способ получения 3-бром-4-гидроксибензальдегида

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-БРОМ-4-ГИДРОКСИБЕНЗАЛЬДЕГИДА с использованием взаимодействия 4-гидроксибензальдегида с бромом и хлоруглеводорода при 0^oС, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения выхода целевого продукта, используют бром в виде раствора в хлоруглеводороде, к 4-гидроксибензальдегиду добавляют воду, бром, а затем серную кислоту и пероксид водорода и процесс ведут при молярном соотношении 4-гидроксибензальдегида, брома и пероксида водорода 1 : 0,53 - 0,58 : 0,53 - 0,58.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к альдегидам, в частности к 3-бром-4-гидроксибензальдегида (I), который обладает бактериостатической активностью, и может быть использовано как полупродукт в синтезе душистых веществ, например ванилина.

Известен единственный способ получения 3-бром-4-гидроксибензальдегида (I), заключающийся в том, что суспензию 4-гидроксибензальдегида (II) в хлороформе обрабатывают молекулярным бромом при 0^оС, причем молярное соотношение II:Вr₂=1,0:(1,0-1,1).

Схема способа-прототипа

HOCHO+Br HOCHO+HBr

Целевой продукт I выделяют путем разбавления реакционной массы петролейным эфиром, фильтрации осадка и перекристаллизации технического I из воды.

Таким путем соединение I получают с выходом 65-75%, т.пл. 124^оС.

Воспроизведен способ получения продукта 1 в условиях способа-прототипа (см. таблицу, опыт I). Получен технический целевой продукт с выходом 60%, т.пл. 118-122^оС.

Основными недостатками данного способа являются:

необходимость использования дефицитного брома в стехиометрическом (или с небольшим избытком) отношении к II, а именно (1,0-1,1):1,0 соответственно;

потери половинного количества брома с неутилизируемыми отходами бромистоводородной кислоты (смотри схему способа-прототипа);

необходимость очистки технического целевого продукта от примесей продуктов более глубокого бромирования бензольного кольца (см. таблицу, опыт I);

длительность процесса (24 ч);

относительно низкий и нестабильный выход целевого продукта.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается предложенным способом получения 3-бром-4-гидроксибензальдегида (1) с использованием взаимодействия 4-гидроксибензальдегида с бромом и хлоруглеводоpода при 0^оС, отличительной особенностью которого является то, что используют бром в виде раствора в хлоруглеводороде, к 4-гидроксибензальдегиду добавляют воду, бром, а затем серную кислоту и пероксид водорода, и процесс ведут при мольном соотношении 4-гидроксибензальдегида, брома и пероксида водорода, равном 1:(0,53-0,58); (0,53-0,58).

Схема заявляемого способа

^H2^O2 Целевой продукт I выделяют путем фильтрации. Получают соединение I с выходом 86-88%, т.пл. 123-124^оС (лит. т.пл. 124^оС/5/), хроматографически чистый.

В заявляемом способе молекулярный бром используют в виде 23-26%-ного раствора в соответствующем хлоруглеводороде. Перекись водорода используют в виде 28-34%-ного водного раствора (ГОСТ 177-77).

В качестве низшего хлоруглеводорода используют дихлорэтан, хлороформ или хлористый метилен, которые обладают хорошей растворимостью по отношению к брому и ограниченной растворимостью по отношению к исходному II и целевому продукту I.

Для поглощения бромистого водорода и осуществления реакции его окисления до молекулярного брома перекисью водорода в качестве второй фазы, несмешивающейся с хлоруглеводородом, исследованы вода и водный раствор серной кислоты.

Как видно из таблицы использование двухфазной системы хлоруглеводород-вода (опыты 2-5) не позволяет достичь поставленной цели, а именно повышения выхода целевого продукта 1 по сравнению со способом-прототипом. Кроме того, технический целевой продукт значительно уступает по качеству техническому целевому продукту, полученному по способу-прототипу (сравни результаты опыта I с опытами 2-5).

