RU2282626C1 - Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran - Google Patents
Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282626C1 RU2282626C1 RU2005116912/04A RU2005116912A RU2282626C1 RU 2282626 C1 RU2282626 C1 RU 2282626C1 RU 2005116912/04 A RU2005116912/04 A RU 2005116912/04A RU 2005116912 A RU2005116912 A RU 2005116912A RU 2282626 C1 RU2282626 C1 RU 2282626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- synthesis
- methyl
- reaction
- temperature
- Prior art date
Links
- BXLPZYAVKVFXEO-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-5-propionylfuran Chemical compound CCC(=O)C1=CC=C(C)O1 BXLPZYAVKVFXEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 41
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 42
- VQKFNUFAXTZWDK-UHFFFAOYSA-N 2-Methylfuran Chemical compound CC1=CC=CO1 VQKFNUFAXTZWDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 18
- WYVAMUWZEOHJOQ-UHFFFAOYSA-N propionic anhydride Chemical compound CCC(=O)OC(=O)CC WYVAMUWZEOHJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000010933 acylation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims description 24
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical class [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000005727 Friedel-Crafts reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- IKMNOGHPKNFPTK-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-6-methylpyridin-1-ium-3-ol;4-hydroxy-4-oxobutanoate Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O.CCC1=NC(C)=CC=C1O IKMNOGHPKNFPTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- JPGDYIGSCHWQCC-UHFFFAOYSA-N emoxypine Chemical compound CCC1=NC(C)=CC=C1O JPGDYIGSCHWQCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 8
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 4
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 2
- KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N Boron trifluoride etherate Chemical compound FB(F)F.CCOCC KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209049 Poa pratensis Species 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- -1 aliphatic anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000006146 oximation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- 231100000925 very toxic Toxicity 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HCPORNAVHSWTOJ-UHFFFAOYSA-N 1-(2-Furanyl)-1-propanone Chemical compound CCC(=O)C1=CC=CO1 HCPORNAVHSWTOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMGPBWKBNPCMHA-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-5-methylpyridin-3-ol Chemical compound CCC1=NC=C(C)C=C1O SMGPBWKBNPCMHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001148728 Calamagrostis epigeios Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 240000004585 Dactylis glomerata Species 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005684 Liebig rearrangement reaction Methods 0.000 description 1
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N Metaphosphoric acid Chemical compound OP(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000746981 Phleum Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N [P].[K] Chemical compound [P].[K] RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- XJMWHXZUIGHOBA-UHFFFAOYSA-N azane;propanoic acid Chemical compound N.CCC(O)=O XJMWHXZUIGHOBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000002026 chloroform extract Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002320 enamel (paints) Substances 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 239000010847 non-recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 150000002923 oximes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к синтезу полупродуктов для получения химико-фармацевтических препаратов, в частности мексидола и эмоксипина.The invention relates to the synthesis of intermediates for the production of chemical-pharmaceutical preparations, in particular Mexidol and Emoxipin.
Уровень техникиState of the art
Метод ацилирования фурана и его производных по реакции Фриделя-Крафтса - известный в промышленности процесс. Обычно он реализуется взаимодействием фурана с ацилирующим агентом, берущимся в избытке, в присутствии кислых катализаторов (кислот Льюиса или протонных кислот, некоторых солей сильных кислот). В лабораторных условиях в качестве катализаторов часто используют ониевые комплексы трехфтористого бора (комплексы с диэтиловым эфиром или уксусной кислотой). В этих случаях реагенты и катализатор смешивают при низкой температуре (приблизительно 0°С), затем проводят реакцию при 65°С - (110-115)°С в течение 15-30 минут, продукт выделяют экстракцией (хлороформом или эфиром) и, после нейтрализации карбоновой кислоты карбонатом натрия, очищают перегонкой. Получают продукт с выходом 52% [Condensations effected by boron fluoride complexes. III. The acylation of certain substituted thiophenes and furans // JACS (1950), 12 (8), 3695-3698], 81% [The acylation of furan and thiophen with aliphatic anhydrides in the presence of boron trifluoride-etherate // J. Org. Chem. (1948), 13, 409-412] и до 92% [Further studies in the acylation of thiophen and furan in the presence of boron fluoride complexes // JACS (1949), 71 (4), 1207-1209] от теоретического.The method of acylation of furan and its derivatives by the Friedel-Crafts reaction is a process known in the industry. It is usually realized by the interaction of furan with an acylating agent, taken in excess, in the presence of acidic catalysts (Lewis acids or protic acids, some salts of strong acids). In laboratory conditions, onium complexes of boron trifluoride (complexes with diethyl ether or acetic acid) are often used as catalysts. In these cases, the reagents and the catalyst are mixed at a low temperature (approximately 0 ° C), then the reaction is carried out at 65 ° C - (110-115) ° C for 15-30 minutes, the product is isolated by extraction (chloroform or ether) and, after neutralization of carboxylic acid with sodium carbonate, purified by distillation. The product is obtained in a yield of 52% [Condensations effected by boron fluoride complexes. III. The acylation of certain substituted thiophenes and furans // JACS (1950), 12 (8), 3695-3698], 81% [The acylation of furan and thiophen with aliphatic anhydrides in the presence of boron trifluoride-etherate // J. Org . Chem. (1948), 13, 409-412] and up to 92% [Further studies in the acylation of thiophen and furan in the presence of boron fluoride complexes // JACS (1949), 71 (4), 1207-1209] from the theoretical.
В [ЕР 0268820 А2 (SUMITOMO CHEMICAL COMPANY LIMITED) опубл. 01.06.1988] предложен способ ацилирования фуранов в среде углеводородов с использованием катализатора - комплекса трехфтористого бора с диэтиловым эфиром. При этом реагенты смешивают при комнатной температуре, реакцию проводят при 50°С в течение 4-7 часов, нейтрализуют карбоновую кислоту карбонатом натрия, продукт упаривают под вакуумом и очищают гель-хроматографией. При этом достигнут выход 5-метил-2-пропионилфурана (41,5-42,8) % от теоретического.In [EP 0268820 A2 (SUMITOMO CHEMICAL COMPANY LIMITED) publ. 06/01/1988] a method for the acylation of furans in a hydrocarbon medium using a catalyst, a complex of boron trifluoride with diethyl ether, is proposed. In this case, the reagents are mixed at room temperature, the reaction is carried out at 50 ° C for 4-7 hours, the carboxylic acid is neutralized with sodium carbonate, the product is evaporated under vacuum and purified by gel chromatography. The yield of 5-methyl-2-propionylfuran (41.5-42.8)% of theoretical was achieved.
Использование активного и специфичного катализатора позволяет провести процесс быстро и с хорошим выходом при небольшом избытке ацилирующего агента. Недостатком этих способов является использование очень токсичного и дорогого реагента в довольно больших количествах.The use of an active and specific catalyst allows the process to be carried out quickly and with good yield with a small excess of acylating agent. The disadvantage of these methods is the use of a very toxic and expensive reagent in fairly large quantities.
Использование концентрированного раствора йодистоводородной кислоты позволяет осуществить процесс еще в более мягких условиях (при 0-25°С) при том же способе выделения (экстракция - нейтрализация карбонатом натрия - перегонка или ректификация). В этом случае достигнут выход 76% [Acylation studies in the thiophene and furan series. I. Iodine and hydriodic acid catalyts JACS (1946), 68 (12), 2639-2641]. Недостатком этого способа является использование очень дорогой и легко окисляющейся при контакте с воздухом йодистоводородной кислоты.The use of a concentrated solution of hydroiodic acid allows the process to be carried out even under milder conditions (at 0-25 ° C) with the same extraction method (extraction — neutralization with sodium carbonate — distillation or rectification). In this case, a yield of 76% was achieved [Acylation studies in the thiophene and furan series. I. Iodine and hydriodic acid catalyts JACS (1946), 68 (12), 2639-2641]. The disadvantage of this method is the use of a very expensive and easily oxidized acid in contact with air.
