Способ получения -бромвалериановой кислоты

ЗО 50 1 11318Изобретение относится к усовершенствованному способу получения3 -бромвалериановой кислоты, которая используется для синтеза простагландионов и других физиологически активных веществ.Известен способ получения о -бром- валериановой кислоты гидробромированием перекиси циклопентанона в присутствии хлористой меди и сернокисло Оо го железа при температуре - 5-, 0 С. Выход продукта 32,8 Е 1 .Способ характеризуется низкой селективностью образования О -бром- валериановой кислоты, а также использованием дефицитного сырья.Известен способ получения о -бром- валериановой кислоты окислением циклопентанона персульфатом калия в среде серной кислоты (весовое соотношение циклопентанон : персульфат калия ; концентрированная Н 801 составляет 1:5,5:14) в присутствии этилового спирта с последующим гидробромированием полученного этилового эфира оксивалериановой киСлоты в целевой продукт, выход 767 21Недостатками этого способа являют. ся двустадийность процесса, применение больших количеств серной кислоты, а также эфира (для экстрагирования целевого продукта).Наиболее близким к предложенному является способ получения о -бром- валериановой кислоты гидробромированием 3 -валеролактона при кипячении с 487.-ной бромистоводородной кислотой, содержащей 5 Е серной кислоты, Выход продукта не указан 3 .Проведенные в условиях прототипа опыты показали, что выход чистого продукта составляет Збх (содержание основного вещества 99,57) и процесс сопровождается сильным осмолением.Недостатками известного способа яв ляются низкий выход продукта, использование бромистоводородной кислоты высокой концентрации (487.-ной, вместо обычно используемой в лабораторной практике 407-ной) и сильное осмоление реакционной смеси,Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта.Поставленная цель достигается пред лагаемым способом получения о -бром- валериановой кислоты путем гидро бромирования 3 -валеролактона бромистоводородной кислотой в присутствии катионита КУ-8 в количестве 70 110-30 мас.Е в растворе толуола прио60-80 С и молярном:соотношении3 -валеролактон : НВг, равном1; (1-1,9) .Преимущественно процесс ведутпри 80 С и молярном соотношениио -валеролактон : НВг, равном 1:1,4,Это обеспечивает получение целевого продукта с высоким выходом(903) и легкость его выделения.Содержание основного вещества99,57.Количество 3 -бромвалериановойкислоты (в виде метилового эфира)определяют методом ГЖХ на хроматографе Цветс пламенно-ионизированным детектором при использованиив качестве неподвижной фазы смеси207 полиэтиленгликольадипинатаи 2 Е НЗР 01, на хромосорбе И. Газ-носитель - гелий. Температура колонки 140 С, температура испарителя175 С. В качестве внутреннего станодарта использован метиловый эфирбензойной кислоты.Предложенный способ получения3 -бромвалериановой кислоты предусматривает проведение процесса вприсутствии небольшого избытка НВг,(соотношение 3 -валеролактон:НВг1;1,4-1,9, предпочтительно 1;1,4) врастворе толуола. Используется доступный и легко регенерируемый катализатор - катионит. При проведении процесса в указанных условияхосмоление и полимеризация резко уменьшаются. Целевой продукт выделяют изреакционной среды дистилляцией (отсутствует стадия кристаллизации излигроина, что улучшает технику безопасности),Время протекания реакции 3-5 чпри 80 С.П р и м е р 1, В трехгорлую колбу емкостью 0,5 л, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, помещают 86 мл (0,50 моль)бромистоводородной кислоты, Прибавляют 105 мл толуола и при перемешивании в течение 1 ч добавляют 36 г(0,26 моль) 3 -валеролактона (моляр.ное соотношение 8 -валеролактон : НВг 1: 1,4), Затем прибавляют3,6 г катионита КУ-8, что составляет 103 от загрузки сырья, Реакци-.