![29961
2
Изобретение относится к области синтетической
органической химии и может найти применение в
производстве метилзамещенных фенолкарбоновых
кислот (крезотиновые кислоты), которые находят
применение в качестве фотостабилизаторов,
фармацевтических и пестицидных препаратов [а)
Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров
против действия света и тепла. М.: Химия, 1972.
с.194; б) Пат. 3488380 (США). Карбаматы и их
методы приготовления / Goldhamer D.L.,
Wilson А.А., Weintraub L.; в) Шакиров Л.Г., Зобов
П.М., Биккулов А.З. Оптимизация процессов
карбоксилирования о- и п-крезолов до
метилзамещенных фенолкарбоновых кислот //
Ж.прикладн. химии. 1985. №4. с.872-874].
Наиболее распространенным способом синтеза
метилзамещенных фенолкарбоновых кислот
является карбоксилирование крезолятов щелочных
металлов по реакции Кольбе-Шмидта [a)
Lindsey A.S., Jeskey Н. The Kolbe-Shmitt reaction //
Chem.Rev. 1957. V.57. P.583-620; б) Шакиров Л.Г.,
Зобов П.М., Биккулов А.З. Синтез 4-метил-2-
оксибензойной кислоты карбоксилированием м-
крезола по реакции Кольбе-Шмидта // Ж.прикладн.
химии. 1985. Т.58, №4. с.963 (Полный текст статьи
депонирован в ВИНИТИ АН СССР. №6983-84. Деп.
от 30 октября 1984); в) Хлебников В.Н.,
Шакиров Л.Г., Кузнецов О.Э., Биккулов А.З. О
механизме карбоксилирования о-, м- и п-крезолятов
натрия // Ж. прикладн. химии. 1989. №3. с.626-630],
имеющее ряд серьезных недостатков, главным из
которых является необходимость предварительного
синтеза крезолятов щелочных металлов ввиду
технологической трудоемкости получения
последних (отгонка воды в вакууме) и сильной
гигроскопичности сухих крезолятов щелочных
металлов.
В связи с вышеизложенным представляет
интерес альтернативные методы синтеза
крезотивных кислот, исключающие использование
крезолятов щелочных металлов. Одним из этих
методов является применение щелочных солей
моноэфиров угольной кислоты в качестве
карбоксилирующего реагента крезолов. Щелочные
соли моноэфиров угольной кислоты легко
сизтезируются взаимодействием диоксида углерода
с алкоголятами щелочных металлов [А.с. СССР.
№168286. кл. С07С 69/96.1962].
О применении щелочных солей алкилугольных
кислот в качестве карбоксилирующего реагента м-
крезола литературных данных не имеется. Из всех
описанных способов получения 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты наиболее близким к
предлагаемому является способ её получения
карбоксилированием м-крезолята по Кольбе-
Шмидту [Шакиров Л.Г., Зобов П.М., Биккулов А.З.
Синтез 4-метил-2-оксибензойной кислоты
карбоксилированием м-крезолята по реакции
Кольбе-Шмидта // Ж.прикладн. химии. 1985. Т.58,
№4. с.563]. Синтез 4-метил-2-гидроксибензойной
кислоты осуществляют по Кольбе-Шмидту
карбоксилированием тщательно обезвоженного м-
крезолята натрия диоксидом углерода при
температуре 170°С, давлении СO2 10 атм,
продолжительности реакции 30 минут. После
проведения реакции продукт реакции (4-метил-2-
гидроксибензойная кислота) выделяли обычным
способом. Выход продукта 97,1% (на превращенный
м-крезол).
Наиболее существенным недостатком этого
способа получения 4-метил-2-гидроксибензойной
кислоты является необходимость предварительного
синтеза метакрезолята натрия.
Задачей данного изобретения является
разработка способа получения 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты, устраняющего
вышеназванного недостатка. Это достигается тем,
что в отличие от известного способа используют
непосредственно м-крезол без предварительного
перевода его в м-крезолят натрия, а процесс
карбоксилирования м-крезола осуществляют с
натриевой солью этилугольной кислоты
(натрийэтилкарбонат) без применения растворителя
нагреванием исходных реагентов (соотношение
исходных реагентов [м-
крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1) до 185°С в среде
диоксида углерода под давлением 10 атм. в течение
7 часов.
Установлено, что реакция карбоксилирования м-
крезола натрийэтилкарбонатом идет селективно с
образованием лишь 4-метил-2-гидроксибензойной
кислоты.
