Спосіб очищення карбоксальдегіду

1. Спосіб, який включає проведення реакції 4'хлор-4-біфенілкарбоксальдегіду з бісульфітом натрію з одержанням бісульфітного аддукту. 2. Спосіб за п. 1, який проводять в водноацетонітрильному розчині, що має концентрацію ацетонітрилу, достатню для осадження бісульфітного аддукту. 3. Спосіб за п. 2, в якому відношення кількостей ацетонітрилу й води складає від приблизно 2:1 до приблизно 13:1. 4. Спосіб за п. 2, в якому бісульфітний аддукт виділяють із розчину і розмішують в водноацетонітрильному розчині, що має концентрацію води, достатню для осадження регенерованого альдегіду. 5. Спосіб за п. 4, в якому відношення кількостей ацетонітрилу й води складає від приблизно 1:3 до приблизно 1:5. 6. Спосіб за п. 4, в якому рН розчину в процесі конверсії бісульфітного аддукту в 4'-хлор-4 C2 2 (19) 1 3 синтетичного 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду. Крім того, винахід пропонує спосіб очищення 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду, який включає введення 4'-хлор-4-біфенілкарбоксальдегіду в реакцію з бісульфітом натрію в водно-ацетонітрильному розчині, в якому концентрація ацетонітрилу достатня для осадження бісульфітного аддукгу, виділення осадженого бісульфітного аддукту з розчину, розмішування виділеного бісульфітного аддукту в водно-ацетонітрильному розчині, в якому концентрація води достатня для осадження регенерованого альдегіду, і конверсію бісульфітного аддукту в 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегід. Бісульфітний аддукт має формулу і в цьому описі його буде позначено терміном "бісульфітний аддукт". Такий спосіб очищення альдегідів раніше здійснювали у водно-спиртових розчинах, дивись роботу Хорнінга [Е.С. Horning. Organic Synthesis. Collective Vol. 3, 438-440, 1955]. В цьому винаході можливе застосування водно-спиртової суміші як розчинника, проте фільтрування нового бісульфітного аддукту та регенерованого альдегіду при цьому утруднене і в промислових умовах неекономічне. У вдосконаленому варіанті здійснення цього винаходу застосовують водний ацетонітрил. Використання цього розчинника забезпечує підвищення виходу і ступеню чистоти очищеного альдегіду. При проведенні реакції 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду з бісульфітом натрію співвідношення кількостей бісульфіту натрію та 4'хлор-4-біфенілкарбоксальдегіду не має істотного значення. Співвідношення бісульфіту натрію і 4'хлор-4-біфенілкарбоксальдегіду може складати від 1:1 до 10:1 (бісульфіт натрію відносно 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду). Перевага віддається відношенню бісульфіту натрію до 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду в межах від приблизно 1:1 до приблизно 1,3:1. Добір розчинника також не має критичного значення за умови, що він забезпечує осадження бісульфітного аддукту. Можна використовувати водний розчин метанолу, однак виявлено, що перевагу слід віддати сумішам води з ацетонітрилом. В цьому варіанті, якому віддається перевага, відношення кількості ацетонітрилу до води при проведенні згаданої реакції може бути в межах від приблизно 2:1 до приблизно 13:1. Діапазон відношень ацетонітрил.вода, якому віддається перевага, складає від приблизно 5:1 до приблизно 7:1. Температура не має істотного значення для цієї реакції і може бути в межах від приблизно 0°С до приблизно 100°С. У типових випадках реагенти змішують при температурі від приблизно 45° С до приблизно 55°С і потім охолоджують до 81595 4 температури від приблизно 15°С до приблизно 25°С. При перемішуванні виділеного бісульфітного аддукту в розчині і конверсії бісульфітного аддукту в 4'-хлор-4-біфенілкарбоксальдегід розчинник не має критичного значення за умови, що він забезпечує осадження регенерованого альдегіду. Можна використовувати водний розчин метанолу, однак виявлено, що перевагу слід віддати сумішам води з ацетонітрилом. В цьому варіанті, якому віддається перевага, відношення кількості ацетонітрилу до води при проведенні згаданої реакції може бути в межах від приблизно 1:1 до приблизно 1:5. Діапазон відношень ацетонітршг.