Способ получения и разделения транс-син-транси транс-анти транс-изомеров дициклогексано-18-краун-6

;бе 1 1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к усовершенствованному способу получения иразделения на транс-син-транс- итранс-анти-транс-изомеров дициклогексаво-краун, которые могут найтиприменение дляэкстракционного извлечения и разделения металлов. Сцелью повышения и упрощения процессаисходное вещество - циклогексан,2-эпоксид (1) обрабатывают диэтиленгликолем в присутствии 0,5-2 мас.7кислотного катализатора при температуре 15-25 бС в среде ароматического1углеводорода. Последний берут в количестве 0,66-2 л на моль 1 с поСледующей циклизацией действием 60-80 мол.Е р 1 У -ДихлоРДиэтилового эфиРа в пРисутствии 120-200 мол.7 щелочи по отношению к 1 при 70-90 С. Затем реакционную массу обрабатывают соляной кислотой и водой, раствором 50 - 100 об.Х 2,4-3, 1 М хлорной кислоты и выделяют транс-син-транс-иэомер. Обработкой 4,2-4,8 М раствором хлорной кислоты выделяют транс-анти-транс-изомер. Предпочтительно в качестве кислотного катализатора используют : вфират трехфтористого бора, в качесЩ тве гидроокиси щелочного металла - гидроокись калия, в качестве ароматического углеводорода - толуол. Выход ,транс-син-транс-изомера до 197 р, транс-анти-транс-изомера до 14 р 43.Замена предельного углеводорода на ароматический повышает суммарный выход изомеров (гептан - выход общий 7 р 9 Х). Проведение в одну стадию упрощает процесс. 3 з.п. ф-лы.2701523 1 1Изобретение относится к усовершенствованному способу получения иразделения транс-син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-краун, которые могут найти применение для экстракционного извлечения и разделения металлов;Целью изобретения является повышение выхода и упрощение процессаза счет использования в качестве ис-,ходного циклогексан,2-эпоксида ипоследовательной обработки реакционной смеси хлорной кислотой с различными концентрациями.,П р и м е р 1. К смеси 5,3 г(0,05 моль) диэтиленгликоля, О, 1 гэфирата трехфтористого бора в 60 млтолуола, охлаяденной до 15 С, прикапывают 9,8 г (О, 1 моль) циклогексан,2-эпоксида в 25 мл толуола с такой скоростью, чтобы температурасмеси не поднималась выше 25 С, затем перемешивают при комнатной температуре 1 ч. После этого к полученному раствору добавляют 11,2 г, Р -дихлордиэтилового эфира, реакционную смесь нагревают до 80 С иперемешивают при этой температуре12 ч, После охлаждения добавляют50 мл воды для полного растворенияосадка, органический слой отделяют,промывают 3%-ным раствором солянойкислоты и водой до нейтральной реакции. Органический раствор (100 мл)контактирует в течение 10 мин с 60 мп2,7 М водного раствора НС 10, выпавшую на границе раздела третью фазуотделяют, растворяют в 30 мл хлороформа, хлороформный раствор промывают водой до нейтральной реакции отгоняют хлороформ, остаток перекристаллизовывают из метанола.Получают 3,6 г твердого продукта,который по данным жидкостной хроматографии высокого давления представляет собой транс-син-транс-изомер счистотой 98 , выход 19,0% теоретич.Т.пл. 118-119 С. Далее органический раствор контактирует в течение 10 мин с 60 мл 4,5 М водного раствора НС 104, выпавшую на границе раздела третью фазу отделяют, растворяют в хлороформе, промьпвают водой до нейтральной реакции,:отгоняют хлороформом, остаток перекристаллизовывают из гексана. Прлучают 2,8 г твердого продукта, который по данным жидкостной хроматографии высокогодавления представляет собой. транс-анти-транс-изомер с чистотой 96 ,выход 14,4 теоретич, Т.