Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ β ДИКЕТОНОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ β ДИКЕТОНОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ β ДИКЕТОНОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: предложен способ получения фторсодержащих β-дикетонов конденсацией сложных эфиров фторкарбоновых кислот с метилкетонами с использованием в качестве конденсирующего агента гидрида лития, а в качестве растворителя - предельных углеводородов (н-гексан, н-пентан, петролинейный эфир), а в качестве нейтрализующего агента - муравьиной или щавелевой кислоты. Фторсодержащие β-дикетоны используются как аналитические реагенты, катализаторы различных реакций, биологически активные вещества, перспективные комплексообразователи для транспорта металлов, а также в качестве синтонов для получения их фторсодержащих аза- и тио-аналогов, бета-гидроксикетонов, азиридинкетонов, пиразолов, флавонов, изоксазолов, диазепинов. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2100345
Класс(ы) патента: C07C49/167, C07C49/76
Номер заявки: 95114231/04
Дата подачи заявки: 08.08.1995
Дата публикации: 27.12.1997
Заявитель(и): Институт органического синтеза Уральского отделения РАН
Автор(ы): Ратнер В.Г.; Хомутов О.Г.; Карпенко Н.С.; Филякова В.И.; Пашкевич К.И.
Патентообладатель(и): Научно-внедренческая фирма "Уралфтор"
Описание изобретения: Изобретение относится к органической химии, а именно к усовершенствованному способу получения фторсодержащих β-дикетонов общей формулы I

где Rf CF3.C8F17; HCF2, H(CF2)2.
R Rf, Me, н-Bu, т-Bu, C6H4X, где X H, Cl, Br,
которые используются как аналитические реагенты, катализаторы различных реакций, биологически активные вещества, перспективные комплесообразователи для транспорта металлов, а также в качестве синтонов для получения их фторсодержащих аза- и тио-аналогов, β- гидроксикетонов, азиридинкетонов, пиразолов, флавонов, изоксазолов, диазепинов [1, 2]
Обычно фторсодержащие b-дикетоны получают путем конденсации сложных эфиров полифторкарбоновых кислот с метилкетонами в присутствии конденсирующих агентов: алкоголятов натрия, амида натрия, гидрида натрия. В качестве растворителя используют безводный диэтиловый эфир, бензол, диметоксиэтан, диметилсульфоксид. В зависимости от природы растворителя и природы конденсирующего агента выходы колеблются от 20 до 80% [1]
Известен способ получения фторсодержащих b-дикетонов [3] где в качестве конденсирующего агента используются алкоголят натрия. Способ очень сложный и многостадийный. На первой стадии получают алкоголят натрия взаимодействием абсолютного спирта и мелкодисперсного натрия. Далее к полученному алкоголяту натрия добавляют растворитель абсолютный диэтиловый эфир и смесь эфира трифторуксусуной кислоты и метилкетона. Реакционную массу нагревают с обратным холодильником 15 ч (в зависимости от реагентов нагревания может быть увеличено). Далее реакционную массу последнего обрабатывают концентрированным раствором гидросульфата натрия, взятого в небольшом избытке, и ацетатом меди, перемешивают до образования медного хелата. Хелат экстрагируют из водного раствора диэтиловым эфиром, эфир отгоняют, остаток кристаллизуют из подходящего растворителя. Очищенный медный хелат суспендируют в сухом эфире и разлагают сероводородом. После удаления сульфида меди дикетон перегоняют или кристаллизуют из подходящего растворителя. Выход от 40 до 80% [2]
Известен способ получения фторсодержащих b-дикетонов [4] где в качестве конденсирующего агента используют алкоголяты натрия, в котором аналогично описанному выше способу этиловый эфир трифторуксусной кислоты конденсируют с ацетатом. Реакционную массу упаривают досуха, нагревая на масляной бане до 90oC в течение 12 ч при пониженном давлении. Полученную натриевую соль с 1 моль 10%-ной серной кислоты до получения b-дикетона промывают водой и экстрагируют диэтиловым эфиром. Для очистки b-дикетон переводят в медный хелат, обрабатывая ацетатом меди, медный хелат очищают, разлагают сероводородом или 10%-ной серной кислотой. b-Дикетон перегоняют с паром. Выходы от 4 до 80%
