Спосіб одержання 4-форміл-пара-терфенілу

1. Спосіб отримання 4-форміл-пара-терфенілу формули 2 (19) 1 3 61279 4 чних та неорганічних препаратів, часто за дорогою користь отримання істинного 4-форміл-параціною. терфенілу, тому що із літературних даних та теорії До недоліків методу відноситься дуже малий будови органічних сполук відомо, що введення вихід кінцевого продукту реакції (4%). В органічноелектроноакцепторних замісників (яким і є форміму синтезі такі виходи називаються слідовими, а льний замісник) в молекулу пара-терфенілу виклисамі методи не знаходять широкого практичного кає появу жовтого забарвлення, причому чим сизастосування. Крім того, до недоліків методу слід льніша електроноакцепторна дія замісника, тим віднести використання в реакції токсичних газопоглибше (тобто жовтіше) забарвлення. дібних (CO та НСl) і твердих (АlСl3 та СuСl2) реагеІдентифікація будови 4-форміл-парантів, забрудненість кінцевого продукту вихідним терфенілу не спектральними, а хімічними методареагентом - пара-терфенілом завдяки тому, що ми, що і було зроблено авторами другого аналога, його беруть в надлишку (в 2,5 рази більше, ніж цілком логічна, але не підтверджує істинну будову потрібно за реакцією). Стоки після цього процесу кінцевого продукту. Наявність у суміші навіть слімістять в собі велику кількість кислих солей. Усі ці дових кількостей 4-форміл-пара-терфенілу дасть перелічені недоліки відомого способу отримання можливість утворення продуктів, що являються 4-форміл-пари-терфенілу роблять його нетехнолоякісною реакцією на формільну групу, а саме гідгічним. разони і альдазіни, що і було зроблено авторами. Відомий також спосіб отримання 4-формілОднак якісна реакція не являється показником пара-терфенілу, що складається із семи стадій чистоти та повноти утворення потрібного продукту. [Drefahl G., Thalmann К. J. Prakt. Chem., 20, 56, Ця умова необхідна, але не достатня для іденти(1963); Wulff G., Lauer Μ., Disse В. Chem. Ber., 112, фікації будови речовини. 2854 (1979)]. І, нарешті, вказана авторами температура 1. На першій стадії отримують 1-феніл-4-(nплавлення 4-форміл-пара-терфенілу, що складає толіл)бутадієн із n-толілоцтової кислоти, коричного 203-204°С (у авторів способу за першим аналогом альдегіду та оксиду свинцю. Час реакції 13 годин температура плавлення складає 195°С), говорить [Drefahl G, Plotner G. Chem. Ber., 91, N6,1288 про те, що продукт, одержаний за способом друго(1958)]. го аналога являє собою суміш переважно 4-метил2. На другій стадії одержаний 1-феніл-(nпара-терфенілу (т. пл. 207-208°С) та 4-формілтоліл)бутадієн нагрівають при 140°С з малеїновим пара-терфенілу (т. пл. 195°С) в невеликій кількості, ангідридом упродовж 30 хвилин. Продукт перекрищо і дає таку депресію температури плавлення сталізовують з оцтової кислоти. (203-204°С). Останню автори другого аналога і 3. Утворений 3-феніл-6-(nприймають за істинну температуру плавлення 4толіл)тетрагідрофталевий ангидрид нагрівають з форміл-пара-терфенілу. Можливо, за рахунок 4елементарною сіркою при температурі 240-300°С метил-пара-терфетлу, що не прореагував в реаквпродовж 15 хвилин. Отримують 3-феніл-6-(nції, вказаний авторами другого аналога вихід кінтоліл)фталевий ангідрид, який перекристалізовуцевого продукту такий великий, що складає 55%. ють із ксилолу або оцтової кислоти. У разі одержання 4-форміл-пара-терфенілу за 4. Заміщений фталевий ангідрид, що отримацим способом на першій стадії утворюються отно на попередній стадії, нагрівають у хіноліні в руйні солі свинцю, що переходять в стічні води. Це присутності карбонату міді при температурі 180потребує додаткової утилізації стоків - операції, 190°С впродовж 3 годин. 