пл, 76-78 фС.Общий выход транс-изомеров составляет 33,4%.П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 при применении 0,2 г (2 Х) эфирата трехфтористого бора получают1 О транс-син-транс-изомер (С) с выходом19,8% теоретич. и транс-,анти-транс-изомер (Э) с выходом 14,9 теоретич., общий выход иэомеров 34,7 .При применении Зэфирата трехфто 15 ристого бора получают транс-син-транс-изомер с выходом 19,9 Х теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 14,9% теоретич., общий выходизомеров 34,8.При применении 0,5 эфирата трех,фтористого бора получают транс-синтранс-изомер с выходом 17,2 Х теоретич., транс-анти-транс-иэомер с вы"ходом 12,8 Х теоретич., общий выход .25 изомеров 30,0 .,При применении 0,4 Х эфирата трехфтористого бора получают транс-син-транс-изомер с выходом 12, 1 терретич, и транс-анти-транс-изомер с выЗ 0 ходом 7,8% теоретич., общий выходизомеров 19,9 Х,П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 при проведении реакции циклогексан,2-эпоксида с диэтиленглико 35лем при 10 фС получают транс-син-транс-изомер с выходом 188 . теоретич., транс-анти-транс-иэомер с выходом 14,2 теоретич общий выходизомеров 33,0 .При проведении реакции при.ЗОфС получают иэомер С с выходом 14,5 Х теоретич., изомер П с выходом 10,3 Х теоретич., общий выхрд изомеров 24,8 Х.П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 при проведении реакции в 50 мптолуола получают транс-син-транс: -иэомер с выходом 17,0 Х теоретич. итранс-анти-транс-изомер с выходом12,7 Х теоретич., общий выход иэомеров 29,7 Е.При применении 40 мл толуола получают транс-син-транс-изомер с выходом 11,3 теоретич, и транс-анти-транс-изомер с выходом 7,8 Х теореЫ тич., общий выход изомеррв. 1913.При применении 150 мл толуола по.лучают транс-син-транс-иэомер с выходом 20,5 Х теоретич., транс-анти 3 12701 -транс-иэомер с выходом 15,67 теоретич., общий выход изомеров 36,17При применении 160 мл толуола по лучают транс-син-транс-изомер с выходом 20,5 Х теоретич транс-анти- -транс-изомер с выходом 15,57 теоретич., общий выход изомеров 36,07.П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 при применении в качестве щело-. чи ИаОН получают транс-син-транс-иэо- О мер с выходом 14,77. теоретич., транс- -анти-транс-изомер с выходом 11,ОХ теоретич., общий выход изомеров 25,7 Х,П р и м е р 6, Аналогично примеру 1 при применении 0,08 моль Р - -дихлордиэтилового эфира получают транс-син-транс-изомеров с выходом 18,7 Х теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выкодом 14,07. теоретич., 20 общий выход изомеров 32,77.При применении 0,09 моль ,-дихлорэтилового эфира получают транс-син-транс-изомер с выходом 10,27 теоретич., транс-анти-транс-изомер 25 с выходом 7,97 теоретич., общий выход изомеров 18, 1 Х.При применении 0,06 моль ,1 -дихлордиэтилового эфира получают трансу-син-транс-изомер с выходом 18,0730 теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 13,77 теоретич общий выход изомеров 31,77.При применении 0,05 моль , -дихлордиэтилового эфира получают транс-син-транс-изомер с выходом 9,5 Х теоретич., транс-анти-транс-изомер (В) с выходом 7,07.теоретич., общий выход изомеров 16,57.И р и м е р 7. Аналогично приме" 40 ру 1 при применении для вьделения транс-син-транс-иэомера 50 мл 2,74 М водного раствора НС 10 его получают с выходом 18,87 теоретич., при применении 40 мл 2,7 М НС 10получают транс-син-транс-изомер с выходом 14,8 Х теоретич., при применении 100 мп 2,7 М НС 1 Ь получают, транссин-транс-изомер с выходом 18,47, теоретич э при применении 110 м 2,7 М 50 НС 10 получают транс-син-транс-изомер с выходом 13,77 теоретич.