Способ получения 3-метакрилоксисульфолана
METHOD FOR PRODUCTION OF 3-METHACRYLOXY SULFOLANE

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения 3-метакрилоксисульфолана, который является противовоспалительным веществом.
Из уровня техники известен способ получения 3-метакрилоксисульфолана по авторскому свидетельству РФ №413773 (опубл. 15.12.1975 г.), включающий взаимодействие 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты.
К недостаткам известного технического решения следует отнести его низкую технологичность в связи со значительным временем выдержки (до 8 часов) при взаимодействии основных реагентов до прекращения выделения HCl, проводимом при довольно высокой температуре, а также необходимость высоковакуумной перегонки для выделения целевого продукта. Кроме того, выделяющийся хлористый водород необходимо утилизировать.
Из уровня техники известен принятый за прототип «Способ получения 3-метакрилоксисульфолана» по патенту РФ №2123003 (опубл. 10.12.1998 г.), включающий взаимодействие предварительно полученного при гидратации сульфалена-3 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты.
Недостатками известного способа являются: длительная выдержка при получении 3-оксисульфолана, что приводит к большим трудозатратам; необходимость использования соляной кислоты на стадии получения 3-оксисульфолана и щелочи на стадии его взаимодействия с хлорангидридом метакриловой кислоты, что уменьшает безопасность процесса. Кроме того, 3-метакрилоксисульфолан получается весьма гигроскопичным с недостаточно высокой чистотой (максимальное содержание основного вещества 98,1% при выходе 90%, что определено методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ)). Все перечисленное характеризует известный способ как недостаточно технологичный при использовании в промышленном масштабе.
Задачей настоящего изобретения является разработка более технологичного при использовании в промышленном масштабе с повышенной безопасностью осуществления способа получения 3-метакрилоксисульфолана за счет создания условий, позволяющих одновременно повысить чистоту получаемого 3-метакрилоксисульфолана, существенно сократить длительность процесса и исключить необходимость использования агрессивных реагентов на стадии получения 3-оксисульфолана и на стадии его взаимодействия с хлорангидридом метакриловой кислоты при сохранении выхода целевого продукта на уровне прототипа.
Кроме того, заявляемое техническое решение позволяет упростить аппаратурное оформление заявляемого способа. В результате реализации данного способа снижены трудозатраты, существенно уменьшена себестоимость продукта.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения 3-метакрилоксисульфолана, включающим взаимодействие предварительно полученного при гидратации сульфалена-3 3-оксисульфолана с хлорангидридом метакриловой кислоты. Особенность заключается в том, что 3-оксисульфолан получают при температуре 44-48°С и выдержке в течение 2,5-3,5 часов, хлорангидрид метакриловой кислоты добавляют в течение 40-60 минут, образованную суспензию растворяют в смеси полярного галогенпроизводного апротонного растворителя и воды, затем экстрагируют с получением 3-метакрилоксисульфолана, который кристаллизуют из воды или диэтилового эфира.
В частности, в качестве полярного галогенпроизводного апротонного растворителя используют хлористый метилен или хлороформ.
Сравнение заявляемого способа получения 3-метакрилоксисульфолана с прототипом показало, что предлагаемый способ отличается от прототипа иной температурой получения 3-оксисульфолана, уменьшенным временем выдержки при его получении - 2,5-3,5 часа (в прототипе - 10 суток), сокращением времени дозировки хлорангидрида метакриловой кислоты - 40-60 минут (в прототипе - 2-2,5 часа); наличием стадии растворения реакционной массы, полученной в виде суспензии после прибавления всего хлорангидрида метакриловой кислоты; наличием стадий экстрагирования и кристаллизации; отсутствием необходимости нейтрализации HCl на стадии получения 3-оксисульфолана и на стадии дозировки хлорангидрида метакриловой кислоты.
Предлагаемая совокупность отличительных от прототипа признаков с остальными существенными признаками заявляемого способа позволяет решить поставленную задачу с получением технического результата, который невозможно достичь известным из уровня техники способом.
Заявляемые пределы температуры получения 3-оксисульфолана и пределы времени выдержки, а также пределы времени, в течение которого добавляют хлорангидрид метакриловой кислоты, являются оптимальными.
Использование температуры ниже заявляемого предела при выдержке выше заявляемого предела приводит к повышению содержания непрореагировавшего сульфолена-3 и образованию сульфолена-4 (снижается полнота прохождения реакции и выход 3-оксисульфолана).
Использование температуры выше заявляемого предела при выдержке ниже заявляемого предела приводит к возрастанию скорости реакции, но образующийся 3-оксисульфолан быстро разрушается с отщеплением гидроксильной группы.