Известны также способы получения ацилфуранов, в т.ч. 5-метил-2-пропионилфурана, ацилированием ангидридом соответствующей кислоты при катализе хлоридами металлов, обладающих свойствами кислот Льюиса - AlCl3 [Ketonsynthesen in the furanreihe // Helv. Chim. Acta, (1930), 13, 356-360], ZnCl2 [Acylation studies in the thiophene and furan series. II. Zinc chloride catalyst // JACS (1947), 69 (5), 1012-1013], SnCl4 [Les dicetones-1,4 a partir des furannes. I. Preparation et caracterisation de queques alcoylfurannes // Bull. Soc. Chim. de France (1957), 12, 1311-1316; Friedel-Crafts-Reaktion von 2-Methylfuran mit gesattigten und α,β-ungesattigten Saureanhydriden // Liebigs Annalen der Chemie, (1985), 10,1935-1950]. В первом случае выход продукта очень незначителен, более мягкие катализаторы ZnCl2 и SnCl4 позволяют получить продукт с выходом 50-66% (при традиционном выделении экстракция - нейтрализация - перегонка или ректификация). Применяемые катализаторы ведут к образованию экологически опасных отходов и при недостаточно высоком выходе целевого продукта достаточно дороги.Also known are methods for producing acylfurans, including 5-methyl-2-propionylfuran by acylation with the corresponding acid anhydride during catalysis with metal chlorides having the properties of Lewis acids — AlCl 3 [Ketonsynthesen in the furanreihe // Helv. Chim. Acta, (1930), 13, 356-360], ZnCl 2 [Acylation studies in the thiophene and furan series. II. Zinc chloride catalyst // JACS (1947), 69 (5), 1012-1013], SnCl 4 [Les dicetones-1,4 a partir des furannes. I. Preparation et caracterisation de queques alcoylfurannes // Bull. Soc. Chim. de France (1957), 12, 1311-1316; Friedel-Crafts-Reaktion von 2-Methylfuran mit gesattigten und α, β-ungesattigten Saureanhydriden // Liebigs Annalen der Chemie, (1985), 10.1935-1950]. In the first case, the product yield is very insignificant, softer ZnCl 2 and SnCl 4 catalysts make it possible to obtain a product with a yield of 50-66% (in the case of traditional isolation, extraction - neutralization - distillation or rectification). The catalysts used lead to the formation of environmentally hazardous waste and, when the yield of the target product is not high enough, is quite expensive.
В [SU 447403 А (Донецкое отделение физико-органической химии Института физической химии АН Украинской ССР), заявл. 16.03.73.] предложено проводить ацилирование фурана в присутствии в качестве катализатора трифторметансульфокислоты (в весовом отношении к фурану 0,004:1) с последующей нейтрализацией реакционной массы карбонатом калия, вакуумной перегонкой при изменяющемся разрежении в интервале от 80 до 10 мм рт.ст. и фракционированием продукта при атмосферном давлении. Выход пропионилфурана достигнут 82,2%. Однако, используемый в этом методе катализатор очень дорог, малодоступен в промышленных количествах, токсичен, создает большие трудности при уничтожении отходов (т.к. при сжигании образует очень токсичные и коррозионноактивные газы). Предложенная процедура выделения целевого продукта технологически сложна и длительна, требует больших затрат энергии.In [SU 447403 A (Donetsk Branch of Physical-Organic Chemistry, Institute of Physical Chemistry, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR), decl. March 16, 73.] It was proposed to carry out acylation of furan in the presence of trifluoromethanesulfonic acid (in the weight ratio to furan 0.004: 1) as a catalyst, followed by neutralization of the reaction mixture with potassium carbonate, vacuum distillation with a varying vacuum in the range from 80 to 10 mm Hg. and fractionation of the product at atmospheric pressure. The yield of propionylfuran reached 82.2%. However, the catalyst used in this method is very expensive, inaccessible in industrial quantities, toxic, and creates great difficulties in the destruction of waste (since it forms very toxic and corrosive gases when burned). The proposed procedure for the allocation of the target product is technologically complex and lengthy, requires large energy costs.
Наиболее экономичны методы ацилирования, в которых в качестве катализатора используют фосфорную кислоту, при этом в лабораторных условиях удается достичь выход 62% [Acylation studies in the thiophene and furan series. IV. Strong inorganic oxyacids as catalysts // JACS (1947), 69 (12), 3093-3099] - 93% [Synthesis of 3-hydroxy-2-alkylpyridines // Canad. J. Chem. (1953), 31, 564-568]. Недостатком этих методов является использование большого избытка (двукратного) ацилирующего агента, что отчасти связано с использованием водной (85%-ной) фосфорной кислоты, при этом часть ангидрида расходуется на реакцию с водой. В итоге образуется очень много карбоновой кислоты, при нейтрализации которой применяемым в этих методах карбонатом натрия выделяется много углекислоты, и часть продукта неминуемо уносится в виде паров, аэрозоля и пены.The most economical acylation methods in which phosphoric acid is used as a catalyst, while under laboratory conditions, a yield of 62% can be achieved [Acylation studies in the thiophene and furan series. IV. Strong inorganic oxyacids as catalysts // JACS (1947), 69 (12), 3093-3099] - 93% [Synthesis of 3-hydroxy-2-alkylpyridines // Canad. J. Chem. (1953), 31, 564-568]. The disadvantage of these methods is the use of a large excess of (double) acylating agent, which is partially associated with the use of aqueous (85%) phosphoric acid, while part of the anhydride is spent on the reaction with water. As a result, a lot of carboxylic acid is formed, upon neutralization of which a lot of carbon dioxide is emitted by the sodium carbonate used in these methods, and part of the product is inevitably carried away in the form of vapors, aerosol and foam.
Наиболее близок к заявляемому способ [Synthesis of 3-hydroxy-2-alkylpyridines // Canad. J. Chem. (1953), 31, 564-568], согласно которому проводят синтез при 60°С при мольном соотношении фуран: пропионовый ангидрид: ортофосфорная кислота = 1:2:0,09 в течение двух часов, затем продукты реакции выделяют традиционным способом (см. пример 11), однако ему присущи недостатки:Closest to the claimed method [Synthesis of 3-hydroxy-2-alkylpyridines // Canad. J. Chem. (1953), 31, 564-568], according to which the synthesis is carried out at 60 ° C with a molar ratio furan: propionic anhydride: phosphoric acid = 1: 2: 0.09 for two hours, then the reaction products are isolated in the traditional way (see . example 11), but it has inherent disadvantages:
1. Большой избыток дорогостоящего пропионового ангидрида.1. A large excess of expensive propionic anhydride.
2. Большая длительность собственно реакции синтеза.2. The long duration of the synthesis reaction itself.
3. Длительное, сложное, энергоемкое выделение и очистка целевого продукта, включающее экстракцию хлороформом, нейтрализацию, отгонку растворителя и перегонку под вакуумом продукта.3. Long, complex, energy-intensive isolation and purification of the target product, including extraction with chloroform, neutralization, distillation of the solvent and distillation under vacuum of the product.
4. Нейтрализация карбонатом натрия небезопасна (возможен выброс реакционной массы из реактора) и сопровождается уносом с газовым потоком токсичного растворителя и продукта.4. Neutralization with sodium carbonate is unsafe (reaction mass may be ejected from the reactor) and is accompanied by entrainment of a toxic solvent and product with a gas stream.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В предлагаемом способе вышеперечисленные недостатки устраняются тем, что реагенты одномоментно смешивают в оптимальном для синтеза мольном соотношении 2-метилфуран: пропионовый ангидрид: полифосфорная кислота = 1:(1,02-1,06):(0,025-0,04). При этом при условии отсутствия отвода тепла (адиабатические условия проведения реакции) реакционная смесь за счет экзотермичности реакции самопроизвольно в течение 10 минут разогревается до оптимальной температуры 130-140°С без кипения летучего 2-метилфурана. Через 30 минут компоненты полностью вступают в реакцию, после чего массу при охлаждении нейтрализуют водным раствором основания, не образующего газовую фазу в процессе реакции с пропионовой кислотой (раствором щелочи, аммиака или органических аминов). Концентрацию раствора основания подбирают таким образом, чтобы плотность водно-солевого слоя при температуре выше 60°С превышала плотность продукта, в этом случае происходит быстрое и полное разделение фаз без образования эмульсионных систем.In the proposed method, the above disadvantages are eliminated by the fact that the reagents are simultaneously mixed in a molar ratio of 2-methylfuran: propionic anhydride: polyphosphoric acid = 1: (1.02-1.06) :( 0.025-0.04), which is optimal for synthesis. In this case, provided there is no heat removal (adiabatic reaction conditions), the reaction mixture is spontaneously heated for 10 minutes to the optimum temperature of 130-140 ° С without boiling of volatile 2-methylfuran due to the exothermicity of the reaction. After 30 minutes, the components completely react, after which the mass is neutralized upon cooling with an aqueous solution of a base that does not form a gas phase during the reaction with propionic acid (a solution of alkali, ammonia or organic amines). The concentration of the base solution is selected so that the density of the water-salt layer at a temperature above 60 ° C exceeds the density of the product, in this case, a quick and complete phase separation occurs without the formation of emulsion systems.
