188012. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2,3-dihidro-5,6-difenil-1,4-oxatiin előállítására
1 188 012 2 molekulasúlyú alkoholok a benzoinra számítva aránylag nagy mól% esetén a leghatásosabbak. A reakcióhoz oldószerként különböző 2-8 szénatomos alifás alkoholokat használhatunk. Ezek közül példaként az etanolt, propanolt, butanolt, l-metil-propanolt, 1,3-dimetil-butanolt, oktanolt és izooktanolt említhetjük. Előnyösen propanolt és butanolt használunk. A közömbös oldószer jelenléte nem feltétlenül szükséges, de elősegítheti a reakcióban képződött víz eltávolítását. A vizet kényelmesen eltávolíthatjuk oly módon, hogy a reakcióelegyhez illékony, vízzel nem elegyedő, iners, vízzel azeotróp elegyet képező szert adunk, az előállítást a forrás hőmérsékletén, visszafolyató hűtő alatt végezzük, a kondenzált reakciógőzöket összegyűjtjük, és hagyjuk, hogy a folyadék szétváljon egy vizes és egy azeotrópképző anyagból álló fázisra (például Dean- Stark vízleválásztó feltétben), és csak az utóbbi fázist vezetjük vissza a reakcióelegybe. Erre a célra megfelelő oldószer a benzol és a toluol, vagy az alkohol (például a butanol) maga is szolgálhat azeotrópképzőként. A reakcióelegyből a vizet más módon is eltávolíthatjuk; például úgy, hogy a kondenzált gőzt közömbös szárítószerrel, például vízmentes granulált magnézium-szulfáttal hozzuk érintkezésbe, mielőtt a reakcióelegybe visszavezetjük. A reakcióelegyben a katalizátor a reagált benzoin grammjára számítva, 0,0001 és 0,1 g közötti mennyiségben van jelen. A katalizátor előnyös mennyisége 0,005 és 0,02 g között van a benzoin 1 g-jára számítva. Alkalmas katalizátorok az aromás szulfonsavak (például a p-toluol-szulfonsav, 4-bróm-benzol-szulfonsav, benzol-szulfonsav és naftalin-szulfonsav), melyek közül a legelőnyösebb a toluol-szulfonsav. A reakciót szakaszosan vagy félfolyamatosan végezhetjük. Ha az előbbi eljárást alkalmazzuk, a reakció kezdetén a teljes benzoin, 2-merkaptoetanol és katalizátor mennyiséget a reaktorba helyezzük. Ha az utóbbit alkalmazzuk, akkor a benzoin és a katalizátor teljes mennyiségét, de a 2-merkapto-etanolnak csak egy részét helyezzük a reaktorba a reakció elején, a reakcióelegyet forrásig melegítjük, és a megmaradó 2-merkapto-etanolt a reakció során fokozatosan adagoljuk. A víz eltávolítására a fentebb leírt azeotróp desztilláció az előnyös módszer. Kereskedelmi minőségű kiindulási anyagok, így benzoin és 2-merkapto-etanol elfogadhatók. A folyékony halmazállapotú reakcióelegyből a 2,3-dihidro-5,6-difenil-l,4-oxatiint (I) a szokásos módszerekkel nyerhetjük ki, így például a reakcióelegyet lehűtjük és a termék kikristályosodik, vagy az oldószert vákuumban eltávolítjuk, és a nyersterméket oldószerből, például izopropanolból átkristályosítjuk. Bármelyik folyamat során keletkezett maradékot a következő sarzshoz adhatjuk, hogy tovább javítsuk a termék kinyerésének hatásfokát, és csökkentsük a hulladék mennyiségét, mint azt a példákban leírtuk. A találmány szerinti eljárás néhány fontos elönynyel rendelkezik. Csak egy kémiai lépést foglal magába, amely egyszer beállított reakciókörülmények között megvalósítható. A benzoinon és 2-merkapto-etanolon kívüli reagensek költségét, például a szulfuril-kloridét, elimináltuk. A benzoin sokkal könnyebben hozzáférhető és olcsóbb, mint a dezoxibenzoin, amely a 4 020 168. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás kiindulási anyaga. A reakció termékei a kívánt 1,4-oxatiin és a víz. Nincs ekvimoláris menynyiségben keletkező reakciótermék, például kéndioxid vagy hidrogén-klorid, amit a környezet védelme miatt fel kell dolgozni. Nincsenek vizes mosófolyadékok a szervetlen vagy szerves melléktermékek (amelyek a reakció lefutását vagy a termék kinyerését befolyásolhatják) eltávolítására. Nem bonyolult a kívánt terméket szennyező kiindulási anyag eltávolítása, és nincsenek 2-merkapto-etanolból képződő polimerek, mint a Marshall és Stevenson által leírt eljárásnál. Az eljárás gyakorlatban jól alkalmazható, és ipari gyártásra nagyon megfelel. A további előnyeit a leírásban már ismertettük. Az alkanol feltehetően több, mint egyszerű közömbös oldószer, de ezt a szerepet is játszhatja. A kívánt termékké nem alakult benzoin nyilvánvalóan más vegyület formájában van jelen, feltehetően az alkohollal képezett étere alakjában. Az alkanol valószínűleg a 2-merkapto-etanollal is reagál, megakadályozva ily módon a 2-merkaptoetano! polimer képződését. 1. példa 106 g (0,5 mól) benzoint, 43 g (0,55 mól) 2-merkapto-etanolt és 5 g p-toluol-szulfonsavat (pTSA) egy kétliteres, háromnyakú lombikba helyezünk. 1200 ml n-butanolt adunk hozzá és az elegyet mechanikus keverővei keverjük. A reakcióelegyet forraljuk, és a desztillátumot kettős falú, porcelándarabkákkal töltött oszlopon (18*3/4 in) engedjük keresztül. Az oszlop tetejére Dean-Stark csapdát helyezünk, hogy a vizes réteg és a butanol-víz azeotrópréteg elkülönülését segítse. Miután a víz képződése megszűnik, a desztillációt lassan folytatjuk, míg az oszlop tetején a gőz hőmérséklete a 117-118 °C-ot, a száraz n-butanol forráspontjának hőmérsékletét eléri. A reakcióelegyet hütjük, és beoltjuk, és a kivált kristályos terméket szűrjük. A szűrletet visszatápláljuk a reaktorba további benzoinnal, 2-merkapto-etanollal és pTSA-val, a fentiek szerint. Annyi butanolt adunk az elegyhez, amennyivel a kezdeti mennyisége az első reakció során csökkent. Ha az eljárást ötször megismételjük, a 2,3-dihidro-5,6-difeml-l,4-oxatiint 76%-os hozammal kapjuk. Hozam (g) Hozam (%) Op. (%) Reakcióidő (óra) 1. reakció 39 30,7 61-2 9 2. reakció 129 101,6 62-63 9,5 3. reakció 106 83,5 62-3 8 4. reakció 79 62,2 62-3 7,5 5. reakció 119 93,7 60-2 5,5 6. reakció 108 85,0 61-2 4 összesen 580 76 5 10 15 20 25 30 3b 40 45 50 55 60 65 3
