способ получения 3-метакрилоксисульфолана

Формула изобретения

Способ получения 3-метакрилоксисульфолана взаимодействием 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты, отличающийся тем, что используют 3-оксисульфолан, предварительно полученный при гидратации сульфолена-3, без выделения его из реакционной массы гидратации и процесс проводят при температуре от -5 до 10^oC, таким образом, что к реакционной массе гидратации, содержащей 3-оксисульфолан, постепенно прибавляют хлорангидрид метакриловой кислоты, при этом одновременно проводят нейтрализацию, постепенно добавляя к реакционной массе щелочь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сульфолановых эфиров метакриловой кислоты, в частности, к способу получения 3-метакрилоксисульфолана, используемого в качестве противовоспалительного компонента медицинского клея.

Известен способ получения 3-метакрилоксисульфолана взаимодействием 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты при нагревании их смеси до 85^oC в течение 5-8 ч. (Ав.св. СССР N 413773). Избыток хлорангидрида, который берется в количестве 5,28 моль на 1 моль 3-оксисульфолана, после завершения реакции отгоняют в вакууме водоструйного насоса. Продукт перегоняют в вакууме, собирая фракцию с температурой кипения 155^oC при 1 мм рт.ст.

Чистый продукт характеризуют температурой плавления после перекристаллизации перегнанного вещества из метанола.

Недостатком известного способа получения 3-метакрилоксисульфолана является необходимость вводить в реакцию сухой 3-оксисульфолан, а известно, что последний получают гидратацией сульфолена-3 в разбавленном (примерно 10%) водном растворе с последующей отгонкой воды (Синтезы гетероциклических соединений. Ереван, 1975 г., вып. 10, стр. 52). Таким образом, возникает необходимость выделять 3-оксисульфолан в безводном виде из разбавленного водного раствора.

Кроме того, для этерификации используют большой избыток хлорангидрида метакриловой кислоты (5,28 моль на 1 моль 3-оксисульфолана). Процесс требует значительного времени (выдержка до 8 часов), а также высоковакуумной перегонки для выделения продукта. Процесс сопровождается выделением абгазов в виде хлористого водорода, который необходимо утилизировать.

Задача предлагаемого изобретения - разработка более технологичного по сравнению с прототипом процесса получения 3-метакрилоксисульфолана, осуществимого в промышленном масштабе.

Способ заключается во взаимодействии 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты при температуре от -5 до 10^oC в течение 3-4 ч, причем используют 3-оксисульфолан, предварительно полученный гидратацией сульфолена-3, без выделения его из реакционной массы процесса гидратации. Процесс ведут таким образом, что к реакционной массе, содержащей сульфолан, постепенно добавляют хлорангидрид метакриловой кислоты, при этом одновременно проводят нейтрализацию выделяющегося хлористого водорода, постепенно добавляя к реакционной массе щелочь.

Оптимальными условиями проведения реакции являются температуры от -5 до 5^oC. При температуре ниже -5^oC реакционная масса кристаллизуется и процесс проводить нельзя. При температурах выше 5^oC выход продукта несколько снижается (пример 3). При температуре выше 10^oC процесс проводить нецелесообразно из-за разложения хлорангидрида и продукта реакции.

Предлагаемый способ является более технологичным по сравнению с прототипом. Он позволяет проводить процесс при избытке хлорангидрида всего 1,5-2 моль на 1 моль 3-оксисульфолана (по прототипу 5,28 моль) в течение 3-4 ч (по прототипу до 8 ч) без выделения абгазов. Исключается также необходимость выделения исходного 3-оксисульфолана из его разбавленных водных растворов.

Кроме того, продукт не требует высоковакуумной перегонки, которую трудно осуществить в условиях промышленного производства.

По предлагаемому способу получают 3-метакрилоксисульфолан чистотой не менее 98% (метод ГЖХ) без перегонки и перекристаллизации.

Также очень важен порядок загрузки реагентов и порядок нейтрализации реакционной массы процесса этерификации 3-оксисульфолана.

В отличие от прототипа, где реагенты смешиваются сразу перед проведением реакции, в заявляемом способе необходимо к 3-оксисульфолану постепенно добавлять хлорангидрид метакриловой кислоты, но при этом одновременно проводить нейтрализацию реакционной массы щелочью.

Выделение 3-метакрилоксисульфолана из реакционной массы проводится стандартными приемами. Если реакция проводится в отсутствие органического растворителя, продукт получают в виде суспензии, которую затем отфильтровывают, а продукт высушивают (пример 2). Можно суспензию проэкстрагировать органическим растворителем, например, хлорированными углеводородами, ароматическими углеводородами и т.д. В этом случае продукт реакции получают в виде раствора. Можно также проводить реакцию в присутствии органического растворителя, не смешивающегося с водой, из указанных выше (пример 4). В этом случае 3-метакрилоксисульфолан также получается в виде раствора. Выделение технического продукта из растворов можно осуществить путем удаления растворителей.

Пример 1. Получение 3-оксисульфолана.

В 1 л воды растворяют 40 г едкого натра (1 моль) и при 20-25^oC растворяют 100 г (0,847 моль) сульфолена-3. Выдерживают раствор при этой температуре в течение 10 суток. Нейтрализуют раствор, добавляя при перемешивании концентрированную соляную кислоту. Получают 1240 г водного раствора с концентрацией 3-оксисульфолана 8,74% (метод ГЖХ), что соответствует 108,38 г 3-оксисульфолана. Выход 94%.

Полученный раствор используют далее в синтезе 3-метакрилоксисульфолана.

Пример 2. Получение 3-метакрилоксисульфолана.

К 500 г водного раствора 3-оксисульфолана, полученного по примеру 1, содержащего 43,69 г (0,321 моль) 3-оксисульфолана, при перемешивании при температуре от -5 до 5^oC дозируют 63,78 г (0,61 моль) хлорангидрида метакриловой кислоты. Одновременно для нейтрализации HCl дозируют 20%-ный водный раствор едкого натра. Дозировка реагентов продолжается 2-2,5 ч. После прибавления всего хлорангидрида метакриловой кислоты реакционную массу перемешивают дополнительно 1-1,5 ч при температуре от -5 до 5^oC. При необходимости во время выдержки дополнительно дозируют раствор щелочи для поддержания слабощелочной среды. Общий расход 20%-ного раствора едкого натра составляет около 140 мл.

Полученную суспензию 3-метакрилоксисульфолана отфильтровывают, промывают на фильтре водой и сушат на воздухе до постоянного веса. Получают 58,61 г вещества в виде белого порошка. Выход 90%. Содержание основного вещества 98,1% (метод ГЖХ).

Пример 3. Получение 3-метакрилоксисульфолана.

Процесс ведут, как описано в примере 2, только при температуре в пределах 5-10^oC. Выдержка осуществляется при той же температуре.

Полученную суспензию 3-метакрилоксисульфолана отфильтровывают, промывают водой и сушат на воздухе до постоянного веса. Получают 39 г вещества в виде белого порошка. Выход 59,5%.

Пример 4. Получение хлороформного раствора 3-метакрилоксисульфолана.

Процесс ведут, как описано в примере 2, только раствор 3-оксисульфолана предварительно разбавляют 170 мл хлороформа и дозируют в него хлорангидрид метакриловой кислоты, разбавленный 43 мл хлороформа.

После завершения реакции дают реакционной массе расслоиться. Отделяют 350,7 нижнего хлороформного слоя. Концентрация 3-метакрилоксисульфолана составляет 15,9% (метод ГЖХ). Это соответствует 55,7 г вещества, Выход 85%.