4-Метил-пара-терфеніл, що дорого коштує, довготривалої з додатковими що утворений, очищають вакуумною сублімацією матеріальними витратами. при температурі 100°С і тиску 0,01мм рт. ст. ПереНедоліком відомого другого способу є також кристалізовують послідовно із оцтової кислоти і те, що він являє собою тривалий за часом (з ураксилолу. хуванням перекристалізацій кожного проміжного 5. На п'ятій стадії бромуванням 4-метил-парапродукту на всіх технологічних стадіях цей процес терфенілу N-бромсукцинімідом у сухому ССl4 в займає приблизно сім днів), трудомісткий, багатоприсутності каталізатора - пероксиду бензоїлу стадійний технологічний процес, пов'язаний з вишляхом кип'ятіння впродовж 8 годин одержують 4діленням та очисткою проміжних продуктів (оцтобромметильне похідне пара-терфенілу. вий альдегід, хінолін). 6. Уротропінову сіль 4-бромметил-параЦей спосіб є найбільш близьким за технічною терфенілу одержують на наступній стадії шляхом суттю до способу, що пропонується, і вибраний нагрівання бромметилзаміщеного пара-терфенілу нами в якості прототипу. з уротропіном в середовищі хлороформу. ПерекЗадача винаходу складається в розробці прористалізовують із диметилформаміду. стого, доступного способу одержання 4-форміл7. На останній стадії уротропінову сіль гідроліпара-терфенілу, який дозволив би за рахунок змізують в оцтовій кислоті з утворенням 4-формілни стадії синтезу 4-бромметилзаміщеного парапара-терфенілу. Вихід кінцевого продукту складає терфенілу та використання інших нетоксичних і 55%, рахуючи на 4-метил-пари-терфеніл. Темпепожежонебезпечних компонентів скоротити проратура плавлення 203-204°С. Продукт безколірний цес, зменшити кількість технологічних стадій, підпісля перекристалізації із оцтової кислоти. вищити вихід і якість як проміжних, так і кінцевого Будову 4-форміл-пари-терфенілу не підтверпродуктів та знизити кількість виробничих стоків. джено спектральними даними, що дає підставу Поставлена в основу цього винаходу задача мати сумнів у чистоті і ідентичності цього продукту. вирішується тим, що у способі одержання 4Крім того, вказівка авторів другого аналога на те, форміл-пара-терфенілу, який включає синтез 4що продукт не має кольору, також свідчить не на бромметилзаміщеного пара-терфенілу в органіч 5 61279 6 ному розчиннику, обробку його уротропіном у хлоВ таблиці 1 наведено способи реалізації синроформі та гідроліз уротропінової солі, що утворитезу 4-форміл-пара-терфенілу. У таблиці 2 подано лася, в оцтовій кислоті до одержання кінцевого зрівняльні дані способу, що заявляється, прототипродукту, згідно винаходу, синтез 4пу та відомого другого аналога. бромзаміщеного пара-терфенілу проводять безпоНижче наведено приклади конкретного викосереднім бромметилуванням пара-терфенілу реанання першої стадії - бромметилування парагентом складу, що вміщує бром у вигляді іонів і терфенілу і способу в цілому. утворює в процесі реакції бромметильну групу, і Приклад 1. До тригорлої колби, ємністю 2л, процес проводять при кипінні реакційної маси в яка обладнана зворотним холодильником, механільодяній оцтовій кислоті впродовж 4,5-5 годин з чною мішалкою і краплинною лійкою, засипають післяслідуючим витримуванням у цих умовах до 230г (1М) пара-терфенілу, 34,5г (1,75М) парафорповного проходження реакції бромметилування і мальдегіду, 155г (1,5М) бромистого натрію, 800мл утворення 4-бромметилзаміщеного паральодяної оцтової кислоти. Суміш нагрівають на терфенілу. водяній бані, що кипить (температура реакційної В якості реагента, що бромметилує, викориссуміші у колбі ~95°С). При інтенсивному перемішутовують склад, який вміщає параформальдегід ванні додають впродовж 5 годин суміш: 130мл (1,15М), суміш сірчаної й льодяної оцтової кислот, Н2SO4 та 70мл льодяної оцтової кислоти. Після що взято у співвідношенні за масою 1,85:1, та