Целевой продукт отделяют от водной фазы и получают 5-метил-2-пропионилфуран достаточной чистоты для дальнейшей переработки (n20≥1,5080), к примеру, для синтеза 5-метил-2-этил-3-гидроксипиридина. Общее время процесса в производственных условиях составляет 2-2,5 часа, тогда как время синтеза, выделения и очистки продукта по прототипу составляет 20-30 часов. Использование вместо водной фосфорной кислоты полифосфорной позволяет сократить предельно избыток пропионового ангидрида и катализатора, в то же время обеспечивает высокую скорость реакции и достаточную селективность. Использование вместо карбоната натрия не газообразующих растворов оснований исключает потери продукта с газовым потоком. В предлагаемом процессе отсутствует необходимость затрат тепла на нагрев реакционной массы, отгонку растворителя и перегонку продукта, не требуется расход воды на охлаждение обратного холодильника реактора синтеза и прямого холодильника на установке для перегонки. Получаемый на промышленной установке выход продукта не уступает выходу, достигнутому в лабораторных условиях по прототипу.The target product is separated from the aqueous phase and get 5-methyl-2-propionylfuran of sufficient purity for further processing (n 20 ≥ 1.5080), for example, for the synthesis of 5-methyl-2-ethyl-3-hydroxypyridine. The total process time under production conditions is 2-2.5 hours, while the synthesis, isolation and purification of the product according to the prototype is 20-30 hours. The use of polyphosphoric acid instead of aqueous phosphoric acid makes it possible to reduce the maximum excess of propionic anhydride and catalyst, while at the same time ensuring a high reaction rate and sufficient selectivity. The use of non-gas-forming solutions of bases instead of sodium carbonate eliminates the loss of product with a gas stream. In the proposed process, there is no need for heat consumption for heating the reaction mixture, distillation of the solvent and distillation of the product; water consumption for cooling the reflux condenser of the synthesis reactor and the direct cooler in the distillation plant is not required. Obtained at an industrial installation, the product yield is not inferior to the yield achieved in the laboratory under the prototype.
Найденные условия проведения процесса оптимальны и при отклонении от указанных параметров нужный результат не достигается. Так, при увеличении избытка пропионового ангидрида или снижении количества катализатора оптимальная температура не достигается, и требуется либо дополнительный нагрев реакционной массы и увеличение длительности процесса, либо происходит резкое снижение выхода и качества продукта (см. примеры 8, 9).The found conditions for the process are optimal and when deviating from these parameters, the desired result is not achieved. So, with an increase in the excess of propionic anhydride or a decrease in the amount of catalyst, the optimum temperature is not achieved, and either additional heating of the reaction mass and an increase in the duration of the process are required, or a sharp decrease in the yield and quality of the product occurs (see examples 8, 9).
Увеличение количества катализатора приводит к более резкому подъему температуры, что сопровождается вскипанием реакционной массы и ведет к потере части 2-метилфурана; соответственно снижается выход продукта, а также резко возрастает количество окрашенных побочных продуктов (см. пример 10).An increase in the amount of catalyst leads to a sharper rise in temperature, which is accompanied by boiling of the reaction mass and leads to the loss of part of 2-methylfuran; accordingly, the yield of the product decreases, and the amount of colored by-products increases sharply (see Example 10).
Проведение процесса при отсутствии адиабатических условий ведет к снижению выхода продукта, значительному увеличению времени процесса, усложнению аппаратурной схемы и возрастанию энергозатрат. Процесс в этом случае становится трудноуправляемым, что увеличивает вероятность аварий (см. примеры 16, 17).Carrying out the process in the absence of adiabatic conditions leads to a decrease in the yield of the product, a significant increase in the time of the process, the complexity of the hardware circuit and an increase in energy consumption. The process in this case becomes difficult to control, which increases the likelihood of accidents (see examples 16, 17).
Применение для нейтрализации массы обычно используемых с этой целью карбонатов и бикарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов вместо указанных в формуле изобретения реагентов приводит к вспениванию реакционной массы и потере части продукта с газовым потоком.The use to neutralize the mass of alkali and alkaline earth carbonates and bicarbonates commonly used for this purpose instead of the reagents specified in the claims leads to foaming of the reaction mass and loss of a part of the product with a gas stream.
Деление слоев при температуре ниже 60°С невозможно, т.к. образуется устойчивая эмульсия (см. пример 12). При делении слоев выше 90°С реакционная масса кипит и деление становится невозможным.Division of layers at a temperature below 60 ° C is impossible, because a stable emulsion is formed (see example 12). When dividing layers above 90 ° C, the reaction mass boils and fission becomes impossible.
При превышении температуры в процессе нейтрализации пропионовой кислоты выше 90°С реакционная масса кипит и часть щелочного агента теряется (см. пример 13).If the temperature is exceeded in the process of neutralizing propionic acid above 90 ° C, the reaction mass boils and a part of the alkaline agent is lost (see example 13).
Снижение концентрации щелочного агента ниже оптимальной приводит к тому, что в условиях процесса плотность водно-солевого слоя становится равной плотности продукта, что также ведет к образованию устойчивых эмульсий (см. пример 18). Еще большее снижение концентрации щелочного агента приводит к значительному увеличению объема реакционной массы вследствие сильного разбавления, при этом требуется охлаждение до 20-30°С для более качественного деления слоев, в результате чего увеличивается время процесса, снижается производительность оборудования (см. пример 19).The decrease in the concentration of alkaline agent below the optimal leads to the fact that under the process conditions the density of the water-salt layer becomes equal to the density of the product, which also leads to the formation of stable emulsions (see example 18). An even greater decrease in the concentration of the alkaline agent leads to a significant increase in the volume of the reaction mass due to strong dilution, while cooling is required to 20-30 ° C for better layering, resulting in increased process time, reduced productivity of the equipment (see example 19).
Найденный катализатор - полифосфорная кислота с содержанием фосфорного ангидрида 73-81% наиболее активен в процессе. При снижении содержания фосфорного ангидрида ниже 73% (см. примеры 9, 22) и увеличении выше 81% (см. примеры 20, 21) резко снижается скорость процесса, выход и качество продукта. Полифосфорную кислоту с параметрами, определяющими ее применимость для данного процесса, можно получить либо смешением водных растворов ортофосфорной кислоты с фосфорным ангидридом, либо термической дегидратацией (упариванием) растворов ортофосфорной кислоты. В последнем случае (см. пример 24) процесс проводят до достижения температуры в реакционной массе 260-320°С. При меньшей температуре дегидратация ортофосфорной кислоты не завершается, и полученный катализатор не позволяет провести процесс без образования побочных продуктов (см. пример 9). При превышении температуры упаривания свыше 320°С начинает интенсивно разрушаться стекло, кислотостойкие эмалевые покрытия, а также тефлон, что делает невозможным проведение процесса без применения очень дорогих конструкционных материалов. Кроме того, если при температуре ниже 320°С в газовой фазе над поверхностью полифосфорной кислоты присутствуют только пары воды, то при температуре выше 320°С начинается интенсивное выделение токсичных кислых газов (см. пример 24). Указанные эффекты делают целесообразным проведение дегидратации ортофосфорной кислоты до достижения температуры 260-320°С.The catalyst found - polyphosphoric acid with a phosphoric anhydride content of 73-81%, is most active in the process. When reducing the content of phosphoric anhydride below 73% (see examples 9, 22) and increasing above 81% (see examples 20, 21), the process speed, yield and quality of the product sharply decrease. Polyphosphoric acid with parameters that determine its applicability for this process can be obtained either by mixing aqueous solutions of phosphoric acid with phosphoric anhydride, or by thermal dehydration (evaporation) of solutions of phosphoric acid. In the latter case (see example 24), the process is carried out until the temperature in the reaction mass reaches 260-320 ° C. At a lower temperature, the dehydration of phosphoric acid does not complete, and the resulting catalyst does not allow the process to be carried out without the formation of by-products (see example 9). When the evaporation temperature is exceeded above 320 ° C, glass, acid-resistant enamel coatings, as well as Teflon begin to rapidly break down, which makes it impossible to carry out the process without the use of very expensive structural materials. In addition, if at a temperature below 320 ° C only water vapor is present in the gas phase above the surface of polyphosphoric acid, then at a temperature above 320 ° C, intense evolution of toxic acid gases begins (see Example 24). These effects make it appropriate to carry out the dehydration of phosphoric acid to reach a temperature of 260-320 ° C.
Использование в качестве щелочных агентов аммиака или органических аминов позволяет легко выделить из водно-солевого слоя амин (с использованием его далее в указанном процессе) и пропионовую кислоту известными методами с получением экологически безопасного раствора неорганических солей (см. пример 15). При использовании растворов гидроокисей калия или натрия аналогично из водно-солевого слоя выделяют пропионовую кислоту. При использовании водного раствора аммиака или едкого калия получают водно-солевой слой, который может найти применение в сельском хозяйстве соответственно как азотно-фосфорное или фосфорно-калийное удобрение (см. пример 14).The use of ammonia or organic amines as alkaline agents makes it easy to isolate an amine (using it later in the process) from the water-salt layer and propionic acid by known methods to obtain an environmentally friendly solution of inorganic salts (see example 15). When using potassium or sodium hydroxide solutions, propionic acid is similarly isolated from the water-salt layer. When using an aqueous solution of ammonia or caustic potassium, a water-salt layer is obtained, which can be used in agriculture, respectively, as nitrogen-phosphorus or phosphorus-potassium fertilizer (see example 14).
