Метил 5-бромлевулинат (CAS 53856-93-2)

синтетические методики, разработанные и опробованные авторами - посетителями форума ChemPort.Ru
Ответить
Medz
Сообщения: 647
Зарегистрирован: Ср авг 15, 2007 10:33 pm

Метил 5-бромлевулинат (CAS 53856-93-2)

Сообщение Medz » Пн апр 18, 2016 10:02 pm

5-метилбромлевулинат (C(C(CCC(OC)=O)=O)Br) получают из левулиновой кислоты бромированием в метаноле по модифицированной методике из патента [1]. Отличие от методики [1] заключаеся в двустадийном прибавлении брома. Методика отделения целевого продукта методом низкотемпературной кристаллизации отличается от [1] незначительными деталями.
2.jpg
Левулиновая кислота, Acros, CC(CCC(O)=O)=O
Бром, Русхим, какой был.
Метанол (со склада)
Хлористый метилен, ч, Компонент-реактив
Нефрас 80/120, Компонент-реактив
Диэтиловый эфир (со склада)
Диизопропиловый эфир, твс, Компонент-реактив

Реакцию проводят в колбе на 1 л снабженной мешалкой и обратным холодильником.
Растворяют 60 г левулиновой кислоты в 240 мл метанола, и к раствору добавляют 8 г брома. Нагревают раствор до 50-60°, при этом реакция бромирования быстро, в течение нескольких секунд, завершается, и окраска брома полностью исчезает. Из-за незначительного количества брома риск бурного вскипания реакционной массы отсутствует (примечание 1).
Охлаждают смесь до 20° и помещают в колбу термометр от 0 до 50°, погруженный в реакционную массу и присоединяют к колбе капельную воронку.
В течение 15 минут прикапывают к реакционной смеси 74,6 г брома. Температуру при этом поддерживают в диапазоне 20-28°. Под колбой на подъемном столике размещают плошку с холодной, но не ледяной водой. Колба не касается поверхности воды.
Перемешивают смесь до полного исчезновения окраски брома (примечание 2). Температуру поддерживают в диапазоне 25-28°, периодически охлаждая колбу, поднимая столик с плошкой. Температура реакционной смеси постоянно растет. При этом в течение первого часа реакции рост температуры от 25 до 28 градусов занимает 40 минут, затем реакция начинает ускоряться и охлаждать приходится все чаще. Если при достижении температуры 28 градусов, реакционную смесь охладить до 25 градусов, то второе охлаждение потребуется через 20 минут, третье через 15 и т.д. Особенно быстро реакционная смесь греется, когда реакционная смесь начинает светлеть и окраска сменяется с бурой на светло-желтую. Реакция полностью завершается через 2 часа 10 минут – 2 часа 15 минут. При этом происходит полное исчезновение окраски брома. После завершения реакции бромирования температура реакционной смеси не меняется и смесь можно оставлять на продолжительное время (примечание 3) без присмотра.
После обесцвечивания смеси, охлаждают смесь льдом до 10°, добавляют к ней 250 мл воды, перемешивают 10 минут и отделяют органический (нижний) слой. Водный слой экстрагируют 3х40 мл хлористого метилена. Объединяют органические экстракты и промывают их насыщенным раствором бикарбоната натрия и насыщенным раствором хлорида натрия и сушат сульфатом натрия. Отгоняют летучие вещества на роторном испарителе.
Выделение целевого продукта.
Для выделения целевого продукты используют метод низкотемпературной кристаллизации. Для этого сначала подготавливают охлажденную воронку. В воронку для фильтрования № 3 помещают фильтровальную бумагу, смоченную водой, затем через эту воронку фильтруют небольшое количество метанола (иначе вода замерзнет) и помещают воронку с фильтром в морозильник с температурой -30°...-40° на пару часов (обязательно!!).
Остаток после отгонки растворителей смешивают в стакане с 200 мл нефраса. При этом продукты бромирования в нефрасе полностью не растворяются, образуя нижний слой. Добавляют при перемешивании небольшими порциями диэтиловый эфир, до тех пор, пока не прозрачный однородный раствор. Требуется около 100 мл эфира. Вместо диэтилового эфира можно использовать метилтретбутиловый, но диэтиловый лучше.
Подготавливают охлаждающую баню. Я использовал изопропанол, охлажденный жидким азотом. Охлаждают смесь в стакане до
-30°...-40°, растирают выпавший осадок стеклянной палочкой, и выдерживают смесь при этой температуре 20 минут. Во второй стакан помещают смесь 50 мл нефраса и 25 мл эфира. Этот стакан также охлаждают на бане.
Отфильтровывают выпавший в первом стакане осадок, используя предварительно охлажденную воронку. Промывают осадок охлажденным раствором из второго стакана. Полученный осадок размещают на полиэтиленовом пакете, помещенном в тарелку, и сушат на воздухе, до тех пор, пока вещество не начнет плавиться. При температуре воздуха в комнате 22 градуса сушка может длиться около 2 часов. Переносят вещество вместе с полиэтиленом в стакан и помещают его в холодильник. Получают около 30 г метилового эфира 5-бромолевулиновой кислоты с чистотой 98-98,5%. Для получения более чистого вещества нужно перекристализовать еще раз. Хранить вещество желательно в холодильнике или зимой на неотапливаемом складе.