онную смесь нагревают на водянойбане до 80 С в течение 1 ч, при0данной температуре выдерживают 5 ч.После этого продолжают перемешивакой, помещают 29,0 мл (0,17 моль)бромистоводородной кислоты (363-ной)Прибавляют 35,0 мл толуола и при пе 1ремешивании в течение 0,5 ч добавляют 12,0 г (0,12 моль) О -валеролак.тона (молярное соотношение 6 -валеролактон НВг 1:1,4). Затем прибавляют 1,2 г катионита КУ-,8, чтосоставляет 107. от количества 3 -валеролактона. Реакционную смесь нагревают до 80 С в течение 1 ч и приданной температуре выдерживают 3 ч.После прекращения нагревания реакционную смесь при перемешивании ох- С лаждают до 20 С в течение 1 ч. Отофильтровывают катиоцит, промываюттолуолом (30 мл). Для удаления непрореагировавшего бромистого водородареакционную смесь промывают несколькими порциями дистиллированной воды(общее количество 50-60 мл) . Промывные воды экстрагируют 50 мл толуола,толуольцые вытяжки объединяют и отгоняют растворитель. Остаток - маслянистую жидкость - перегоняют ввакууме при 2-3 мм рт.ст. и 20125 С, Получают 13,57 г (0,075 моль)3 -бромвалериановой. кислоты, чтосоответствует выходу 62,47 в расчете ца взятый 3 -валеролактон.П р и м е р 4. В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, помещают 29,0 мл (О, 17 моль)бромистоводородной кислоты (36 Е-ной)5. Прибавляют 35,0 мл толуола и приперемешивании в течение 0,5добавляют 12,0 г (0,12 моль) о -валеролактоца (молярцое соотношение3 -валеролактон; НВг 1:1,4), Затем40йрибавляют 1,2 г катиоцита КУ-8,что составляет 107 от количества8 -валеролактона. Реакционную смесьонагревают до 80 С в течение 1 ч приданной температуре выдерживают 9 ч.Далее реакционную смесь обрабатывают как в примере 3. После перегонкиполучают 11,55 г (0,064 моль)8 -бромвалерцацовой кислоты чтогсоответствует выходу 53,2 Е в расчете ца взятый О -валеролактоц,П р и м е р 5 В трехгорлую колбуемкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и капельцой воронкой, помещают 21,0 мл (О, 12 моль)бромистоводородцой кислоты (367-цой).Прибавляют 35,0 мл толуола и при перемешивации в течение 0,5 ч добавляют 12,0 г (0,12 моль) 8 -валероЭ 11 ние без нагревания в течение 1, ч. Когда смесь охладится до 30 С, ото фильтровывают катионит. Для удаления непрореагировавшего бромистого водорода реакционную смесь промывают несколькими порциями дистиллированной воды (общее количество 90 мл). Промывные воды . экстрагируют 100 мл толуола. Полученные растворы объединяют и отгоняют толуол. Маслянистую жидкость перегоняют в вакууме при 2-3 мм рт.ст. и 120-125 С. Получают 58-65 г о -бромвалериановой кислоты, что соответствует выходу 907 в расчете на взятое сырье, Т.пл. 38Найдено, Е: С 34,07, Н 4,05.СВН 90 ЕВгВйчйслецо, 7: С 33, 17, Н 5,01.ИК-спектр, см" 1705 в 17 (С=О);3210-2870 (ОН).ЯМР-спектр: 12,7 (1 Н, с - СООН), 2,36 (т, 2 Н Л -6 Гц,-СН ); 3,4 (2, Н,т Ю = 6 Гц, СН ВК 2,1-1,6 (4 Н, м. СН СН ).П р и м е р 2 (за пределами предлагаемого интервала). В трехгорлую колбу емкостью 200 ьш, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, помещают 24,0 мл (0,14 моль) бромистоводородной кислоты (363-ной), прибавляют 29,0 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 ч добавляют 10,0 г (О, 1 моль)/О -валеролактона (молярное соотношение о -валеролактон : НВг 1:1,4), Затем прибавляют 1,0 г катионита КУ-8, что составляет 1 ОХ от количества 3 -валеролактона. Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре (20 С) при перемешиовании в течение 48 ч. Катионит отфильтровывают, промывают толуолом (30 мл). Для удаления непрореагировавшего бромистого водорода реакционную смесь промывают несколькими ,порциями дистиллированной воды (общее количество 50-60 мл). Промывные воды экстрагируют 50 мл толуола, толуольные вытяжки объединяют и отгоняют растворитель. Остаток - маслянистую жидкость - перегоняют в вакуу. ме при 2-3 мм рт.