Способ получения тетрагидропирана

,ь,.0 П И,"Н-И ЕИЗОБРЕТ ЙИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез Советскня Сфцналнстнческих Республик(22) ЗаЯвлено 110778 (21) 2644456/23-04с присоединением заявки Ио(23) Приоритет "Опубликовано 250280. Бюллетень Мо:7 С 07 0 309/04. ГосударствеииыЯ комитет СССР ио делам изобретеииЯ и открытиЯ. 07 (088,8) Дата опубликования описания 2 50 2,80 А.А. Авотс, В,А, Славинская, В.А. Куплениекс, Д.Р. Крейле иА.К. СтраутиняОрдена Трудового Красного Знамени институт органического сиНтеза АН Латвийской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАГИДРОПИРАНА Изобретение относится к усовершенствованному способу получения тетрагидропирана, который находит применение для синтеза физиологически активных веществ, например простагландинов. Известные методы получения тетрагидропирана могут быть разделены на следующие группы,1. Циклизация 1,5-пентандиола вприсутствии РЗСЮ 1 и Другнх катализаторов и других циклиэующих агентов (11.152. Пиролиз четырехзамещенныхаммониевых солей Мей (СН)е ОН 21.3. Каталитическая циклиэацияВп(СН 1)6 ОМе в присутствии Ге СР 31.4. Каталитическое гидрирование2,3-дигидропирана 4-71.Методы групп 1-3 основаны наиспользовании дефицитных реагентов,таких как 1,5-пентандиол, четвертичные соли аминоспиртов и 5-бром-25пентанол.Каталитическое гидрирование дигидропирана на ) Ренея 41, хотя и,является высокоселективным методом,имеет существенные недостатки: 1) во время эксплуатации снижается активность катализатора;12) катализатор перед употреблением требует сравнительно продолжительной активации, заключающейся в растворении и удалении АР иэ сплава И-АЯ. Катализатор МРенея пирофор-ный, требует больщих предосторожностей при хранении, загрузке и работе. Кроме того, на поверхности Нс Ренея имеет место диссоциатив ная адсорбция сырья с образованием свободных радикалов, которые рекомбинируют и образуют димеры, и т. дИзвестен метод гидрирования 2,3- дигидропирана в присутствии платинового катализатора 51. При этом имеет место частичный гидрогенодиз с образованием тетрагидропирана и амилового спирта. Гндрирование замещенных пиранов на родиевом катализаторе характеризуется низкой селективностью (выход тетрагидропиранов составляет 30-40) 61Наиболее близким является способ заключающийся в гидрировании 2,3-дигидропирана на катализаторе й на Ф" ьналогичныа результаты полученыпри гидрировании 2,3-,дигидропиранана никель-хромовом катализаторе в проточном реакторе непрерывного действия.При температуре 144-1720 С, объемнойскорости 2,3-дкгкдропирана 0,400,77 ч , давлении водорода 22-26 атм,объемной скорости водорода 50 чвыход тетрагидропирана составляет95-99,5 мол.-"пРи производительностикатализатора 364-660, г/л ч. Количество непрореагировавшего сырья0,97-2,2. В табл, 2 приведенысредние результаты гидрирования2,3-3 игидропирана на венгерскойуста( банке при объемной скоростиводорода 50 ч ,Таким образом, получены сопоставимыерезультаты при использовании реакторов периодического и непрерывного действия. После эксплуатации катализатора в течение 150 чНе наблюдается уменьшения его каталитической активности.Получаемый по описанному методутетрагидропиран-сырец с содержаниемцелевого вещества 97-99 без предварительной очистки может быть использован длясинтеза простагландинов.