способ получения 1-этоксисилатрана

Формула изобретения

1. Способ получения 1-этоксисилатрана формулы C₂ H₅OSi(ОСН₂СН₂)₃N взаимодействием эквимолекулярных количеств тетраэтоксисилана с триэтаноламином в присутствии катализатора - алкоголята щелочного металла при температуре 15-50°С, отличающийся тем, что 1-этоксисилатран получают в виде 57%-ного раствора в этиловом спирте - побочном продукте, образующемся в результате реакции, а катализатор нейтрализуют лимонной или винной кислотой и образовавшиеся щелочные соли лимонной (цитрат) или винной (тартрат) кислоты удаляют фильтрованием или декантацией из этого раствора.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что растворы 1-этоксисилатрана могут храниться до 3-х лет, и искомый продукт выделяется из них в чистом виде испарением этанола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к усовершенствованию способа получения 1-этоксисилатрана формулы C₂H₅OSi(ОСН₂СН₂ )₃Н, который, как известно, может быть использован в медицине и зооветеринарии для лечения ран, в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений, а также для повышения жизнеспособности и продуктивности сельскохозяйственных животных, птиц и полезных насекомых (М.Г.Воронков, В.П.Барышок. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения РАН, 2005. - 258 с.).

Известен способ получения 1-алкоксисилатранов взаимодействием низшего тетраалкоксисилана с эквимолярной смесью триэтаноламина и высшего спирта при кипячении в инертном органическом растворителе (ксилоле) с отгонкой образующегося спирта в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла в течение 0,5-1 ч (при загрузке по 0,05 молей реагентов) с выходом 51-91% (М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Химия гетероцикл. соед. 1965, № 2, с.210-214). Методом получения именно 1-этоксисилатрана, наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату, является способ получения 1-этоксисилатрана взаимодействием тетраэтоксисилана с триэтаноламином в мольном отношении 1:1 при 110-140°С в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла в течение 2 ч (при загрузке по 0,1 молей реагентов), в среде инертного органического растворителя - ксилола, с отгонкой спирта и перекристаллизацией целевого продукта из н-гептана. Выход очищенного 1-этоксисилатрана с т.пл. 102-103°С составляет 67% [М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Сборник "Методы получения химических реактивов и препаратов", М., 1966, вып.14, с.159-160] (прототип).

Недостатками этого способа являются: применение высококипящего растворителя, который впоследствии трудно удалить из готового продукта, не используя последующей перекристаллизации, высокая температура реакции, что приводит из-за побочных процессов к образованию высокомолекулярных продуктов, загрязняющих основное вещество, что также вызывает необходимость перекристаллизации, а также экстракция из дорогостоящего гептана из-за низкой растворимости в нем 1-этоксисилатрана (16 г/л при т. кип.), чрезвычайно повышает стоимость продукта и усложняет технологию и оборудование.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения 1-этоксисилатрана взаимодействием тетраэтоксисилана с триэтаноламином в присутствии катализатора - алкоголята щелочного металла, взятого в количестве 1-63 мол.% при температуре 20-50°С с последующей отгонкой части образующегося спирта, высаживанием целевого кристаллического продукта эфиром при охлаждении [Патент РФ № 2291871. Бюл. изобр. № 2 (2007). М.Г.Воронков, В.П.Барышок].

Недостатками этого способа являются необходимость отгонки до 80% образующегося этилового спирта и использование пожаровзрывоопасного диэтилового эфира, образование отходов в виде раствора спирта, эфира, щелочного катализатора и целевого продукта.

Целью настоящего изобретения является упрощение и удешевление процесса, исключение потерь целевого продукта и отходов производства, а также повышение срока хранения целевого продукта.

Описываемый способ характеризуется простотой технологии, процесс идет без принудительного нагревания реакционной смеси, позволяет исключить операции отгонки этилового спирта и выделения кристаллического 1-этоксисилатрана, сократить продолжительность реакции до 10-15 мин (вместо 2-3 ч в известном способе), а также увеличить срок хранения целевого вещества с одного года до трех лет.

Поставленная цель достигается следующим способом получения 1-этоксисилатрана, который заключается в том, что процесс ведут при температуре 15-50°С до получения гомогенного раствора 1-этоксисилатрана в образующемся побочном продукте - этиловом спирте, катализатор реакции алкоголят щелочного металла (натрия) нейтрализуют лимонной или винной кислотой и удаляют из раствора 1-этоксисилатрана декантированием или фильтрованием нерастворимый в спирте соответственно цитрат или тартрат натрия.

Описываемый способ характеризуется простотой технологии, процесс идет без отгонки этилового спирта, щелочной катализатор из раствора 1-этоксисилатрана удаляют в виде нерастворимого в этиловом спирте цитрата или тартрата.

Пример 1. Смесь 149 г (1,0 моль) триэтаноламина, 208 г (1,0 моль) тетраэтоксисилана, содержащую 25 мл 10%-ного этилата натрия в этаноле, перемешивают до гомогенизации (15 мин) при температуре 50°С, выдерживают в течение 1 часа при 20-25°С, добавляют 3,77 г (0,0196 моль) лимонной кислоты, перемешивают реакционную смесь в течение 0,5 ч и выдерживают в течение 8 ч. Затем фильтруют раствор от выпавшего осадка цитрата натрия (5,76 г, 100% из расчета на С₃Н₄(ОН)(COONa) ₃). В целях анализа отбирают 5 мл полученного 57% раствора 1-этоксисилатрана в этиловом спирте, испаряют этанол в вакууме 50 мм рт.ст., определяют т.пл. твердого бесцветного остатка массой 2,84 г (100%). Т.пл. 101-102,5°С. Разливают раствор 1-этоксисилатрана во флаконы из темного стекла с завинчивающейся крышкой и хранят, предохраняя от прямого солнечного света. По истечении 3 лет хранения высушенный от этанола 1-этоксисилатран имеет т.пл. 101-102°С и его ИК спектр идентичен свежеперекристаллизованному 1-этоксисилатрану из смеси этилового спирта с диэтиловым эфиром.

Пример 2. Аналогично примеру 1 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина, 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисилана, содержащей 5 мл 10%-ного этилата натрия в этаноле (7,4 ммоль), при 20°С получают раствор 1-этоксисилатрана, добавляют в него 0,76 г (3,7 ммоль) винной кислоты, перемешивают реакционную смесь в течение 0,5 ч и выдерживают в течение 8 ч. Затем фильтруют раствор от выпавшего осадка тартрата натрия (0,84 г, 100% из расчета на Na₂ C₄H₄O₆). В целях анализа отбирают 5 мл полученного 57% раствора 1-этоксисилатрана в этиловом спирте, испаряют этанол в вакууме 50 мм рт.ст., определяют т.пл. твердого бесцветного остатка. Т.пл. 101,5-102,5°С. Разливают раствор 1-этоксисилатрана во флаконы из темного стекла с завинчивающейся крышкой и хранят, предохраняя от прямого солнечного света. По истечении 3 лет хранения высушенный от этанола 1-этоксисилатран имеет т.пл. 101-102°С и его ИК спектр идентичен 1-этоксисилатрану, свежеперекристаллизованному из смеси этилового спирта с диэтиловым эфиром.

Пример 3. Аналогично примерам 1-2 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина, 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисисилана, содержащей 50 мл 10%-ного этилата натрия в этаноле, при температуре 15°С получают раствор 1-этоксисилатрана, т.пл. которого после трех лет хранения составляет 100,5-101,7°С.