Способ получения n-замещенных имидов малеиновой кислоты

212 БЗ ОПИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Соеетских Социалистических РеспубликЗависимое от патента Мз 924/231 л 12 о, 2 964 ( явлено ОЗ.Х оединением зая МПК С 07 сУДК 547.462.3.07(088,8 Приоритет Комитет по аслам изобретений и открытий ори Сосете Мииистрое СССР, ,1968,икова та опубликования опис Авторизобретен Иностранец Эрик Ниелд(Англия)Иностранная фи ал Кемикал Инда(Англия) аявитель иариз Лимитед Имп ЛУЧЕНИЯ Я-ЗАМЕЩЕННЪХ ИМИДМАЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЪ СОВ Катализатор бот веса кислоты.лс 80%,П р и и с р 1. 50 ч, Х-о-хлорфенилмалеамино 5 вой кислоты и 215 ч. ксилола нагревают и перемешивают с обратным холодильником в аппарате для перегонки системы Дина - Старкав течение 6 час. К концу этого периода всборнике аппарата скапливается 1 ч. (око 10 ло 25% от теоретического количества) воды.Горячую смесь фильтруют и к охлажденномуфильтрату добавляют избыточное количествопстролсйного эфира с т. кип. 40 - 60 С, Осадоксодержит незначительное количество К-о-хлор 15 фепилмалеимида и значительно большее в пропорциональном отношении непрореагировавшей -о-хлорфенилмалеаминовой кислоты.Процесс, описанный в примере 1, затем повторяли нссколько раз с применением в каж 20 дом случае 25 ч, 1 ч-о-хлорфенилмалеаминовойкислоты в специально подобранном растворителе.Каждый процесс стимулируют добавлениемкатализатора. После нагревания смесь отфильтровывают для удаления нерастворимых побочных продуктов и затем добавляют к охлажденному фильтрату избыточное количествопетрол йного эфира с т. кип. 40 - 60 С, Получающийся при этом осадок удаляют, промывают и высушивают, определяя выход имида,11 обретени малеиповсй 5 Известно п вой кислоты щего амида п Предлагае н ьх им идов мулызации имиджаещенных. да малеино- оответствуюциклЫ-замтилимания е относится к ислоты и его олучение М-э путем нагрев ри 200-С, ся способ по 5 алсиновой к учения К-замещенслоты, обшей фор- С - СО фенлл, ийся в иновой где Й - алкалкилфенил,нагревании Мкислоты обще 1 - ССН - С - СО Р - те же, чт 200 С в прис апример кисло форных, орган ог побочные р растворителя,при темслого ка- лорсульых, котореде ортолуола,и выше, ствии ки серной, х фосфорн акции в апример где значения пературе 80 - талнзатора, н фоновой, фос рые подавл 5 п ганического бензола,5 л, галогеналкил, алкен ии грофенил, заключаю замещенных амидов мал 1 формулы вру г в количестве 0,01 - 205 Выход целевого продукта око1й дМооавоС г- о.а 1 ч-о-хлорфеннлмаленмид 3йор гт 65в о жооа ож Рг ео г б ос д ж сО г Разба- витель Загрязнения,% Выход,части Катализатор Т. пл.,С 3,5 4,7 4,6 з,з 5,6 6,4 1 2 1 1,5 2,5 7,75 17,6 18,1 16 18,4 16,7 15,5 1,5 1,5 1,5 1,3 1,5 1,25 А А Б в г Л А 65 - 57 62 - 65 63 - 65 62 - 63 62 - 65,6 62 - 65,5 15 5 5 1 ОО МенееМенееи-Толуолсульфокнслота чг-Толуолсульфокнслота и-Толуолсульфокнслота и-Толуолсульфокнслота и-Толуолсульфокнслота л-Толуолсульфокнслота гг-Толуолсульфокислота н бутоналп-Толуолсульфокнслота н этанолБензолфосфоновая кислота Бензолфосфоновая кислота Метнл-п-толуол сульфонат . Еопц. серная кислота .Конц. серная кислота н этанол Трехокнсь серыр-Нафталнн сульфокнслота 1,7 1 пЗ,З 18,1 2,75 58,5 - 6061 - 63 21,415171915,220,71914,9 1+3,9511111+11,811 632,256,7529,52,752,25 1,0 2,6 2,7 3,6 4,5 2,5 2,5 7,5 5 15 15 5 5 - 10 5 15 1,15 1,3 1,5 1,5 1,6 1,2 10 11 12 13 14 15 16 А Б А А А А А 52 - 55 63 - 65 52 - 55 67,5 - 69 60 - 63 П р н м е ч а н н е: Колнчество загрязпеннй было определено посредством нсследования инфракрасного спектра.