П р и м е р 8. Аналогично приме,ру 1 при использовании для вьделе,ния транс-анти-транс-изомера 30 мл 55 4,5 М водного раствора НС 1 С его получают с выходом 14,07. теоретич; при применении 20 мл 4,5 М НС 10 - с вы 524ходом 8,27. теоретич; при использовании 100 мл 4,5 М НС 10 - а выходом 13,6 Х теоретич.; при использовании 110 мл 4,5 М НС 10 - с выходом 8,0 Х теоретич.П р им е р 9. К смеси 53 г (0,05 моль) диэтиленгликоля, О, 1 г эфирата трехфтористого бора в 60 мл толуола, охлажденной до 15 С, прикапывают 9,8 г (О, 1 моль) циклогексан- -1,2-эпоксида в 25 мп толуола с такой скоростью, чтобы температура смеси не поднималась выше 25 С, затем перемешивают при комнатной температуре 1 ч. После этого к полученному раствору добавляют 8,4 г (О, 15 моль) КОН и 8,6 г (0,06 моль) , -дихлорэтилового эфира, реакционную смесь нагревают до 80 С и перемешивают при этой температуре 12 ч. После охлаждения добавляют 50 мл воды для полного растворения осадка, органический слой отделяют, промывают. ЗХ-ным раствором соляной кислоты и водой. Выделяют изомер С, как описано в примере 1. Получают 3,4 г транс-син-транс-изомера с чистотой 98 Х, вы- ход 17,9 Х теоретич.Далее выделяют транс-анти-транс-иэомер, как описано в примере его получают 2,6 г с чистотой 97 Х, выход 13,6 Х теоретич., общий выход изомеров 31,5 Х.П р и м е р 10. Аналогично примеру 9 при применении О, 12 моль КОН (1,2-кратный избыток) получают транс-син-транс-изомер с выходом 16,97 теоретич. и транс-анти-транс-иэомер с выходом 12,97. теоретич, общий выход изомеров 29,87При применении О, 1 моль КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 9,5 Х теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 7,07 теоретич., общий выход изомеров 16,5 Х.При применении 2-кратного избытка КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 18,07 теретич., транс-анти- транс-иэомер с выходом 13,7 Х теоре- . тич., общий выход иэомеров 31,7.При применении 2,2-кратного избытка КОН получают транс-син-транс-изомер с выходом 18, 1 Х теоретич. и транс-анти-транс-изомер с выходом 13,77 теоретич., общий выход изомеров 31,8 Х.П р и м е р 11. Аналогично примеру1 9 при проведении циклизации , -ди 3 12701хлордиэтиловым эфиром при 90 С в течение 7 ч получают транс-син-транс-изомер с выходом 16,7. теоретичтранс-анти-транс-изомер с выходом12,67 теоретич общий выход изомеров 29,3%.При проведении реакции при 100"Сза 5 ч получают транс-син-транс-изомер с вьходом 8,4% теоретич., транс-анти-транс-изомер с выходом 6,07 10теоретич общий. выход изомеро;в14,47.При проведении реакции при 70 С втечение 18 ч получают транс-син-транс-изомер с выходом 17,8% теоретич. и транс-анти-транс-иэомер с выходом 131% теоретич., общий выходизомеров 30,9%.Прн проведении реакции нри 60 Сза 30 ч получают транс-син-транс в имер с выходом 16,0% теоретич., транс-анти-транс-из юмер с выходом 1:,07.теоретич общий ьыход изомеров".8, 07,П р и м е р 12. К смеси 5,3 г 25диэтиленгликоля, 0,2 г концентрированной серной кислоты в 60 мл толуола прикапывают 9,8 г циклогексан - 12 - эпоксида в 25 мл толуола, смесьнагревают до 80 С и перемешивают приэтой температуре 7 ч. После охлаждения добавляют 11,2 г КОН и 10,0 г, Р -дихлорэтилового эфира, реакционную смесь нагревают до 80 С и перемешивают при этой температуре 12 ч. Об-.рабать 1 вают далее, как описано;з примере 1. Получают 2,7 г транс-син-транс-изомера с чистотой 97%, выход14,1% теоретич, и 1,9 г транс-син-транс-изомера с чистотой 95%, выход9,7% теоретич, общий выход изомеров23,8%.