Этот способ получения тетрагидропйрана ймеет "следующие преимушествапо сравнению с известным способомполучения тетрагидропирана гидрированием дйгидропирана на й "катализаторе, нанесенном на киэельгур 7).1) увеличение"-производительностипроцесса в 4,5 раза. Прн выходе 98производительность 495 г/лч;2) используется проявленный катализатор гидрированкя (никель-хромовый катализатор);.3) не требуется ,предварительнойобработки катализатора при высокихтемпературах;4) не требуется введения добавокаминов в реакционную смесь (с цельюпредотвращения гидрогенолкза), таккакпроцесс протекает с количественным выходом целевого вещества;5) прк эксплуатации катализаторав течение 150 ч катализатор нетеряет активность,П р и м е р 1. В реактор загру.жают 55, 38 г (0,66 моля) 2,3-дигидропирана и 6 г Измельченного никельхромового катализатора, Реакциюпроводят"при интенсивном перемешивании, поднимая температуру до 135 Сосо скоростью 1,7 С /мин, и выдерживают при этой температуре в течение2,7 ч. Давление водорода 24 атм.,После гидрирования катализатор отфильтровывают. В Фильтрате содержится 55,12 г (0,64 моля) тетрагидропи. рана (выход 97) и 1,22 г (0,015 моля) 2,3-дигидропирана (2,2).П р им е р 2. В реактор загружают 92,3 г (1,19 моля) 2,3-дкгидропкрана к 10 г измельченного никельМ,3кйзельгуре прк температуре 12 ФС,объемной скорости 2,3-дигидройирана 0,1 ч ", давлении водорода 1,2 атми объемной скорости циркуляции водорода 400 ч 5 производительностьпроцесса 98 г/л, ч, выход количественный 7). Обладая преимуществамипо сравнению с М Ренея, каталйзаторксна кизельгуре имеет ряд недостатковв том числе требует сравнительносложной предварительной обработкив тбке водорода при высокой температуре (4270 С).Срок службы этогокатализатора не исследован. Сцельюуменьшения скорости гидрогенолиэадигидропирана в реакционную смесьвводят добавки акилина, дибутиламина-, пиперидина. Однако введейие доба- .вокаМйнов загрязняет тетрагид ропиран и осложйяет его очистку.Целью изобретения являетсяувеличение производительности и, 20упрощение процесса., Эта цель достйгается каталйтическим гидрированием 2,3-"дигидро-"пирана.на никель- хромовом катализа-торе при температуре 120-185 С, давле нии 20-26 атм и объемной скорости исходного 2,3-дйидропирана 0,4-0,83 чфиводорода 50 - 0,5 ч ".Отличие этого способа от извест-"ного состоит в том,"что в качественккельсбдержащего катализатора ис" пользуютникель-хромовый катализатор"-и процесс проводят прй температуре120-185 С, давЛении 20-26 атм и,объемной скорости исходного 2,3-дкгидропирана 0,4-0,83 ч "и водорода 50ф 0,5 ч".,Опытыпроводят при использованиипроточного автоклава йериодйческогодействия УОСУГМ с тефлоновымпокрытием внутренней поверхности й 40венгерского проточного реакторанепрерывного действия, тип О).:105/01при"йспользовайии проточйогоавтоклава УОСУГМ опыты проведены притемпературе 130-137 С и давлении водорода 18-24 атм. Количество катали-затора составляет 11 от веса 2,3"дигидропирана. Непрореагировавший2 3-дигидропиран "и тетрагидройиКанопределяют методом гаэожидкостйой" .хроматографии на хроматографе маркикром"3"спламенйо-"йонизацйоннь 3 мде"тектором при использованиив качестве неподвижной Фазы 1,5 апьеэонаи3 КОН на хромосорбе НР; температура испарителя 240 С, температура 55колонки 100 С давление газа-носителя гелия 1 атм. В течение реакции(3-4 ч) выход тетрагидропирана составляет 98-99; количество непрореагировавшего 2,3-дигидропирана 0,67- Ц)1,1. В табл, 1 приведены средниерезультаты гидрирования 2,3-дигидропирана на установке УОСУГМ (11катализатора от веса 2,3-дйгидропирана) . 