Желаемый эффект бромирования соединения II с целью получения продукта 1 (схема заявляемого способа) достигается при использовании вместо воды раствора серной кислоты (опыты 6-14). Возможность реализации заявляемого способа получения I из II в присутствии серной кислоты была непредсказуема, поскольку это не согласуется с литературными данными (6) об окислении замещенных бензальдегидов в соответствующие бензойные кислоты молекулярным бромом в растворе серной кислоты.

В заявляемом способе серную кислоту используют в виде 20-30%-ного водного раствора (опыты 7,8,9,12,13). Использование кислоты с концентрацией ниже 20 и выше 30% не позволяет достичь значительного повышения выхода целевого продукта по сравнению с верхним пределом способа-прототипа (опыты 6,10,11,14).

Из таблицы видно, что использование небольшого избытка брома, а также перекиси водорода, а именно 3-8% сверх стехиометрии по уравнению 2 является достаточным для получения стабильного выхода (86-88%) технического целевого продукта (опыты 7-9 и 12-13).

Использование совокупности вышеуказанных отличий позволяет по сравнению с прототипом:

- утилизировать выделяющуюся бромистоводородную кислоту путем окисления in situ до молекулярного брома перекисью водорода, что позволяет выполнить процесс безотходным по брому;

сократить расход молекулярного брома на реакцию в два раза;

получать целевой продукт со стабильным и повышенным на 13-23% выходом (в способе-прототипе выход I нестабилен и колеблется в пределах 65-75%, в заявляемом способе выход целевого продукта составляет 86-88%);

сократить продолжительность процесса на 18 часов (в прототипе процесс идет 24 ч, в заявляемом способе - 6 ч).

Нижеследующий пример иллюстрирует заявляемый способ.

П р и м е р 1. К смеси 12,21 г (0,1 моля) II, 42 мл дихлорэтана и 16 мл 25% -ного водного раствора серной кислоты, охлажденной до 0^оС, при перемешивании в течение 2,0 ч прибавляют раствор 8,8 г (0,055 моля) брома в 20 мл дихлорэтана. Затем к реакционной массе при той же температуре в течение 1,0 ч прибавляют 6,0 мл 28%-ной перекиси водорода (0,055 моля). После 2-часовой выдержки при 0^оС осадок отфильтровывают, промывают его ледяной водой и сушат на воздухе или при 60^оС до постоянной массы.

Получают 17,7 г технического 3-бром-4-гидроксибензальдегида (88,0%, считая на II) с т.пл. 123-124^оС, хроматографически чистый.

П р и м е р ы 2-12,14 приведены в таблице.

П р и м е р 13. К смеси 12,21 г (0,1 мол.) 4-гидроксибензальдегида (II), 42 мл дихлорэтана и 12,7 мл воды, охлажденной до 0^оС, при перемешивании в течение 2 ч прибавляют раствор 9,3 г (0,058 мол.) брома в 20 мл дихлорэтана. Затем к реакционной массе по каплям и перемешивании прибавляют 3,3 мл охлажденной серной кислоты (92,1%), поддерживая температуру в массе 0^оС. К полученной смеси в течение 1 ч прибавляют 6,3 мл 28%-ной перекиси водорода (0,058 мол) при той же температуре. После 2-часовой выдержки при 0^оС осадок отфильтровывают, промывают ледяной водой и сушат на воздухе или при 60^оС до постоянной массы.

Получают 17,71 г технического 3-бром-4-гидроксибензальдегида (88,1%, считая на II) с т.пл. 123-124^оС, хроматографически чистый.

П р и м е р 15. К смеси 91,58 г (0,75 мол.) 4-гидроксибензальдегида (II), 315 мл дихлорэтана и 99,7 мл воды, охлажденной до 0^оС, при перемешивании в течение 2 ч прибавляют 66,0 г (0,413 мол.) брома в 150 мл дихлорэтана. Затем к реакционной массе медленно прибавляют при перемешивании 20,3 мл охлажденной серной кислоты (92,1%) с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не превышала 0^оС.

К полученной смеси в течение 1 ч прибавляют 45 мл 28%-ной перекиси водорода (0,413 мол) при перемешивании и той же температуре. Далее поступают аналогично примеру 13.

Получают 135,85 г технического 3-бром-4-гидроксибензальдегида (90,1%, считая на II) с т.пл. 123-124^оС, хроматографически чистый.