Известен способ получения фторсодержащих b-дикетонов [5] где в качестве конденсирующего агента используют амид натрия, а в качестве растворителя диэтиловый эфир. Реакцию проводят аналогично вышеописанным способам. К суспензии 2 моль амида натрия в абсолютном диэтиловом эфире при перемешивании добавляют раствор 1 моль фторированного кетона в 50 мл абсолютного диэтилового эфира. Через 10 мин добавляют расчетное количество сложного эфира фторкарбоновой кислоты в 50 мл абсолютного диэтилового эфира. Реакционную массу перемешивают при нагревании в течение 2 ч, диэтиловый эфир отгоняют. Остаток представляет собой натриевую соль фторсодержащего b-дикетона. К нему добавляют воду, обрабатывают ацетатом меди, переводя b-дикетон в медный хелат. Свободный b-дикетон выделяют, обрабатывая медный хелат 10%-ным раствором серной кислоты и экстрагируя диэтиловым эфиром. Полученный b-дикетон перегоняют при пониженном давлении или кристаллизуют из подходящего растворителя. Выход от 10 до 85%
Основные недостатки получения фторсодержащих b-дикетонов вышеописанными способами.
1. Сложные и многооперационные процессы.
2. Большие затраты времени:
a) на подготовку исходных реагентов: абсолютирование эфиров и кетонов, получение алкоголята натрия;
b) на процесс конденсации, который требует нагревания от 15 ч и более и на отгонку растворителя при образовании натриевой соли;
b) при разложении натриевых солей нейтрализующим агентом полученный b-дикетон экстрагируют эфиром из водного раствора и во всех способах для очистки обрабатывают ацетатом меди, переводя в медный хелат. Медный хелат очищают и b-дикетон получают разложением медного хелата серной кислотой или сероводородом. Полученный b-дикетон перегоняют при пониженном давлении или кристаллизуют.
Известен способ получения фторсодержащих b-дикетонов [6] где в качестве конденсирующего агента используют гидрид натрия. Этим способом был получен один фторсодержащий b-дикетон с выходом 60% В качестве растворителя в данном способе используют абсолютный диметилсульфоксид. Процесс осуществляют следующим образом. На первой стадии загружают 60%-ную суспензию гидрида натрия в минеральном масле, после чего при охлаждении до 0oC добавляют абсолютный диметилсульфоксид. Далее суспензию перемешивают 30 мин при комнатной температуре. Затем температуру повышают до 18oC и загружают этилпентафторбензоат, причем температура не должна превышать 20oC. После чего температуру снижают до 8-10oC и загружают пентафторацетофенон. Температура при этом не должна превышать 15oC. Реакционную массу перемешивают и, если температура не достигает 30oC, то ее нагревают. Реакционную массу выдерживают 24 ч. По окончании реакции реакционную массу выливают на лед и разлагают 85%-ной фосфорной кислотой при постоянном перемешивании. Органический слой экстрагируют диметиловым эфиром и обрабатывают бромной водой для удаления соединений серы, сушат, перегоняют, хроматографируют на колонке с оксидом алюминия, используя в качестве элюента смесь бензола и метанола. Выход 60%
Таким образом, основные недостатки данного способа следующие:
1. Процесс длительный, со сложным температурным режимом.
2. Процесс трудоемкий, включает много операций: экстракция, промывание бромной водой от соединений серы, разложение кислотой, перегонка, хроматографирование на колонке.
3. В процессе используют вредные растворители, такие как диметилсульфоксид, бензол, метанол.
Известен способ получения фторсодержащих b-дикетонов [7] где в качестве конденсирующего агента был использован гидрид лития прототип. Однако в данной работе не приведена методика синтеза, не указаны условия реакции, молярное соотношение реагентов и выходы целевых продуктов.
