Способ получения метилового эфира -(4-гидрокси-3, 5-ди трет-(бутилфенил)пропионовой кислоты

(5 ОПИСАН ЗОБ РЕТЕЛЬСТВУ. И эф и р а Я 4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовой кислоты, применяемого в полимерной химии и сельском хозяйстве. Цель - интенсификация и упрощение процесса при улучшении качества целевого продукта. Синтез ведут реакцией 2.6-дитрет-бутилфенола с метилакрилатом (молярное соотношение 1;1-1,15) при 90-150 С в присутствии катализатора, В состав последнего входят, мас.: 4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфенолят натрия 57,2-3,2, 2,6-ди-трет-бутилфенолят калия 5,6-0,2 и 2,6-ди-трет-бутилфенол - до 10. Причем компоненты щелочных металлов используют в количестве 1,5-10 мол, от 2,6- ди-трет-бутилфенола в пересчете на сумму щелочных солей, Эти условия сокращают время процесса почти в 3 раза за счет получения высокого выхода целевого продукта 960 ь за 15 мин против 35 ф 4 за 15 мин) с высоким содержанием основного вещества (99,0 против 96,2), 1 табл. исутствии катализа ду с 2,б-ди-трет-бут 2,б-ди-трет-бутилф кси атил)-2,6-ди-трет при следующем со компонентов, мас, бутилфенолят ора. соил феноенолом -бутил- отноше 57.2 арбоксизтил).-бутилфенолят ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт химической физики АН СССР, Московский нефтеперерабатывающий завод и Ивано-Франковский завод тонкого органического синтеза(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛОВОГО Э Ф И РА ф -(4-ГИДРОКСИ,5-ДИ-ТРЕТ-БУТИЛФЕНИЛ)ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение касается сложных эфиров кислот, в частности получения метилового Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения метилового эфира Я 4-гидрокси,5-ди-третбутилфенил)пропионовой кислоты, который находит применение в полимерной промышленности и сельском хозяйстве,Целью изобретения является интенсификация и упрощение процесса при одновременном улучшении качества целевого продукта.Процесс осуществляют путем: взаимодействия 2,6-ди-трет-бутилфенола с метилакрилатом при молярном соотношении, равном 1:1-1,15 соответственно, температуре 90-150 С в прдержащего нарялятом калия и4-ф-метилкарбофенолят натриянии укаэанных2,6-Ди-треткалия4-ф-метилк2,6-ди-третнатрия2,6-Ди-третзанныета исполь бутилфенол Остальное компоненты щелочных мезуют в количестве 1,5-10моль ст 2,6-ди.трет-бутилфенола в пересчете на сумму 4-ф-метилкарбоксиэтил) 2,6- ди-трет-бутилфенолят натрия и 2,6-ди-трет-бутилфенолят калия,Целевой продукт выделяют одним из указанных в примерах способом и дополнительно получают(4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовую кислоту.Катализатор готовят либо путем смешивания индивидуальных 2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия с 2,6-ди-трет-бутилфенолом, либо его получают путем нагревания гидрата окиси натрия и гидрата окиси калия с 2,6-дитрет-бутилфенолом в токе инертного газа при 100-150 С в течение 30-120 мин с отделением воды и частично 2,6-ди-трет-бутилфенола и последующего нагревания в тех же условиях реакционной массы с ме. иловым эфиром р- (4-гидро кси,5-ди-трет-бутилфенил)п рописновой кислоты,Состав катализатора и его активность не зависят от способа его приготовления, что вытекает из реакции 2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия с метиловым эфиром ф-(4- гидрокси,5-ди-трет бутилфенил)пропионо вой кислоты, в результате которой регенерируется 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-дитрет-бутилфенолят калия с метиловым эфиром ф 4-гидро кси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионсвой кислоты не реагирует и, следовательно, при наревании смеси гидрата окиси. натрия и гидрата окиси калия с 2,6-ди-трет-бутилфенолом с конверсией до 99,9;4 образуется катализатор - 2,6-дитрет-бутилфенолят натрия и 2,6-ди-трет-бутилфенолят калия. При обработке этих фенолятов метиловым эфиром Р (4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовсй кислоты образуется катализатор состава 4- ф-метил к арбо кси эти-),2,6-ди-трет-бутилфенолят натрия, 2,6 ди-трет-бутилфенолят калия и 2,6-ди-трет-бутилфенол.