вода, якому віддається перевага, складає від приблизно 1:3 до приблизно 1:5. В типових випадках реакцію проводять при кімнатній температурі, в межах від приблизно 15°С до приблизно 25°С. Значення рН розчину при реакції може відповідати або кислотному середовищу (03), або лужному (10-14). Перевага віддається значенню рН в межах від приблизно 12 до приблизно 14. Приклади 1 і 2 демонструють підвищення виходу альдегіду в разі проведення конверсії бісульфітного аддукту в 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегід в водно-ацетонітрильному розчині в лужному середовищі. У Прикладах 2 і 3 наведені дані про вміст домішки 4,4'дихлорбіфенілу (позначеного 4,4'-ДХБФ), що являє собою за визначенням поліхлорований біфеніл. Приклад 3 демонструє повне видалення 4,4'-ДХБФ у водно-ацетонітрильному розчині в лужному середовищі. Приклад 1 Приготування бісульфітного аддукту 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду 0,50г 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду розчиняли в 15мл метанолу і 2мл води при нагріванні. Додавали 0,30 г бісульфіту натрію і перемішували протягом 10 хвилин при температурі 45-50° С Охолоджували розчин до 0-5° С і перемішували протягом 1 години. Осаджений бісульфітний аддукт відділяли фільтруванням і промивали 5мл метанолу, а потім 10мл ацетону. Вихід складав 97,1%. (a) 0,15г бісульфітного аддукту розмішували в 10мл води і 5мл метанолу і додавали 2N хлористоводневу кислоту до рН 2. Злегка підігрівали розчин протягом 10 хвилин і перемішували при кімнатній температурі протягом 20 хвилин. Утворювалася суспензія, з якої твердий 4'-хлор-4-біфенілкарбоксальдегід відділяли фільтруванням. (b) 0,15г бісульфітного аддукту розмішували в 10мл води і 5мл ацетонітрилу і додавали 5М розчин гідроксиду натрію до рН 12. Перемішували розчин при кімнатній температурі протягом 20 хвилин. Утворювалася суспензія, з якої твердий 4'хлор-4-біфенілкарбоксальдегід відділяли фільтруванням. ЯМР спектри твердих продуктів показали, що у варіанті (b) одержано чистий альдегід, а у варіанті (а) — суміш бісульфітного аддукту з альдегідом у відношенні 1,25:1. Приклад 2 5 81595 Порівняння розчинників і рН До підігрітих розчинів 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду в органічних розчинниках (0,46Μ в ацетоні та ацетонітрилі, 0,28Μ у спиртах) додавали 2,8Μ водний розчин бісульфіту натрію (1,2 еквівалента відносно альдегіду). Після охолодження до температури приміщення і перемішування протягом 1 години фільтрували одержані суспензії, відділяючи тверді продукти білого кольору, які аналізували на вміст 4,4'-ДХБФ. Потім досліджували конверсію бісульфітних аддуктів в альдегід в кислих (рН 0,9-1,1, НСl) або лужних (рН 11-13, NaOH) середовищах з використанням тих же органічних розчинників, які були застосовані для одержання аддуктів, при тривалості реакції 2-2,2 години. Результати показано в Таблиці 1. Дані про вміст залишкового бісульфітного аддукту після конверсії одержано шляхом інтегрування спектрів 1H ЯМР, що відповідають ізольованим продуктам. Вихідні зразки альдегіду, використані в цьому дослідженні, містили 0,64% 4,4'-ДХБФ. Скорочення в таблиці 1: ACN -ацетонітрил, ІРА — ізопропіловий спирт, 3А alc — етанол сорту 3А. Розчинник Вміст 4,4'ДХБФ в