СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОНИТРАТА 1,4-БУТАНДИОЛА

1. Способ получения 4-нитрооксибутан-1-ола, включающий:
3
5
стадию а) взаимодействие избытка 1,4-бутандиол с кислотой формулы R-C(O)OH, где R - линейная или разветвленная (С-С)-алкильная цепь, в присутствии кислого катализатора и в алифатическом неполярном растворителе, с последующим селективным отделением моноэфира 1,4-бутандиола формулы (I)
где R как указано выше, от реакционной смеси;
2
4
2
4
3
стадию b) нитрование RC(O)O-(CH)-ОН смесью концентрированной HSO и концентрированной HNO или смесью азотной кислоты и уксусной кислоты или уксусного ангидрида с последующим выделением моноэфира 4-нитрооксибутан-1-ола формулы (II)
где R как указано выше;
стадию с) селективный гидролиз алкилкарбоксильного фрагмента соединения (II) неорганическим основанием в однослойной системе с последующей очисткой 4-нитрооксибутан-1-ола формулы (III)
характеризующийся тем, что стадию нитрования осуществляют, используя моноэфир 1,4-бутандиола формулы (I), содержащий 1,4-бутандиол в количестве менее 1%.
2. Способ по п.1, где на стадии а) этерификацию осуществляют, используя 3-5 эквивалентов 1,4-бутандиола, и где кислый катализатор выбирают из группы, включающей p-толуолсульфокислоту или кислые ионообменные смолы в комбинации с p-толуолсульфокислотой.
3. Способ по п.1, где селективное отделение моноэфира 1,4-бутандиола включает следующие стадии:
ii) отделение органической фазы от фазы неполярного растворителя;
iii) экстракция органической фазы неполярным растворителем;
iv) добавление к полученной на стадии iii) органической фазе воды и несмешивающегося с водой хлорированного органического растворителя и отделение слоя несмешивающегося с водой хлорированного органического растворителя;
v) экстракция органической фазы несмешивающимся с водой хлорированным органическим растворителем;
vi) промывание объединенных слоев несмешивающегося с водой хлорированного органического растворителя со стадий v) и iv) водой для удаления не прореагировавшего 1,4-бутандиола до содержания ниже 1%.
4. Способ по п.3, дополнительно включающий нейтрализацию сырого раствора со стадии а) добавлением раствора бикарбоната натрия или разбавлением водой.
5. Способ по п.1, где нитрование осуществляют в хлорированном растворителе.
6. Способ по п.5, где нитрование осуществляют при температуре реакции между -10°С и максимум +5°С.
7. Способ по п.1, где очистка моноэфира 4-нитрооксибутан-1-ола на стадии b) включает следующие стадии:
vii) гашение сырого раствора холодной водой и хлорированным органическим растворителем или холодной водой со льдом и хлорированным органическим растворителем и перемешивание смеси;
viii) отделение фазы хлорированного органического растворителя;
ix) экстракция погашеной смеси хлорированным органическим растворителем;
х) промывка объединенных слоев органического хлорированного растворителя разбавленным раствором бикарбоната натрия;
xi) промывка объединенных слоев органического хлорированного растворителя водой.
8. Способ по п.1, где однослойная система растворителя на стадии с) представляет собой смесь низкомолекулярного алифатического спирта и воды и где неорганическое основание выбирают из группы, состоящей из водного раствора гидроокиси натрия, или гидроокиси калия, или гидроокиси лития.
9. Способ по п.1, где на стадии с) очистка 4-нитрооксибутан-1-ола включает следующие стадии:
xii) нейтрализация реакционной смеси серной кислотой;
xiii) отгонка низкомолекулярного алифатического спирта;
xiv) разбавление остаточного водного раствора водой приблизительно до 6% водного раствора и отделение содержащей примеси масляной фазы;
xv) экстракция водного раствора несмешивающимся с водой хлорированным органическим растворителем;
xvi) промывка объединенных слоев хлорированного органического растворителя водным раствором бикарбоната натрия;
xvii) промывка объединенных слоев хлорированного органического растворителя водой и сушка над сульфатом натрия.
3
10. Способ по п.1, где R представляет собой линейный С-алкил.
11. Способ по п.10, где неполярный растворитель на стадии а) представляет собой фракцию петролейного эфира (80/110°С) или n-октан, этирификацию стадии а) осуществляют при температуре рефлюкса растворителя и где кислотный катализатор представляет собой p-толуолсульфокислоту.
12. Способ по п.11, где количество кислотного катализатора составляет приблизительно от 0,003 эквивалентов до приблизительно 0,01 эквивалентов.
13. Способ по п.10, где селективное отделение монобутирата 1,4-бутандиола включает следующие стадии:
И) отделение органической фазы от фракции петролейного эфира (80-110°С) или n-октановой фазы;
iii) экстракция органической фазы фракцией петролейного эфира (80-110°С);
iv) добавление воды и дихлорметана к полученной на стадии iii) органической фазе;
v) экстракция органической фазы дихлорметаном;
vi) промывка объединенных дихлорметановых слоев водой для удаления не прореагировавшего 1,4-бутандиола до содержания ниже 1%.