П р и м е р 13. К смеси 5,3 г диэтиленгликоля, 1 г смолы КУ(Н-форма) в 60 мл толуола прикалывают 9,8 гциклогексан - 1,2-эпоксида в 25 мл то -луола, смесь нагревают до 80 С и перемешивают при этой температуре 7 ч.После охлаждения смолу отфильтровывают к Фильтрату добавляют 11,2 г КОНФи 10,0 г , -дихлорэтилового эфира,реакционную смесь нагревают до 80 Си перемешивают при этой температуре12 ч. Обрабатывают далее, как описа;но в примере 1.45Получают 2,8 г транс-син-транс-изомера с чистотой 987 выход 14,7% теоретич, и 2, 1 г транс-анти-транс 52 6-изомера с чистотой 967., выход 10,8%теоретич., общий выход изомеров25,5%,В качест:ве растворителей при получении транс-син-транс- и транс-анти-транс-изомеров дициклогексано-краунможно использовать различные инертные несмешивающиеся сводой растворители. Применение такихрастворителей как спирты или галогенсодержащие углеводороды не представляется возможыл, так как эти растворители могут вступать в реакцию вусловиях предложенного способа, Кроме того, показано, что выходы транссин-транс- и транс-анти-транс-изомеров значительно вьше при применениив качестве растворителей ароматических углеводородов по сравнению с предельными углеводородами. При этомнаибольший выход изомеров достигается при использовании в качестве растворителя толуола,Так, при проведении синтеза, какописано в примере 1, при применениив качестве растворителя ксилола получают транс-син-транс-изомер с выходом 17,3% и транс-анти в тра-изомер с выходом 13,47., общий выходизомеров 30,7% при применении в качестве растворителя бензола получаюттранс-син-транс-изомер с выходом12,8% и транс-анти-транс-изомер с выходом 9,5%, общий выход изомеров22,3%; при применении в качестве растворителя гептана получают транс-син-транс-изомер с выходом 5,07 итранс-анти-транс-изомер с выходом2,97, общий выход иэомеров 7,97; приприменении октана получают транс-син-транс-изомер с выходом 3,7% и транс-анти-транс-изомер с выходом 2,37.теоретич., общий выход изомеров 6,07 Таким образом, процесс проводят в одну стадию, без выделения промежуточного продукта. Обработку циклогексан,2-эпоксида диэтиленгликолем проводят в присутствии кислотного катализатора, В качестве катализатора используют различные кислотные катализаторы: эфират трехфтористого бора, концентрированная серная кислота, катионообменная смола КУ. Наилучшие результаты получают при применении эфирата трехфтористого бора. Катализатор применяют в количестве 0,5-2% по отношению к окиси циклогексена, ниже 05% каталитическое дей5 Транс-син-транс-изомер выделяют путем обработки органического слоя 2,4-3, 1 водным раствором НС 104 при объемном соотношении органической. 55 7 1270 ствие резко снижается, уменьшается выход конечных продуктов, увеличение количества катализатора выше 27. не оказывает сущеетвенного влияния на процесс.Обработку циклогексан,2-эпоксида диэтиленгликолем в присутствии эмирата трехфтористого бора проводят при 15-25 С. При проведении реакции при температуре выше 25 С уменьшается выход конечных продуктов; снижение температуры ниже 15 фС не оказывает существенного действия на процесс, однако вызывает трудности, связанные с применением специальных охлаждающих смесей.