К катализатору, полученному указанным способом, прибавляют расчетное количество 2,6.ди-трет-бутилфенола и метилата.Реакция с высокой скоростью протекает в интервале 90" 150 С, но целесообразно проводить процесс при 120-1300, особенно при осуществлении процесса в непрерывном режиме.Выделять метилсвый эфир Я 4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионсвой кислоты можно обработкой реакционной массы водой, охлаждением реакционной массы до 20-10 С, фильтрованием и промывкой углеводородной фракцией или обработкой реакционной массы водным изопропиловым спиртом, охлаждением до 5-10 С и фильтрованием или отгонкой не 10 прореагировавшего 2,6-ди-трет-бутилфенола с получением целевого продукта в видеплава. Из водной или водно-спиртовой фракции обработкой углекислотой дополнительно получают Р -(4-гидрокси,5-ди-третбутилфенил)пропионовую кислотуИзобретение иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. В стальной автоклав емкостью 100 мл помещают 41,3 (0,2 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола, 1,4 г(0,0045 г моль) 4-ф.метилкарбоксиэтил)2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,37 г (0,0015 г моль) 2,6- ди-трет-бутилфенолята калия и получают врезультате перемешивания 43,07 г катализатора, состав которого и содержание егощелочных компонентов приведены в таблице. Содержание компонентов катализатора соответствует количеству этих же компонентов, взятых до смешивания, что подтверждено анализом. Далее в стальной автоклав при комнатной температуре вновь помещают 41,3 г 2,6-ди-трет-бутилфенола, 1,4 г 4-фметилка рбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфено25 лята натрия и 0,37 г 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия, прибавляют 18 мл (0,2 г моль)метилакрилата и автоклав помещают в термостат с силиконовой жидкостью, нагретойдо 150 С, и выдерживают при этой темпераЗО туре 15 мин, Время нагревания автоклава откомнатнойтемпературы до 150 С составляет 3,0-3,5 мин и за это время реакция протекает на 35-40 (по данным анализа на. жидкостном хроматографе. Жидкостной35 хроматограф "В гикег 1 С", колонка 1 В МСуапо, элюент; гексан-изопропиловыйспирт (9:1), рабочее давление 28 атм, скорость 0,4 мл/мин),Через 15 мин автоклав вынимают из40 термостата, охлаждают до 70-80 С, реакционную массу светлого цвета выливают в стакан с 20 мл воды и охлаждают да 20 С(комнатная температура). В стакане образуется кристаллическая масса, которую филь 45 труют. Осадок на фильтре промываютохлажденным до 10 С гексаном в количестве 20 мл и после сушки на воздухе получают46,7 г (80) метилового эфира ф-(4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовой50 кислоты с содержанием основного вещества 99,8 (по данным ЖХ), т, пл. 77-68 С. Израствора гексана фракционированием дополнительно получают 9,3 г (16) целевогопродукта, т.пл, 67-68 С,55 Данные по составу катализатора, селективности процесса и конверсии 2,6-ди-третбутилфенола представлены в таблице,П р и м е р 2, В стальной автоклавпомещают 41,3 г(0,2 г моль) 2,6-ди-трет-бу 1685919(0,007 г моль) гидрата окиси натрия, 0,0224г(0,0004 г моль) гидрата окиси калия, пропускают азот, нагревают до 135-140 С и выдерживают в токе азота 50 мин и при этом в 5приемник собирают 15 г 2,6-ди-трет-бутилфенола. В реакционную смесь прибавляют2,05 г (0,007 г моль) метилового эфираЯ 4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовой кислоты и 15 г 2,6-ди-трет-бутилфенола, охлаждают до 70 С и получают катализатор в количестве 43,5 г, составкоторого и содержание его щелочных компонентов от 2,6-ди-трет-бутилфенола приведены в таблице. Из 43,5 г катализатора врезультате анализа по методике, описаннойв примере 1, получают 2,22 г (0,007 г моль)4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,09 г (0,0004 г моль) 202,б-ди-трет-бутилфенолята калия, 2,6-дитрет-бутилфенол - остальное,Далее к нагретому в автоклаве в токеазота катализатору в количестве 43,5 г.