Способ получения -кетокарбоновой кислоты

Союз Советских Социалнстнческкх Ресттублнк(51)М, Кл,зС 07 С 59/185 С 07 С 62/18 С 07 С 51/06 Госуларственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Иностранная фирма "Дегусса" (ФРГ)10 Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к способу получения с-кетокарбоновых кислот, применяющихся для синтеза гербицидов,Известны способы получения о.-кетокарбоновых кислот путем омыления соответствующих нитрилов с помощью концентрированной соляной кислоты. Недостатками этих способов является низкий выход целевого продукта.Наиболее близким по технической ,сущности и достигаемым результатам является способ получения, например, оС-кетомасляной кислоты путем взаимодействия пропионилнитрила с концентрированной кислотой и полученный при этом продУкт обрабатывают разбавленной соляной кислотой при нагревании на водяной бане. Выход целевого продукта составляет 40% 1 Д . 25Недостатком известного способа является низкий выход целевого продуктаЦель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта. 30 Поставленная цель достигается описываемым способом получения 4-кетокарбоновой кислоты общеи Формулы где й. - алкил, содержащий С-С,- СЗН 7, СН 4 С; В 2=Н; алкил содержащий С 1 - СЗ или йй й образуют кольцо С-Сбкоторое может быть замещенохлором, алкилом, содержащим С -СЗ,Й-Н; путем обработки соответствующегонитрила при температуре от -30 до+35 оС вначале газообразным хлористымводородом в среде инертного органического растворителя, обычно этиленгликольдиметилового, диэтилового, изопропилового эфиров хлористого метилена, толуола, а затем водой, при использовании соотношения исходных реагентов нитрил - НС 1 - вода 1:0,6 -8:1 - 11, с последующим гидролизомобразовавшегося амида. Выход целевого продукта составляет 75,Отличительными признаками процесса является проведение кислотногогидролиза путем пропускания газообраз"ного хлористого водорода через нитрил, 793376растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35 С с последующей обработкой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при соотношении нитрил - НС 1 - вода 1:0 б5 8:1 -11, что позволяет повысить выход целевого продукта.Исходный нитрил получают путем взаимодействия соответствующих галоидангидридов карбоновых кислот с САНСИ в смеси из 1-10 вес,ч. инертного нитрила карбоновой кислоты и 0,5 20 вес.ч. инертного органического растворителя при температуре 50-180 С. Это взаимодействие также возможно в присутствии смеси из 0,1-5 вес.ч. 15 цианида щелочного металла и 0,05 2 вес,ч. соли меди (1) вместо САНСИ,В качестве инертных органических растворителей могут применяться углеводороды, как толуол, хлорирован- щ ные углеводороды, как дихлорметан и кетоны как ацетонОсобенно пригодны простые эфиры, как диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, этиленгликольдиэфир, и также циклические простые эфиры, как диоксан. Также используют смеси этих растворителей,П Р и м е р 1, В защищенный от влаги и снабженный трубкой для ввода газа аппарат при перемешивании помещают 97,1 г (1,0 моль) изопропилглиоксилонитрила и 250 мл этиленгликольдиметилового эфира и охлаждают до -30 С. Затем подают сильный ток газообразного НС 1, пока не пропустят 146 г (4,0 моль). После чего в течение 10 минут, прикапывают 21,6 г (1,2 моль) воды при -30 С при этом температура при перемешивании в течение 2 ч повышается до 0 С. Затем 40 пропускают сильный ток азота и удаляют избыточный хлористый водород. Раствор, выпаривают при 40 С в вакууме водоструйного насоса, причем остается желтоватая смесь кристаллов и маточного раствора. Остаток смешивают с 1 л 2 н.раствора НС 1 и нагревают в течение часа при перемешивании при 100 С. После охлаждения водную фазу экстрагируют трижды по 100 мл уксусного эфира и объединенные органические фазы подвергают фракционной перегонке. Выделяют 94 г с(-оксиизовалериановой кислоты, что соответствует выходу 81 Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты, 55 Кетокислота имеет т. пл. 75-76 С при 20 мбар. При охлаждении она застывает с образованием твердого вещества,о т. пл. которого составляет 30-31 С. Мол. вес 116. 60Вычислено, Ъ: С 51,7; Н 6,9., С Н 80.Найдено, Ъ: С 51)4 Н 6,8.