Отличительными признаками предложенного технического решения по сравнению с известным способом являются:
1. Использование в качестве растворителя предельных углеводородов.
2. Использование в качестве нейтрализующего агента щавелевой или муравьиной кислоты.
3. Молярное соотношение сложный эфир фторкарбоновой кислоты метилкетон: гидрид лития 1:1:1.
Использование в качестве растворителя предельных углеводородов обеспечивает следующие преимущества:
а. В этих растворителях достигается высокая селективность процесса;
б. Указанные растворители используются без дополнительной подготовки.
Использование полярных протонных растворителей (метанола, этанола) не возможно из-за способности бурно реагировать с гидридом лития.
Использование полярных апротонных растворителей (диэтилового эфира, тетрагидрофурана) возможно, но проведение реакции в этих растворителях приводит к повышению количества побочных продуктов и, как следствие, к снижению выхода целевых b-дикетонов.
Кроме того, полярные апротонные растворители требуют тщательной предварительной подготовки -абсолютирования. Эта процедура очень трудоемка и небезопасна (в процессе хранения диэтиловый эфир и тетрагидрофуран накапливают взрывоопасные перекиси).
Использование в качестве нейтрализующего агента щавелевой или муравьиной кислоты позволяет осуществить разложение образующейся в качестве промежуточного продукта литиевой соли b-дикетона в безводных условиях. Тем самым устраняются операции экстракции целевого b-дикетона из реакционной массы и осушки экстракта. Кроме того, в случае гексафторацетилацетона (1,1,1,5,5,5-гексафторпентандиона-2,4) это позволяет избежать образования тетраола. Все это приводит к повышению выхода целевых b-дикетонов.
Следует подчеркнуть, что обычно используемые кислоты (серная или соляная) для данного процесса не подходят. Концентрированная серная кислота приводит к осмолению реакционной массы, а разбавленная серная и соляная (независимо от концентрации) к образованию побочных продуктов и необходимости дополнительных операций (экстракция, осушка).
Молярное соотношение сложный эфир фторкарбоновой кислоты метилкетон гидрид лития 1: 1:1 является оптимальным. При иных соотношениях реагентов наблюдается или полное прохождение реакции, или образование большого количества побочных продуктов. Во всех случаях это приводит к снижению выхода и затруднениям с выделением и очисткой целевого b-дикетона. Как правило, в этих случаях для его выделения и очистки приходится обрабатывать реакционную массу последовательно водным раствором уксусной кислоты и ацетата меди. Образовавшийся после 3-4 ч перемешивания массы хелат b-дикетона с медью экстрагируют, удаляют растворитель, очищают переосаждением и разлагают до b-дикетона.
Задача изобретения разработка способа получения фторсодержащих b-дикетонов, который обеспечивал бы повышение выхода конечных продуктов и упрощение способа получения и очистки конечных продуктов.