указанного состава прибавляют 19 мл (0,21 гх 25хмоль) метилакрилата, автоклав помещаютв термостат с силиконовым маслом при100 С и выдерживают 60 мин при 90-100 С.Время нагревания автоклава от 70 С до100 С составляет 1,5-2,0 мин и за это время 30реакция протекает на 15-207 ь (по данныманализа на жидкостном хроматографе). Через 60 мин автоклав вынимают из термостата, охлаждают до 70 С, реакционную массувыливают в стаканы с 40 мл водного изопропилового спирта, раствор охлаждают до 810 С и через 1,5 ч фильтруют. Выходметилового эфира ф-(4-гидрокси,5-дитрет-бутилфенил)пропионовой кислоты 58,8г (92 ), т.пл. 67-68 С.40Из маточного раствора обработкой кислотой с последующим фильтрованием получают 1,9 г Р-(4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфе нил) и роп ионовой кислоты, т.пл,175 С, 45П р и м е р 3, В стальной автоклавпомещают 20,6 (0,1 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола, 0,11 г (0,00275 г моль) гидратаокиси натрия и 0,02 г (0,00035 г моль)гидрата окиси калия, пропускают аргон, нагревают до 150 С и в токе аргона отгоняют2,6-ди-трет-бутилфенол, прибавляют 0,81 г(0,00275 г моль) метилового эфира ф.(4 гидро кси,5-ди-трет-бутилфенил)п ропионовой кислоты и получают 1,58 г катализатора, состав которого и содержание егощелочных компонентов от 2,6-ди-трет-бутилфенола приведены в таблице.Из 1,58 г катализатора в результате анализа по методике, описанной в примере 1,получают ОЯ г 4 : - ,.;-.рбоксиз."л-".6- ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,0886 г 2,6- ди-трет-бутилфенолята калия, 2,б-ди-трет-бутилфенол - остальное,К 1,58 катализатора указанного состава прибавляют 41,2 г 2,б-ди-трет-бутилфенола и 18 мл метилакрилата. Смесь помещают в наполненный аргоном автоклав, который далее помещают в термостат с силиконовым маслом при 120 С и выдерживают при этой температуре 90 мин. Время нагревания автоклава от комнатной температуры до 120 С составляет 2,5-3,0 мин и за это время реакция протекает на 10-15. Через 90 мин после начала нагревания автоклав вынимают из термостата, реакционную массу охлаждают до 80 С и выливают в стакан с 25 мл воды, смесь охлаждают до 10 С. В стакане образуется кристаллическая масса, которую фильтруют и далее целевой продукт выделяют по примеру 1. Выход 58,8 г (92), т.пл, 67-68 С,Пример 4(в опытно-промы шл е н н о м и с п о л н е н и и). В реактор емкостью 1 м, снабженный мешалкой, теплообменником и вводом газа, который образует единую систему, обеспечивающую циркуляцию газового потока и состоящую из теплообменника, емкости для сбора воды и 2,6-ди-трет-бутилфенола, компрессора- воздуходувки и колонны с цеолитом для поглощения остаточного количества воды, помещают 412,6 кг (2 кг моль) 2,б-ди-третбутилфенола, 4 кг(в пересчете на 1000 ) (0,1 кг моль) гидрата окиси натрия, 1,4 кг (в пересчете на 100) (0,025 кг моль) гидрата окиси калия, В реактор пропускают азот со скоростью 80 л/мин, нагревают до 130- 135 С и в течение 3 ч отгоняют воду и 80 кг 2,6-ди-трет-бутилфенола, Реакционную массу охлаждают до 40 С, прибавляют 29,2 кг (0,1 кг моль) метилового эфира Р -(4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовой кислоты и 80 кг 2,6-ди-трет-бутилфенола, перемешивают 10 мин и отбирают пробу на анализ состава катализатора в количестве 50 мл. Далее из мерника под давлением азота прибавляют 180 л (2 кг моль) метилакрилата. Температуру повышают так, чтобы температура реакционной массы не превышала 140-145 С. Реакционную массу после прибавления метилакрилата выдерживают 30-40 мин. При этом температура реакционной массы повышается от 40 до 120 С, По данным анализа через 37 мин содержание метилового эфира Р-(4-гиррокси,5-дитрет-бутилфенил)пропионовой кислоты составляет 96,4 мол. , 2,6-ди-трет-бутилфе н ола 3,1 мол,ф.далее реакционную массу охлаждают до 70 С и обрабатывают по примеру 2, Выход метилового эфира Я 4-гидрокси,5-дитрет-бутилфенил)пропионовой кислоты 555 кг(95), т.