способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана

Формула изобретения

Способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана взаимодействием солей 2-нитропропана с 2-бром-2-нитропропаном в среде растворителя, отличающийся тем, что используют калиевую соль 2-нитропропана, а в качестве растворителя применяют диметилформамид.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области химии алифатических нитросоединений, в частности к способу получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана (ДМНБ).

В качестве наиболее близкого аналога нами взят способ, разработанный Э.Ульманом // Ullman Edwin. Diazocyclobutanes. Патент США кл. 260-239 (с 07 Д 229/00), № 4032519, заявлен 01.05.75 № 573647, опубл. 28.06.77.

Метод основан на реакции взаимодействия натриевой соли 2-нитропропана с 2-бром-2-нитропропаном в среде водного этилового спирта. Выход ДМНБ составляет 79,5% (от теоретически возможного). Воспроизведение данного метода получения ДМНБ показало, что выход целевого продукта несколько ниже заявленного и составляет 65-70% (от теоретически возможного).

Основным недостатком данного способа является недостаточно высокий выход 2,3-диметил-2,3-динитробутана и, как следствие этого, повышенный расходный коэффициент 2-нитропропана, составляющий 1,26-1,43 кг на 1 кг целевого продукта.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения ДМНБ, позволяющего повысить выход целевого продукта и снизить расход 2-нитропропана на его получение.

Технический результат достигается использованием в процессе получения ДМНБ калиевой соли 2-нитропропана (вместо натриевой соли) и проведением реакции взаимодействия этой соли с 2-бром-2-нитропропаном в среде диметилформамида (вместо этилового спирта).

Схема реакции по предлагаемому способу:

Проведена оптимизация условий получения ДМНБ и установлено, что максимальный выход целевого продукта 80÷85% (от теоретически возможного) достигается при температуре 75÷80°С в течение 180 минут. Расход 2-нитропропана составляет 1,25÷1,18 кг на 1 кг ДМНБ, что значительно меньше, чем по прототипу.

Предлагаемый способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип)

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником помещают 175 мл воды и при охлаждении и перемешивании присыпают 52,5 г гидроксида натрия для получения 24%-ного раствора. После полного растворения гидроксида натрия к раствору добавляют 100 мл (98,8 г) 2-нитропропана при температуре не выше 20°С и дают выдержку в течение часа. Затем в течение 30-40 мин при температуре не выше 20°С дозируют 31,6 мл (94,8 г) брома. После окончания дозировки дают выдержку в течение 30 минут. Далее к реакционной массе приливают 290 мл этилового спирта, нагревают содержимое колбы до кипения (82°С) и выдерживают при кипении в течение трех часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают, разбавляют 416 мл воды и охлаждают до 5÷10°С. Продукт отфильтровывают, промывают 50%-ным этиловым спиртом, сушат. Выход 2,3-диметил-2,3-динитробутана составляет 68,41 г (70% от теоретически возможного). Т_пл=210-211°С.

Пример 2 (предлагаемый способ)

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником помещают 200 мл воды и при охлаждении и перемешивании присыпают 73 г гидроксида калия для получения 27%-ного раствора. После полного растворения гидроксида калия к раствору добавляют 100 мл (98,8 г) 2-нитропропана при температуре не выше 20°С и дают выдержку 15 минут при этой температуре. После выдержки дозируют 30 мл (90 г) брома при температуре не выше 20°С и дают выдержку в течение 30 минут. Далее к реакционной смеси приливают 400 мл диметилформамида и нагревают до температуры 75°С. Дают выдержку в течение трех часов при температуре 75÷80°С. Реакционную массу охлаждают до 20°С и выливают в 1000 мл воды. Фильтруют продукт, промывают водой и сушат. Выход 2,3-диметил-2,3-динитробутана составляет 80÷85 г (82÷87% от теоретически возможного). Т _пл=210÷211°С.

Предлагаемый способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана позволяет повысить выход целевого продукта с 70% до 82÷87% (от теоретически возможного).