Способ получения мускус-кетона

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК ПАТЕНТУ хим ои химии КЕТОНАстве композобрет ения: О тР 4 й Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Новосибирский институт органическСО РАН(73) Новосибирский институт органическСО РАН(5 Д) 5 С 07 С 205 45 2,6-диметил,5-динитро-трет-бутилацетофенон (мускус-кетон), выход 66 - 71%. Реагент 1: 26-диметип-трет-бутилацетофенон, Реагент 2: А 1 С . Реагент 3: 98%-ная НМО, Условия реакции:э эпри мопярном соотношении реагентов 1: 2: 3 1: 2, 2: (3, 5: 4) при температуре от(-10): (-4)0 С до комнатной с выделением 2,6-диметил-нитро-трет-бутилацетофенона Реагент 4: смесь 98%-ной НИО и 100%-ной Н 30 (5;1) (5:1). Усэ г 4ловия реакции: при комнатной температуре.Изобретение касается усовершенствовэнного способа получения 2,6-диметил,5-динитро-третбутилацетофенона (мускус-кетона), который является компонентом душистых веществ. 5Известен способ получеНия мускус-кетона нитрованием 2,6-диметил-третбутилацетофенонэ (кетогена) большим избытком концентрированной (дымящей) азотной кислоты при температуре минус 10 (20-10)С. Недостатками способа является низкий выход мускус-кетона (35) и большое количество кислых сточных вод, обусловленное примерно 12-кратным молярным избытком эзотной кислоты 15Описэн (3) второй способ синтеза мускус-кетона, в котором нитрование кетогенэ осуществляют смесью азотной и серной кислот. Этот способ принят в кэчестве прототипа. Основные его пэрвметры 20 следующие: молярное соотношение кетоген:99-ная НМОз:90-ная Н 2304 1:6:4; температура минус (8-5) С; продолжительность реакции, включая смешение реагентов 4 ч; выход мускус-кетонэ от 25 теоретического: в продукте нитроаэния (на основе данных ГЖХ)-68, после двухсту пенчатой очистки 53-56, расход кислот (в пересчете нэ 100-ные) нэ 1 кг готового продукта 4,6 кг; количество сточных вод ЗО 28 кгlкг,Недостатками этого способа являются невысокий выход мускус-кетонэ, большой расход кислот, значительное количество кислых отходов, 35 Целью изобретения является увеличение выхода мускус-кетонэ.Цель достигается последовательным введением нитрогрупп в бензольное кольцо 40 кетагенэ, Процесс синтеза мускус-кетона становится двухстэдийным. Снэчала пол, учают 2,6-диметил-З-нитро-трет-бутилэцетофенон (И). зэтем мускус-кетон (И 1). При этом особенностью предлагаемого способа 48 является то, что нэ первой стадии нитрованию подвергают кетоген; э его комплекс с хлористым алюминием (1). Специэльными исследованиями нами покэзэно, что при нитровэниирезко зэмедляется побочная 80 реакция замещения нитрогруппой ацетильной группы кетогенэ с образованием в конечном счете 1,3-диметил-трет-бутил,4-динитробензолэ (И 1). Обрээовэние именно этого соединения является основной причиной невысокого выхода мускус-кетона в известных способэх его получения, Если при нитровэнии кетогенэ до мускус-кетонэ продукт реакции содержит примерно 30 И, то при нитровэнии комплексадо И продукт реакции содержит лишь 1-2 И 1.Нэ 2-ой стадии нитровэния 1 до И продукт нитрования содержит лишь 6 И. Ниже представлена химическая схемэ синтеза мускус-кетонэ в предлагаемом способеСОСН НССОА 1 С 1, сосн, "сосн,НМ 9 о -о щ "8 О 1 чО ИО а Побочная реакцияСОСН СОСН: ИОрО ИАИ. ООсновные условия проведения 1-ой стадии; кетоген растворяют в метиленхлориде .(7,7 мл/г); получают комплекс с хлористымалюминием (2,2 моля нэ 1 моль кетогена);комплекс нитруют 98-ной НМОз (3,5-4 моля нэ 1 моль кетогенэ); температуры: приобразовании комплекса и добавлении к нему НМОз минус(10-4) С, при зэвершении реакции - от минус (7-6) С до комнатнойтемпературы; продолжительность контактареагентов после окончания приливэнияНЙОз 20 мин. Выход 100-ного И в расчетена 100-ный кетоген составляет 93-99,содержание И в продукте нитровэния 9396.