Обработку циклогексан,2-эпокси-; да проводят в толуоле, растворитель используют в количестве 0,5-1,5 л на 1 моль окиси циклогексена, при применении менее 0,5 л толуола на 1 моль окиси снижается вьмод изомеров, увеличение количества растворителя более 1,5 л на 1 моль окиси циклогексена не оказывает заметного дополнительного действия на процесс.1Циклизацию ,-дихлордиэтиловым эфиром проводят при мольном соотно шенин циклогексан,2-эпоксид: , -дихлордиэтиловый эфир 1:(0,6-0,8), при этом получают максимальные выходы конечных продуктов, при использовании менее 0,6 или более 0,8 моль1дихлордиэтилового эфира на 1 моль циклогексан,2-эпоксида выходы ко: нечных продуктов снижаются.Циклизацию ,ф -дихлордиэтиловым эфиром проводят в присутствии 1,2,2-.кратного избытка щелочи, предпочтительно КОН, при применении МаОН происходит снижение выхода конечных продуктов. Использование менее 1,2-кратного избытка щелочи ведет к уменьшению выхода изомеров, увеличение избытка щелочи выше 2-кратно 45 го не оказывает заметного дополнительного действия на процесс.1Циклизацию , -дихлордиэтиловым эфиром ведут при 70-90 С. При проведении процесса при температуре вышео50 90 С снижается выход конечных продуктов, при температуре ниже 70 ОС заметно увеличивается продолжительность реакции. 152 8и водной Фаз (1: 1) -(1: О, 5), при применении более 1 или менее 0,5 объемов водной фазы к 1 объему органической снижается выход изомера. При применении хлорной кислоты .с молярностью ниже 2,4 и вьппе 3, 1 М выход транс-син-транс-изомера резко снижается.Транс-анти-транс-изомер выделяют путем последующей обработки органического слоя 4,2-4,8 М водным раствором НС 10 при объемном соотношении органической и водной фаз (1:1)-(1: :0,3), при использовании соотношения более 1 или менее 0,3 объема водной ,"фазы на 1 объем органической уменьшается выход изомера. При использовании хлорной кислоты с молярностью, выходящей эа указанные значения, выход транс-анти-транс-иэомера резко снижается.Таким образом, данный способ позволяет увеличить выход транс-син-транс-изомера до 197., транс-анти- -транс-изомера до 14,47 и упростить метод их выделения.Формула из обретения 1. Способ получения и разделения транс-син-транс- и транс-анти-транс- -изомеров дициклогексано-краунвзаимодействием производного циклогексана с диэтиленгликолем с использованием катализатора и органического растворителя при нагревании и выделением целевых изомеров путем обработки водными растворами хлорной кислоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения и упрощения процесса, цнклогексан,2-эпоксид обрабатывают диэтиленгликолем в присутствии 0,5-2 мас.Х кислотного катализатора при температуре 15-25 фС в среде ароматического углеводорода, взятого в количестве 0,66-2,0 л на 1 моль циклогексан,2-эпоксида с последующей циклизацией действием 60-80 мол,7 ,-дихлордиэтилового эфира в присутствии 120-200 мол.Х гидроокиси щелочного металла по отношению к циклогексан,2-эпоксиду при 70-90 ОС, обработкой реакционной массы соляной кислотой и водой, а затем раствором 50-100 об.7. 2,4-3,1 М хлорной кислоты с последующим выделением транс-син-транс-изомера и 4,2 - 4,8 М раствором хлорной кислоты с выделением транс-анти-транс-изомера.Составитель В.ТихоновТехред В.Кадар Корректор Г, Решетник Редактор И.Циткина Заказ б 095/20 Тираж 379 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113135, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4 9 . 127012, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве кислот ного катализатора используют эфират трехфтористого бора,3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем; что в качестве гид 52 10роокиси щелочного металла используют гидроокись калия.4. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве ароматического углеводорода используют толуол,