Примечания.

Примечание 1) При бромировании левулиновой кислоты проходят две реакции – этерификации и бромирования. Обе реакции экзотермические и катализируются кислотами. При бромировании выделяется кислота, и таким образом бромирование оказывается автокаталитической реакцией. Скорость бромирования резко ускоряется с ростом температуры. При 20-30 градусах реакция идет часами, но при нагревании до 40-50 градусов реакция заметно ускоряется. При этом происходит разогрев, реакционная смесь вскипает, и смесь может выплеснуть из колбы. При температуре кипения метанола реакция бромирования завершается в течение нескольких секунд. При тщательном соблюдении температурного режима реакция проходит совершенно спокойно и предсказуемо. Однако при невнимательном проведении реакции вскипание и выброс реакционной смеси весьма вероятны, поэтому выход холодильника необходимо направить в ту сторону тяги, которую не жалко. Желательно предварительно убрать из-под тяги все лишнее. Оттирать будет удобнее.
Бромкетоны обладают лакриматорным и раздражающим действием. Лакриматорное действие продуктов бромирования левулиновой кислоты выражено не очень сильно, зато они обладают кожно-нарывным действием. Руки заживают 2-3 недели. Особенно коварно действует раствор продуктов бромирования в хлористом метилене. Действует прямо через резиновые перчатки.

Примечание 2) Из-за вышеописанных особенностей нежелательно оставлять реакционную массу с непрореагировавщим бромом на ночь, поэтому желательно реакцию не ставить под конец рабочего дня. Температуру реакции следует постоянно контролировать, поэтому желательно, чтобы реакция протекала за 1-2 часа, а не за 8-10. Из-за автокаталитического характера реакции наблюдается заметный индукционный период. Для его сокращения полезно ввести кислый катализатор до начала бромирования. В данной методике роль кислотного катализатора играет бромистый водород, образовавшийся при реакции первых 8 г брома.
При бромировании образуется целый ряд побочных продуктов. Метил 3-бромлевулинат, метил 3,5-дибромлевулинат, метил левулинат. Успешность выделения целевого продукта сильно зависит от селективности процесса. Поэтому для реакции подходит не любой кислотный катализатор, а только такой, который не снижает селективность бромирования. Добавки серной кислоты (1 мл) ускоряют реакцию, но снижают селективность бромирования.
Примечание 3) Речь разумеется идет о минутах.


Литература.

1). US Pat. Appl. 2005/070727. Method for obtaining 5-halogenolaevulinic acid alkyl esters. Inventor/ Applicant Sven ALDENKORTT.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Ответить

Вернуться в «проверенные синтезы»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость