-циклобутандиона (97%) в 52,2 мл этилацетата в течение 15 мин при 20оС по каплям добавляют раствор 7,1 г (38,3 ммоля) дициклогексиламина (98%) в 15 мл этилацетата. Взвесь перемешивают 1 ч при комнатной температуре, после чего ее промывают 4 раза этилацетатом и высушивают в вакууме. В результате получают 9,4 г целевого продукта со степенью чистоты 94,7% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу 96,7%, считая на циклобутандион. Т.пл. 188-188,7оС. б) 1000 г кубового остатка, полученного в производстве дикетена и содержавшего 22,0% (1,74 ммоля) 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она, растворяют в 1078 мл (970 г) этилацетата. К полученному черному раствору в течение 60 мин при 10оС по каплям добавляют 707,4 г (3,81 моля) дициклогексиламина (99% ). Взвесь перемешивают в течение 90 мин при 10оС, после чего ее фильтруют, три раза взвешивают в этилацетате и высушивают в вакууме. В результате получают 518 г целевого продукта со степенью чистоты 65,5% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу 73,4%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутенон-1-он. Т.пл. 169,7-172,4оС. Очистка продукта: 259 г (0,64 ммоля) неочищенной 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевой соли (65,5% ) взвешивают в 207,2 г ледяной уксусной кислоты и 310,8 г этилацетата и перемешивают 2 ч при комнатной температуре. Полученный продукт промывают 3 раза этилацетатом и высушивают в вакууме. Получают 176 г целевого продукта со степенью чистоты 90,2% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 93,6%. Т.пл. 188-190оС. Данные 1Н-ЯМР-анализа: (CD3OD, 300 Мгц)

1,13 - 1,49, м, 1ОН
1,66 - 1,80, шир.д, 2Н
1,80 - 1,97, шир.д, 4Н
2,81, с, 2Н
4,29, с, 1Н
3,09 - 3,27, м, 2Н
П р и м е р 6. Получение 3-окси-2-циклобутен-1-он-аммониевой соли. а) К раствору 2,16 г (2,50 ммоля) 1,3-циклобутандиона (97%) в 25 г ацетонитрила в течение 10 мин при 20оС по каплям добавляют раствор 0,425 г (25 молей) газообразного аммиака в 25 г ацетонитрила. Взвесь перемешивают 30 мин при комнатной температуре, после чего ее отфильтровывают, промывают 10 мл ацетонитрила и высушивают в вакууме. В результате получают 1,48 г целевого продукта со степенью чистоты 78% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 47,0%, считая на циклобутандион. Т.пл. 94-96оС. б) В раствор 6,5 г (50,0 ммоля) 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она (трикетена; 97%) в 58,5 г ацетонитрила в течение 30 мин при 2оС вводят 3,1 г (182,3 ммоля) газообразного аммиака. Реакционную массу перемешивают еще 30 мин при 2оС, после чего ее фильтруют, промывают 20 мл ацетонитрила и высушивают в вакууме. В результате получают 4,88 г целевого продукта со степенью чистоты 94% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу 9,7%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он. Т.пл. 109-110оС. Данные 1Н-ЯМР-анализа (d6 - DMSO)

2,49, с, 2Н
3,91, с, 1Н
7,25, шир., 4Н
П р и м е р 7. Получение 3-окси-2-циклобутен-1-он-натриевой соли. а) К раствору 1,74 г (20,0 ммоля) 1,3-циклобутандиона (97%) в 20 г ацетонитрила в течение 20 мин при 20оС по каплям добавляют раствор метилата натрия, содержащего 0,506 г (22 ммоля) натрия в 15 г абс. этанола. Реакционную массу перемешивают в течение 15 мин при комнатной температуре, затем ее фильтруют и высушивают в вакууме. В результате получают 1,58 г целевого продукта со степенью чистоты 92,6% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 69,0%, считая на циклобутандион. Т.пл. 280оС. Данные 1Н-ЯМР-анализа: (d6 - DMSO)

9,32, с, 1Н
б) К раствору 3,23 г (2,50 ммоля) 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она (трикетена, 97,5%) в 20 г ацетонитрила в течение 15 мин при 20оС по каплям добавляют раствор 1,099 г (27 ммолей) гидроокиси натрия в 10 г абс. этанола. После перемешивания в течение 2 ч взвесь при комнатной температуре фильтруют, промывают в 5 мл ацетонитрила и высушивают в вакууме. В результате получают 2,38 г целевого продукта со степенью чистоты 97,2% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 89,8%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он. в) К раствору 28,4 г кубового остатка, полученного в производстве дикетена и содержащего 44,4% 3-ацетокси-2-циклобутен-1-она (трикетена; 98 ммолей), в 250 г этилацетата в течение 25 мин при 10оС по каплям добавляют раствор 4,6 г (115 ммолей) гидроокиси натрия в 75 г абс. этанола. Взвесь фильтруют, а остаток высушивают в вакууме. В результате получают 17,1 г целевого продукта со степенью чистоты 46,7% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 75,3%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-он. П р и м е р 8. Получение 3-окси-2-циклобутен-1-он-калиевой соли. К раствору 3,23 г (25 ммолей) 3-ацетоси-2-цилобутен-1-она (трикетена, 97,5% ) в 20 г ацетонитрила в течение 10 мин при комнатной температуре по каплям добавляют раствор 1,8 г (27,5 ммоля) гидроокиси калия в 40 г абс. этанола. После перемешивания в течение 30 мин взвесь фильтруют при комнатной температуре, промывают 5 мл ацетонитрила и высушивают в вакууме. В результате получают 1,99 г целевого продукта со степенью чистоты 81,5% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 53,1%, считая на 3-ацетокси-2-циклобутен-1-он. Т.пл. > 260оС. П р и м е р 9. Получение квадратной кислоты. а) 3,66 г (50 ммолей) 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевой соли взвешивают в 100 мл метиленхлорида и охлаждают до -20оС. Затем в массу вводят 10,63 г (150 ммолей) газообразного хлора. По истечении реакционного времени в 30 мин, перемешивая, нагревают массу до комнатной температуры, отгоняют метиленхлорид в ротационном испарителе и добавляют 100 мл этилацетата. Полученный остаток отфильтровывают, а маточный раствор концентрируют в ротационном испарителе. Полученный таким образом остаток (11,63 г) перемешивают с серной кислотой (25 мл) в течение 15 ч при 100оС. После охлаждения на ледяной бане фильтруют осадок, промывают его три раза ацетоном (20 мл) и высушивают его в течение 15 ч при 50оС под давлением 50 Мбар. В результате получают 1,22 г серого порошка с содержанием квадратной кислоты 88% , что соответствует выходу в 19%, считая на 3-окси-2-циклобутен-1-он-циклогексиламмониевую соль. б) 73,2 г (1 моль) 3-окси-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевой соли взвешивают в 1,5 л этилацетата и затем охлаждают до 0оС. С перемешиванием добавляют 474,5 г (3 моля) брома в 500 мл этилацетата. Через 30 мин отфильтровывают осадок и промывают его два раза 250 мл этилацетатом. Маточный и промывные растворы объединяют и концентрируют. Получают 442,75 г остатка. 415,25 г этого остатка добавляют к 34 г воды и 500 мл серной кислоты. Массу перемешивают в течение 12 ч при комнатной температуре, после чего отфильтровывают осадок и промывают его два раза 100 мл ацетона. В результате получают 111,47 г белого целевого продукта с содержанием квадратной кислоты 94,6% , что соответствует выходу в 92,45%, считая на исходную 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевую соль. в) 3,66 г (50 ммолей) 3-окси-2-циклобутен-1-1он-дициклогексиламмониевой соли взвешивают в 100 мл этилацетата. Затем с перемешиванием при комнатной температуре по каплям добавляют 20,25 г (150 ммолей) сульфурилхлорида. По истечении реакционного времени в 1 ч взвешивают массу в 50 мл этилацетата и фильтруют ее. Полученный фильтрат концентрируют в ротационном испарителе. Остается 11,7 г полужидкого остатка. 11,7 г этого материала добавляют к 25 мл конц. серной кислоты и 1,7 воды. По истечении реакционного времени в 2 ч фильтруют остаток и промывают его 4 раза 5 мл ацетона. Получают 1,3 г целевого продукта с содержанием квадратной кислоты 92,29% , что соответствует выходу в 23,14%, считая на исходную 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевую соль. г) 3,66 г (50 ммолей) 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевой соли взвешивают в 100 мл этилацетата. После добавления в течение 20 мин 3,95 г (25 ммолей) брома в течение 30 мин по каплям добавляют 16,87 г (125 ммолей) сульфурилхлорида. По истечении общего реакционного времени в 105 мин промывают осадок два раза 50 мл этилацетата, затем объединяют маточный и промывные растворы и концентрируют их. Остаток (11,32 г) добавляют к 25 мл конц. серной кислоты и 1,7 г воды при 100оС. По истечении реакционного времени в 2 ч фильтруют остаток и промывают его 4 раза 5 мл ацетона. Получают 5,26 г белого целевого продукта с содержанием квадратной кислоты в 92,7%, что соответствует выходу в 85,4%, считая на исходную 3-окси-2-циклобутен-1-он-дициклогексиламмониевую соль. П р и м е р 10. Получение 1,3-циклобутандион, исходя из 1,3-циклобутандиондициклогексиламмониевой соли. 146,0 (0,5 ммоля) 1,3-циклобутандион-дициклогексиламмониевой соли со степенью чистоты 90,9% (по данным ВСЖХ) взвешивают в 1400 мл ацетонитрила и охлаждают до 10оС. В эту светло-коричневую взвесь в течение 20 мин вводят 21,0 г (0,573 моля) хлористоводородного газа. Затем перемешивают реакционную массу в течение 30 мин при +10оС и фильтруют ее. Затем промывают аминогидрохлорид 100 мл ацетонитрила. Массу концентрируют в вакууме до 220 г, охлаждают в течение 30 мин на ледяной бане, фильтруют, промывают два раза 100 мл диэтилового эфира и высушивают в течение 10 мин при комнатной температуре под давлением 20 мбар. В результате получают 32,07 целевого продукта со степенью чистоты 89,8% (по данным ВСЖХ), что соответствует выходу в 68,5% , считая на циклобутандион-дициклогексиламинную соль Т.пл. 103-105оС (с разл.). Данные IН-ЯМР-анализа (d6-BDSO)

3,06, с, 2Н
4,75, с, 1Н
9,5 - 12,5, шир., 1Н
Таким образом предложенный способ позволяет повысить выход целевого продукта до 85,4% против 40% в известном способе, а также упрощении процесса.