способ получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана

Формула изобретения

Способ получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана путем конденсации трис-(гидроксиметил)-нитрометана с ацетоном, отличающийся тем, что реакцию конденсации проводят в присутствии пятиокиси фосфора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана, который применяется для синтеза лекарственных препаратов и взрывчатых веществ.

Известен способ получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана (Патент США 2.368.071 от 23.01.1945 г) из трис-(гидроксиметил)-нитрометана (нитроизобутилглицерина) путем конденсации его с ацетоном в аппарате с усовершенствованной насадкой Дина-Старка для улавливания выделяющейся воды в присутствии бензола и каталитического количества n-толуолсульфокислоты при нагревании до выделения теоретического количества воды в течение 48 часов. Затем реакционную массу охлаждают и выливают в 2%-ный раствор бикарбоната натрия и отфильтровывают осадок. Получают 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксан с выходом 44% и т.пл. 130°C.

Недостатками процесса являются:

- длительность процесса (более 48 ч);

- низкий выход (~44%);

- низкое качество продукта.

Известен также способ получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана из трис-(гидроксиметил)-нитрометана путем конденсации его с ацетоном в присутствии эфирата трехфтористого бора (G.B. Linden and M.H. Gold. Preparation of 2- and 5-substituted-1,3-dioxanes // J. Org. Chem. 1956, v.21, p.1175-1176; P. Vanelle, J. Maldonado, M.P. Crozet, R. Senouki, F. Delmas, M. Gasquet, P. Timon-David. Preparation et evaluation antiparasitive de nouveaux imidasoles portant. le motif dioxane ou hexahydropyrimidine // Eur. J. Med. Chem, 1991, v.26, p 709-714).

Синтез проводят по следующей методике. Смесь 151 г (1 моль) трис-(гидроксиметил)-нитрометана и 220 мл (3 моля) ацетона нагревают на водяной бане до полного растворения трис-(гидроксиметил)-нитрометана и охлаждают до 15-20°C. При охлаждении продукт кристаллизуется в виде тонких игл. К полученной суспензии продукта при перемешивании добавляют в один прием эфират трехфтористого бора - 130 мл (1 моль). При этом температура реакционной массы повышается до 55°C и начинают быстро отделяться кристаллы целевого продукта. После 5-минутного перемешивания реакционную массу выливают в смесь 1100 мл насыщенного раствора бикарбоната натрия и избытка льда. Затем перемешивают в течение 5 минут и продукт собирают фильтрацией, промывают холодной водой и сушат в вакууме. Получают 137 г (72%) 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксан с т.пл. 133-134°C. Этот способ принят за наиболее близкий аналог.

К основному недостатку наиболее близкого аналога относится:

- использование дефицитного, взрывоопасного, сильно ядовитого эфирата трехфтористого бора.

Технической задачей данного изобретения является разработка технологического способа получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана, лишенного вышесказанного недостатка и пригодного для применения в промышленности.

Технический результат достигается тем, что для конденсации трис-(гидроксиметил)-нитрометана с ацетоном используют вместо эфирата трехфтористого бора более доступную, промышленно выпускаемую, относительно дешевую и менее токсичную пятиокись фосфора.

Способ получения 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана иллюстрируется следующим примером.

К смеси 15,1 г (0,1 моль) трис-(гидроксиметил)-нитрометана и 50 мл (0,68 моль) ацетона при перемешивании и температуре 10°C присыпают 5 г пятиокиси фосфора. Перемешивают реакционную массу 10 минут, после чего выливают в 100 мл насыщенного раствора карбоната калия со льдом. Перемешивают до полного растворения льда, затем продукт отфильтровывают, промывают холодной водой и сушат на воздухе. Получают 11,5 г (71%) 2,2-диметил-5-гидроксиметил-5-нитро-1,3-диоксана с т.пл. 133-134°C.