Таким образом, в предлагаемом решении выход 5-метил-2-пропионилфурана составляет выше 93%, чистота продукта (n20≥1,5080) соответствует справочным данным для чистого продукта [Les dicetones-1,4 a partir des furannes. I. Preparation et caracterisation de queques alcoylfurannes // Bull. Soc. Chim. de France (1957), 12, 1311-1316], при общей продолжительности процесса 2-2,5 часа и отсутствии энергозатрат на нагрев реакционной массы и конденсацию паров. Кроме того, в процессе отсутствуют токсичные газовые выбросы и не утилизируемые отходы.Thus, in the proposed solution, the yield of 5-methyl-2-propionylfuran is above 93%, the purity of the product (n 20 ≥ 1.5080) corresponds to the reference data for the pure product [Les dicetones-1,4 a partir des furannes. I. Preparation et caracterisation de queques alcoylfurannes // Bull. Soc. Chim. de France (1957), 12, 1311-1316], with a total process duration of 2-2.5 hours and the absence of energy consumption for heating the reaction mass and vapor condensation. In addition, there are no toxic gas emissions and non-recyclable waste in the process.
Изобретение иллюстрируют примеры:The invention is illustrated by examples:
Пример 1 (предлагаемый процесс в промышленном варианте).Example 1 (the proposed process in an industrial embodiment).
В стеклянном реакторе объемом 30 л смешивают при 20°С 15 кг (115,3 моля) пропионового ангидрида и 9,2 кг (112,06 моль) 2-метилфурана, затем одномоментно приливают полифосфорную кислоту (4,065 моль в пересчете на фосфорный ангидрид), приготовленную из 450 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 300 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес.). При этом масса приобретает зеленоватый цвет, и температура в течение 10 минут самопроизвольно возрастает до 135°С (при отсутствии охлаждения). Дают выдержку при перемешивании при температуре 125-135°С в течение 30 минут; затем охлаждают массу до 80°С, приливают одномоментно 1,6 кг воды, за 15 минут охлаждают до 60°С; затем в течение 30 минут приливают 8 л 25%-ного раствора аммиака, температура к концу поднимается до 80°С. Отключают охлаждение и перемешивание, через 10 минут делят слои. Получают 14,430 кг 5-метил-2-пропионилфурана, n20=1,5103. Выход 93,2% (от теоретич. в пересчете на 2-метилфуран). Общее время процесса 1 час 55 минут.In a 30 L glass reactor, 15 kg (115.3 mol) of propionic anhydride and 9.2 kg (112.06 mol) of 2-methylfuran are mixed at 20 ° C, then polyphosphoric acid (4.065 mol in terms of phosphoric anhydride) is poured simultaneously prepared from 450 g of 85% orthophosphoric acid and 300 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% by weight). In this case, the mass acquires a greenish color, and the temperature spontaneously rises to 135 ° C over 10 minutes (in the absence of cooling). Give exposure with stirring at a temperature of 125-135 ° C for 30 minutes; then the mass is cooled to 80 ° C, 1.6 kg of water are poured simultaneously, in 15 minutes it is cooled to 60 ° C; then 8 l of 25% ammonia solution are poured over 30 minutes, the temperature rises to 80 ° C by the end. Turn off the cooling and mixing, after 10 minutes, divide the layers. Obtain 14.430 kg of 5-methyl-2-propionylfuran, n 20 = 1.5103. Yield 93.2% (of theory. In terms of 2-methylfuran). The total process time is 1 hour 55 minutes.
Пример 2 (предлагаемый процесс в лабораторных условиях).Example 2 (the proposed process in the laboratory).
4-х горлую колбу объемом 3 литра, снабженную эффективной мешалкой (фторопластовая лопасть), термометром и капельной воронкой, теплоизолируют асбестовой тканью. Затем в нее помещают 1,5 кг (11,53 моль) пропионового ангидрида и 0,92 кг (11,206 моль) 2-метилфурана; и, при интенсивном перемешивании, одномоментно вносят полифосфорную кислоту (0,347 моль в пересчете на фосфорный ангидрид). Для приготовления полифосфорной кислоты 80 г 85%-ной ортофосфорной кислоты упаривают до достижения температуры в растворе полифосфорной кислоты 300°С, с последующим охлаждением до 120°С (содержание фосфорного ангидрида 77,9% вес). Температура реакционной массы в течение 9 минут поднимается до 140°С; дают тепловую выдержку в течение 1 часа. Затем снимают теплоизоляцию, в боковое горло колбы помещают охлаждаемый проточной водой стеклянный змеевик и колбу дополнительно охлаждают обдувом вентилятора. Через 10 минут температура падает до 80°С, при этой температуре приливают 60 мл дистиллированной воды и продолжают охлаждение. Через 8 минут температура массы опускается до 60°С, и при прежнем режиме через капельную воронку приливают 900 мл 25%-ного раствора аммиака. Прилив ведут таким образом, чтобы температура к концу прилива достигла 80°С; время прилива 16 минут. Отключают перемешивание и прекращают охлаждение, через 10 минут делят слои. Получают 1,490 кг 2-метил-5-пропионилфурана, n20=1,5090, содержание основного вещества 96,8% (методом оксимирования). Выход продукта по 100% веществу на 2-метилфуран 93,2% от теории.A 4-necked 3-liter flask equipped with an effective stirrer (fluoroplastic blade), a thermometer and a dropping funnel is thermally insulated with asbestos fabric. Then, 1.5 kg (11.53 mol) of propionic anhydride and 0.92 kg (11.206 mol) of 2-methylfuran are placed in it; and, with vigorous stirring, polyphosphoric acid (0.347 mol in terms of phosphoric anhydride) is added simultaneously. To prepare polyphosphoric acid, 80 g of 85% orthophosphoric acid is evaporated to a temperature in the polyphosphoric acid solution of 300 ° C, followed by cooling to 120 ° C (phosphoric anhydride content of 77.9% by weight). The temperature of the reaction mass within 9 minutes rises to 140 ° C; give thermal exposure for 1 hour. Then the insulation is removed, a glass coil cooled by running water is placed in the side neck of the flask, and the flask is additionally cooled by blowing a fan. After 10 minutes, the temperature drops to 80 ° C, at this temperature 60 ml of distilled water are added and cooling is continued. After 8 minutes, the mass temperature drops to 60 ° C, and in the previous mode, 900 ml of a 25% ammonia solution are added through a dropping funnel. The tide is conducted so that the temperature at the end of the tide reaches 80 ° C; tide time 16 minutes. Turn off the mixing and stop cooling, after 10 minutes, divide the layers. Get 1,490 kg of 2-methyl-5-propionylfuran, n 20 = 1,5090, the content of the basic substance of 96.8% (by oximation). The product yield of 100% substance per 2-methylfuran is 93.2% of theory.
Пример 3 (предлагаемый процесс в лабораторных условиях).Example 3 (the proposed process in the laboratory).
3-х горлую колбу объемом 1 литр, снабженную эффективной мешалкой, термометром и капельной воронкой, теплоизолируют ватой и асбестовой тканью. Затем в нее помещают 150 г (1,15 моль) пропионового ангидрида и 92 г (1,12 моль) 2-метилфурана, затем при интенсивном перемешивании одномоментно вносят полифосфорную кислоту (0,04 моль в пересчете на фосфорный ангидрид), полученную из 4,5 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 3,0 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес). Температура реакционной массы от 20°С за 10 минут поднимается до 142°С; дают выдержку при интенсивном перемешивании 1 час. После выдержки теплоизоляцию снимают, колбу охлаждают обдувом вентилятора. При 80°С вносят 20 мл воды, при достижении температуры 60°С начинают прилив 10%-ного раствора NaOH с такой скоростью, чтобы к концу прилива температура реакционной массы поднялась до 80°С. Всего приливают 450 г раствора щелочи. Выключают перемешивание и прекращают охлаждение, через 10 минут разделяют слои. Получают 150 г 2-метил-5-пропионилфурана; n20=1,5100, содержание 95,9% (метод оксимирования), выход 92,9% от теории.A 3-necked 1-liter flask equipped with an effective stirrer, thermometer and dropping funnel is thermally insulated with cotton and asbestos cloth. Then 150 g (1.15 mol) of propionic anhydride and 92 g (1.12 mol) of 2-methylfuran are placed in it, then polyphosphoric acid (0.04 mol in terms of phosphoric anhydride) obtained from 4 is added simultaneously with vigorous stirring. 5 g of 85% phosphoric acid and 3.0 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% by weight). The temperature of the reaction mass from 20 ° C in 10 minutes rises to 142 ° C; give exposure with vigorous stirring for 1 hour. After exposure, the insulation is removed, the flask is cooled by blowing a fan. At 80 ° C, 20 ml of water is added, when the temperature reaches 60 ° C, the tide of a 10% NaOH solution begins at such a rate that by the end of the tide the temperature of the reaction mixture rises to 80 ° C. In total 450 g of alkali solution are poured. Turn off the stirring and stop cooling, after 10 minutes the layers are separated. 150 g of 2-methyl-5-propionylfuran are obtained; n 20 = 1.5100, content 95.9% (oximation method), yield 92.9% of theory.
Пример 4Example 4
Синтез проводят аналогично примеру 3, но для нейтрализации используют 450 г 15%-ного раствора КОН. Получают 151 г 2-метил-5-пропионилфурана, n20=1,5080, содержание 96,3%, выход 93,9% от теории.The synthesis is carried out analogously to example 3, but to neutralize using 450 g of a 15% solution of KOH. 151 g of 2-methyl-5-propionylfuran are obtained, n 20 = 1.5080, content 96.3%, yield 93.9% of theory.