65,0 140 2 0,52 хромового катализатора. Реакцию про-, водят при интенсивном перемешивании, поднимая температуру до 131 С со скоростью 3,7 С/мин, и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч, Давление водорода 22 атм. После,гидрирования катализатор отфильтровывают. Фильтрат содержит 101,46 г (1,178 моля) тетрагидропирана (выход 99) и 0,67 г (7,97 10 моля) 2,3-дигидропирана (0,67).П р и м е р 3. В проточный реактор венгерской установки 0) -105/01 загружают 200 мл промышйенного никель- хромового катализатора. После проверки герметичности установки подают в реактор водород под давлением 25 атм, включают газо-циркуляцион-. ный насос, который обеспечивает цир- куляцию водорода через слой катализатора (обьемная скорость 50 ч ), и включают обогрев реактора. По дости женин 108 С в наружном обогревательном блоке реактора включают дозирую-.щий насос установкй с подачей 2,3-ди гидропирана 80 мл/ч. Температура в слое катализатора поднимается до Я 120 оС. По мере протекания реакции давление водорода в установке падает. Вручную поддерживают давление водорода примерно 25 атм. Катализат автоматически периодически раэгружается иэ установки и анализируется хроматографическим методом. В течение 6 ч доэатором подают 480 мп (442 г) 2,3-дигидропирана и получают 364,4 г тетрагидропирана, чтосоответствует выходу 80,5, Производительность 296 г/лч, непрореагировавшего 2,3-дигидропирана20,П р и м е р 4. Как в примере 3,в реакторе с 200 мл никель-хромово.го катализатора с включенной циркуляцией водорода поднимают температуру до 168 С. Включают дозирующийнасос с подачей 2,3-дигидропирана240 мл/ч. Температура в слое катализатора поднимается до 184 С среднеедавление 20 атм. В течение 4 ч дозатором подают 960 мл (883 г) 2,3-дигидропирана и получают 380 г тетрагидропирана, что соответствует выходу42. Производительность 464 г/л;,;ч.Непрореагировавшего 2,3-дигидропирана 0,2.П р и м е р 5. Как в примере 3,в реакторе с. 200 мл никель-хромового катализатора с включенной циркуляцией водорода поднимают температуру до 155 С. Включают доэирующий насос с подачей 2,3-дигидропирана 105 мп/ч. Температура в лоекатализатора поднимается до 170 С,среднее давление водорода примерно22 атм. В течение 8 ч доваторомподают 840 мл (773 г) 2,3-дигидропирана и получают 779,5 г тетрагидропирана Ио - 0,885), что соответст-.вует выходу 98,5 мол. Производительность 476 г/л ч. Непрореагировавшего 2,3-дигидропирана 1,4.Т а б л и ц а 1(2) С, опублик. 196 Составитель И. ДьяченкоТехред М,Келемеш Корректор М. Рвдактор В. МинасЗаказ 9752/29ЦНИИПИ Гопо дел113035, МоскваЬ и о исное Йираж 495сударственногоам изобретений иЖ, Раушская комитета СССР открытий Наб., д, 4/. Проектная, 4 енто, г. Ужг илиал ПП"формула изодретенияСпособ получения тетрагидропира:накаталитическим гидрированием 2,3-дигидропирана на никельсодержакем катализаторе при повышенных 1 еМпературе и давлении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительностии упрощения процессав качестве никельсодержащего катализатора используют никель-хромовый катализатор и процес проводят при температуре 120-185 С, давлении 20-26 атм и объемной скорости исходного 2,3-дигидропирана 0,4-0,83 ч " иводорода 50 ф 0,5 чЙсточникй информации, принятые во внимание при экспертизе.4.Аобпоьъъм, УОЬз 80 и Т к Од. ьчнюеЗм.1943, 23, 90.5,РаоВ Й."ЬОЕЕ.атос СИВ,"1933, 53, 1489,б. Смирнова Н.С. и др. В сб.46 Исследования в области синтезаи катализа органических соединений, Вып. 5. Саратов, 1975, с. 17.