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

Формула изобретения

Способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана взаимодействием солей 2-нитропропана с 2-хлор-2-нитропропаном в среде растворителей, 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 прототипа нами использован метод, предложенный Сенглом и Хессом [Seigle J.W., Hass H.W. J.Org.Chem. V 5, 1940, P100]. Метод основан на реакции взаимодействия натриевой соли 2-нитропропана с 2-галоид-2-нитропропаном.

В соответствии с прототипом ДМНБ получают в две стадии. Вначале получают натриевую соль 2-нитропропана взаимодействием 2-нитропропана в абсолютном эфире с раствором углекислого натрия в абсолютном этиловом спирте. После выделения и сушки натриевую соль используют для получения ДМНБ. Натриевую соль 2-нитропропана нагревают с 2-хлор-2-нитропропаном в течение 7 часов в абсолютном этиловом спирте и получают ДМНБ с выходом 9% (от 2-нитропропана).

Основными недостатками данного способа являются: низкий выход целевого продукта и использование абсолютного этилового спирта в качестве растворителя для проведения реакции.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения ДМНБ, позволяющего повысить выход целевого продукта, исключить использование труднодоступного абсолютного этилового спирта, стадию выделения, сушки натриевой соли 2-нитропропана.

Технический результат достигается проведением реакции с использованием калиевой соли 2-нитропропана, получаемой при взаимодействии 2-нитропропана с 40%-ным водным раствором гидроксида калия в среде диметилформамида. Далее без выделения калиевой соли 2-нитропропана из реакционной массы дозируют 2-хлор-2-нитропропан, нагревают до 75-80°С, дают выдержку в течение трех часов, охлаждают до 20-25°С, разбавляют водой и получают целевой продукт.

Схема реакции по предлагаемому способу:

При исследовании оптимальных условий получения ДМНБ было установлено, что максимальный выход целевого продукта 70% (от теоретически возможного) достигается при температуре реакции 75÷80°С в течение 180 минут.

Предлагаемый способ получения ДМНБ иллюстрируется следующими примерами.

Пример № 1 (прототип)

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником помещают абсолютный этиловый спирт, добавляют углекислый натрий, затем 2-нитропропан в абсолютном эфире. Фильтруют выпавшую в осадок соль. После высушивания полученную натриевую соль 2-нитропропана используют для получения ДМНБ.

В колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, помещают 100 мл абсолютного этилового спирта и при перемешивании добавляют 0,1 моль (11,1 г) натриевой соли 2-нитропропана и 0,1 моль (12,4 г) 2-хлор-2-нитропропана. Реакционную массу кипятят в течение семи часов с обратным холодильником, по окончании выдержки охлаждают и фильтруют выпавший продукт.

Получают 1,6 г (9% от теоретически возможного) ДМНБ. Т_пл=210-211°С.

Пример № 2 (предлагаемый способ)

В колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, помещают 40 мл диметилформамида и 10 мл (9,9 г) 2-нитропропана. Затем в течение 15 минут дозируют 13,0 мл 40%-ного водного раствора гидроксида калия (7,28 г КОН). Дают выдержку в течение 40 минут при температуре 30÷35°С. После окончания выдержки к реакционной массе дозируют 10 мл (12,3 г) 2-хлор-2-нитропропана. Нагревают до температуры 75÷80°С и выдерживают при данной температуре в течение 180 минут. После окончания выдержки реакционную массу охлаждают до 15÷20°С и разбавляют 60 мл воды. Отфильтровывают выпавший в осадок продукт, промывают водой и высушивают. Получают 13,8 г (70% от теоретически возможного) ДМНБ. Т_пл=210÷211°С.

Предлагаемый способ получения ДМНБ позволяет исключить:

- операции получения, выделения, сушки натриевой соли 2-нитропропана;

- использование абсолютных растворителей (эфира, этилового спирта);

- сократить время реакции с 7 часов до 3 часов;

- повысить выход целевого продукта;

- значительно упростить процесс получения ДМНБ.