14. Способ по п.13, включающий более одного циклов экстракции согласно стадиям iii), v) и vi).
3
4
3
3
4
3
3
15. Способ по п.10, где нитрование на стадии b) осуществляют нитрующей смесью концентрированной HSO и концентрированной HNO в дихлорметане при температуре реакции от -10°С до +5°С, где эквивалентное соотношение концентрированной HSO и концентрированной HNO составляет от 8,2:1,1 до 3:1 и соотношение концентрированной HNO и монобутирата 1,4-бутандиола составляет 1:1 до 1,6:1.
2
4
3
16. Способ по п.15, где эквивалентное соотношение концентрированной НSO и концентрированной HNO составляет от 5,6:1 до 3:1.
17. Способ по п.15, где очистка бутирата 4-нитрооксибутан-1-ола на стадии b) включает следующие стадии:
vii) гашение сырого раствора холодной водой и дихлорметаном или холодной смесью вода/лед и дихлорметаном и перемешивание смеси;
viii) отделение дихлорметановой фазы;
ix) экстрагирование погашенной смеси дихлорметаном;
х) промывка объединенных дихлорметановых фаз разбавленным раствором бикарбоната натрия;
xi) промывка объединенных дихлорметановых фаз водой.
18. Способ по п.17, включающий один или более циклов экстракции согласно стадиям ix)-xi).
19. Способ по п.10, где селективный гидролиз фрагмента масляной кислоты на стадии с) проводят при температуре от 0 до 40°С в однослойной системе, состоящей из метанола и воды в соотношении приблизительно 4:1 и неорганическое основание представляет собой 10%-30% водный раствор гидроокиси натрия и эквивалентное соотношение неорганического основания и бутирата 4-нитрооксибутан-1-ола составляет от 1,1:1 до 1,4:1.
20. Способ по п.19, где на стадии с) очистка 4-нитрооксибутан-1-ола включает следующие стадии:
xii) нейтрализация реакционной смеси серной кислотой;
xiii) отгонка метанола;
xiv) разбавление оставшегося водного раствора водой приблизительно до 6%-ного раствора в воде и удаление содержащей примеси масляной фазы;
xv) экстракция водного раствора дихлорметаном;
xvi) промывка объединенных дихлорметановых фаз водным раствором бикарбоната натрия;
xvii) промывка объединенных дихлорметановых фаз водой и сушка над сульфатом натрия.
21. Способ по п.20, где отделение содержащей примеси масляной фазы на стадии xiv) осуществляют с помощью одного или более циклов экстракции, используя неполярный растворитель.
22. Способ по п.21, где неполярный растворитель представляет собой гексан.
23. Применение соединения формулы (II)
3
5
где R - алкильная цепь С-С в качестве промежуточного соединения для получения 4-нитрооксибутан-1-ола.
3
24. Применение соединения формулы (II) по п.23, где R представляет собой линейную С-алкильную цепь.
25. Бутират 4-нитрооксибутан-1-ола.
26. Способ получения бутирата 4-нитрооксибутан-1-ола, включающий следующие стадии:
a) взаимодействие избытка 1,4-бутандиола с масляной кислотой во фракции петролейного эфира (80-110°С) или n-октана в присутствии кислотного катализатора;
ii) отделение органической фазы от фракции петролейного эфира (80-110°С) или фазы n-октана;
iii) экстракция органической фазы фракцией петролейного эфира (80-110°С);
iv) добавление к полученной на стадии iii) органической фазе воды и дихлорметана;
v) экстракция органической фазы дихлорметаном;
vi) промывка объединенных дихлорметановых слоев водой для удаления непрореагировавшего 1,4-бутандиола до содержания менее 1% и удаление дихлорметана упариванием под вакуумом;
2
4
3
2
4
3
b) нитрование полученного на стадии vi) монобутирата 1,4-бутандиола смесью концентрированной HSO и концентрированной HNO, где эквивалентное соотношение концентрированной HSO и концентрированной HNO составляет от 8,2:1,1 до 3:1;
vii) гашение сырого раствора холодной водой и дихлорметаном или холодной смесью вода/лед и дихлорметаном и перемешивание смеси;
viii) отделение дихлорметана;
ix) экстрагирование погашенной смеси дихлорметаном;
х) промывка объединенных дихлорметановых фаз разбавленным раствором бикарбоната натрия;
xi) промывка объединенных дихлорметановых фаз водой.
27. Способ получения соединения формулы (IV)
где М как указано ниже, включающий взаимодействие производного хлорангидрида кислоты формулы (V) с 4-нитрооксибутан-1-олом формулы (III)
(V) (III) где М выбран из группы, включающей:
характеризующийся тем, что соединение формулы (III) получают согласно п.1 или пп.10-20.
28. Способ по п.27 получения 4-нитрооксибутилового эфира 2-(S)-(6-метокси-2-нафтил)-пропионовой кислоты формулы (VII)
взаимодействием 2-(S)-(6-метокси-2-нафтил)-пропаноил хлорида формулы (Va')
с 4-нитрооксибутан-1-олом формулы (III), полученным согласно пп.10-20.