Способ получения 1, 3-бискарбоксиметил адамантана

ОЛ ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сов э СоветсиихСоциалистическихРесяубпии 1 и 1941348дв делан хаабретехих и вткрытк 11(7) Заявитель Волгоградский политехнический институт(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕИИЯ 1,3-БИС(КАРБОКСИМЕТИР) -АДАИАНТАНА Изобретение относится к синтезу производных адамантана, а конкретно к способу получения 1,3-бис(карбоксиметил)-адамантана, который может быть использован в химической и Фармацевтической промышленности в качестве ,полупродукта для получения полимеров и лекарственных веществ. Известны различные способы получения 1,3-бис(карбоксиметил)-адамантана, например к смеси, содержащей адамантан или его алкилпроизводное, концентрированную серную кислоту или концентрированную серную кислоту, содержащую трифторид бора, по каплям добавляют трет-бутиловый спирт и хлористый винилиден, затем добавляют дымящую серную кислоту и вторично добавляют смесь, содержащую хлористый винилиден и трет-бутиловый спирт.1,3-Бис(карбоксиметил)адамантан выделяют разложением реакционной массы водой, отфильтровывают выпавший оса 2док, который очищают переосаждениемиз щелочного раствора и получают554-ный выход. целевого продукта Г 13Однако необходимость примененияв качестве катализатора трехфтористого бора - дорогостоящего и токсичного вещества, невысокий выход целевого продукта ограничивают широкоеиспользование этого способа,Известен одностадийный способ полу 1 Очения 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана, заключающийся в обработке адамантана (6,8 г), суспендированного всмеси циклогексана (50 мл), 953-нойсерной кислоты (80 мл), эфирата15трехфтористого бора ( 24 г), раствором 1,1-дихлорэтилена (58,2 г) в22,2 г трет-бутилового спирта в течение 2 ч при 8-10 вС. Одновременно с1,1-дихлорэтиленом в течение того жевремени добавляется 70 г 23-ногоолеума. Затем смесь перемешиваетсяеще 2 ч. Выход сырого продукта 84 Ф,чистого 602 33 941Недостатками этого процесса являются низкий выход и использованиедля проведения взаимодействия адамантана с ,1-дихлорэтиленом сложнойкаталитической системы из ВГ, НИц,циклогексана, трет-бутилового спирта,большой расход серной кислоты (8 мпна 1 г исходного соединения), а такжедобавление в процессе реакции высокопроцентного олеума, что ухудшает технологичность процесса, увеличивая егокоррозионность и количество кислыхстоков. Кроме того, известен способполучения 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана, согласно которому к смеси 150 вес.ч. 953-ной Н 10,6,8 гадамантана и 40 мл циклогексана при8-12 фС добавляют по каплям смесь22,2 г трет-бутилового спирта (служащего окислителем) и 58,2 г 1,1-дихлорэтилена, а из другой капельницы0 вес.ч. 253-ного олеума в течение.2 ч. Затем смесь перемешивают еще2 ч. Целевой продукт выделяют, выливая реакционную массу на лед, с последующей экстракцией органическогослоя эфиром. Затем экстракт обрабатывают 53-ным раствором едкого натра,щелочной раствор подкисляют и выпавший осадок отделяют фильтрованием.После промывки, сушки и перекристал"лизации получают 8,2 г 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана, выход 65 Ф ГЗ;.Недостатками способа являютсянизкий выход целевого продукта, большой расход серной кислоты д 18 мл на1 г исходного соединения),использование при выделении 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана экстракции и перекристаллизации, что ухудшает технологичность процесса,Наиболее близким к предложенному является способ получения 1,3-бис 1 карбоксиметил)адамантана, заключающийся во взаимодействии либо адамантана, либо 1-карбоксиметиладамантана с 1,1-дихлорэтиленом в смеси азотной кислоты с серной или олеумом при (-5) - (+25) С. Получение из адамантана ведут в смеси серной и азотной кислоты с 60-ным олеумом (100 мл смеси на 1 г исходного соединения) с выходом 5 М в течение 3,5 ч, а получение из 1-карбоксиметиладамантаном (5 г) ведут при обработке его 1,1-дихлорэтиленом (20 мл) в смеси 503-ной азотной (У мл) и 983-ной серной (45 мл) 348кислот в течение 1,5 ч при 10-15 фС,13-Бис(карбоксиметил)адамантанвыделяется в виде осадка при разбавлении реакционной массы водой. ОсаЗ док отфильтровывают и перекристаллизовывают. Выход 86Г 4 3.Однако данный способ характеризуется недостаточно высоким выходомцелевого продукта, большим расходом1 Р .серной кислоты (9 мл на 1 г исходногосоединения) и связанное с этим повышенное количество нежелательныхкислых стоков,Целью изобретения является повы 1 З шение выхода целевого продукта исокращение расхода реагентов,Поставленная цель достигается тем,Р,что согласно способу получения1,3-бис(карбоксиметил)адамантана2 Р путем взаимодействия 1-карбоксиметиладамантана с 1,1-дихлорэтиленом всреде серной и азотной кислот, процесс ведут в присутствии нитританатрия или калия при мольном соот 2 ношении 1-карбоксиметиладамантан:азотная кислота:серная кислота:1,1-дихлорэтилен 1:1:20:0,1-0,5:10и температуре 10-25 С.По предлагаемому способу 1-карЗР боксиметиладамантан растворяют вкислой среде, состоящей из смесисерной и азотной кислот с нитритомнатрия или калия и обрабатывают 1, 1 дихлорэтиленом.