190797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 3,3-dimetil-glutársav vagy észtereinek előállítására
1 190 797 2 A találmány tárgya eljárás 3,3-dimetil-glutársav vagy észtereinek előállítására. A 3,3-dimetil-glutársav és észterei peszticid hatóanyagok előállításában intermedierként használhatók fel (28 13 341 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat), de kenőolajok adalékaként is alkalmazzák őket (2 971 915 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). A 3,3-dimetil-glutársav előállításához az irodalomból különböző módszerek ismertek. G. Komppá (Ann. 368, 126 [1909]), W. T. Smith és G. L. McLeod (Org. Synthesis 31, 40 [1951]), valamint J. Walker és J. K. Wood (J. Chem. Soc. 89, 598 [1906]) arról számolnak be, hogy a dimedon (5,5- dimetil-1,3-ciklohexándion) nátrium-hipoklorittal végzett oxidálása útján 3,3-dimetil-glutársavat kaptak. L. P. Vinogradova és munkatársai (Chem. Abstr., 56, 338 [1962]) és K. Ruhl (Z. für Naturf. 4B, 199 [1949]) a dimedon hidrogén-peroxidos oxidálását írják le. Mindkét eljárásnak megvan a maga hátránya: az első módszer nagymennyiségű hipoklorit-oldatot igényel és sok szervetlen mellékterméket eredményez, míg a másik módszer anyagköltsége a hidrogén-peroxid magas ára miatt tetemes. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel olcsó kiindulási anyagból a 3,3-dimetilglutársav nagy tisztaságban állítható elő és utólagos tisztítása nem szükséges. A találmány szerint ezt a célt úgy érjük el, hogy dimedonból ózonnal ózon-adduktumot képezünk, és ezt az adduktumot hidrolízissel 3,3-dimetilglutársavvá vagy alkoholízissel annak észterévé alakítjuk. Amennyiben a 3,3-dimetil-glutársavat akarjuk előállítani, az ózon-adduktumot célszerűen meleg, előnyösen forró víz segítségével hidrolizáljuk. Amennyiben a végtermék a 3,3-dimetil-glutársav valamelyik észtere, az ózon-adduktumot észterképződés közben valamilyen ásványi sav jelenlétében alkohollal bontjuk. Az alkalmazott alkohol az észterező komponensként kívánt alkohollal egyezik. Az ozonolízist célszerűen - 80 °C és + 40 °C, előnyösen - 10 °C és +20 °C közötti hőmérsékleten végezzük. A reakcióidő főleg az ózon-generátor teljesítményétől függ. 0,5-5 óra az átlagos reakcióidő. A kiindulási anyagként alkalmazott dimedon lehet valamely 3,3-dimetil-5-oxo-hexánsavészter nátrium-alkoholáttal képzett ciklizációs terméke; ilyenkor az előállítási reakcióelegy alakjában viszszük reakcióba. Amennyiben elkülönített dimedonból indulunk ki és valamely 3,3-dimetil-glutársavésztert akarunk előállítani, az alkohol helyett egyéb oldószereket alkalmazhatunk azzal a megszorítással, hogy az oldószer a reakció körülményei között alkoholokkal és észterekkel nem reagálhat. Alkalmas oldószerek például az alábbiak : észterek (pl. etilacetát), klórozott szénhidrogének (így metilén-klorid) vagy szénhidrogének. Ha a felsorolt oldószerek valamelyikét használjuk, a dimedon-ózon-adduktum képződése után a szükséges alkoholt külön adagolnunk kell. Amennyiben a kívánt termék a 3,3-dimetilglutársav, az ozonolízist és a hidrolízist követően a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük, majd éterrel extraháljuk és az extraktumból az étert elpároljuk. Szárítás után fehér, kristályos nyers dimetilglutársavat kapunk. A tennék tisztasági foka 85% ; kevés toluollal és hexánnal mosva a tisztaságot 98%-ra fokozhatjuk. A szürletből csekély mennyiségű 3,3-dimetilglutársav-monometilészter különíthető el és vezethető vissza a folyamatba. Ha ezt a felhasználható mellékterméket is figyelembe vesszük, az eljárás szelektivitása 90-91%. Ha termékként a 3,3-dimetil-glutársav valamelyik észterét kívánjuk előállítani, az ózon-adduktumot katalitikus mennyiségű ásványi sav jelenlétében alkohollal reagáltatjuk. Az alkoholt legkésőbb az ózon-adduktum képződése után adagoljuk az elegyhez. Az alkoholízis befejeztével az oldatot szobahőmérsékletre hűtjük, valamilyen bázissal, például alkoholos nátrium-hiidroxid-oldattal semlegesítjük és desztillálással feldolgozzuk. A 3,3-dimetilglutársav diészterei több, mint 97%-os tisztasággal képződnek. 1. példa 4,8 fémnátriumot 100 ml vízmentes metanolban feloldunk és az oldatot reflux-hőmérsékletre melegítjük. Az oldathoz 30 perc alatt 30,0 g 98,1%-os 3,3-dimetil-5-oxo-hexánsav-metilésztert (előállítva izoforónból és ózonból) csepegtetünk, és az elegyet visszafolyató hűtő alkalmazásával 2 órán át forraljuk. Lehűlés után az elegyet tömény kénsavval pH 2-re savanyítjuk, és a kicsapódott nátrium-szulfátot kiszűrjük (a szűrést 2,0 g, a szűrést elősegítő anyag, pl. Clarcel Typ Die 3 adagolásával megkönnyíthetjük). A szűrő maradékot 100 ml metanollal kimossuk. A kapott oldat az elemzés alapján 22,64 g dimedont tartalmaz. Ezt a metanolos dimedon-oldatot -2°C és 0'C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd telítésig mintegy 4% ózont tartalmazó oxigénáramot vezetünk az oldaton keresztül, az ózon-adduktum előállítása céljából. Az ozonolízis befejeztével az ózon-adduktum oldatát 200 ml forró vízbe csepegtetjük, és az elegyet visszafolyató hűtő alkalmazásával 3 órán át forraljuk. A hidrolízis után az elegyet szobahőfokra lehűtjük, 80-80 ml éterrel háromszor extraháljuk, az extraktumokat bepároljuk és a nyers 3,3-dimetilglutársav kristályait szárítjuk. A termék gázkromatográfiailag meghatározott tisztasága 85%. A nyers 3,3-dimetil-glutársavat üvegszűrőn 20 ml toluollal 20 ml hexánnal mossuk. Utána a termék 98%-os. Szárítás után 21,83 g 98,0%-os 3,3-dimetil-glutársavat kapunk fehér kristályok alakjában, op.: 100,5-101,5 °C. A dimedonra vonatkoztatott hozam 82,7%, a kiindulási 3,3-dimetil-5-oxohexánsav-metílészterre számított hozam 78,1%. Melléktermékként 2,28 g 3,3-dimetil-gIutársavmonometilészter képződik, amelyet visszavezethetünk a szintézisbe. Ennek figyelembevételével a reakció szelektivitása (a reakcióba lépett 3,3-dimetil-5-oxo-hexánsav-metiléterre számítva) 95,8 %. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ?