Приведенное количество растворителяявляется минимально необходимым дляподдержания реакционной смеси в гомогенном состоянии, э зэгруэки хлористогоалюминия и НМОз, необходимыми для количественного превращения кетогенэ в И. Приуменьшении относительного количестваА 1 Сз на 20 содержание 2,6-диметил-Знитро-трет-бутилэцетофенонэ в продуктенитровэния снижается до 85, увеличениеотносительного количества А 1 Оз не дает положительного эффекта. Интервал по НМОзотрэжэет точность ее дозирования, относительное количество, соответствующее нижнему энэчению интервале, являетсяминимэльно необходимым,Проведенное сочетание темперэтур ивыдержки обеспечивэет надежное комплек 200453610 20 25 30 35 50 сование кетогена, быстрое, селективное иполное превращение кетогена в И,Основные условия проведения 2-ой стадии: моляриое соотношение нитрокетоген.98;ная НЙОз:100-ная Н 2304=1:5;1;температуры; при присыпании И к нитрующей смеси от 14 (начало присыпания) до20 С, при завершении нитрования в течение 15-25 мин 20-21 С, Выход 100 оь-ного Ив расчете на 100-ный И составляет 82-91(в среднем 86), а в расчете на 1007 ь-ныйкетоген 83. Содержание 1 И в продукте нитрования 2-ой стадии 80-827 О.Соотношение азотной и серной кислотявляется оптимальным по содержанию мускус-кетона в продукте нитрования, Так,уменьшение соотношения НИОз:Н 2504 до4:2 снижает содержание И в продуктах нитроаания до 79 О, а отказ от Н 2804- до 75;ь.Не увеличивает выход Итакже повышениетемпературы и увеличение выдержки принитровании. Например, при 30-минутнойвыдержке содержание И 1 в продукте нитроеания 81. Интервал температур при добавлении И к нитрующей смеси обусловлензкэотермичностью реакции: для того, чтобыреакционная смесь не перегрелась смешение реагентов следует начинать при 1415 ОС.Продукт 2-ой стадии нитрования подвергают двухступенчатой промывке и-пропанолом. Выход очищенного мускус-хетонав расчете на технический кетоген составляет 66-71%Расход кислот по двум стадиям нэ 1 кгготового продукта 3,2 кг.Таким образом, отличительным признаком предлагаемого способа является проведение синтеза мускус-кетона иэ кетогена вдве стадии с промежуточным образованиемнитрокетогена, причем на первой стадиинитрованию подвергают комплекс кетогенас хлористым алюминием.Отличительный признак позволяет увеличить по сравнению с прототипом выходмускус-кетона на 12-15%, снизить в 1,4 разарасход кислот.Кислые промывные воды, получающиеся при обработке продуктов нитрования,нейтрализуют, из солевой суспензии отгоняют воду, которую возвращают в процесс(пример 5).П р и м е р 1. В 4-горлую круглодоннуюколбу (реактор) емкостью 110 мл, снабжен. ную мешалкой, термометром, обратным холодильником, засыпают 5,3 г. кетогена.Закрытую систему охлаждают ацетоновой баней.до (-2 Н+2) С, пускают мешалку,открывают подачу воды на холодильник изаливают в реактор 41 мл метиленхлорида. За 1 мин рэствоояют кетоген. Продолжач охлаждение реактора, доводят температуру раствора до минус 10 С.Пробку на холодильнике заменяют трубкой с СаС 12, к которой подсоединяют резиновую трубку, оканчивающуюся насадкой, опущенной в цилиндр с водой или 0,2 н. раствором МаОН, Этим раствором поглощают газы, отходящие в процессе получения нитрокетогена. При интенсивном перемешивании, поддерживая температуру в реакторе минус (10-4) С, присыпают туда за 4-6 мин 7,77 г хлористого алюминия. Продолжают интенсивное перемешивание суспензии при той же температура 25-30 мин.