Смесь серной и азотной кислотыявляется окислителем, приводящим кобразование карбкатиона в положении3 адамантанового цикла, который присоединяется по двойной связи 1, 1 дихлорэтилена. Использование нитрита46натрия или калия способствует возрастанию скорости как образования адамантилкатиона, так и присоединенияего по Д -связи в 1,1-дихлорэтилене.Это связано с образованием нитрозокатиона МО из НЙОР, получающейсяпри взаимодействии нитрита йа(К) ссерной кислотой, Положительный зарядв нитрозо-катионе скомпенсирован вменьшей степени, чем у нитроний-катиона, вследствие чего нитрозо-катионобладает большей способностью к отрыву гидрид-иона. Образующийся продуктНМО окисляется НЙО до НКО и процесс повторяется, Наличие в реакционффной среде йа+ может способствоватьувеличению скорости присоединенияадамантилкатиона по кратной связи,вызывая его поляризацию.941348 Согласно данным ГЖХ целевой продукт имеет высокую цистоту и позвом ляет отказаться от очистки целевогопродукта перекристаллизацией, что ведет к дополнительному сокращению продолжительности всего процесса и исключению расхода реагентов, при- О меняемых на этой стадии,увеличение скорости протекания этих двух процессов приводит к возрастанию выхода 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана и сокращению расхода реагентов, в частности серной и % азотной кислоти позволяет считать, что нитрит проявляет каталитицеское действие в этом процессе.Оптимальным соотношением является соотношение 1-карбоксиметиладамантан: 1 фазотная кислота: серная кислота: нитрит натрия (калия) : 1,1-дихлорэтилен 1: 1:20:0,2: 10, так как экспериментальные данные показывают, что увеличение содержания нитрита до 15 0,5 мольных долей не приводит к дальнейшему увеличению выхода целевого продукта.В реактор типа "1 аах", снабженный мешалкой, рубашкой и змеевиком для 10 охлаждения, капельной воронкой и термометром помещают 0,33 л 98-нойазотной кислоты (7,7 моль), 9 л(92-94 ь-ной) серной кислоты (156 моль), 5,3 г (0,07 моль) нитрита натрия. 25Реакционную смесь охлаждают до 15 фСи постепенно вносят 1,5 кг (7,7 моль)1-карбоксиметиладамантана. При этой температуре в течение 10 ч прибавляют 6 л 1,1-дихлорэтилена (77 моль). зоИольное соотношение 1-карбоксиметиладамантан: азотная кислота: сернаякислота: нитрит натрия; 1,1-дихлорэтилен 1:1:20:0,1:10, После окончания реакции смесь выливают в охлажденную воду. Выпавший осадок 1,3- бис(карбоксиметил)адамантана отфильтровывают и переосаждают из щелочи.Выход 1,75 кг (90 Ж) Тп 235-236 С.Чистота согласно ГЖХ 100анализируют в виде диэтилового эфира нахроматографе "Цвет - 100" с колонкой2 мг 2 мм 5 Ж ЬЕ - 30 на хроматоне.вщ) .1 колонки= 180 С.ТИС 111 Ри е=275 С, газ-носительазот.Элементный анализ.Найдено, Ф: С 67,32; Н 8,31.Вычислено,Ф: С 66,64; Н 7,99 Опыты при других соотношениях реагентов выполняют аналогично,Результаты экспериментов приведены в таблице. Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ получения 1,3- бис(карбоксиметил)адамантана позволяет повысить выход целевого продукта до 923, сократить мольный расход азотной кислоты в 3 раза, а объемный расход в 7 раз, уменьшить в 1,5 раза объемный и мольный расходы серной кислоты, что ведет к снижению в 1,6 раза нежелательных кислых, стоков после реакции. Сокращение времени процесса по предлагаемому способу в 1,5 раза приводит к большей экономичности, так как в единицу времени может быть получено в 1,6 раза больше целевого продукта. Загрузка исходного соединения одинакова во всех опытах.При сравнении предлагаемого и известного способов по получению 1,3-бис(карбоксиметил)адамантана с большими загрузками оказываетсяр цто увеличение загрузки по исходному компоненту в 300 раз ведет к увеличению времени реакции до 14 ч, так как прибавление 6 л 1,1-дихлорэтилена за 1,5 ч невозможно из-за интенсивного вспенивания реакционной массы вследствие выделения хлористого водорода и большого разогрева, так как растворение 1,1-дихлорэтилена в смеси серной и азотной кислот происходит с выделением тепла.. Э о о с Е е о В о к ЕЕ х осси хоэ охе еое О. Х Й9Формула изобретения Составитель М. КазанковаРедактор И. Митровка Техред М. Надь Корректор Е. Рошко юЗаказ 4756/6 Тираж 445ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное тютю ю ею тюютю те тютю юю ю ее филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, Способ получения 1,3-бис(карбоксиее метиладамантана взаимодействием 1 карбоксиметиладамантана с 1,1 юдию хлорэтиленом в среде серной и азотной кичлот при 10-25 фС, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повывения выхода и сокращения расхода реагеню, тов, процесС ведут в присутствии нитрита калия или натрия при мольном соотйазении 1 юкарбоксиметиладамант тан: азотная кислота: серная. кислота: нитрит натрия (калия):1,1-дихлор,этилен 1;1:2 Ь:0,1-0,5:10. % 8 10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Акцептованная заявка Японии й 48 ю 28905, кл. С 07 С 61/12, опублик. в й 2 ю 723, 1973. 2. Акцептованная заявка Японии И 48 ю 28906, кл. С 07 С 61/12,опублик. в Яф 2 ю 723, 19733. Патент СВА Ю 3751455, кл. 260-5146, опублик 1973Авторское свидетельство СССР Иф 483393, кл. С 07 С 61/12, 1972 (про тотип).