PL173073B1

PL173073B1 - Sposób wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego

Info

Publication number: PL173073B1
Application number: PL93299256A
Authority: PL
Inventors: Joachim Lenzner
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1993-06-09
Publication date: 1998-01-30
Also published as: CA2092347A1; EP0573999B1; AU666729B2; HU213832B; CN1083482A; US5310947A; ATE170181T1; CZ282943B6; IL105938A; FI932697A; FI932697A0; ES2119835T3; AU3999493A; CN1043346C; PL299256A1; SK280170B6; SK59893A3; KR940000451A; DE59308915D1; EP0573999A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania estrów alkilowych kwa su tetronowego o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza grupe C1 -C6-alkilowa, w dwu etapach re- akcji, przy czym w pierwszym etapie reakcji ester alkilowy kwasu 4-chloroweoacetylooctuwego alki- luje sie, a w drugim etapie reakcji otrzymany ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E- ylenowego cyklizuje sie w podwyzszonej tempera- turze, znamienny tym, ze w pierwszym etapie ester alkilowy kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego o ogólnym wzorze 2, w którym X oznacza chlor albo brom i R1 oznacza grupe C1 -C6-alkilowa, przepro- wadza sie za pomoca dialkilosiarczynu o ogólnym wzorze 3, w którym R ma wyzej podane znaczenie w keconoacetaloester, stanowiacy zwiazek posredni a ten w obecnosci silnego kwasu przeprowadza sie w ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-aIkoksy- but-2E-ylenowego o ogólnym wzorze 4, w którym X, R i R1 maja podane znaczenie, ten nastepuje w drugim etapie za pomoca mrówczanu i silnego kwa- su cyklizuje sie w temperaturze 110 - 130°C, ewentualnie w obecnosci rozpuszczalnika do pro- duktu koncowego o wzorze 1 . WZÓR 1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urzad Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza grupę C1-C6-alkilową, przy zastosowaniu estrów alkilowych kwasu 4-chlorowco-acetylooctowego o ogólnym wzorze 2, w którym X oznacza chlor albo brom i R1 oznacza grupę C-Ce-alkilową.

Estry alkilowe kwasu tetronowego są np. cennymi produktami przejściowymi do wytwarzania farmaceutycznych substancji czynnych (Pelter et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans I, 1987, str. 771 - 742).

Dotychczas znanych jest kilka sposobów wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego.

Na przykład opis patentowy EP-A 409 147 opisuje sposób wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego z zastosowaniem jako substancji wyjściowej estrów alkilowych kwasu

173 073

4-chloro-3-etoksy-but-2E-ylenowego. W sposobie tym estry alkilowe kwasu 4-chloro-3-etoksybut-2E-ylenowego w temperaturze między 190 i 260°C w atmosferze gazu obojętnego, bez rozpuszczalnika przereagowują z utworzeniem odpowiednich estrów alkilowych kwasu tetroDużą wadą tego sposobu jest to, że nie daje się on przeprowadzić w skali wielkoprzemysłowej i otrzymuje się chloroetan jako produkt odpadowy do usunięcia. Stosowany w procesie substrat wytworzony jest na przykład sposobem według opisu patentowego EP 0 216 324.

Z opisu patentowego EP 0 216 324 znany jest sposób wytwarzania estrów (C1-C4)alkilowych kwasu 4-chloiO\vco-3~alkoksy-but-2B-y)enowego w reakcji alkilowania estrów alkilowych kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego (C1-C2)trójalkiloestrem kwasu ortomrówkowego w środowisku kwaśnym.

Zadaniem wynalazku było oddanie do dyspozycji dającego się stosować na skalę wielkoprzemysłową i ekologicznego sposobu wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego.

Zadanie to rozwiązano opracowując nowy sposób postępowania.

Sposób wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego o ogólnym wzorze 1, w

--·—- « ·.«» o rz w « τ «Ί τ r »i i ♦ p <» /-»C «·/·» 1 !/ - « 4 ·»-έ t r\ οτ t r»»>i w » «·>

^νΎ uwuvi«pawnvaMji,piej v^iu w pimi wipuipiC reakcji ester alkilowy kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego alkiluje się, a w drugim etapie reakcji otrzymany ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego cyklizuje się w podwyższonej temperaturze, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pierwszym etapie ester alkilowy kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego o ogólnym wzorze 2, w którym X oznacza chlor albo brom i Ri oznacza grupę Ci-Ce-alkilową, przeprowadza się za pomocą dialkilosiarczynu o ogólnym wzorze 3, w którym R ma wyżej podane znaczenie w ketonoacetaloester, stanowiący związek pośredni, a len w obecności silnego kwasu przeprowadza się w ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego o ogólnym wzorze 4, w którym X, R i Ri mają podane znaczenie, ten następnie w drugim etapie za pomocą mrówczanu i silnego kwasu cyklizuje się w temperaturze 110 - 130°C, ewentualnie w obecności rozpuszczalnika do produktu końcowego o wzorze 1.