аддукті Залишковий бісульфітний аддукт (%) HCl NaOH Ацетон 50 ррm 18 0 Метанол 100 ррm 88 17 ACN ND 93 0 ЗА аlс ND 94 16 ІРА ND 94 7,7 Приклад 3 Оптимізація конверсії альдегіду в бісульфітний аддукт При оптимізації процесів, описаних у Прикладі 2, змінніми величинами були концентрація альдегіду в ацетонітрилі, концентрація бісульфіту натрію в водному розчині та тривалість реакції. Визначали вихід бісульфітного аддукту в сухому вигляді та вміст залишкового 4,4'-ДХБФ. Результати наведено в Таблиці 2. Вихідні зразки альдегіду, використані в цьому дослідженні, містили 0,64% 4,4'-ДХБФ. Позначення досліду А В С D Е F G Концентрація Концентрація альдегіду бісульфіту (молярна) (молярна) 0,38 0,31 0,23 0,31 0,38 0,38 0,31 1,7 2,3 3,5 2,3 3,5 3,5 2,3 6 Н І J К 0,23 0,23 0,38 0,23 1,7 3,5 1,7 1,7 6,3 12,5 3,8 6,3 2 2 4 4 Це дослідження показало, що концентрація є важливим чинником з точки зору видалення 4,4'ДХБФ. При проведенні реакції з більш концентрованими розчинами (досліди Ε та F) ефективність видалення 4,4'-ДХБФ виявилася низькою. Нарешті, з'ясовано, що фільтрування бісульфітних аддуктів поступово утруднюється в міру зменшення значення відношення ацетонітрил:вода. Приклад 4 Дослідження конверсії бісульфітного аддукту в альдегід Було виготовлено значну кількість бісульфітного аддукту, вільного від 4,4'-ДХБФ, і проведено порівняльні дослідження з варіюванням кількості використовуваної води, кількості ацетонітрилу і тривалості реакції при кімнатній температурі. Оцінювали вихід продукту та легкість фільтрування (в Таблиці З знаком "+" позначено ефективне фільтрування, знак "-" означає, що фільтрування матеріалу утруднене). В кожному Таблиця досліді бісульфітний аддукт (4г) розмішували 1в суміші води з ацетонітрилом. Додавали 50%-ний Вміст 4,4'-ДХБФ розчин гідроксиду натрію до рН 12. Результати дослідження показано в Таблиці 3. в регенерованому Вихід альдегіду альдегіді (Ж) HCl 80,0 Позначення 16,3 досліду 8,8 8,1 8,0 А В С D Е F G Н І J К NaOH Кількість 88,5 води 90,7 (мл) 93,2 92,4 86,0 25 25 25 25 45 45 45 45 35 35 35 HCl NaOH Кількість Спів від 70aцетон ррт 80ношення ррm 70 ррт 100 ррm нітрилу вода: ND ND (мл) ацетонітрил ND ND ND10 ND2,5 10 2,5 20 1,25 20 1,25 10 4,5 10 4,5 20 2,25 20 2,25 15 2,33 15 2,33 15 2,33 Це дослідження показало, що для досягнення високого виходу альдегіду важливе значення має Таблиця 2 відносно високе значення співвідношення вода:ацетонітрил. Крім того, при проведенні реакції в найбільш розріджених розчинах фільтрування альдегіду утруднюється. Вміст Вихід Відношення Приклад 5 Тривалість бісульфітного 4,4'-ДХБФ aцетоні Очищення альдегіду: видалення домішок на (годин) аддукту (частин трилзода Умови очищення альдегіду: (г) мільйон) 1. Утворення адцукту (a) Концентрація розчину альдегіду 0,23Μ 3,8 2 6,9 ND (b) Концентрація розчину бісульфіту ND (1,2 1,7Μ 6,7 3 6,8 відносно 12,5 молярного 4 еквіваленту 6,3бісульфіту 465 6,7 альдегіду) 3 7,4 ND (c) Тривалість реакції визначали339 шляхом 3,8 4 6,5 методом 3,8 аналізу відібраних аліквотних часток 235 2 5,5 6,7 ЯМР 3 6,7 ND Концерн трація (молярна) 0,35 0,35 0,28 0,28 0,23 0,23 0,19 0,19 0,25 0,25 0,25 Т 7 (d) Осад на фільтрі промивали великою кількістю ацетонітрилу 2. Конверсія аддукту в альдегід (a) Концентрація розчину бісульфітного аддукту 0,28Μ (b) Відношення вода:ацетонітрил 4:1 (c) Тривалість реакції 2 години при рН 12-14, перевірено шляхом аналізу відібраних аліквотних часток методом ЯМР Початкова кількість 4'-хлор-4біфенілкарбоксальдегіду складала 25кг. В очищеному альдегіді 4,4'-ДХБФ не виявлено, а загальний вміст домішок у продукті був знижений з 0,9% до 0,3%. Вихід очищеного альдегіду 22,2 кг (89%). 81595 8