Пример 5.Example 5
Синтез проводят аналогично примеру 3, но для нейтрализации используют 120 г 30%-ного раствора метиламина. Получают 156 г 2-метил-5-пропионилфурана, n20=1,5080, содержание 94,3%, выход 95,0% от теории.The synthesis is carried out analogously to example 3, but to neutralize using 120 g of a 30% solution of methylamine. 156 g of 2-methyl-5-propionylfuran are obtained, n 20 = 1.5080, content 94.3%, yield 95.0% of theory.
Пример 6.Example 6
Синтез проводят аналогично примеру 3, но для нейтрализации используют 180 г 20%-ного раствора этилендиамина. Получают 155 г 2-метил-5-пропионилфурана, n20=1,5085, содержание 93,9%, выход 94,0% от теории.The synthesis is carried out analogously to example 3, but to neutralize using 180 g of a 20% solution of ethylenediamine. 155 g of 2-methyl-5-propionylfuran are obtained, n 20 = 1.5085, content 93.9%, yield 94.0% of theory.
Пример 7.Example 7
Синтез проводят аналогично примеру 3, но для нейтрализации используют 250 г 20%-ного раствора диметиламина. Получают 156 г 2-метил-5-пропионилфурана, n20=1,5095, содержание 94,6%, выход 95,3% от теории.The synthesis is carried out analogously to example 3, but to neutralize using 250 g of a 20% solution of dimethylamine. 156 g of 2-methyl-5-propionylfuran are obtained, n 20 = 1.5095, content 94.6%, yield 95.3% of theory.
Пример 8 (увеличение избытка пропионового ангидрида).Example 8 (increase in excess of propionic anhydride).
Синтез проводят аналогично примеру 2, но в качестве реактора берут колбу объемом 6 л, в которую загружают 0,92 кг (11,2 моль) 2-метилфурана, 2,912 кг (22,374 моль) пропионового ангидрида и полифосфорную кислоту (0,406 моль в пересчете на фосфорный ангидрид), полученную из 45 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 30,0 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес). Температура реакционной массы в течение 26 минут поднимается до 115°С; при этой температуре массу выдерживают 1 час. Для осуществления нейтрализации расходуется 1,7 л 25%-ного раствора аммиака (до рН водного слоя 8). Получают 0,96 кг продукта с n20=1,4880 и содержанием 5-метил-2-пропионилфурана 56,6% (метод оксимирования). Полученный продукт для дальнейшего синтеза непригоден без очистки методом вакуумной ректификации.The synthesis is carried out analogously to example 2, but a 6-liter flask is taken as a reactor, into which 0.92 kg (11.2 mol) of 2-methylfuran, 2.912 kg (22.374 mol) of propionic anhydride and polyphosphoric acid (0.406 mol in terms of phosphoric anhydride) obtained from 45 g of 85% orthophosphoric acid and 30.0 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% by weight). The temperature of the reaction mass rises to 115 ° C within 26 minutes; at this temperature, the mass can withstand 1 hour. To carry out neutralization, 1.7 l of a 25% solution of ammonia is consumed (up to a pH of water layer 8). Obtain 0.96 kg of product with n 20 = 1.4880 and a content of 5-methyl-2-propionylfuran 56.6% (oxime method). The resulting product for further synthesis is unsuitable without purification by vacuum distillation.
Пример 9 (снижение содержания фосфорного ангидрида в катализаторе ниже 73% вес.).Example 9 (reduction of phosphorus anhydride in the catalyst below 73 wt%).
Синтез проводят аналогично примеру 2, но в качестве катализатора используют 45 г (0,195 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) 85%-ной ортофосфорной кислоты (содержание фосфорного ангидрида 61,6% вес). Температура в течение 18 минут поднимается до 109°С. Получают в результате синтеза 1,080 кг продукта с n20=1,490 и содержанием 5-метил-2-пропионилфурана 72,8%. Продукт непригоден для дальнейшего использования без очистки.The synthesis is carried out analogously to example 2, but 45 g (0.195 mol in terms of phosphoric anhydride) of 85% phosphoric acid (phosphoric anhydride content of 61.6% by weight) are used as a catalyst. The temperature rises to 109 ° C within 18 minutes. Obtained in the synthesis of 1,080 kg of product with n 20 = 1,490 and a content of 5-methyl-2-propionylfuran 72.8%. The product is unsuitable for further use without purification.
Пример 10 (увеличение количества катализатора).Example 10 (increase in the amount of catalyst).
Синтез проводят аналогично примеру 2, но в качестве катализатора используют 0,813 моль полифосфорной кислоты, полученной из 90 г ортофосфорной кислоты и 60 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес). Через 3 минуты после смешения температура достигает 120°С, масса вскипает и значительная часть в виде пены выбрасывается из реактора. Максимальная температура остатка через 10 минут 156°С. В результате синтеза получают черный продукт, коэффициент преломления измерить невозможно, содержание основного вещества 96,4%; количество 0,568 г.The synthesis is carried out analogously to example 2, but 0.813 mol of polyphosphoric acid obtained from 90 g of phosphoric acid and 60 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% weight) is used as a catalyst. 3 minutes after mixing, the temperature reaches 120 ° C, the mass boils and a significant part in the form of foam is ejected from the reactor. The maximum temperature of the residue after 10 minutes is 156 ° C. As a result of the synthesis, a black product is obtained, the refractive index cannot be measured, the content of the main substance is 96.4%; amount of 0.568 g.
Пример 11 (по прототипу).Example 11 (prototype).
В 4-х горлой колбе объемом 3 литра, снабженной мешалкой, термометром и капельной воронкой, смешивают 781 г пропионового ангидрида (6 моль) и 246 г 2-метилфурана (3 моль); смесь подогревают до 40°С и приливают 60 г (0,26 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) 85%-ной ортофосфорной кислоты (содержание фосфорного ангидрида 61,6% вес). Температура в течение 38 минут поднимается до 62°С; при температуре 60-62°С массу выдерживают 2 часа (используя подогрев на водяной бане). После этого реакционную массу охлаждают, и при охлаждении через капельную воронку приливают в течение 1 часа 1,2 л воды. Отделяют органический слой и переносят в емкость с 6,5 л 10%-ного раствора Na2СО3; первые порции приливают осторожно, т.к. масса сильно вспенивается. Раствор оставляют на 24 часа; к концу процесса при перемешивании не должно наблюдаться выделение газа. К смеси добавляют 1 л хлороформа, перемешивают, отделяют; затем дополнительно экстрагируют 0,5 л хлороформа водную фазу. Хлороформные экстракты объединяют, промывают 1 раз водой (1 л), оставляют на 12 часов с 100 г безводного сульфата натрия. После этого хлороформ отгоняют при помощи роторно-пленочного испарителя; остаток дважды перегоняют в вакууме (10 мм рт.ст.) с использованием колонки длиной 200 мм, заполненной кольцами Рашига. Получают 1,456 кг продукта с n20=1,5099, содержанием основного вещества 92,4%. Выход 5-метил-2-пропионилфурана 92,4% от теории. Общее время процесса более 54 часов.781 g of propionic anhydride (6 mol) and 246 g of 2-methylfuran (3 mol) are mixed in a 4-necked 3-liter flask equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel; the mixture is heated to 40 ° C and poured 60 g (0.26 mol in terms of phosphoric anhydride) of 85% phosphoric acid (phosphoric anhydride content of 61.6% by weight). The temperature rises to 62 ° C within 38 minutes; at a temperature of 60-62 ° C, the mass can withstand 2 hours (using heating in a water bath). After this, the reaction mass is cooled, and upon cooling, 1.2 L of water is poured through a dropping funnel over 1 hour. Separate the organic layer and transfer to a container with 6.5 l of a 10% solution of Na 2 CO 3 ; the first portions are poured carefully, as the mass foams heavily. The solution is left for 24 hours; by the end of the process, no gas evolution should be observed with stirring. To the mixture add 1 l of chloroform, mix, separate; then additionally extracted with 0.5 l of chloroform aqueous phase. The chloroform extracts are combined, washed 1 time with water (1 L), left for 12 hours with 100 g of anhydrous sodium sulfate. After this, chloroform is distilled off using a rotary film evaporator; the residue is distilled twice in vacuo (10 mm Hg) using a 200 mm column filled with Raschig rings. Get 1,456 kg of product with n 20 = 1,5099, the content of the basic substance of 92.4%. The yield of 5-methyl-2-propionylfuran is 92.4% of theory. The total process time is more than 54 hours.
Пример 12.Example 12
Синтез проводят аналогично примеру 1, но после прилива аммиака продолжают охлаждение до 30°С. Получается устойчивая эмульсия, стабилизированная мелкими кристаллами пропионата аммония, разделить которую не удается.The synthesis is carried out analogously to example 1, but after a rush of ammonia, cooling continues to 30 ° C. It turns out a stable emulsion stabilized by small crystals of ammonium propionate, which cannot be separated.
Пример 13.Example 13
Синтез проводят аналогично примеру 1, но прилив аммиака ведут с большой скоростью, при этом температура возрастает до 105°С и масса интенсивно кипит, при этом создается загазованность аммиаком. В результате синтеза получают 16,860 кг продукта, n20=1,4860, содержание основного вещества 84,7%, продукт без дополнительной обработки не пригоден для дальнейшего синтеза.The synthesis is carried out analogously to example 1, but the flow of ammonia is carried out at a high speed, while the temperature rises to 105 ° C and the mass boils intensively, while this creates a gas contamination with ammonia. The synthesis gives 16.860 kg of product, n 20 = 1.4860, the content of the basic substance is 84.7%, the product without further processing is not suitable for further synthesis.
Пример 14 (использование водного слоя в качестве удобрения).Example 14 (the use of the aqueous layer as a fertilizer).
После синтеза 5-метил-2-пропионилфурана по примеру 1 в качестве отхода получают 19,360 кг водно-солевого раствора, содержащего по результатам анализа 7,7 вес.% N в виде солей аммония, и 1,3 вес.% Р в виде фосфата аммония. К горячему раствору приливают 19,4 л воды, получают раствор, содержащий 3,85 вес.% N и 0,65 вес.% Р, рН 8,1; раствор содержит незначительное количество окрашенных продуктов (производных фурана). Полученный раствор вносят в период вегетации под луговые травы (преимущественно разнотравье с преобладанием видов Phleum pratence L., Calamagrostis epigeios, Dactylis glomerata L., Poa pratensis L. и др.), в количестве 200 мл/м2, что соответствует 9 г азота/м2 и 2,6 г фосфора/м2. Внесение раствора не сопровождается повреждением зеленой части растений в отличие от раствора аммиака с идентичным содержанием азота, полностью уничтожающего наземные части растений. Через месяц срезают растения с 1 м2 опытного участка и 1 м2 контрольного участка. Получают в первом случае 256 г зеленой массы со значительно более выраженным темно-зеленым цветом, во втором случае 216 г, т.е. увеличение массы составило 18,5%. Таким образом, водно-солевой слой после синтеза 5-метил-2-пропионилфурана представляет собой ценное азотно-фосфорное удобрение.After the synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran according to Example 1, 19.360 kg of a water-salt solution containing 7.7 wt.% N in the form of ammonium salts and 1.3 wt.% P in the form of phosphate are obtained as waste ammonium 19.4 L of water is added to the hot solution, and a solution is obtained containing 3.85% by weight of N and 0.65% by weight of P, pH 8.1; the solution contains a small amount of colored products (derivatives of furan). The resulting solution is applied during the growing season under meadow grasses (mainly forbs with a predominance of species Phleum pratence L., Calamagrostis epigeios, Dactylis glomerata L., Poa pratensis L., etc.), in an amount of 200 ml / m 2 , which corresponds to 9 g of nitrogen / m 2 and 2.6 g of phosphorus / m 2 . The introduction of the solution is not accompanied by damage to the green part of the plants, in contrast to the ammonia solution with the identical nitrogen content, which completely destroys the terrestrial parts of the plants. After a month, plants are cut from 1 m 2 of the experimental plot and 1 m 2 of the control plot. In the first case, 256 g of green mass is obtained with a much more pronounced dark green color, in the second case, 216 g, i.e. the increase in mass was 18.5%. Thus, the water-salt layer after the synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran is a valuable nitrogen-phosphorus fertilizer.
Пример 15 (извлечение из водного слоя ценных компонентов).Example 15 (extraction of valuable components from the aqueous layer).
Собирают установку из следующих элементов:Assemble the installation of the following elements:
1. Колба-реактор объемом 6 л, снабженная мешалкой с герметичным сальником, капельной воронкой и газоотводной трубкой.1. A 6-liter flask reactor equipped with a stirrer with an airtight gland, a dropping funnel and a vent pipe.
2. Системы ловушек, исключающих перебрасывание растворов.2. Trap systems that exclude the transfer of solutions.
3. Колба-поглотитель объемом 3 л, снабженная барботером (соединенным через систему ловушек и газоотводную трубку с колбой-реактором), термометром и эффективной мешалкой. Колба охлаждается смесью льда и соли.3. A 3 L scavenger flask equipped with a bubbler (connected through a trap system and a vent pipe to the reactor flask), a thermometer and an efficient stirrer. The flask is cooled with a mixture of ice and salt.
В колбу-реактор переносят горячий водно-солевой слой (полученный в опыте по примеру 3); в колбу-поглотитель помещают 700 мл воды и охлаждают при перемешивании до 5°С. Затем к содержимому колбы-реактора приливают 1500 мл 40%-ного раствора гидроокиси натрия с такой скоростью, чтобы пену не перебрасывало в ловушки, прилив ведут при интенсивном перемешивании. Выделяющийся аммиак поглощается во второй колбе, при этом температура раствора поднимается, охлаждением поддерживают ее в пределах (+5)±(+10)°С. После слива всей щелочи, в колбе-поглотителе получают 820 мл раствора аммиака с концентрацией 26,8%, пригодного для использования в синтезе.A hot water-salt layer is transferred into the flask reactor (obtained in the experiment of Example 3); 700 ml of water are placed in an absorber flask and cooled with stirring to 5 ° C. Then, 1500 ml of a 40% sodium hydroxide solution are poured to the contents of the reactor flask at such a rate that the foam does not transfer into traps, the tide is carried out with vigorous stirring. Ammonia released is absorbed in the second flask, while the temperature of the solution rises, and it is maintained by cooling within (+5) ± (+10) ° С. After draining all the alkali, 820 ml of an ammonia solution with a concentration of 26.8%, suitable for use in the synthesis, are obtained in an absorption flask.
К солевому слою в колбе-реакторе приливают 1 л бензола, затем при охлаждении медленно при помощи капельной воронки приливают 1,2 л концентрированной серной кислоты; при этом содержимое колбы интенсивно перемешивают. После слива серной кислоты делят слои, получают 1820 мл раствора пропионовой кислоты в бензоле с содержанием последней 46,8%; пригодной для синтеза хлорангидрида или ангидрида пропионовой кислоты.1 L of benzene is added to the salt layer in the flask-reactor, then, with cooling, 1.2 L of concentrated sulfuric acid is slowly added using a dropping funnel; while the contents of the flask are intensively mixed. After draining the sulfuric acid, the layers are divided, and 1820 ml of a solution of propionic acid in benzene are obtained with a content of the latter of 46.8%; suitable for the synthesis of an acid chloride or anhydride of propionic acid.
Водный слой содержит практически только неорганические соли и не нуждается в термическом обезвреживании.The aqueous layer contains almost only inorganic salts and does not need thermal neutralization.
Пример 16 (проведение процесса в промышленном варианте в адиабатических условиях).Example 16 (carrying out the process in an industrial embodiment under adiabatic conditions).
Синтез проводят в эмалированном стальном реакторе объемом 63 л. Реактор снабжен якорной мешалкой, термодатчиком и загрузочным люком. С внешней стороны рубашки обечайка теплоизолирована минеральной ватой слоем толщиной 60 мм. Реактор может через рубашку охлаждаться подачей воды, при этом предусмотрена возможность слива воды из рубашки.The synthesis is carried out in an enameled steel reactor with a volume of 63 liters. The reactor is equipped with an anchor mixer, a temperature sensor and a loading hatch. On the outside of the shirt, the shell is insulated with mineral wool 60 mm thick. The reactor can be cooled through the jacket with a water supply, while it is possible to drain the water from the jacket.