Ester Ci-Có-alkilowy kwasu 4-chlorowco-acetylooctowego może być wytwarzany na skalę wielkoprzemysłową z diketenu i odpowiedniego chlorowca przez odpowiedni chlorek kwasowy.

Odpowiednimi przedstawicielami estrów alkilowych kwasu 4-chlorowco-acetylooctowego są ester metylowy, etylowy, propylowy, izopropylowy albo butylowy kwasu

4-chlorowco-acltylooctowlgo, gdzie chlorowiec oznacza atom bromu albo chloru.

Korzystnie stosuje się ester etylowy kwasu 4-chloroacetylowego. Stosowany w procesie jako czynnik alkilujący dialkilosiarczyn o wzorze 3 wytwarza się korzystnie in situ przez reakcję chlorku tionylu z odpowiednim alkoholem alifatycznym. Jako alkohole alifatyczne można stosować metanol, etanol, propanol, izopropanol albo butanol. Korzystnie stosuje się etanol, przy czym odpowiednio do tego jako dialkilosiarczyn powstaje dietylosiarczyn. Korzystnie stosuje się alkohol do tworzenia in situ dialkilosiarczynu w nadmiarze, zwłaszcza w ilości 2,5 do 4 moli na mol chlorku tionylu.

Aż do utworzenia ketonoacetaloestru reakcję w pierwszym etapie przeprowadza się korzystnie w temperaturze od -10 do 60°C.

Następnie reakcję wytwarzania estru alkilowego kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2Eylenowego o wzorze 4, przeprowadza się w obecności silnego kwasu, w temperaturze wynoszącej 60°C do 120°C przy czym powstałe w reakcji składniki łatwiej wrzące usuwa się przez destylację.

Jako silne kwasy nadają się na przykład kwas metanosulfonowy albo kwas p-toluenosulfonowy.

Korzystnie jako silny kwas stosuje się kwas metanosulfonowy.

Silny kwas stosuje się korzystnie w katalitycznej ilości od 20 do 30 mmoli na mol estru alkilowego kwasu 4-chlorowcoacetylooctowlgo, wzór 2.

Po zwykłym czasie reakcji wynoszącym 3 do 6 h można wyodrębnić ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowlgo o wzorze 4 albo bezpośrednio stosować do drugiego etapu.

173 073

Korzystnie stosuje się ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego bezpośrednio, bez wyodrębnienia, do drugiego etapu.

Drugi etap. cyklizacja estru alkilowego kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego do. ηΙΙ/Μν'ΑΓτΛ Irurocil totrA W ίΎίΛ Z

U\J Cdii U aiAllUn VŁU n.¥łuou ινίίνιΐν»» ν^,ν, pii4jVpiU»T ię za pomocą m i dJrfcArm

1V4 JL OlAli.Vg\Z kwasu.

Jako silne kwasy można stosować te same, jak uprzednio opisano w pierwszym etapie.

Jako mrówczany można stosować mrówczany metali alkalicznych albo metali ziem alkalicznych. Jako mrówczan metalu alkalicznego można stosować na przykład mrówczan sodu albo potasu. Jako mrówczan metalu ziem alkalicznych można stosować na przykład mrówczan magnezu albo wapnia.

Korzystnie stosuje się mrówczany w nadmiarze w odniesieniu do estrów alkilowych kwasu

4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego, wzór 4. Korzystnie nadmiar wynosi 5 do 15% wagowych w odniesieniu do estrów alkilowych kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego.

Jako rozpuszczalniki można stosować w drugim etapie polarne rozpuszczalniki aprotyczne.

Jako polarnie aprotyczny rozpuszczalnik stosuje się korzystnie mieszaninę złożoną z dimetyloformamidu i wody. Korzystnie miesza się dimetyloformamid z wodą w stosunku molowym dimetyloformamidu do wody wynoszącym od 1,5 do 1,8.

Reakcję w drugim etapie przeprowadza się w temperaturze 110 do 130°C, korzystnie 115 do 120°C a więc w temperaturze drastycznie obniżonej w stosunku do temperatury znanych rozwiązań.