П р и м е р 2. Следуют методике примера 1, однако вместо изопропил- д глиоксилонитрила используют 111,1 г(1,0 моль) нитрила Ы-оксоизокапроновой кислоты, диэтиловый эфир в качестве растворителя. Объединенныепосле экстрагирования органическиефазы также подвергают фракционнойперегонке, Выделяют 125 г 1.-оксиизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 96 Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты, Кетокислота имеет т. пл. 84-85 С при20 мбар. Мол. вес 130.Вычислено, Ъ: С 55,4; Н 7,8.Найдено, Ъ: С 55,5; Н 7,7.П р и м е р 3. Следуют методикепримера 1, однако вместо исходногоизопропилглиоксилонитрила используют111,1 г (1,0 моль) нитрила 0,1.-1-оксо-метилвалериановой кислоты, а вкачестве растворителя грименяют смесь100 мл толуола и 200 мл диизопропилового эфира. При Фракционной перегонке получают 109 г О,С-З-метил-оксовалериановой кислоты, что соответствует выходу 83,7 Ъ по отношению к использованному нитрилу кетокислоты.Кетокислота имеет т, кип. 83 С при19 мбар, Мол. вес 130,Вычислено, Ъ: С 55,4; Н 7,7.ь 10 3Найдено, Ъ: С 55,451 Н 7,9,П р и м е р 4, В аппарат приперемешивании помещают 95 г (1,0 моль)циклопропилглиоксилонитрила в 400 млдиэтилового эфира и при -20 С вводят182,5 г (5,0 моль) газообразного НС 1,Затем при перемешивании прикапывают19,6 г (1,1 моль) воды при - 20 С ипотом раствор в течение 4 ч медленно нагревают до 0 С, После того кактемпература при подогреве достигнет0 С, к раствору при температуре 010 С прикапывают разбавленный растворНаОН до тех пор пока рН водной Фазыне достигнет величины 8. Затем органическую Фазу отделяют и выпаривают,в вакууме, Остаток белого цвета кристаллизуют из воды и высушивают в ва -кууме при 40 С. Выделяют 97,5 гамида циклопропилглиоксиловой кислоты в виде кристаллов белого цвета;т. пл, 111-11 С. Это означает выход87,5 Ъ по отношению к использованномунитрилу кетокислоты.СН 7 НО 2 (молекулярный вес 113).Вычислено, Ъ: С 53,1; Н 6,34;Н 12,39.Найдено, Ъ: С 52,7; Н 6,4;Н 12,25.Полученный амид кипятят с обратным холодильником в 1 л 2 н.раствораКОН, причем имеет место интенсивноевыделение аммиака. По окончании выделения аммиака, охлаждают и рН раствора, при охлаждении, с помощьюполуконцентрированной НС 1 доводят до1. Затем экстрагируют трижды по 100 млхлористого метилена. Объелиненные793376 20 3 7 5 102 СН (СН 2)з СНС 1 - СН - СН - С2 95-97 НС Н 7 5; Н Раствор 11,1 гизовалериановой етиленхлорида охзатем при этой вор подают 22 г азного хлористого каплям добавляют оды при осторожно органической Фазы Пример 1 (1,0 моль) цианид кислоты в 350 мл лаждают до -20 С температуре в рас (0,6 моль) газооб водорода. Затем п 20 мл (1,1 моль) перемешивании. От 9,90 овод днак боно ,0 м вой илов тт вмеой ль) ислой кисмежуО рг,иические Фазы выпаривают и остат к подвергают Фракционной вакуумнойпе 1 гонке. Выделяют 95 г циклопропилглиоксиловой кислоты, что составляетвыход 82,4 Ъ, по отношению к нитрилукетокислоты и 94, по отношению киспользованному амиду, Кетокислотаимеет т. кип, 88 С при 23 мбар,П р и м е р 5. Следуют методике,описанной в примере 4, однако вместоциклопропилглиоксилонитрила используют 178 г (1,0 моль) нитрила (2,2-ди Охлор-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты. После кристаллизации из уксусного эФира получают 168 г(85,7 от теории) амида (2,2-дихлор-метилциклопропил)-глиоксиловой 15кислоты; т, пл. 92-93 С.Сб Н, С 12 Н 02 (молекулярный вес 196),7 Вычислено, Ъ: С 36,72; Н 3,6;И 7,15; С 36,2.Найдено, Ъ: С 36,92; Н 3,7;Н 7,2; С 1 35,9,Полученный амид далее омыляют какописано в примере 4. При Фракционнойперегонке выделяют 136,5 г (2,2-дихлор-метилциклопропил)-глиоксиловойкислоты, что соответствует выходу 81по отношению к использованному амиду. Кетокислота имеет т, пл, 52-54 С,оС 6 НбОС 12 (молекулярный вес 197),Вычислено, Ъ: С 365 Н 365С 1 36,0.Найдено, Ъ: С 36,8 р Н 3,6 С 35,7.П р и м е р 6, Следуют методикепримера 4, однако, в качестве нитрила используют нитрил-(2,2-дихлор,3- З 5-диметилциклопропил)-глиоксиловойкислоты, Получают 72 кетокислоты,по отношению к нитрилу-(2,2-дихлор,1,3-диметилциклопропил)-глиоксиловая кислота имеет т, кип, 115 С 40при 1 мбар. Мол. вес 211,Вычислено, : С 39,8; Н 3,79;С 1 33,65,С 1 Н 80 эС .Найдено, Ъ: С 401 Н 385145С 1 33,27.П р и м е р 7. Опыт проводят, как описано в примере 1, однако вместо цианида изомасляной кислоты применяют 90,5 г (0,5 моль) цианида каприновой кислоты. Вьщеляют 64 г, -оксоундекановой кислоты что соответствует выходу 64, считая на цианид кислоты. Кетокислота перекристаллизованная из бензина имела т, пл, 55 С. Мол. вес 200, 55 Вычислено, Ъ: С 65,9 СН 20 з.