Разбавнтель А - толуол (108 ч.);разбавнтель Б - кснлол (108 ч.):разбавитель В - хлорбензол (125 ч.);разбавнтель Г - смесь толуола с бензолом, т. кип. 99 С (110 ч.);разбавнтель Д - смесь толуола с бепзолом, т, кнп. 91" С (110 ч.). Сравнение примеров 3 и 4 с примерами 10и 11 иллюстрирует преимущества, связанные с применением фосфорсодержащих кислот, для того чтобы уменьшить выход нерастворимых побочных продуктов.П р и м ер 17. 63,7 ч, о-хлоранилина добавляют по каплям при перемешивании к раствору 49 ч. малеинового ангидрида в 216 ч.толуола и смесь перемешивают 16 час, Затем добавляют 2 ч. и-толуолсульфокислоты, смесь перемешивают и нагревают при действии обратного холодильника в течение 2 ггас в аппарате системы Дина - Старка. К концу этого псриода в сборнике аппарата скапливается 8 ч.воды гоколо 90%, от теоретического количества).Путем фильтрования отделяют 17 ч. мате риала, нерастворимого в толуоле, и добавляют к фильтрату избыточное количество петролейного эфира, кипящего в пределах 40 - 60 С.Найдено, что осажденное твердое вещество состоит из 90 ч, незначительно загрязненного М-о-хлорфенилмалеимида, имеющего т. пл.5556 С. Загрязненный продукт растворяют в бензоле и раствор пропускают через глинозем (окись алюминия). Итак, получают 84 ч.продукта, имеющего т. пл. 65,5 - 66,5 С.Аналогичные результаты можно получить с.прим енечием М-о-бромфенилмалеаминовой кислоты и Х-и-фторфенилмалеиминовой кислоты.П р и м е р 18. 25 ч. М-о-нитрофенилмалеаминовои кислоты и 108 ч, толуола нагревают при действии обратного холодильника и перемешивании в аппарате Дина - Старка в течение 4 час вместе с 1 ч. и-толуолсульфокислоты. К концу этого времени скоплено 1,7 ч. воды.К смеси добавляют избыточное количество5 петролейного эфира с т, кип, 60 - 80 С, отфильтровывают осажденный сырой Х-о-нитрофенилмалеимид, промывают его насыщенным раствором бикарбопата натрия и высушиваютв вакууме. Высушенный продукт растворякт10 в бензоле, пропускают через глинозем (окисьалюминия) и вновь осаждают, выливая раствор в бензин. Получают 11,1 ч. 1 ч-о-нитрофенилмалеимида, т. пл. 131 - 132 С.Аналогичны результаты и в случае примене 15 ния Х-гг-нитрофенил- и Х-и-нитрофенилмалеаминовой кислоты,П р им ер 19. Повторяют процесс в соответствии с методикой, описанной в примере 18,с применением 25 ч. Х-фенилмалеаминовой20 кислоты, 108 ч. ксилола и одной части и-толуолсульфокислоты.Нагревание продолжают 5 час, после чегосколено 2 ч. воды. После удаления нерастворимых побочных продуктов осаждения путем25 вылииания в пегролейный эфир с т. кип. 60 -80" С, филь 1 рования, охлаждения и высушивания получают 12,6 ч. Х-фенилмалеимида, т. пл.88 оСАналогичные результаты можно получить с30 применением Х-а-нафтил, Х+нафтил, Х-флуоренил- и Х-флуоренилмалеаминовойкислоты, К-фенил-хлормалеаминовой кислоты и гч-фенилцитраконоаминовой кислоты,П р и м е р 20. Повторяют процесс, соответ 35 ствующий .примеру 19, с применением 125 ч.хлорбензола вместо ксилола. Нагревание продолжают 7 час, Получают 15,5 ч. немного загрязненного 1 ч-фенилмалеимида, т. пл. 86,5 С2025 П р и м е р 21. 25 ч. М-бутилмалеаминовой кислоты и 108 ч, ксилола перемешивают и нагревают с обратным холодильником в аппарате Дина - Старка в присутствии следов продукта Топанол О в качестве ингибитора полимеризации. Через 6 час скопилось 1,8 ч. воды. Затем добавляют дополнительно 100 ч. аминовой кислоты и 260 ч. ксилола, после чего продолжают нагревание при действии обратного холодильника дополнительно 7 час. К концу этого периода скопилось всего 8 ч, воды. Смесь охлаждают и фильтруют, удаляя 17,4 ч. материала, нерастворимого в ксилоле. Затем ксилол о из фильтрата при остаточном давлении 30 - 40 ял рт. ст. и остаток перегоняют при остаточном давлении 3 - 4 ии рг, ст. при температуре 80 - 82 С. Получают 31 ч. несколько загрязненного К-бутилмалеимида. Содержание примесей определяют с помощью инфракрасного анализа. Анализы на содержание малеинового ангидрида и азота показывают наличие его в смеси в количестве 18 мол.",в.