201303. lajstromszámú szabadalom • Eljárás azetidin-származékok előállítására
HU 201303 B A találmány tárgya eljárás azetidin-származékok, különösen azetidin-3-karbonsav-származékok előállítására. A 29 265. számú európai közzétett szabadalmi bejelentés leírja, hogy a 3-karboxi-azctidinek (azeticün-3-karbonsav) és származékai kémiai bibridizáló szerek és hatásmechanizmusuk feltehetőleg azon a képességükön alapszik, hogy a növényekben hím sterilitást idéznek elő. Ebben a leírásban találhatunk a vegyületek előállítására szolgáló eljárás leírását is, amely szerint 3-ciano-N-difenil-metilazetidinből indulnak ki, amely utóbbit ismert módon állítják elő. Bár az eljárás működik, nem ideálisan alkalmas nagyüzemű gyártásra, mivel a nitrogénatomon lévő terjedelmes difenil-metil-csoportot a szintézisnek csak az utolsó lépésében távolítják el és ez azt jelenti, hogy az utolsó lépés kivételével valamennyi lépésben nagy berendezésre van szükség. Ezen felül a kiindulási anyagként használt difenil-metil-amin is viszonylag költséges. A bejelentő 84 15 615. számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban leír egy eljárást azetidin-3- karbonsav előállítására 3,3-bisz(hidroxi-metil)azetidin salétromsavval történő oxidálásával. Feltételezzük, hogy ez a reakció N-nitrozo-azetidin közbenső termékeken keresztül játszódik le. Bizonyos körülmények között előnyös ezen vegyületek képzésének elkerülése, és ezekben az esetekben egy másik oxidálási technológiára van szükség. Azt találtuk, hogy ezt az oxidálást elvégezhetjük oxidált állapotban nikkel segítségével. Ennek megfelelően a találmány szerint (I) általános képletű vegyületeket állíthatjuk elő, ahol Rl jelentése hidrogénatom vagy R2SO2 vagy fenil-CH(R3)- általános képletű csoport ahol R2 jelentése tolil- csoport és R3 jelentése hidrogénatom oly módon, hogy (II) általános képletű 3-hidroxi-metil-azetidin-származékot, ahol R4 jelentése R2SO2 fenil-CH(R3)-csoport és R5 jelentése hidrogénatom, hidroxi-metil-csoport vagy legalább három oxidációs fokú nikkellel reagáltatunk, majd abban az esetben, ha R5 jelentése nem hidrogénatom, a 3,3-dikarbonsav közbenső terméket vagy sóját ismert módon dekarboxilezzük és kívánt esetben olyan vegyületet állítunk elő, amelyben Rí jelentése hidrogénatom a N-atom védőcsoportjának ismert módon történő eltávolításával. Előnyös Rí jelentése tozil- vagy benzilcsoport, mivel ezen csoportok a nitrogénatomot védik, mégpedig úgy, hogy minimálisra csökkentik a nemkívánatos melléktermékek képződését és megkönnyítik a reagensek gyakorlati kezelését. A reagensek kezelését megkönnyíthetjük a savak és bázikus sók egymás közötti átalakításával is. Sókként előnyösek az alkálifémsók, például nátrium- és káliumsók, alkáliföldfémsók, például kálcium-, magnézium- és báriumsók. így például a sók elősegítik az oxidációs termékek könnyebb izolálását, míg a savakat előnyösen dekarboxilezéshez használjuk. Előnyösen, ha Rí helyén hidrogénatomot tartalmazó vegyületet kívánunk előállítani, akkor a védőcsoport eltávolítása a dekarboxilezési lépés után következik. 1 A nikkelt vegyi vagy elektrokémiai úton hozhatjuk a legalább három oxidációs fokú állapotba. Ha vegyi utat alkalmazunk, akkor előnyösen nikkel-peroxiddal dolgozunk, amelyet külön állíthatunk elő vagy in situ képezhetünk hipohalogenit nikkel(II)halogeniddel történő reagáltatásával. A nikkelhalogcnid előnyösen nikkel(II)-klorid és a hipohalogenit előnyösen alkálifém, előnyösen nátriumhipoklorit, -hipobromit, amelyet in situ állíthatunk elő elemi bróm vagy klór alkálifém-hidroxiddal történő reagáltatásával. A reakciót előnyösen 20-30 °C között végezzük. A (II) általános képletű reagens elektrokémiai oxidálását úgy végezzük, hogy egy elektrokémiai cellán keresztül elektromos áramot végeztünk, amely cellának nikkel felületű anódja van és amely a reagenst vizes vezető közegben tartalmazza, előnyösen alkálifém-hidroxidban. Az anód nikkel felületét az elektrokémiai oxidáció előtt elektrokémiailag aktiválhatjuk. Az ilyen aktiválási módszerek az irodalomból jól ismertek. Az egyik ilyen ismert technológia abból áll, hogy elektromos áramot vezetünk a közegen keresztül, mialatt a nikkel érintkezésben van a nikkel(II)-ionokkal és az alkálifém-hidroxiddal. (Trans. Faraday Soc., 51, 1433 /1955/). Különösen előnyös a reakcióhoz az olyan elektrokémiai cella, amelyben az elektródok egy elektrontekercsből, amelyeket az elektródrétegek rugalmas szendvicsének és elektromos szigetelő ritkítórétegek feltekercselésével képezünk, amelyen keresztül áramolhat az elektrolit. Ilyen cellát írnak le a J. Electroanal. Chem. 65,883-900 /1975/ irodalomban. Az elektrokémiai oxidációt előnyösen 1,5-5,0, előnyösen 1,8-3,0 és különösen előnyösen 10-60 °C között változhat és előnyös lehet a 20-60,25-50 és különösen a 35-50 °C közötti hőmérséklettartomány. A magasabb hőmérséklet alkalmazásának az az előnye, hogy a hidrogén könnyen fejlődik anélkül, hogy habzást okozna, és a szobahőmérsékleten vízzel lehet hűteni. Az elektrolitikus reakciót addig folytatjuk, amíg megfelelő össztöltés halad át, előnyösen 6-12 Faraday (57,84-115,7).104 C/mól (II) általános képletű vegyület mólja, előnyösen 8-11, különösen 8,5-9,5 Faraday (77,2-106,4).104 C/mól különösen (81,94-91,ŐS).#mól (II) általános képletű vegyület módja. A (II) általános képletű vegyületet időszakonként adagoljuk az elektrokémiai cellához, de meghatároztuk, hogy a termelés fokozható, hogyha az oxidáció kezdetén 1 adagban adjuk hozzá. A J. Electroanal. Chem. 65, 883-900 /1975/ irodalmi helyen leírt típusú cellán keresztül az áramlási sebesség nem kritikus és például az ossz folyadéktérfogattól függően és a kívánt hőmérséklet függvényében 10-70 liter/óra között változhat. Az elektrolit tartózkodási ideje a cellában előnyösen 10-60 másodperc, rendszerint 30-40 másodperc lehet. Az elektródák lehetnek perforálatlanok, lemezformájúak, vagy előnyösen perforáltak, előnyösen géz vagy hálószerű anyagból. Az átlagsűrűség az oxidálás során megválasztható attól függően, hogy milyen típusú cellát és energiaegységet használunk. A gézelektródok alkalmazásánál általában nagyobb áramsűrűséget alkalmazhatunk. Előnyös a 100-2000 Am'2. Az oxidáció végefelé el-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