В реактор, предварительно освободив рубашку от теплоносителя, загружают 19,0 кг (231,4 моль) 2-метилфурана и 32,0 кг (245,87 моль) пропионового ангидрида, затем включают мешалку и одномоментно приливают 1,15 кг (0,2065 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) полифосфорной кислоты, приготовленной из 700 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 450 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес). Полифосфорную кислоту используют свежеприготовленную с температурой 110°С. Температура реакционной массы в течение 10 минут поднимается до 130,5°С. Содержимое реактора перемешивают в течение 30 минут и затем в рубашку реактора подают воду. Через 12 минут температура реакционной массы достигает 90°С, при этой температуре приливают 1 л дистиллированной воды. При 80°С начинают прилив аммиака с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы поддерживалась в интервале 75-95°С; всего приливают 20 л 25%-ного раствора аммиака в течение 17 минут. В конце прилива щелочного агента закрывают подачу воды в рубашку реактора и освобождают ее от теплоносителя; перемешивание продолжают 10 минут и затем останавливают мешалку. Через 20 минут (температура реакционной массы сохраняется на уровне 80°С) отстоявшиеся слои разделяют. Верхний (органический) слой взвешивают и анализируют. Получают 30,4 кг 5-метил-2-пропионилфурана с n20=1,5109, выход 95,1% от теоретического. Весь процесс, включая загрузку реагентов и деление слоев, проведен за 1 час 49 минут.After releasing the jacket from the coolant, the reactor is charged with 19.0 kg (231.4 mol) of 2-methylfuran and 32.0 kg (245.87 mol) of propionic anhydride, then the stirrer is turned on and 1.15 kg (0, 2065 mol in terms of phosphoric anhydride) of polyphosphoric acid prepared from 700 g of 85% orthophosphoric acid and 450 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% by weight). Polyphosphoric acid is used freshly prepared with a temperature of 110 ° C. The temperature of the reaction mass within 10 minutes rises to 130.5 ° C. The contents of the reactor are stirred for 30 minutes and then water is supplied to the reactor jacket. After 12 minutes, the temperature of the reaction mass reaches 90 ° C. At this temperature, 1 liter of distilled water is added. At 80 ° C, a rush of ammonia begins at such a rate that the temperature of the reaction mass is maintained in the range of 75-95 ° C; a total of 20 liters of a 25% solution of ammonia are poured over 17 minutes. At the end of the rush of the alkaline agent, the water supply to the reactor jacket is closed and it is freed from the coolant; stirring is continued for 10 minutes and then the stirrer is stopped. After 20 minutes (the temperature of the reaction mixture remains at 80 ° C), the separated layers are separated. The upper (organic) layer is weighed and analyzed. Obtain 30.4 kg of 5-methyl-2-propionylfuran with n 20 = 1.5109, yield 95.1% of theoretical. The entire process, including loading reagents and dividing layers, carried out in 1 hour 49 minutes.
Пример 17 (проведение процесса в промышленном варианте при исключении адиабатических условий).Example 17 (carrying out the process in an industrial embodiment with the exception of adiabatic conditions).
Промышленная установка исполнена на основе реактора по примеру 16. Реактор дополнительно снабжен обратным стеклянным холодильником площадью 0,4 м2 и системой, обеспечивающей циркуляцию теплоносителя через рубашку реактора (термостат и теплообменник на линии теплоносителя, при необходимости охлаждаемый водой).The industrial installation is based on the reactor of Example 16. The reactor is additionally equipped with a 0.4 m 2 glass reflux condenser and a system that circulates the coolant through the reactor jacket (thermostat and heat exchanger on the coolant line, optionally water-cooled).
В реактор загружают 19,0 кг (231,4 моль) 2-метилфурана и 32,0 кг (245,87 моль) пропионового ангидрида, включают мешалку. Открывают подачу охлаждающей воды на обратный холодильник и на теплообменник на линии теплоносителя, включают термостат (насос циркуляции теплоносителя). Загружают 1,15 кг (0,2065 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) полифосфорной кислоты, приготовленной из 700 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 450 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 76,96% вес). Полифосфорную кислоту используют свежеприготовленную с температурой 110°С. Температура реакционной массы от 20°С медленно, в течение часа, поднимается до 44°С, затем начинает снижаться. Закрывают подачу воды на теплообменник на линии теплоносителя, устанавливают на термостате задание 120°С и включают ТЭНы. Температура реакционной массы поднимается, при 86°С масса начинает интенсивно кипеть. Для снижения интенсивности кипения выключают мешалку и циркуляцию теплоносителя. Через 48 минут температура в массе поднимается до 98°С, кипение становится незначительным. На термостате устанавливают задание 160°С, включают осторожно мешалку и циркуляцию теплоносителя. Через 39 минут температура массы достигает 130°С. Выдерживают реакционную массу при температуре 130-135°С и перемешивании в течение часа. При этом масса продолжает незначительно кипеть, конденсат возвращается по каплям. По окончании выдержки выключают нагрев на термостате, открывают воду на теплообменник на линии теплоносителя и далее процесс проводят аналогично примеру 16. Получают 22,6 кг 5-метил-2-пропионилфурана с n20=1,4998, выход 70,7% от теоретич. Весь процесс, включая загрузку реагентов и деление слоев, проведен за 9 час 06 минут.19.0 kg (231.4 mol) of 2-methylfuran and 32.0 kg (245.87 mol) of propionic anhydride are charged to the reactor, and include a stirrer. Open the supply of cooling water to the reflux condenser and to the heat exchanger on the coolant line, turn on the thermostat (coolant circulation pump). 1.15 kg (0.2065 mol in terms of phosphoric anhydride) of polyphosphoric acid prepared from 700 g of 85% orthophosphoric acid and 450 g of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content of 76.96% weight) are charged. Polyphosphoric acid is used freshly prepared with a temperature of 110 ° C. The temperature of the reaction mass from 20 ° C slowly, over the course of an hour, rises to 44 ° C, then begins to decrease. Close the water supply to the heat exchanger on the coolant line, set the task to 120 ° C on the thermostat and turn on the heating elements. The temperature of the reaction mass rises, at 86 ° C the mass begins to boil intensively. To reduce the intensity of boiling, turn off the stirrer and coolant circulation. After 48 minutes, the temperature in the mass rises to 98 ° C, boiling becomes insignificant. The task set at 160 ° C is set on the thermostat, the mixer is carefully turned on and the coolant is circulated. After 39 minutes, the temperature of the mass reaches 130 ° C. Maintain the reaction mass at a temperature of 130-135 ° C and stirring for one hour. At the same time, the mass continues to boil slightly, the condensate returns dropwise. At the end of the shutdown, turn off the heating on the thermostat, open the water to the heat exchanger on the coolant line, and then the process is carried out analogously to example 16. 22.6 kg of 5-methyl-2-propionylfuran with n 20 = 1.4998 are obtained, 70.7% of theoretical yield . The whole process, including loading reagents and dividing layers, carried out in 9 hours 06 minutes.
Пример 18 (влияние снижения концентрации щелочного агента).Example 18 (the effect of reducing the concentration of alkaline agent).
Синтез проводят аналогично примеру 1, но в качестве щелочного агента используют аммиачную воду с содержанием 18,0% аммиака в количестве 12 л. По окончании прилива щелочного агента получают мелочно-белую эмульсию, которая при охлаждении не разделяется (образуется густая суспензия из продукта, водного раствора солей, мелких кристаллов солей).The synthesis is carried out analogously to example 1, but as an alkaline agent, ammonia water with a content of 18.0% ammonia in an amount of 12 liters is used. At the end of the rush of the alkaline agent, a finely white emulsion is obtained, which does not separate upon cooling (a thick suspension is formed from the product, an aqueous solution of salts, and small crystals of salts).
Пример 19 (влияние снижения концентрации щелочного агента).Example 19 (the effect of reducing the concentration of alkaline agent).
Синтез проводят аналогично примеру 1, но в качестве щелочного агента используют 5%-ный раствор аммиака в количестве 20 л. Реактор используют объемом 63 л (вместо 30 л по опыту 1). Щелочной агент приливают при непрерывном охлаждении. По окончании прилива щелочного агента массу охлаждают до 20°С и отключают мешалку. Слои разделяются через 2,5 часа. Отделяют нижний слой (5-метил-2-пропионилфуран), при этом продукт содержит эмульгированную воду. Получают 12,6 кг 5-метил-2-пропионилфурана, выход 81,4% от теории, n20=1,5010. Общее время процесса 8,2 часа.The synthesis is carried out analogously to example 1, but as an alkaline agent using a 5% solution of ammonia in an amount of 20 liters The reactor was used with a volume of 63 L (instead of 30 L in experiment 1). The alkaline agent is poured with continuous cooling. At the end of the rush of the alkaline agent, the mass is cooled to 20 ° C and the mixer is turned off. Layers are separated after 2.5 hours. The lower layer (5-methyl-2-propionylfuran) is separated, and the product contains emulsified water. 12.6 kg of 5-methyl-2-propionylfuran are obtained, yield 81.4% of theory, n 20 = 1.5010. The total process time is 8.2 hours.
Пример 20 (влияние увеличения содержания фосфорного ангидрида в катализаторе до 81,0% вес.)Example 20 (the effect of increasing the content of phosphoric anhydride in the catalyst to 81.0% by weight.)
Синтез проводят аналогично примеру 16, но в качестве катализатора используют 1,2 кг (6,829 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) полифосфорной кислоты, приготовленной из 0,6 кг 85%-ной ортофосфорной кислоты и из 0,603 кг фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 81,0% вес). Процесс протекает аналогично примеру 16, но скорость подъема температуры меньше - максимальная температура 130°С достигается через 36 минут. Получают 29,8 кг 5-метил-2-пропионилфурана, выход 93,2% от теории, n20=1,5080.The synthesis is carried out analogously to example 16, but 1.2 kg (6.829 mol in terms of phosphoric anhydride) of polyphosphoric acid prepared from 0.6 kg of 85% phosphoric acid and from 0.603 kg of phosphoric anhydride (phosphoric anhydride content 81 , 0% weight). The process proceeds analogously to example 16, but the rate of temperature rise is lower - the maximum temperature of 130 ° C is reached after 36 minutes. 29.8 kg of 5-methyl-2-propionylfuran are obtained, yield 93.2% of theory, n 20 = 1.5080.