пл, 67-68 С,Анализ на состав катализатора проводят по примеру 1. Из 50 г катализатора по-лучают 3,55 г 4-ф -метилкар- боксиэтил)- 2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,7 г 2,6- ди-трет-бутилфенолята калия, 2;6-ди-третбутилфенол - остальное.П р и м е р 5, В стеклянную ампулу помещают 1 г (0,00438 г моль) 2,6-ди-гретбутилфенолята натрия, 0,12 г(0,0005 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия и 1,28 г (0,00438 г моль) метилового эфира 3-(4- гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)п ропион овой кислоты, Смесь в токе аргона нагревают 15 мин и ри 80 С, охлаждают и получают катализатор в количестве 2,4 г, состав которого приведен в таблице. Из 2,4 г катализатора в результате анализа по методике, описанной в примере; 1, получают 1,373 г 4-метил карбоксизтил)-2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,12 г 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия и 9,07 г 2,6-ди-трет-бутилфенола,К 2,4 г катализатора прибавляют 9,1 г (0,044 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола и 5 мл (0,0554 г/моль) метилакрилата, Смесь продувают аргоном, ампулу запаивают и помещают в термастат с силиконовым маслом, нагретым до 120 С, и выдерживают 10 мин, Время нагревания ампулы 1 мин. После кристаллизации из водного изопропилового спирта выход целевого продукта 14 г(99, т, пл. 67-68 С.П р и м е р 6. Из емкости, содержащей 206 г (1 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола, 11,63 г (0,037 г моль) 4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия и 0,733 г (0,003 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия, и другой емкости, содержащей метилакрилат, в трубчатый реактор, имеющий длину 15 см и диаметр 1 см, подают катализатор и метилакрилат при молярном соотношении 2,6-ди-трет-бутилфенол: метилакрилат, равном 1:1, Температура реактора 145 С. Реакционную смесь подают под давлением азота со скоростью 1 мл/мин. При выходе из реактора конвеосия 2,6-ди-трет-бутилфенола 96,5, селективность 99,5% (по данным )КХ). Для анализа состава катализатора в реактор подают только каталитическую смесь со скоростью 3-4 мл/мин, отбирают катализат в количестве 20 г и проводят анализ по примеру , Из 20 г катализатора получают 1,06 г 4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфеноля 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 та натрия, 0,06 г 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия и 2,6-ди-трет-бутилфенол - остал ьное.П р и м е р 7. Приготавливают катализатор путем смешивания 1,377 г (0,00668 гх хмол ь). 2,6-ди-трет-бутилфен ода, 1,878 г (0,00598 г моль) 4-ф-метилкарбоксиэтил)- 2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 0,0051 г (0,00002 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия и получают 3,2601 г катализатора, состав которого приведен в таблице. Иэ 3,2601 г катализатора в результате анализа по методике, описанной в примере 1, получают 1,8778 г 4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-дитрет-бутилфенолята натрия, 0,0049, 2,6-дитрет-бутилфенолята калия и 2,6-дитрет-бутилфенол - остальное,Катализатор в количестве 3,2601 г помещают в автоклав, прибавляют 39,823 823 г (0,19332 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола и 18 мл метилакрилата. Смесь продувают аргоном; автоклав помещают в термостат с силиконовой жидкостью, нагретой до 150 С, и выдерживают при этой температуре 15 мин, После обработки реакционной смеси по примеру 1 получают 51,14 (88 от теоретического) целевого продукта, т.пл, 66,5-67,0 С.П р и м е р 8. Приготавливают катализатор путем смешивания 18,6 г(0,009 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола, 0,5 г(0,00159 г моль) 4.