додавання суміші кислот реакційну масу витримубромистий натрій (1,5М) відносно вихідного парають в цих умовах впродовж 20 годин до повного терфенілу (1М). Цей склад компонентів здатний в проходження реакції бромметилування. Суміш процесі реакції утворювати бромметильну групу, охолоджують, промивають водою до зникнення яка і бромметилує пара-терфеніл. Розроблені запаху оцтової кислоти, сушать. умови реакції дозволяють безпосередньо вводити Вихідні дані: вихід 272г (84%), Т. пл. 198бромметильну групу в молекулу пара-терфенілу 199°С. таким чином, що реакція проходить повністю з Елементний аналіз - знайдено %: Br 24,5. утворенням монобромметилзаміщеного параС19Н15Вr терфенілу. Обчислено %: Br 24,75 Заявляємий спосіб прямого бромметилування Приклад 2. Синтез проводять аналогічно припара-терфенілу в сполученні з розробленими умокладу 1. Змінення у методиці в тому, що було змевами синтезу дозволяє скоротити тривалість проншено мольні співвідношення компонентів реакції цесу утворення основного продукту до трьох стабромметилування - параформальдегіду й бромисдій. За рахунок повного проходження реакції того натрію, а також співвідношення кислот - сірбромметилування вдається підвищити вихід кінцечаної та оцтової. Вихідні дані приведено в таблиці вого продукту до 70% та його якість. 1. За способом, який пропонується, основний Приклади 3-4. Синтези проведено аналогічно продукт - 4-форміл-пара-терфеніл - вже в резульприкладу 1. Проводилося варіювання кількостей таті синтезу отримується достатньо чистим і не компонентів, що використовувалися при реакції вимагає додаткових перекристалізацій і, таким бромметилування - параформальдегіду та бромичином, додаткових витрат реактивів. стого натрію при постійному співвідношенні кислот Одержаний на першій стадії 4- сірчаної та оцтової. Вихідні дані наведено в таббромметилзаміщений пара-терфеніл вводять до лиці 1. реакції з уротропіном у хлороформі. Впродовж 2Приклад 5. Синтез проводили аналогічно при2,5 годин реакція проходить повністю з утворенкладу 1. Змінення у методиці полягає в тому, що ням уротропінового комплексу, який на першій змінено всі технологічні параметри реакції: час стадії гідролізують в розбавленій оцтовій кислоті бромметилування зменшено від 5 до 3 годин; змевпродовж 2-2,5 годин з додаванням соляної кислоншено співвідношення компонентів, що бромметити і подальшим кип'ятінням впродовж 10-15 хвилують - параформальдегіду та бромистого натрію, лин до утворення 4-форміл-пара-терфенілу. й співвідношення кислот - сірчаної та оцтової; виЗагальна тривалість технологічного процесу тримування реакційної суміші при температурі складає від 30 до 36 годин. Вихід кінцевого проду95°С зменшено з 20 до 15 годин. Дані таблиці 1 кту складає 66-70%. Температура плавлення показують, що такі зміни дуже суттєво познача195°С. ються не тільки на виході продукту бромметилуСтоки хлороформу, що утворюються на другій вання (34%), але й на його якості - елементний стадії процесу, можна з успіхом регенерувати й аналіз брому показує, що реакція пройшла лише використовувати повторно у наступному синтезі. на 50%. Вихідні дані наведено в таблиці 1. На цій стадії заявляємий спосіб має майже безвідПриклади 6-8. Синтези проведено аналогічно ходну технологію. прикладу 1. При постійному співвідношенні компоНа першій та третій стадіях реакції стоки оцтонентів, що бромметилують, - бромистого натрію і вої кислоти, що утворюються, розбавляють водою параформальдегіду та постійному співвідношенні і утилізують. суміші кислот варіювався час бромметилування Таким чином, спосіб одержання пара(3-5 годин) та час витримування суміші при темпетерфенілу, що пропонується, дозволяє не тільки ратурі 95°С (10-20 годин). Як показують дані табповністю виключити використання токсичних розлиці 1, зменшення часу витримування від 20 до 10 чинників (хінолін, оцтовий альдегід), як за спосогодин знижує і вихід бромметильного заміщеного бом прототипом, але і мінімізувати шкідливі стоки пара-терфенілу та його якість (зрівняй приклади 1 і виробництва. 