Аналогичные результаты можно получить с применением Х-этил, Х-н-пропил, К-н-гексил, М-циклогексил, Я 1-и-додецил и М-хлорбутил малеаминовой кислоты,П р и и е р 22. 100 ч. И-аллилмалеаминовой кислоты и 430 ч. сухого ксилола перемешивают и нагревают при действии обратного холодильника в аппарате Дина - Старка в течение 5 чис вместе с 4 ч, а-толуолсульфокислоты. Скопилось 9,6 ч. воды. Затем отгоняют ксилол при уменьшенном давлении и остаток перегоняют в высоком вакууме. Получают 29,5 ч, Х-аллилмалеимида, т. пл, 45 С. П р и м е р 23, Проводят ряд опытов по получению М-о-хлорфенилмалеимида путем проведения одностадийного процесса с применением в качестве исходных продуктов малеинового ангидрида и амина. В колбе растворяют 196 ч. малеинового ангидрида приблизительно в 1700 ч. разбавителя. К этому раствору медленно добавляют раствор 255 ч, о-хлоранилина приблизительно в 200 ч. разбавителя. Почти тотчас начинает осаждаться аминовая кислота, Смесь умеренно перемешивают при комнатной температуре около 22 час.В примерах 23 и 24 к концу этого периода суспензию аминовой кислоты обрабатывают 16 ч. катализатора, подобранного для осуществления реакции циклизации, и полученную суспензию затем медленно добавляли к раствору, нагреваемому в аппарате Дина в Стар при действии обратного хлодильника и содержащему дополнительно 16 ч, катализатора в растворителе, выбранном для процесса получения аминовой кислоты. В примерах от 25 до 31 весь катализатор добавляют к суспензии аминовой кислоты и все количество смеси нагревают при действии обратного холодильника в аппарате Дина - Старка.В примере 31, с целью сравнения, катализатор не применяют. К концу реакции (о чем 40 45 50 55 60 65можно судить по количеству образовавшейся воды) реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают для устранения побочных продуктов и перемешивают с раствором бикарбоната натрия для полного удаления остатков кислоты. Затем смесь повторно отфильтровывают, растворитель выпаривают в вакууме и остаток перегоняют в вакууме, получая чистый пмид,Условия и результаты каждого синтеза приведены в табл. 2. Таблица 2 Выход, % от тео- ретиче- ского а а Время перегонки, часКатализатор 66,870,875,773,2Около 7053,5Около 7071,633 666,2566,5066,50713 23 24 25 26 27 28 29 30 31 65,;, дымящей серной кислотыХлорсульфоновая кислотаПирофосфорная кислота .Пирофосфорная кислота .Бензолфосфоновая кислотаБензолфосфоновая кислота ф)Бензолфосфоновая кислотаОртофосфорная кислота (88%)Отсутств ет П р и и е ч а н и е: ф Применено лишь 16 г катализагора. Разбавителем слухкнт ксилол, а в примере 28 - толул. П р и м е р 33. Следующую серию опытов проводят как указано ниже. 196 ч. малеиново. го ангидрида растворяют в колбе приблизительно в 1700 ч, разбавителя. К этому раствору постепенно добавляют раствор 225 ч. о-хлоранилина приблизительно в 200 ч. разбавителя. Лминовая кислота начинает выделяться в виде осадка почти немедленно. Смесь осторожно перемешивают при комнатной температуре в течение, приблизительно, 22 час. В большинстве примеров полученную таким образом суспензию аминовой кислоты затем обрабатывают определенным количеством кислотного катализатора и нагревают при действии обратного холодильника в аппарате Дина - Старка.В примере 44 суспензию аминовой кислоты постепенно добавляют к смеси разбавителя с катализатором, нагреваемой при действии обратного холодильника.В примерах 45 и 46 смесь суспензии аминовой кислоты и половины определенного количества катализатора постепенно добавляют к смеси оставшегося катализатора с разбавителем, нагреваемой при действии обратного холодильника. Условия и результаты каждого опыта приведены в табл. 3. 