Устанав, "ыают на свободное горло реактора капельную воронку и при минус (104)ОС приливают эа 7 мин 3,9 мл 98;Ь-ной азотной кислоты (3,5 моля на 1 моль кетогена), Продолжают интенсивное перемешиаание при той же температур 2 мин, затем, убрав охлаждающую баню, при повышаю- щейся до 21 С температуре - 20 мин,Быстро охлаждают реакционную массу до 16 С, водяной обратный холодильник дополняют воздушным и останавливают оеакци,о впрыскиванием в реактор через холодильники 50 мл ледяной воды, Перемешивают смесь 5 ми , переносят в делительную воронку,Водный слой промывают метилзнхлсридом (2 х 10 мл), экстракт присоединяот к органическому слою.Объединенный раствор органических веществ (б 2 мл) нейтрализуют аскаритам(3,5 г), удаляя основную часть кислотнасти. Отфильтронкввют аскарит, промывают его 10 мл метиленхлорида,Раствор промывают 15 мл воды, присоединяя ее к водной фазе, извлеченной из реактора и промытой метиленхлоридом. Объем объединенного кислого раствора бб мл, Промытый органический раствор сушат 4,6 г СаС 2, отфильтровывают осушитель, промывают его 14 мл метиленхлорида.Иэ фильтрата (77 мл) отгоняют метиленхлорид, погучают 6,53 г вязкой оранжевой жидкости, превращающейся о течение суток в твердое желтое вещество, содержащее 94 й 2,б-диметил-нитро-трет-бутилацетофенона.Выход 100 Ь-нога 11 в расчете на 100 Ъ- ный кетоген 96,7;6,П р и м е р 2, Образование из 5,3 г кетогена комплекса 1 и его нитрование проводят, как описано в примере 1, используя 4,4 мл 98 -ной азотной кислоты(4,0 моля на1 моль кетогена).Обработку продуктов нитрования проводят аналогично примеру 1.Получают 6,60 г продукта, содержащего96 2,6-диметил-З-нитро-трет-бутилацетофенона.Выход 100-ного И в раСчете на 100 ный кетоген 99,0.П р и м е р 3. 4-горлую круглодоннуюколбу (реактор) емкостью 70 мл, оборудованную мешалкой, термометром, обратнымхолодильником, закрытым трубкой с СаС 12,охлаждают водяной баней до 15 С. Пускаютводу на обратный холодильник.Заливают в реактор 5,3 мл 98-нойазотной и 1,33 мл 100-ной серной кислоты,перемешивают 3 мин, охлаждают смесь доВ течение 12 мин при интенсивном перемешивании присыпают в реактор 6,58 гизмельченного нитрокетогена, поддерживая в реакторе температуру от 14 С (в начальный момент) до 21 С.Продолжают интенсивно перемешивать смесь при 20-21 С еще 15 мин, поддерживая температуру с помощью водянойбани,Быстро охлаждают смесьдо 16 С и пре кращают реакцию, впрыскивая в реакторчерез холодильник 50 мл ледяной воды, Перемешивают полученную суспензию 3 мин,добавляют к ней 10 мл метиленхлорида ипосле 3-минутного перемешивания переносят содержимое реактора в делительнуюворонку, промывают реактор 10 мл метиленхлорида.Водный раствор промывают метиленхлоридом (10+5 мл), обьединяют экстракт сорганическим раствором, эту смесь (37 мл)обрабатывают 3,12 г аскарита,Отфильтровывают аскарит, промываютего 10 мл метиленхлорида, фильтрат(43 мл)промывают водой (2 х 15 мл), которую присоединяют к водной фазе, извлеченной из реактор и промытой метиленхлоридом. Объемобъединенной кислойсуспензии 84 мл;Органический раствор высушивают 3,5г хлористого кальция, отфильтровывают ипромывают метиленхлоридом (2 х 10 мл) осушитель, Из фильтрата (около 50 мл).отгоняют растворитель.Получают 8,09 г желтого твердого вещества, содержащего 822,6-диметил,5-динитра-трет-бутилацетофенона.Выход 100-иого И на 100-ный И составил 90,8, выход на 100-ный кетоген87,5.К 8,03 г измельченного неочищенного1 И, помещенного в круглодонную колбу емкостью 100 мл, приливают 14 мл изопропанола. Суспензию нагревают в термостате при 75-76 С в течение 1 ч при периодическом перемешивании.