ф метил ка р бокс и этил)-2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия, 1,2 г (0,00492 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия и получают 20,3 г катализатора, состав которого приведен в таблице. Из 20,3 г катализатора в результате анализа по методике, описанной в примере 1, получают 0,50 г 4-ф-метилкарбоксиэтил)-2,6-ди-трет-бутилфенолята натрия и 1,198 г 2,6-ди-трет-бутилфенолята калия, 2,6-ди-трет-бутилфенол - остальное,Катализатор указанного состава в количестве 20,3 помещают в автоклав, прибавляют 22,7 г (0,11 г моль) 2,6-дитрет-бутилфенола и 18 мл (0,2 г моль) метилакрилата, Смесь продувают аргоном и автоклав помещают в термастат с силиконовой жидкостью при 150 С, Реакцию и обработку реакционной смеси проводят по примеру 1. Получают 45,3 г(78 от теоретического), т.пл, 66-67 Г,П р и м е р 9(с р а в н и тел ь н ы й). В колбе, снабженной обратным холодильником, приемником для отбора воды и вводом для инертного газа, нагревают в атмосфере азота 42 г (0,2 г моль) 2,6-ди-трет-бутилфенола с 7 г(0,125 г моль) гидрата окиси калия в 250 мл ксипола и и ри температуре кипения (88-140 С) отбирают в приемник 2 мл воды, отгоняют ксилол, осадок отфильтровывают1685919 Формула изобретения Используемый в предлагаемом способе катализатор характеризуется высокими активностью и селективностью, что позволяет сократить время процесса до 10-60 мин вместо 210 мин, упростить выделение целевого продукта, частично или полностью исключив энергоемкую стадию фракционирования в вакууме и стадию нейтрализации реакционной массы, улучшить качество целевого продукта и дополнительно получить Р (4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)пропионовую кислоту. 998 99,5 99,4 99,5 99,6 99,5 98,5 98,5 96,2 96 99,8 92 99,8 92 99,5 95 99,5 99 99,698 99,5 88 99,0 28 98,0 32 96,5 67-68 67-бд 67-68 67-68 67-68 67-бд 66-67 66,67 64-65 3,2 095,1 0257 5,67,07 1,3757,2 5,05,3 0,357,6 0,152,5 5,90,5 ивсЛ 99,0ВЯ 95,994737,491,5637,894,492,2591,60,5 15 60 90 40 10 15 15 15 15 1 32 3,73 1,54 6,255 106 47 38 З,З9 3Сортетин) В р н и е е а в и е, ЬгОВа - 4- -етнлкарбоксивтнц)-26-дн-трет-бутклбеноллт натрия; РЬСК - 2,6-дн-третбутклбеяолят калия;РОВ щ 26 ди грет-бутнлренол. Содорцлнио осяооного вецества в целок ородукте основано на данник ананева - видкостная кроатогрдйст, Звеня соответствует времеви реакции с ноиента цогрукення реакционного сосуда в терностлтнрованнуо кидкость для изъятия реакцяоняого сосуда ив тер)фостатнроеанноц вицкости. 50 Составитель Е.УткинаТехред М,Моргентал КоРРеоР Т.Палий Редактор Т,Иванова Заказ 3572 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 и нагревают 10 мин при 150 С. Получают катализатор следующего состава, мас.ч.:Гидрат окиси калия 0,5 2,6-Ди-трет-бутилфенолят калия 99 2,6-Ди-трет-бутилфенол 0,5 В автоклав помещают 41,3 г ф 62 гх хмол ь) 2,6-ди-трет-бутилфенола, 1,72 г катализатора указанного состава и 18 мл (0,2 г моль) метилакрилата. Автоклав помещают в термостат с силиконовой жидкостью, нагретой до 150 С, и выдерживают при этой температуре 15 мин. Через 15 мин автоклав вынимают из термостата, дальнейшую обработку и выделение целевого продукта проводят по примеру 1. Получают 18,7 г (32 от теоретического) целевого продукта, т.пл, 64-65 С. Способ получения метилового эфира,8(4-гидрокси,5-ди-трет-бутилфенил)п ропи оновой кислоты взаимодействием 2,6-дитрет-бутилфенола с метилакрилатом при малярном соотношении 1:1-1,15, повышенной температуре в присутствии катализатора, содержащего 1,6-ди-трет-бутилфенолят ка лия и 2,6-ди-трет-бутилфенол,.при 90-150 С,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса при одновременном улучшении качества целевого продукта, в качестве катализатора ис пользуют катализатор, дополнительносодержащий 4-ф -метил карбоксиэтил)-2,6- ди-трет-бутилфенолят натрия при следующем содержании компонентов, мас,:4-ф-метилкарбоксизтил)- 20 2,6-ди-трет- бутилфенолятнатрия 57,2-3,2, 2,6-ди-трет-бутил фен одяткалия 5,6-0,2, 2,6-ди-трет-бутилфенол Остальное, 25 при этом указанные компоненты щелочныхметаллов используют в количестве 1,5-10 мол. от 2,6-ди-трет-бутилфенола в пересчете на сумму 4-(о -метилкарбоксиэтил)- 2,6-ди-трет-бутилфенолят натрия и 30 2,6-ди-трет-бутилфенолят калия.