Пример 21 (влияние увеличения содержания фосфорного ангидрида в катализаторе до 88,7% вес.)Example 21 (the effect of increasing the content of phosphoric anhydride in the catalyst to 88.7% by weight.)
Синтез проводят аналогично примеру 16, но в качестве катализатора используют 1,096 кг (6,829 моль в пересчете на фосфорный ангидрид) метафосфорной кислоты (содержание фосфорного ангидрида 88,7%), которую вводят в виде расплава, нагретого до 120°С. Реакционная масса вначале нагревается до 43°С вследствие смешения реагентов, затем температура растет очень медленно и через 2,5 часа достигает максимального значения 96°С. Дают тепловую выдержку в течение 1 часа и далее процесс проводят аналогично примеру 16. Получают 22,5 кг 5-метил-2-пропионилфурана, выход 70,4% от теории, n20=1,5115.The synthesis is carried out analogously to example 16, but 1.096 kg (6.829 mol in terms of phosphoric anhydride) of metaphosphoric acid (phosphoric anhydride content of 88.7%), which is introduced in the form of a melt heated to 120 ° C, is used as a catalyst. The reaction mass is first heated to 43 ° C due to the mixing of the reagents, then the temperature rises very slowly and after 2.5 hours reaches a maximum value of 96 ° C. They give thermal exposure for 1 hour and then the process is carried out analogously to example 16. Obtain 22.5 kg of 5-methyl-2-propionylfuran, yield 70.4% of theory, n 20 = 1.5115.
Пример 22 (влияние снижения содержания фосфорного ангидрида в катализаторе до 73,0% вес.).Example 22 (the effect of reducing the content of phosphoric anhydride in the catalyst to 73.0% by weight).
Синтез проводят аналогично примеру 16 (пропионовый ангидрид берут в количестве 30,8 кг - 326,65 моль), но в качестве катализатора используют 1,2 кг кислоты, полученной смешением 843 г 85%-ной ортофосфорной кислоты и 357 г фосфорного ангидрида (содержание фосфорного ангидрида 73,0%). Температура возрастает до 131°С в течение 17 минут, далее процесс проводят аналогично примеру 16. Получают 29,7 кг 5-метил-2-пропионилфурана, выход 92,9% от теории, n20=1,5065.The synthesis is carried out analogously to example 16 (propionic anhydride is taken in an amount of 30.8 kg - 326.65 mol), but 1.2 kg of acid obtained by mixing 843 g of 85% orthophosphoric acid and 357 g of phosphoric anhydride is used as a catalyst (content phosphoric anhydride 73.0%). The temperature rises to 131 ° C for 17 minutes, then the process is carried out analogously to example 16. Obtain 29.7 kg of 5-methyl-2-propionylfuran, yield 92.9% of theory, n 20 = 1.5065.
Пример 23 (минимальное количество катализатора, обеспечивающее получение требуемых результатов)Example 23 (the minimum amount of catalyst to obtain the desired results)
Процесс проводят по примеру 16, но количество катализатора (с содержанием фосфорного ангидрида 76,6%) уменьшают до 1,073 кг (5,789 моль в пересчете на фосфорный ангидрид). При этом наблюдается максимальный подъем температуры до 128,6°С, в остальном процесс протекает аналогично. Получают 29,8 кг 5-метил-2-пропионилфурана, выход 93,2% от теории, n20=1,5078.The process is carried out as in example 16, but the amount of catalyst (with a phosphoric anhydride content of 76.6%) is reduced to 1.073 kg (5.789 mol in terms of phosphoric anhydride). At the same time, a maximum temperature rise to 128.6 ° C is observed, otherwise the process proceeds similarly. 29.8 kg of 5-methyl-2-propionylfuran are obtained, yield 93.2% of theory, n 20 = 1.5078.
Пример 24 (получение полифосфорной кислоты дегидратацией ортофосфорной кислоты).Example 24 (preparation of polyphosphoric acid by dehydration of phosphoric acid).
Круглодонную колбу из стекла "Пирекс" объемом 6 л с широким горлом помещают в баню со сплавом Вуда. В колбу загружают 3 л 85%-ной ортофосфорной кислоты и 1-2 кусочка фарфора. Баню нагревают на мощной электроплите. Периодически измеряют температуру в реакционной массе и отбирают пробы, в которых известным методом определяют содержание фосфорного ангидрида. При 260°С содержание фосфорного ангидрида составляет 73,0%, при 300°С - 77,9%, при 320°С - 79,6%. При дальнейшем нагревании начинают выделяться белые токсичные пары и происходит быстрое разрушение стекла, что делает невозможным дальнейшее проведение процесса. Для использования в качестве катализатора продукт дегидратации охлаждают до 100-120°С.A 6-liter Pyrex round-bottom flask with a wide neck is placed in a Wood alloy bath. 3 L of 85% phosphoric acid and 1-2 pieces of porcelain are loaded into the flask. The bath is heated on a powerful electric stove. Periodically measure the temperature in the reaction mass and take samples in which the phosphoric anhydride content is determined by a known method. At 260 ° C, the content of phosphoric anhydride is 73.0%, at 300 ° C - 77.9%, at 320 ° C - 79.6%. With further heating, white toxic fumes begin to be released and glass quickly breaks down, which makes further process impossible. For use as a catalyst, the dehydration product is cooled to 100-120 ° C.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116912/04A RU2282626C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116912/04A RU2282626C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129686 Substitution | 2004-10-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282626C1 true RU2282626C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=37061279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005116912/04A RU2282626C1 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282626C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112724076A (en) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 浦拉司科技（上海）有限责任公司 | Improved synthesis method of 6-methyl-2-ethyl-3-hydroxypyridine |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268820A2 (en) * | 1986-10-28 | 1988-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing 2-acylfuran derivatives |
| WO1992019597A1 (en) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Medea Research S.R.L. | Gallic acid derivative, and pharmaceutical compositions containing it |
-
2005
- 2005-06-02 RU RU2005116912/04A patent/RU2282626C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268820A2 (en) * | 1986-10-28 | 1988-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing 2-acylfuran derivatives |
| WO1992019597A1 (en) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Medea Research S.R.L. | Gallic acid derivative, and pharmaceutical compositions containing it |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| By W.Gruber, Canadian Journal of Chemistry, 1953, 31, p.564-568. By Howard D. et al, JACS, 1947, 69 (12), p.3093-3099. * |
| Liebigs Annalen der Chemie, 1985,( 10), 1935-50. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112724076A (en) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 浦拉司科技（上海）有限责任公司 | Improved synthesis method of 6-methyl-2-ethyl-3-hydroxypyridine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102942465B (en) | The Preparation Method And Their Intermediate of 1-(4-chloro-phenyl-)-2-cyclopropyl-1-acetone | |
| US6984741B2 (en) | 5-Nitrobenzofurans | |
| NO158338B (en) | DEVICE FOR OPERATION OF A GRIP CRANE FOR A LOADING BRIDGE FOR LOADING OR UNLOADING A SHIP. | |
| CN104761446A (en) | Preparation method of 2-bromo-2,2-difluoroacetyl chloride and 2-bromo-2,2-difluoro acetate and recycling method of waste difluoro trichloroethane | |
| CN103333203A (en) | Preparation method of TPO-L photoinitiator | |
| RU2282626C1 (en) | Synthesis of 5-methyl-2-propionylfuran | |
| US20030220510A1 (en) | Process to isolate dianhydrides | |
| US10494325B2 (en) | Method of industrially producing monochloroacetic acid | |
| SU957760A3 (en) | Process for producing 5-fluoro-2-methylindanone-3-acetic acid | |
| CN113527075B (en) | Preparation method for synthesizing 5-chloro-1-indanone by one-step method | |
| CN102070596A (en) | Preparation method for dihydrosafrole | |
| CN106380383A (en) | Synthesis method of 2-hexenal | |
| Taylor | 555. Some experiments with furans | |
| CN104311414A (en) | Preparation method of ethyl benzoate | |
| El-Shaaer et al. | Infrared spectra and theoretical study of methyl, formyl and acetyl derivatives of chromones | |
| SU814273A3 (en) | Method of preparing thiophenol | |
| CN101921183B (en) | Preparation method of 4-hydroxy-3-methoxyacetophenone | |
| SU404194A1 (en) | METHOD OF OBTAINING UNSATURATED COMPOUNDS | |
| SU854875A1 (en) | Method of producing sulphuryl chloride | |
| SU891631A1 (en) | Method of producing methacrylic acid | |
| SU883039A1 (en) | Method of preparing 5,6-dihydro-(2h)-pyrans | |
| Arens et al. | Chemistry of acetylenic ethers‐XXXI. A simplified procedure for the preparation of ethyl β‐chlorovinyl ether | |
| SU303866A1 (en) | Method of obtaining alpha-alpha-diphenylacetones | |
| Motyka | Novel photoisomerization of 5-chloro-1, 4-dihydro-9-methyl-naphthalen-1, 4-imine | |
| JPS6021576B2 (en) | Method for producing α-(phenoxy or naphthoxy) organic acid esters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061207 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070125 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070504 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20071126 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150804 |