8). Зменшення часу бромметилування від 5 до 3 7 61279 8 годин при всіх постійних параметрах (приклади 1 і Обчислено %: Br 17,27 6) дає такий же негативний результат. При всіх Стадія IIІ - розклад уротропінової солі, одерпостійних параметрах реакції зменшення часу жання 4-форміл-пара-терфенілу. бромметилування (від 5 до 4,5 годин) лише незнаУротропіновий комплекс (16г) розчиняють у чно зменшує вихід реакції та якість продукту (зрів350мл льодяної оцтової кислоти й кип'ятять 10 няй приклади 1 і 7). хвилин. Додають до киплячого розчину 125мл воПриклад 9. Синтез проводять аналогічно приди. Суміш кип'ятять ще 2-2,5 години, додають кладу 1. 4-Бромметил-4-пара-терфеніл, який 35мл соляної кислоти, нагрівають 10-15 хвилин. отримано на І стадії, після виділення із реакційної При охолодженні випадають світло-жовті кристали суміші підлягає додатковій перекристалізації із 4-форміл-пара-терфенілу, який фільтрують, протолуолу. Як показують дані таблиці 1 (аналіз на мивають водою, сушать. Продукт достатньо чисвміст брому), перекристалізація 4-бромметилтий, не потребує додаткового очищення та може пара-терфенілу не призводить до суттєвих змін бути з успіхом використаний у препаративному якості продукту і, таким чином, додаткова очистка органічному синтезі. продукту недоцільна. Вихідні дані: вихід 6,8г (69,7%). Т. пл. 195°С. Приклад 10. Синтез проводять аналогічно приСтруктуру 4-форміл-пара-терфенілу підтверкладу 1. Змінення у методиці полягає у тому, що джено також спектральними методами. Спектразмінено бромвмісний реагент- калій бромистий при льні дані: всіх постійних технологічних параметрах. Дані зміСпектр ядерного магнітного резонансу (ЯМР) ни суттєво не позначаються на протіканні реакції виміряно на спектрометрі VARIAN Mercury VX-200 бромметилування і якості кінцевого продукту (200МГц) в дейтерованому диметилсульфоксиді (табл.1). (ДМСО-d6), внутрішній стандарт - тетраметилсиПриклад 11. Змінення у методиці полягає у лан (ТМС);  (м.д.): 7,24-8,15 (Ar-H, м, 13Н), 10,06 тому, що змінено склад бро-мметилувального реа(СНО, с, 1Н) (див. Фіг.1, де представлено весь генту: замість суміші параформу і бромистого наспектр ЯМР і Фіг.2 - його фрагмент у збільшеному трію або калію беруть дібромметиловий ефір і вигляді). цинк хлористий. ІЧ-спектр виміряно на IЧ спектрометрі UR-20 в -1 До тригорлої колби, ємністю 2л, що обладнана таблетках КВr, в області 700-3800см . -1 зворотним холодильником, механічною мішалкою і С=О=1710см . краплинною лійкою, вносять 150мл сірчаної кислоДані таблиці 2 показують, що спосіб, що заявти і впродовж 1 години 230г (1М) пара-терфенілу. ляється, має низку суттєвих переваг в зрівнянні з Реакційну масу нагрівають до 60°С і при цій темпрототипом і відомим другим способом і дозволяє: пературі повільно впродовж 4,5 годин додають а) підвищити вихід кінцевого продукту (до 66200г (1,5М) хлориду цинку і 306г (1,5М) дібромме70%) в зрівнянні з прототипом (55%) і відомим тилового ефіру. Температуру підвищують до 80°С і способом (4%); в цих умовах витримують реакційну суміш 3 годиб) зменшити кількість технологічних стадій сини до повного проходження реакції бромметилунтезу до трьох (у прототипа 7 стадій); вання, а потім виливають на 1кг льоду так, щоб в) скоротити тривалість процесу від 168 годин температура не перевищувала 10°С. Суміш охо(за прототипом) до 30-36 годин не тільки за рахулоджують, фільтрують, промивають водою до нейнок зменшення кількості стадій реакції, але і за тральної реакції на лакмус, сушать. рахунок відсутності потреби у очищенні проміжних Вихідні дані: вихід 233г (72%). Т.