Охлаждают суспензию до 30 С и выдерживают в бытовом холодильнике при 3 С в5 течение 1,5 ч.Отфильтровывают твердую фазу настеклянном фильтре, высушивают ее до постоянного веса в шкафу при 70-80 С или навоздухе при комнатной температуре. Пол 1 О учают 5,77 г белого порошка, 5,63 г которогосуспендируют в 8 мл изопропанола, подвергают нагреву и охлаждению, как и при первой промывке.Холодную суспенэию разделяют на15 стеклянном фильтре, отжатую твердую фазупромывают 4 мл охлажденного до 0 С изопропанола, высушивают до постоянной массы на воздухе или в шкафу. Получают 5,01 гпродукта, от которого отбирают 4,90 г и вы 20 держивают 24 ч в термостате при 75-76 С спродувкой воздуха,Получают 4,87 г очищенного мускус-кетона с т.пл. 132-1 33,5 С. Выход при очистке6370 по массе. Выход на технический кето-.25 ген 66 от теоретического,П р и м е р 4, Нитрование 6,58 г нитрокетогена проводят в условиях примера 3,присыпая 11 к нитрующей смеси в течение13 мин и перемешивая затем смесь еще30 25 мин.Обработку продуктов реакции осуществляют как описано в примере 3, получаяпосле упаривания метиленхлорида 8,13 гпродукта, содержащего 82% 2,6-диметил 35 3,5-динитро-трет-бутилацетофенона,Выход 100-ного И на 1007 ь-ный И составил 90,6, выход на 100-ный кетоген87,4,Неочищенный мускус-кетон подверга 40 ют двукратной промывке иэопропанолом исушке в условиях примера 3.Выход очищенного И (т.пл. 132-133 С)из 8,13 г неочищенного составил 5,53 г(68 Я. Выход на технический кетоген - 7145 от теоретического.П р и м е р 5. В круглодонной колбеемкостью 500 мл смешивают растворы по;сле поглощения кислых газов,.объединенный раствор неорганических кислот со50 стадии 1 и кислую суспенэию со стадии Исинтеза. В этой смеси (242 г) растворяют23 г чешуированной гидроокиси натрия, рНсмеси 9,При температуре в кубе 130-155 С и в55 парах 100-102 С отгоняют 142 г(58 отисходной суспвнзии) воды, имеющей слабощелочную реакцию, В кубе остаетсяконцентрированная суспензия неорганических солей (1 ЧаС 1, МаИОз, йа 204) и гидроокисей алюминия и натрия.2004536 в 2 раза уменьшить водные отходы, сделать их из кислых щелоч- ными,Составитель В.Мякушева1Редактор А.Самерхэновэ Техред М.Моргентэл Корректор Н.Милюкова Заказ 3377 Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/6 Производственно издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гвгврннв, 101 Регенерированная воде используетсяна синтетических стадиях, в первую очередьдля остановки реакцийТаким образом, предлагаемый способполучения мускус-кетона по сравнению с 6 (56) В.С,Рооп еаза.3. Огц. Сйее.,1947, ч. 12,известными способами позволяет: р. 87,на 12-18 повысить выход очищенного НгосЫ Ног 19 всЫ, Кодуо, 1956, йо 42,готового продукта, р. 14,в 1,4 раза уменьшить расход кислот, в Казакова Н.А, идр. Масло-жировая про-.том числе расход серной кислоты в 6,1 раза; 10 мышленность, 1987, В 12, с. 20,ЮФ о р м ул в и 3 о б р ет е н ия последующим нитрировэнием 98-нойСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МУСКУС-КЕТО азотной кислотой при молярном соотношеНАр,б-диметил,5-динитро-трет-бутйла;1 нии реагентов 2,6-диметил-трет-бутилацетофенона) исходя из 2,6-диметил-трет.- ,цетофенон; хлористый алюминий: азотнаябутилацетофенона, включающий нитриро-;кислота 1: 2,2: 3,5- 4 при температуре отвэние смесью концентрированных азотной;10ГС до комнатной и далее получени серной кислот, отличающийся тем, что )ный 2,6-диметил-З-нитро-трет-бутилаце, процесс осуществляют в две стадии: снача:тофенон нитруют смесью 98-ной азотнойла обрабатывают 2,6-диметил-трет-бути- ,и 100-ной серной кислот (б: 1) при комлэцетофенон хлористым алюминием с, натной температуре.