Поставленная задача решается способом получения фторсодержащих b-дикетонов путем конденсации сложных эфиров фторкарбоновых кислот с метилкетонами с использованием в качестве конденсирующего агента гидрида лития при молярном соотношении реагентов 1:1:1, в качестве растворителя предельных углеводородов (н-гексан, н-гептан, петролейный эфир), а в качестве нейтрализующего агента муравьиной или щавелевой кислоты.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе получения фторсодержащих β-дикетонов взаимодействие сложного эфира полифторкарбоновой кислоты с соответствующим метилкетоном проводят в присутствии гидрида лития при мольном соотношении реагентов 1:1:1. В качестве растворителя используют предельные углеводороды: н-гексан, н-гептан, петролейный эфир, которые инертны, малотоксичны и не требуют предварительной очистки и осушки. В качестве нейтрализующего реагента предложены муравьиная и щавелевая кислоты. В результате этого возможно получение фторсодержащих b-дикетонов общей формулы I однореакторным методом. Так как процесс идет при комнатной температуре и в инертном растворителе, побочные продукты не образуются и нет необходимости очистки полученного b-дикетона через медный хелат. Щавелевая или муравьиная кислота добавляется прямо в реакционную массу, которая при этом не содержит воды. Это позволяет избежать стадий осушения и экстракции полученного b-дикетона. Предложенный метод позволяет провести все стадии получения фторсодержащих b-дикетонов в отсутствии даже следовых количеств воды. Это особенно важно при получении фторсодержащих b-дикетонов с двумя фторированными заместителями, которые образуют с водой стабильные тетраолы [1]
Способ осуществляют следующим образом. В круглодонную трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают н-гексан (н-гептан, петролинейный эфир) и гидрид лития. При интенсивном перемешивании к полученной суспензии медленно через капельную воронку добавляют смесь эквимолярных количеств сложного эфира полифторкарбоновой кислоты и метилкетона. Реакционную массу выдерживают при комнатной температуре 8-10 ч. К выпавшему осадку добавляют эксимолярное количество щавелевой или муравьиной кислоты, перемешивают 3-4 ч. Осадок фильтруют. Если целевой b-дикетон твердый, то маточный раствор охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают и кристаллизуют из подходящего растворителя. Если b-дикетон жидкий, то отгоняют растворитель, а затем перегоняют в вакууме.
Состав и структуру полученных продуктов устанавливают при помощи данных элементного анализа, ИК и ПМР-спектроскопии.
Пример 1. К суспензии гидрида лития в н-гексане при интенсивном перемешивании прикапывают смесь 37,44 г (0,27 моль) метилового эфира трифторуксусной кислоты и 42,5 г (0,27 моль) п-хлорацетофенона. Реакционную массу оставляют на ночь. К выпавшему осадку добавляют 23,5 г (0,14 моль) щавелевой кислоты. Перемешивают 3 ч. Осадок отфильтровывают, охлаждают. Выпавшие кристаллы фильтруют, сушат. Получают 56,5 г (83%) 1-п-хлорфенил-4,4,4-трифтор-бутандиона-1,3.
Пример 2. Аналогично из 76,5 г (0,16 моль) метилового эфира перфторпеларгоновой кислоты и 16,03 г (0,16 моль) метилбутилкетона и 1,27 г (0,16 моль) гидрида лития в н-пентане после вакуумной перегонки получают 75,2 г (85%) 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-гептакафторпентадеканона-9,11.
Пример 3. К суспензии 2,83 г(0,36 моль) гидрида лития в н-гексане при интенсивном перемешивании прибавляют по каплям смесь 35,9 мл (0,36 моль) метилового эфира тифторуксусной кислоты и 40 г (0,36 моль) 1,1,1-трифторацетона. Реакционную массу оставляют на ночь. К выпавшему осадку добавляют 15 г (0,135 моль) щавелевой кислоты. Перемешивают 3 ч. Осадок отфильтровывают, промывают несколькими порциями н-гексана. Отгоняют н-гексан, остаток перегоняют. Получают 50 г (87%) 1,1,1,5,5,5-гексафторпентандиона-2,4. Температура кипения 63-65oC (Соответствует данным [8]).
Формула изобретения: Способ получения фторсодержащих β-дикетонов

где Rf CF3 C8F17, HCF2, H(CF2)2;
R Rf, Me, н-Bu, т-Bu, C6H4Х, где X H, Cl, Br,
взаимодействием сложного эфира полифторкарбоновой кислоты с соответствующим метилкетоном в присутствии гидрида лития, в среде органического растворителя с последующей нейтрализацией реакционной массы кислотой, отличающийся тем, что взаимодействие исходного сложного эфира с метилкетоном в присутствии гидрида лития осуществляют при мольном соотношении 1 1 1 соответственно, в качестве растворителя используют предельные углеводороды, выбранные из н-гексана, н-гептана, петролейного эфира, в качестве нейтрализующего агента используют щавелевую или муравьиную кислоту.