ст. и 120-125 С. По. лучают 4,98 г (0,027 моль) 8 -бром- валериановой кислоты, что соответствует выходу 27,57 в расчете на взятый3 -валеролактон.П р и м е р 3. В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и капельной ворон 31870 4Составитель Л,ЕпишинаТехред Т.Фанта Корректор Л.Пилипенко Редактор Т.Веселова Заказ 9713/20 Тираж 409 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3 113 1870лактона (иоляриое соотношение 3 -ва- Далее реакционную смесь обрабатывают леролактоя: НВг 1: 1,9 ). Затем при- как в примере 3 и получают 15, 1 г бавляют 1,2 г катионита КУ-8 что . (0,083 моль) 3 -бромвалериановой составляет 103 от количества ц -ва- кислоты, что соответствует выходу леролактона. Реакционную смесь нагре. 5 69,57 в расчете на взятый 8 -вале- ваюФ до 800 в течение 1 ч и выдер- , ролактон.живают при этойтемпературе 5 ч, Да П р и м е р 8. В трехгорлую лее реакционную. смесь обрабатывают колбу емкостью 200 мл, снабженнуюкак в примере 3. Получают 9,65 г мешалкой термометром,и капельной во-(0,053 мопь) о -бромвалериановой 10 ронкой помещают 29 мл (О, 17 моль) кислоты, что соответствует выходу бромистоводородной кислоты (367-ной) 44,4% в расчете на взятый О -вале- Прибавляют 35 мл толуола и при перемешивании в течение 0,5 ч добавляП р и .и е р 6. В трехгорлую колбу. ют 12 г (0,12 моль) 3 -валеролакемкостью 200 мл, снабженную мешалкой, 15 тона (молярное соотношение о -вале- термометром и капельной воронкой, ролактон , НВг 1:1,4). Затем прибавпомещают 39,0 мл (0,23 моль) бро- ляют 1,2 г катионита КУ-8, что мистоводородной кислоты (362-ной) . составляет 107 от количества 0 -ваПрибавляют 35 мл толуола и при пере- леролактона. Реакционную смесь нагреомешивании в течение 5,5 ч добавляют ур вают до 60 С в течение 1 ч и при 12,0:(0,12 моль) о -валеролакто- данной температуре выдерживают 5 ч. на (молярное соотношение 0 -валера- Дальше реакционную смесь обрабать 1 вают лактон ; НВг 1; 1,9). Затем прибав- как в примере 3. После перегонки ляют 1,2 г катионита КУ-8, что получают 15,38 г (0,085 моль) составляет 107 от количества валеро 0 -бромвалериановой кислоты, что солактона, Реакционную смесь нагревают ответствует выходу 70,87 в расчете до 80 С в течение 1 ч и выдерживают на взятый 0 -валеролактон. при этой температуре 5 ч. Далее ре- П р н м е р 9 (сравнительный акционную смесь обрабатывают как в по 3 ). В трехгорлую колбу емкоспримере 3 и получают 11,64 г З 0 тью 200 мл, снабженную мешалкой, об- (0,064 моль) 3 -бромвалериановой ратным холодильником и капельной кислоты, что соответствует выходу воронкой, помещают 29 мл 487.-ной НВг 53,6% в расчете на взятый о -вале- содержащей 57. НБО. Молярное соотролактон. ношение 3 -валеролактон: НВгП р и м е р 7. В трехгорлую колбу 1:2, 15) . В течение 15 мин прибавЭ 5емкостью 200 мл, снабженную мешал- ляют 12 г (О, 12 моль) Ь -валерокой, термометром и капельной ворон- лактона. Реакционную смесь нагрекой, помещают 29,0 мл (О, 17 моль) вают при температуре кипения в тебромистоводородной,кислоты (Зб -ной). чение 1 ч. Наблюдается осмоление Прибавляют 35,0 мл толуола и при 40 Реакционной среды, Из смолообразных перемешивании в течение 0,5 ч добав- продуктов выделяют вещество кристалляют 12 0 г (0,12 моль) О -валеро- лизацией из лигроина. Получено 7,82 гфлактона (молярное соотношение 8 -ва- (0043 моль) ц -бромвалериановой леролактон : НВг 1:1,4). Затем при- кислоты (выход 35,87) т.пл. 39-40 С. бавляют З,б г катионита КУ-8, что 4 Проведение процесса таким путем составляет 307 от количества вале- позволяет получить 8 -бромвалериаролактона. Реакционную смесь нагре- . новую кислоту с выходом до 90%, при вают до 80 С в течение 1 ч и при этом выделение продукта не требует этой температуре выдерживают 5 ч. кристаллизации.