Если время, в течение которого добавляют хлорангидрид метакриловой кислоты, меньше 40 минут, то реакция протекает с образованием недопустимо большого количества хлористого калия или натрия и калиевой или натриевой соли метакриловой кислоты, что ведет к снижению выхода 3-метакрилоксисульфолана.
Если время, в течение которого добавляют хлорангидрид метакриловой кислоты, больше 60 минут, то увеличивается общее время получения 3-метакрилоксисульфолана без повышения его выхода и чистоты.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа
3
пл
Пример 1. В трехгорлую колбу вместимостью 1000 см, снабженную мешалкой и термометром, наливают 400 мл воды и 56 г едкого калия. Включают перемешивание и в реакционную массу дозируют 94,4 г сульфолена-3, при перемешивании нагревают реакционную массу до температуры 44°С, затем выдерживают при этой температуре в течение 3,5 часов. Охлаждают до температуры минус 10°С, дозируют 74,6 г хлорангидрида метакриловой кислоты в течение 60 минут. В полученную суспензию добавляют 500 мл хлористого метилена и 100 мл воды. Органический слой отгоняют. Получают 100,0 г 3-метакрилоксисульфолана в виде вязкого раствора янтарного цвета. Полученный вязкий раствор кристаллизуют из воды любым известным специалисту образом. Образовавшуюся суспензию (в виде «влажного снега» во всем объеме) фильтруют. Полученный продукт сушат до постоянного веса. Выход составляет 90,0%. Содержание основного вещества - 98,9% (метод ГЖХ). Т=39°С.
3
пл
Пример 2. В трехгорлую колбу вместимостью 1000 см, снабженную мешалкой и термометром, наливают 400 мл воды и 56 г едкого натрия. Включают перемешивание и в реакционную массу дозируют 94,4 г сульфолена-3, при перемешивании нагревают реакционную массу до температуры 48°С, затем выдерживают при этой температуре в течение 2,5 часов. Охлаждают до температуры минус 10°С, дозируют 74,6 г хлорангидрида метакриловой кислоты в течение 40 минут. В полученную суспензию добавляют 500 мл хлористого метилена и 100 мл воды. Органический слой отгоняют. Получают 100,0 г 3-метакрил-оксисульфолана в виде вязкого раствора янтарного цвета. Полученный вязкий раствор кристаллизуют из диэтилового эфира любым известным специалисту образом. Образовавшуюся суспензию (в виде «влажного снега» во всем объеме) фильтруют. Полученный продукт сушат до постоянного веса. Выход составляет 90,0%. Содержание основного вещества - 98,9% (метод ГЖХ). Т=39°С.
3
пл
Пример 3. В трехгорлую колбу вместимостью 1000 см, снабженную мешалкой и термометром, наливают 400 мл воды и 56 г едкого калия. Включают перемешивание и в реакционную массу дозируют 94,4 г сульфолена-3, при перемешивании нагревают реакционную массу до температуры 44°С, затем выдерживают при этой температуре в течение 3,5 часов. Охлаждают до температуры минус 10°С, дозируют 74,6 г хлорангидрида метакриловой кислоты в течение 60 минут. В полученную суспензию добавляют 500 мл хлороформа и 100 мл воды. Органический слой отгоняют. Получают 100,0 г 3-метакрилоксисульфолана в виде вязкого раствора янтарного цвета. Полученный вязкий раствор кристаллизуют из воды любым известным специалисту образом. Образовавшуюся суспензию (в виде «влажного снега» во всем объеме) фильтруют. Полученный продукт сушат до постоянного веса. Выход составляет 90,0%. Содержание основного вещества - 98,9% (метод ГЖХ). Т=39°С.
3
пл
Пример 4. В трехгорлую колбу вместимостью 1000 см, снабженную мешалкой и термометром, наливают 400 мл воды и 56 г едкого натрия. Включают перемешивание и в реакционную массу дозируют 94,4 г сульфолена-3, при перемешивании нагревают реакционную массу до температуры 48°С, затем выдерживают при этой температуре в течение трех часов. Охлаждают до температуры минус 10°С, дозируют 74,6 г хлорангидрида метакриловой кислоты в течение 60 минут. В полученную суспензию добавляют 500 мл хлороформа и 100 мл воды. Органический слой отгоняют. Получают 100,0 г 3-метакрилоксисульфолана в виде вязкого раствора янтарного цвета. Полученный вязкий раствор кристаллизуют из диэтилового эфира любым известным специалисту образом. Образовавшуюся суспензию (в виде «влажного снега» во всем объеме) фильтруют. Полученный продукт сушат. Выход составляет 90,0%. Содержание основного вещества - 98,9 % (метод ГЖХ). Т=39°С.
Таким образом, заявляемое техническое решение практически реализуемо и позволяет решить поставленную задачу.