Технических решений, содержающих признаки,
сходные с отличительными признаками заявляемого
решения, нами не найдены. Изобретение
иллюстрируется нижеследующими примерами:
Пример 1. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. В стеклянный реактор, помещенный в
стальной автоклав, снабженный мешалкой,
электрическим обогревом и вводом (выводом)
газообразного диоксида углерода, загружают 4,33 г
(0,04 моль) м-крезола и 2,24 г (0,02 моль)
натрийэтилкарбоната (соотношения реагентов [м-
крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1), автоклав
герметизируют, дважды продувают диоксидом
углерода для удаления воздуха, а затем наполняют
диоксидом углерода до давления 10 атм, включают
перемешивание и обогрев. Температуру
реакционной смеси в течение 4 часов поднимают до
185°С (скорость подъема температуры 40°С/час) и
выдерживают при этой температуре и давлении
диоксида углерода 10 атм. в течение 3 часа. После
этого прекращают перемешивание и обогрев,
автоклав охлаждают до комнатной температуры.
Реакционную смесь обрабатывают водой.
Полученный водный раствор экстрагируют эфиром
для отделения непрореагировавшего м-крезола. Из
органической фазы получают 2,35 г
непревращенного м-крезола. Продукт реакции (4-
метил-2-гидроксибензойная кислота) выделяют
подкислением водной фазы соляной кислотой.
Получают 2,26 г (74,0%) 4-метил-2-](https://image.slidesharecdn.com/29961ip-150617215609-lva1-app6892/85/29961ip-2-320.jpg)
![29961
3
гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший
в реакцию м-крезола составляет 91.0%). Тпл=177-
178°С. Литературные данные: Тпл=177,8°С
[Свойства органических соединений: Справочник /
Под ред. А.А. Потемкина. Л.: Химия, 1984. c.50.].
Пример 2. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при
продолжительности реакции 6 часов (4 часа подъем
температуры до 185°С и 2 часа выдержки при этой
температуры) и всех других условиях, аналогичных
примеру 1, получают 2,62 г непревращенного
м-крезола и 1,86 г (61,3%) 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший
в реакцию м-крезола составляет 78,8%).
Пример 3. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при
продолжительности реакции 8 часов (4 часа подъем
температуры до 185°С и 4 часа выдержки при этой
температуре) и всех других условиях, аналогичных
примеру 1, получают 2,71 г непревращенного м-
крезола и 1,75г (57,5%) 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший
в реакцию м-крезола составляет 74,5%).
Пример 4. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при температуре
180°С и всех других условиях, аналогичных
примеру 1, получают 2,77 г непревращенного м-
крезола и 1,68 г (55,0%) 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший
в реакцию м- крезола составляет 72,0%).
Пример 5. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при температуре
190°С и всех других условиях, аналогичных
примеру 1, получают 2,79 г непревращенного м-
крезола и 1,95 г (64,0%) 4-метил-2-
гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший
в реакцию м-крезола составляет 80,8%).
Пример 6. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при давлении
диоксида углерода 9 атм. и всех других условиях,
аналогичных примеру 1, получают 2,62 г
непревращенного м-крезола и 1,9 г (62,0%) 4-метил-
2-гидроксибензойной кислоты (выход на
вступивший в реакцию м-крезола составляет 78,8%).
Пример 7. 4-Метил-2-гидроксибензойная
кислота. При проведении реакции при давлении
диоксида углерода 12 атм. и всех других условиях,
аналогичных примеру 1, получают 2,64 г
непревращенного м-крезола и 1,85 г (61,0%)
4-метил-2-гидроксибензойной кислоты (выход на
вступивший в реакцию м-крезола составляет 77,9%).
Из сравнения примеров 1-7 видно, что наиболее
оптимальными условиями проведения реакции
являются температура 185°С, соотношение
реагентов [м-крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1,
продолжительность 7 часов, давление диоксида
углерода 10 атм. При этих условиях выход целевого
продукта достигает 74,0% ( выход на превращенный
м-крезола составляет 91,0%) (пример 1).
Использование предлагаемого способа
получения 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты
обеспечивает по сравнению с известным способом,
следующие преимущества:
1. Исключается необходимость
предварительного синтеза метакрезолята натрия.
2. Намного упрощается технологический
процесс синтеза: исключается отгонка воды и
тщательная осушка метакрезолята натрия в вакууме.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения 4-метил-2-гидроксибензойной
кислоты путем карбоксилирования м-крезола,
отличающийся тем, что в качестве
карбоксилирующего реагента используют
натриевую соль этилугольной кислоты
(натрийэтилкарбонат), процесс ведут в среде
диоксида углерода при соотношений исходных
реагентов [м-крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1,
температуре 180-190°С, давлении диоксида углерода
9-12 атм в течение 6-8 часов.