1 р и м е р 32. Повторяют процесс, описанный в примере 23, с тем отличием, что катализатор и всю аминовую кислоту нагревают с начала реакции циклизации, причем в дальнейшем аминовую кислоту не добавляют. Выход о-хлор(ренилмалеимида лишь 61,9%. Продукт характеризуется меньшей степенью чистоты, о чем можно судить по более интенсивной желтой окраске.212158 Таблица 31 фг" оо - ,одо гхо .г- хоэ эх Оос 7ххахо;, аао 1оЗо ъх х гоИйахоа,оощ ххкоихооооао г 1 о Р сО И хИ-о-хлорфенилмалеиыид Катализатор Разбавитель Выход,2 Ю а Окраска 21 16 16 16 16 т 40 Около 5 Около 4 Около 3 Ололо 5б 61,7 65,2 64 86,3 54,7 30 30 27 30 63 (водный раствор этанола)26 67,5 62,6 67,6 62,6 73,6 Желтая Желтая Желтая Желтая Желтая 33 34 35 36 37 гг-Толуолсульфокнслота гг-Толуолсульфокислота и-Толуолсульфокнслота и-Толуолсульфокислота и-Толуолсульфокислотан этиловый спирт ТолуолТолуолСухой толуолКснлолСухой толуол 16 2,5 50,3 74,7 Слабый желтоватый оттенок Слабый желтоватый оттенок Слабый желтоватый оттенок Слабый желтоватый оттенок Слабый желтоватый оттенок Темно-желтый38 ф) Трехокнсь серы Сухой толуол Сухой толуол Сухой толуол Сухой толуол 16 4,5 30 73,1 65% дымящей сернойкислоты65% дымящей сернойкислотыСульфированиый толуол фф)Сухая и-Толуолсульфокислотаи-Толуолсульфокнслота 32 Не измерено77 б 31 65 40 30 69,4 41 16 6,75 101 26,5 64,8 42 Сухой трихлорэтилен Метилизобутилкетон Сухой кснлол3,5 16 19,7 35 61,3 43 16 36,7 74,4 Слабый желтоватый оттенок Слабый желтова. тый оттенок Слабый желтова. тый оттенок44 и-Тол уолсульфокислота и-Толуолсульфокнслота и-Толуолсульфокислота 32 69,2 6,75 68,7 30 45 Сухой кснлол Сухой кснлол 37 32 76,7 39,8 Около 5,5) В данном опыте для реакции циклизации применено лишь 400 ч. амиповой кислоты,фф) Получен путем добавления 16 ч. 65%-ной дымящей серной кислоты к 86,7 ч. толуола.Предмет изобретения 11 НКН - С - СО Составит ль Т. Лавриненко Редактор Л, Г, Герасимова Техред Л. К, МаловаКорректор Н. Босггяцкая Ваказ 2624/2 Тираж 530 Подпис оеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий прн Совете Министров СССРМосква, Цснтр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова, 2 П р и м ер 47. 200 ч. о-хлорфенилмалеиновой кислоты нагревают с 8 ч. а-толуолсульфокис лоты в атмосфере азота в аппарате для пере гонки в течение 4 час при температуре 150 - 160 С, К концу этого периода реакционную 5 смесь экстрагируют 660 ч. бензола и не- растворившийся материал (36,4 ч.) отфильтровывают. Бензольный раствор перемешивают с 50 ч. бикарбоната натрия до нейтрализации остаточной кислоты, после чего бензол отпари вают. Остаток после перегонки дает 84,4 ч. (46,25% от теоретического) о-хлорфенилмалеимида,Сравнение примера с предыдущими, характеризующимися использованием разбавителя, 15 свидетельствуют о высоком соотношении между выходами нерастворимого материала и имида, полученного без разбавителя.С целью сравнения процесс повторен при аналогичных уеловиях, но в отсутствии катали затора, В этом случае выход материала, нерастворимого в бензоле, составляет 28,5 ч., а выход имида лишь 51,1 ч. (28,2 от теоретическо.ГО). Способ получения Х-замещенньгх имидов ма.леиновой кислоты общей формулы где К - алкил, галогеналкил, алкен, фенил, алкилфенил, галогенфенил, нирофенил, нагреванием И-замещенных амидов малеиновой кислоты, отличаюш,ийся тем, что, с целью подавления побочных реакций, процесс ведут в присутствии кислых катализаторов, например серной кислоты, хлорсульфоновой кислоты, фосфорных кислот, органофосфорных кислот, в среде органического растворителя, например бензола, толуола, при тегпературе 80 в 2 С.