Po zwykłym czasie reakcji wynoszącym 10 do 15 h można następnie specjalistycznie przyjętymi metodami wyodrębnić ester alkilowy kwasutetronowego z dobrą wydajnością.

Przykład. Wytwarzanie estru etylowego kwasu tetronowego.

W atmosferze gazu obojętnego umieszczono ester etylowy kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego (447,0 kg; 2,7 kmol) i absolutny etanol (621,41).

W temperaturze między -5 i -10°C dozowano następnie chlorek tionylu (349,2 kg; 2,94 kmoli), tak że temperatura nie wzrosła powyżej +20°C. Po dodaniu chlorku tionylu podwyższono temperaturę z 20°C do 60°C (0,3°C/min), dodano kwas metanosulfonowy (2,56 kh; 26 moli) i temperaturę podwyższono od 60°C do 120°C. Odparowujący przy tym etanol wychwytywano. Następnie pod zmniejszonym ciśnieniem powstający przy przemianie ketonoacetaloestru do estru etylowego kwasu 4-chloro-3-etoksy-2E-butylenowego etanol oddestylowano w temperaturze 110 do 120°C.

Następnie całość oziębiono do temperatury 40°C i do drugiego etapu dodano następnie, w atmosferze gazu obojętnego, kwas metanosulfonowy (2,5 kg; 26 moli), mrówczan sodu (189,2 kg; 2,74 kmoli), dimetyloformamid (513,4 1) i wodę (75,8 1).

Po podwyższeniu temperatury wewnętrznej do 120°C, mieszaninę reakcyjną mieszano w ciągu 12 h, a powstające w reakcji składniki łatwiej wrzące usunięto destylacyjnie. Następnie usunięto przez destylację dimetyloformamid pod ciśnieniem (0,03 · 10⁵Pa - 0,05· 10⁵Pa).

Mieszaninę reakcyjną przeprowadzono w zawiesinę z acetonem (500 1), odsączono i ponownie przemyto dodatkowo acetonem.

Następnie oddestylowano aceton.

Roztwór zawierający ester etylowy kwasu tetronowego oziębiono do temperatury 20°C.

Otrzymano 328,2 kg estru etylowego kwasu tetronowego (surowy) o zawartości 75% (według GC) co odpowiada wydajności 75%..

Claims

1. Sposób wytwarzania estrów alkilowych kwasu tetronowego o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza grupę CrCe-alkilową, w dwu etapach reakcji, przy czym w pierwszym etapie reakcji ester alkilowy kwasu 4-chlorowcoacetylooctowego alkiluje się, a w drugim etapie reakcji otrzymany ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego cyklizuje się w podwyższonej temperaturze, znamienny tym, że w pierwszym etapie ester alkilowy kwasu

4-chlorowcoacetylooctowego o ogólnym wzorze 2, w którym X oznacza chlor albo brom i R1 oznacza grupę ć-C^-alkilową, przeprowadza się za pomocą dialkilosiarczynu o ogólnym wzorze 3, w którym R ma wyżej podane znaczenie w ketonoacetaloester, stanowiący związek pośredni a ten w obecności silnego kwasu przeprowadza się w ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego o ogólnym wzorze 4, w którym X, R i Ri mają podane znaczenie, ten następuje w drugim etapie za pomocą mrówczanu i silnego kwasu cyklizuje się w temperaturze 110 - 130°C, ewentualnie w obecności rozpuszczalnika do produktu końcowego o wzorze 1.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie jako ester alkilowy kwasu 4-chlorowco-acetylooctowego o wzorze 2 stosuje się ester etylowy kwasu 4-chloroacetylooctowego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie jako dialkilosiarczyn o wzorze 3 stosuje się dietylosiarczyn.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosowany w pierwszym etapie reakcji dialkilosiarczyn wytwarza się in situ przez reakcję chlorku tionylu z odpowiednim alkoholem alifatycznym.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie przeprowadza się reakcję aż do utworzenia pośredniego ketonoacetaloestru w temperaturze od -10 do 60°C i następnie reakcję do estru alkilowego kwasu 4-chlorowco-3-alkoksy-but-2E-ylenowego o wzorze 4 w temperaturze 60 do 120°C.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym i drugim etapie jako silny kwas stosuje się kwas metanosulfonowy albo kwas p-toluenosulfonowy.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w drugim etapie jako mrówczan stosuje się mrówczan metalu alkalicznego albo metalu ziem alkalicznych.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 6, albo 7, znamienny tym, że reakcję w drugim etapie przeprowadza się w mieszaninie złożonej z dimetyloformamidu i wody.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję przeprowadza się bez wyodrębniania produktu przejściowego o wzorze 4.