пл. 196 -198°С продуктів на кожній технологічній стадії синтезу (як Елементний аналіз - знайдено % Вr: 24,81. у разі прототипу); С19Н15Вr. г) покращити якість 4-бромметил-параОбчислено % Вr: 24,75. терфенілу (проміжного продукту на І стадії) шляДаний спосіб реалізації стадії бромметилуванхом розробки умов синтезу, що дозволяють вихідня пара-терфенілу також виявляється позитивним: ному пара-терфенілу повністю вступати до реакції продукт бромметилування одержують достатньо бромметилування та одержувати продукт з вихочистим і з великим виходом. дами 75-84%, рахуючи на пара-терфеніл; Стадія ІІ - одержання уротропінового комплекд) використовувати у синтезі доступні речовису 4-бромметил-пара-терфенілу. ни, що випускаються вітчизняною промисловістю; У тригорлій колбі ємністю 1л, яка обладнана є) забезпечити відсутність у синтезі токсичних, зворотним холодильником, механічною мішалкою, вибухових та легко займистих речовин, що робить краплинною лійкою, розчиняють 30г (0,09М) 4спосіб не тільки технологічним, але і доступним бромметил-пара-терфенілу в 300мл хлороформу. для використання як у лабораторіях, так і у промиДо цього розчину при кип'ятінні та інтенсивному слових умовах; перемішуванні додають розчин 15г (1,07М) урож) значно зменшити шкідливі стоки за рахунок тропіну в 270мл хлороформу. Зараз же спостерірегенерації та повторного застосування хлорофогається випадання жовтуватого осаду. Реакційну рму й утилізації водних оцтовокислих розчинів. суміш перемішують при кип'ятінні ще 2-2,5 години. Спосіб, що заявляється, знаходиться на стадії Гарячий розчин відфільтровують, осад на фільтрі лабораторної розробки і може бути легко здійснепромивають 30мл гарячого хлороформу, сушать. ний у промисловості з невеликими витратами. Вихідні дані: вихід 29г (67%). Знайдено %: Br 16,84. С25Н27N4Вr. 9 61279 10 Таблиця 1 Вихідні дані на стадії І - бромметилування пара-терфенілу Співвідношення Елементний аналіз на Час кислот вміст Вr, % бром Вихід Температура Приклади метилу реакції, реакції,°С % H2SO4 СН3СООН Обчислено Знайдено Натрію бро- Параформу, вання, склад година мистого, моль моль 1 1 1,15 5 130 70 24,76 24,6 2 1 1 5 95 46 115 62 24,76 15,1 3 Параформ 1,5 1,15 5 95 51 130 70 24,76 14,8 4 Натрій бромистий 1 1 5 95 56 130 70 24,76 18,1 5 Суміш сірчаної і льодяної 1 1 3 95 34 115 62 24,76 12,1 оцтової кислот 6 1 1,15 3 95 58 130 70 24,76 12,8 7 1 1,15 4,5 95 75 130 70 24,76 22,6 8 1 1,15 5,5 95 32 130 70 24,76 12,4 9 4-Бромметил-пара-терфеніл одержано аналогічно прикладу 1; додатково 24,76 24,7 очищений перекристалізацією із толуолу 10 Параформ 1 1,15 5 95 78 130 70 24,76 24,62 Калій бромистий Суміш сірчаної і льодяної оцтової кислот 11 Дібромметиловий ефір 1* 1** 4,5 60-80 72 150 24,76 24,81 Цинк хлористий Бромметилувальний Співвідношення * - кількість хлористого цинку ** - кількість дібромметилового ефіру Таблиця 2 Порівняльні дані способу отримання 4-форміл-пара-терфенілу, що заявляється, прототипу та відомого способу Кількість ста- Вихід кінцевого Т. пл., Тривалість син- Застосування токсичних, вибухових дій реакції продукту, % °С тезу, годин та легко займистих реагентів Спосіб, що заявляється Прототип Відомий спосіб 3 66-70 7 55 1 4 195 203204 195 30-36* 168** 10 не застосовуються пероксид бензоїлу, РbО, хінолін, оцтовий альдегід Газоподібні CO, ПСl * - очистка проміжних продуктів на кожній технологічній стадії не потребується; ** - з урахуванням очистки проміжних продуктів на кожній технологічній стадії. 11 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 61279 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601