Найдено, Ъ: С 65, 75; Н П р и м е р 8. Опыт пр как описано в примере 4, о сто цианида циклопропанкар кислоты применяют 137 г (1 цианида циклогексанкарбоно ты. Амид циклогек;илглиокс лоты, выделенный в качеств точного продукта, имел т, пл, 116"С.Выделяют 117 г циклогексилглиоксиловой кислоты, что соответствует выходу75, считая на введенный цианид кислоты, кетокислота имела т. кип. 75"Спри 5 мбар, Мол. вес 156.Вычислено, Ъ: С 61,53; Н 7,69,Найдено, Ъ: С 61,53; Н 7,71.П р и м е р 9. По аналогии с примером 4 получены следующие кетокислоты. В таблице приведены показателиС-кетокислоты (К-СО-СООН) из ацилцианидов,П р и м е р 10, В смесь, состоящую из 89 г (0,5 моль) нитрила (2,2- -дихлор-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты и 300 мл диизопропилового эФира, которую выдерживают при перемешивании при 30-35 ОС, пропускают сильный поток газообразного НС 1, После того, как смесь насыщена НС 1, (введено 73 г, 2,0 моля) при той же температуре и при легком дальнейшем улучшении НС 1, добавляют по каплям 20 мл воды и продолжают перемешивать в.течение 2 часов. Раствор непосредственно после этого испаряют в роторном испарителе и твердый остаток перекристаллизовывают из этилацетата.Получают 66 г (67 от теории) амида (2,2-дихлор-метилциклопропил)-глиоксиловой кислоты; т. пл, 9-93 С.Омыление проводят аналогично описанному в примере 5,"г Составитель Е, УткинаРедактор Л. Герасимова Техред М.Рейвес Корректор И, Муска Тираж 495 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1-35, Раушская наб д, 4/5Заказ 9635/68 Филиал 1 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект.я,М , фсмюф ф ф7 7933761 вода отделяется при этом в виде льда, Затем при перемешивании смесь нагревается до -5 фС при этом наступает спотанная реакция и лед тает. Раствор упаривают. Остается 221 г сырого амида оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 94 от теории, считая на цианид кислоты. Амид имеет т. пл. 76-78 С. Последующее омыление проводят как описано в примере 5.П р и м е р 12. Опыт проводят как 10 описано в примере 10, однако вместо 20 мл воды применяют лишь 10 мл воды (0,55 моль), После испарения остается 65,1 г амида кислоты, что соответствует выходу 52, считая на цианид 15 кислоты или 94,5, считая на воду. Омыление проводят аналогично примеру 5.П р и м е р 13. В 11,1 г (0,1 моль) цианида изовалериановой 2 О кислоты в 25 мл зтиленгликольдиметилового эфира при перемешивании при от -15 до -20 С вводят 10,5 г газообразного хлористого водорода. По окончании введения хлористого водоро-да, при той же температуре по каплям добавляют 20 мл воды (1,1 моль), при этом частично наступает кристаллизация. Непосредственно после этого смесь выливают в 100 г раздробленного льда и образовавшиеся кристаллы отсасывают после кратковременного стояния. Кристаллы высушивают. Остается 10,3 г амида-оксоизокапроновой кислоты, что соответствует выходу 80, считая на использованный цианид кис лоты. Последующее омыление проводят как в примере 5.П р и м е р 14, Опыт проводят как описано в примере 1, однако, вместо цианида изомасляной кислоты ис О пользовали 83 г пропионилцианида, Были выделены 76,5 г Д,-кетомасляной кислотычто соо: .т с 1 пует в хгп(у 75 по отношению к ионов.зоя 1 ному цианиду кислоты. где В 1 - алкил, содержащий С -С- СЗ Н 7, С Н 4 С 1; В - Н, акил, содержащйй С, - С з или В и Вобразуют кольцо С-С 6, которое может быть замещено хлором, алкилом, содержащим С -С, В - Н, путем кислотного гидролиэа соответствующего нитрила и последующим дополнительным гидролизом полученного продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта кислотный гидролиз проводят путем пропускания газообразного хлористого водорода через нитрил, растворенный в инертном органическом растворителе при температуре от -30 до +35 С с последующей обработкой водой при этой температуре реакционной массы и гидролиз проводят при соотношении нитрил - НСвода 1:0,6 - 8;1 - 11.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве органического растворителя используют зтиленгликольдиметиловый или дизтиловый или изопропиловый эфир или толуол. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. С. С)ареп, Е. Ног.г,Бег дйвсЬ. спеи. 9 ея 1880, 13, 2121-2122 (прототип).