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова](https://image.slidesharecdn.com/29961ip-150617215609-lva1-app6892/85/29961ip-3-320.jpg)
29961ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ (13) A4 (11) 29961 (51) C07C 63/00 (2006.01) C07C 63/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2014/0903.1 (22) 03.07.2014 (45) 15.06.2015, бюл. №6 (72) Суербаев Хаким Абдрахимулы; Кудайбергенов Нурболат Жарылкасынулы; Жаксылыкова Гулбану Жаксылыковна (73) Суербаев Хаким Абдрахимулы; Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Центр физико-химических методов исследования и анализа" Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения "Казахский национальный университет им. аль-фараби" Министерства образования и науки Республики Казахстан (56) Шакиров Л.Г., Зобов П.М., Биккулов А.З. Синтез 4-метил-2-оксибензойной кислоты карбоксилированием м-крезолята по реакции Кольбе-Шмидта// Ж.прикладн. химии. 1985. Т.58, №4. с.563 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 4-МЕТИЛ-2- ГИДРОКСИБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение «Способ получения 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты» относится к области синтетической органической химии и может найти применение для получения 4-метил-2 гидроксибензойной кислоты и её производных, находящих применение в качестве фотостабилизаторов, фармацевтических и пестицидных препаратов. Способ заключается во взаимодействии м-крезола с натрийэтилкарбонатом (в молярном соотношении 2:1) в среде диоксида углерода в течение 6-8 часов при температуре 180- 190°С и давлении диоксида углерода 9-12 атм. (19)KZ(13)A4(11)29961
- 2. 29961 2 Изобретение относится к области синтетической органической химии и может найти применение в производстве метилзамещенных фенолкарбоновых кислот (крезотиновые кислоты), которые находят применение в качестве фотостабилизаторов, фармацевтических и пестицидных препаратов [а) Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. М.: Химия, 1972. с.194; б) Пат. 3488380 (США). Карбаматы и их методы приготовления / Goldhamer D.L., Wilson А.А., Weintraub L.; в) Шакиров Л.Г., Зобов П.М., Биккулов А.З. Оптимизация процессов карбоксилирования о- и п-крезолов до метилзамещенных фенолкарбоновых кислот // Ж.прикладн. химии. 1985. №4. с.872-874]. Наиболее распространенным способом синтеза метилзамещенных фенолкарбоновых кислот является карбоксилирование крезолятов щелочных металлов по реакции Кольбе-Шмидта [a) Lindsey A.S., Jeskey Н. The Kolbe-Shmitt reaction // Chem.Rev. 1957. V.57. P.583-620; б) Шакиров Л.Г., Зобов П.М., Биккулов А.З. Синтез 4-метил-2- оксибензойной кислоты карбоксилированием м- крезола по реакции Кольбе-Шмидта // Ж.прикладн. химии. 1985. Т.58, №4. с.963 (Полный текст статьи депонирован в ВИНИТИ АН СССР. №6983-84. Деп. от 30 октября 1984); в) Хлебников В.Н., Шакиров Л.Г., Кузнецов О.Э., Биккулов А.З. О механизме карбоксилирования о-, м- и п-крезолятов натрия // Ж. прикладн. химии. 1989. №3. с.626-630], имеющее ряд серьезных недостатков, главным из которых является необходимость предварительного синтеза крезолятов щелочных металлов ввиду технологической трудоемкости получения последних (отгонка воды в вакууме) и сильной гигроскопичности сухих крезолятов щелочных металлов. В связи с вышеизложенным представляет интерес альтернативные методы синтеза крезотивных кислот, исключающие использование крезолятов щелочных металлов. Одним из этих методов является применение щелочных солей моноэфиров угольной кислоты в качестве карбоксилирующего реагента крезолов. Щелочные соли моноэфиров угольной кислоты легко сизтезируются взаимодействием диоксида углерода с алкоголятами щелочных металлов [А.с. СССР. №168286. кл. С07С 69/96.1962]. О применении щелочных солей алкилугольных кислот в качестве карбоксилирующего реагента м- крезола литературных данных не имеется. Из всех описанных способов получения 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты наиболее близким к предлагаемому является способ её получения карбоксилированием м-крезолята по Кольбе- Шмидту [Шакиров Л.Г., Зобов П.М., Биккулов А.З. Синтез 4-метил-2-оксибензойной кислоты карбоксилированием м-крезолята по реакции Кольбе-Шмидта // Ж.прикладн. химии. 1985. Т.58, №4. с.563]. Синтез 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты осуществляют по Кольбе-Шмидту карбоксилированием тщательно обезвоженного м- крезолята натрия диоксидом углерода при температуре 170°С, давлении СO2 10 атм, продолжительности реакции 30 минут. После проведения реакции продукт реакции (4-метил-2- гидроксибензойная кислота) выделяли обычным способом. Выход продукта 97,1% (на превращенный м-крезол). Наиболее существенным недостатком этого способа получения 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты является необходимость предварительного синтеза метакрезолята натрия. Задачей данного изобретения является разработка способа получения 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты, устраняющего вышеназванного недостатка. Это достигается тем, что в отличие от известного способа используют непосредственно м-крезол без предварительного перевода его в м-крезолят натрия, а процесс карбоксилирования м-крезола осуществляют с натриевой солью этилугольной кислоты (натрийэтилкарбонат) без применения растворителя нагреванием исходных реагентов (соотношение исходных реагентов [м- крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1) до 185°С в среде диоксида углерода под давлением 10 атм. в течение 7 часов. Установлено, что реакция карбоксилирования м- крезола натрийэтилкарбонатом идет селективно с образованием лишь 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты. Технических решений, содержающих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого решения, нами не найдены. Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами: Пример 1. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. В стеклянный реактор, помещенный в стальной автоклав, снабженный мешалкой, электрическим обогревом и вводом (выводом) газообразного диоксида углерода, загружают 4,33 г (0,04 моль) м-крезола и 2,24 г (0,02 моль) натрийэтилкарбоната (соотношения реагентов [м- крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1), автоклав герметизируют, дважды продувают диоксидом углерода для удаления воздуха, а затем наполняют диоксидом углерода до давления 10 атм, включают перемешивание и обогрев. Температуру реакционной смеси в течение 4 часов поднимают до 185°С (скорость подъема температуры 40°С/час) и выдерживают при этой температуре и давлении диоксида углерода 10 атм. в течение 3 часа. После этого прекращают перемешивание и обогрев, автоклав охлаждают до комнатной температуры. Реакционную смесь обрабатывают водой. Полученный водный раствор экстрагируют эфиром для отделения непрореагировавшего м-крезола. Из органической фазы получают 2,35 г непревращенного м-крезола. Продукт реакции (4- метил-2-гидроксибензойная кислота) выделяют подкислением водной фазы соляной кислотой. Получают 2,26 г (74,0%) 4-метил-2-
- 3. 29961 3 гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 91.0%). Тпл=177- 178°С. Литературные данные: Тпл=177,8°С [Свойства органических соединений: Справочник / Под ред. А.А. Потемкина. Л.: Химия, 1984. c.50.]. Пример 2. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при продолжительности реакции 6 часов (4 часа подъем температуры до 185°С и 2 часа выдержки при этой температуры) и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,62 г непревращенного м-крезола и 1,86 г (61,3%) 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 78,8%). Пример 3. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при продолжительности реакции 8 часов (4 часа подъем температуры до 185°С и 4 часа выдержки при этой температуре) и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,71 г непревращенного м- крезола и 1,75г (57,5%) 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 74,5%). Пример 4. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при температуре 180°С и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,77 г непревращенного м- крезола и 1,68 г (55,0%) 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м- крезола составляет 72,0%). Пример 5. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при температуре 190°С и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,79 г непревращенного м- крезола и 1,95 г (64,0%) 4-метил-2- гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 80,8%). Пример 6. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при давлении диоксида углерода 9 атм. и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,62 г непревращенного м-крезола и 1,9 г (62,0%) 4-метил- 2-гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 78,8%). Пример 7. 4-Метил-2-гидроксибензойная кислота. При проведении реакции при давлении диоксида углерода 12 атм. и всех других условиях, аналогичных примеру 1, получают 2,64 г непревращенного м-крезола и 1,85 г (61,0%) 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты (выход на вступивший в реакцию м-крезола составляет 77,9%). Из сравнения примеров 1-7 видно, что наиболее оптимальными условиями проведения реакции являются температура 185°С, соотношение реагентов [м-крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1, продолжительность 7 часов, давление диоксида углерода 10 атм. При этих условиях выход целевого продукта достигает 74,0% ( выход на превращенный м-крезола составляет 91,0%) (пример 1). Использование предлагаемого способа получения 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты обеспечивает по сравнению с известным способом, следующие преимущества: 1. Исключается необходимость предварительного синтеза метакрезолята натрия. 2. Намного упрощается технологический процесс синтеза: исключается отгонка воды и тщательная осушка метакрезолята натрия в вакууме. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения 4-метил-2-гидроксибензойной кислоты путем карбоксилирования м-крезола, отличающийся тем, что в качестве карбоксилирующего реагента используют натриевую соль этилугольной кислоты (натрийэтилкарбонат), процесс ведут в среде диоксида углерода при соотношений исходных реагентов [м-крезол]:[натрийэтилкарбонат]=2:1, температуре 180-190°С, давлении диоксида углерода 9-12 атм в течение 6-8 часов. Верстка Н.Киселева Корректор К.Нгметжанова