СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ, ЯВЛЯЮЩИХСЯ ПРОИЗВОДНЫМИ КЕТОМАЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ, ИЛИ ИХ ГИДРАТОВ
METHOD OF OBTAINING COMPOUNDS, REPRESENTING DERIVATIVES OF KETOMALONIC ACID, OR THEIR HYDRATES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, такого как диэфир кетомалоновой кислоты, или его гидрата, гораздо более эффективного, чем ранее, реакцией соединения, являющегося производным малоновой кислоты, такого как диэфир малоновой кислоты, с соединением хлористой кислоты.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Диэфир кетомалоновой кислоты или его гидрат представляет собой соединение, пригодное в качестве исходного соединения для получения эфирного производного пиразин-2-он-3-карбоновой кислоты реакцией с диамином (смотри патентные документы 1-4, и непатентные документы 1-2). Данную реакцию применяют для получения лекарственного средства или химического удобрения и подобного, в частности как способ получения хиноксалинонового производного из ароматического диамина.
Традиционно, в качестве способа синтеза диэфира кетомалоновой кислоты из диэфира малоновой кислоты, сообщают о прямых и непрямых способах. Однако ни один из них не был внедрен в промышленность по причине токсичности или сложности работы с реагентами и подобными. В качестве способа получения диэфира кетомалоновой кислоты из диэфира малоновой кислоты, известен, например, способ получения диэфира кетомалоновой кислоты окислением диэфира малоновой кислоты окислителем, таким как диоксид селена (например, смотри непатентный документ 3, в котором практический выход составляет 32,3% теоретического выхода на основе применяемого диоксида селена), триокись диазота (например, смотри непатентный документ 4, в котором практический выход составляет 74-76%) и триокись хрома (например, смотри непатентный документ 6, в котором практический выход составляет 70%). Однако данные способы создают ряд проблем, таких как токсичность реагентов, низкая безопасность или неудобства при применении реагентов, низкий практический выход, применение специального реактора, или применение переходного металла.
Кроме того, известны следующие способы получения диэфира кетомалоновой кислоты: способ реакции соединения, в котором активную метиленовую группу диэфира малоновой кислоты замещают бромом, с нитратом серебра (например, смотри непатентный документ 7), способ реакции замещенного азогруппой соединения с диметилдиоксираном (например, смотри непатентный документ 8), способ реакции замещенного метиленовой группой соединения с озоном (например, смотри непатентный документы 5 и 9), способ реакции замещенного гидроксигруппой соединения с катализатором на основе благородного металла (например, смотри патентный документ 5) и подобные. Однако данные способы обладают недостатками, заключающимися в применении тартроновой кислоты, которая является гораздо более дорогой, чем диэфир малоновой кислоты, в качестве исходного соединения, или необходимости предварительной модификации активной метиленовой группы диэфира малоновой кислоты, или экономическими и эксплуатационными проблемами. Кроме того, данные способы обладают другими недостатками, такими как применение дорогих реагентов, применение специальных реагирующих веществ, применение специальных реакторов, применение дорогих катализаторов или применение переходных металлов.
СПИСОК ССЫЛОК
Патентный документ 1: Патент США No. 6329389
Патентный документ 2: Патент США No. 6348461
Патентный документ 3: Патент США No. 4296114
Патентный документ 4: WO 2005/21547
Патентный документ 5: опубликованная японская патентная заявка (JP-A) No. 8-151346
НЕПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ
Непатентный документ 1: J. W. Clark-Lewis, et al., J. Chem. Soc., 1957, 430-439.
Непатентный документ 2: Fumio Yoneda, et al., J. Chem. Soc. Perkin Transactions 1, 1987, 75-83.
Непатентный документ 3: S. Astin et al., J. Chem. Soc., 1933, 391-394.
Непатентный документ 4: A. W. Dox, Organic Syntheses, 4, 1925, 27-28.
Непатентный документ 5: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 3711 (2001).
Непатентный документ 6: Liang Xian liu et al., Chinese Chemical Letters, 3, 1992, 585-588.
Непатентный документ 7: Chem. Abstr. 123: 256144.
Непатентный документ 8: Antonio Saba, Synthetic Communications, 24, 695-699 (1994).
Непатентный документ 9: Lutz F., et al., Organic Syntheses, 71, 214-219 (1993)
СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ БУДУТ РЕШАТЬСЯ НАСТОЯЩИМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, такого как диэфир кетомалоновой кислоты, который решает недостатки стандартного уровня техники, описанные выше.
Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, такого как диэфир кетомалоновой кислоты, для которого не требуется специального реактора или реагирующих веществ, и он представляет собой новый и простой способ, позволяющий внедрению в промышленность при более простых условиях.
СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
В указанных выше обстоятельствах, настоящие изобретатели провели серьезные исследования по разработке эффективного способа получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, такого как диэфир кетомалоновой кислоты, и как результат, обнаружили, что метиленовая группа производного малоновой кислоты селективно окисляется специфической реакцией соединения, являющегося производным малоновой кислоты, такого как диэфир малоновой кислоты, с соединением хлористой кислоты, посредством чего получают соответствующую кетогруппу и, таким образом, изобретатели завершили настоящее изобретение на основе данных результатов.
Более определенно, настоящее изобретение относится к способу получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата, реакцией соединения, являющегося производным малоновой кислоты, такого как диэфир малоновой кислоты, с одним или двумя или более соединениями хлористой кислоты, выбранными из хлористой кислоты или соли хлористой кислоты, для окисления активной метиленовой группы соединения, являющегося производным малоновой кислоты, для получения соответствующего соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата.
Если способ настоящего изобретения представить, применяя химические формулы, настоящее изобретение относится к способу получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного следующей общей формулой (2):
,
1
1
(в которой R могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и представлять атом водорода, алкильную группу, которая может быть замещена, циклическую алкильную группу, которая может быть замещена, ароматическую углеводородную группу, которая может быть замещена, или ароматическую гетероциклическую группу, которая может быть замещена, и два R могут быть соединены друг с другом, образуя циклическую структуру в виде целостной молекулы), или его гидрата, который характеризуется взаимодействием соединения, являющегося производным малоновой кислоты, представленного следующей общей формулой (1):
,
1
(в которой R являются такими же, как описано выше) или его смеси (в настоящем изобретении ниже, его можно просто описать как "исходное соединение") с одним или двумя или более соединениями хлористой кислоты, выбранными из хлористой кислоты или соли хлористой кислоты, для окисления соединения, являющегося производным малоновой кислоты.
Кроме того, настоящее изобретение относится к вышеупомянутому способу получения, в котором реакцию проводят в присутствии кислоты, в частности карбоновой кислоты.
ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно способу настоящего изобретения, обеспечивают способом промышленного получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, такого как диэфир кетомалоновой кислоты. Согласно способу настоящего изобретения, окисляют активную метиленовую группу соединения, являющегося производным малоновой кислоты, такого как диэфир малоновой кислоты, и в то же время в качестве исходного соединения можно применять соединение, являющееся производным малоновой кислоты, такое как диэфир малоновой кислоты, представленное общей формулой (1), которое является легко доступным.
Способ настоящего изобретения может давать соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, такое как диэфир кетомалоновой кислоты, не требуя никаких высокотоксичных реагентов, опасных реагентов, специальных реагентов, специальных реакторов, дорогих реагентов, дорогих катализаторов или переходных металлов, таких как благородные металлы. Соединение, являющееся производным малоновой кислоты, такое как диэфир малоновой кислоты, в качестве исходного соединения в способе настоящего изобретения представляет собой соединение, которое широко применяют в органическом синтезе, и оно является безопасным и легко доступным. Кроме того, соль хлористой кислоты, применяемая в качестве окислителя, представляет собой вещество, применяемое в качестве отбеливающего вещества для пульпы, волокна или пищи, и в качестве дезинфицирующего вещества для водопроводной воды, и представляет собой соединение, которое является в высшей степени безопасным.
Кроме того, способ настоящего изобретения может давать соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, такое как диэфир кетомалоновой кислоты, и он не требует предварительной модификации активной метиленовой группы диэфира малоновой кислоты, делая возможным непосредственную реакцию производного малоновой кислоты, и не обладает экономическими и эксплуатационными проблемами.
Способ настоящего изобретения может давать соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, такое как диэфир кетомалоновой кислоты, с высоким практическим выходом с высокой селективностью.
Кроме того, способ настоящего изобретения может давать соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, такое как диэфир кетомалоновой кислоты, позволяя осуществлять подбор мягких условий реакции с хорошей реализуемостью при простых условиях, подходящих для внедрения в промышленность.
Кроме того, способ настоящего изобретения не дает вредных отходов производства, получающихся из катализаторов или переходных металлов и, таким образом, делает возможной простую обработку отходов производства, и является безвредным для окружающей среды, и имеет ценность для промышленного применения.
СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение будет описано ниже.
Если настоящее изобретение описывать более определенно, настоящее изобретение представляет собой как описано ниже в [1]-[28].
[1] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного следующей общей формулой (2):
,
1
1
(в которой R могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и представлять атом водорода, алкильную группу, которая может быть замещена, циклическую алкильную группу, которая может быть замещена, ароматическую углеводородную группу, которая может быть замещена, или ароматическую гетероциклическую группу, которая может быть замещена, и две R могут быть соединены друг с другом, образуя циклическую структуру в виде целой молекулы) или его гидрата, реакцией соединения, являющегося производным малоновой кислоты, представленного следующей общей формулой (1):
,
1
(в которой R являются такими же, как описано выше) или его смеси (в настоящем изобретении ниже, его можно просто описать как "исходное соединение"), с одним или двумя или более соединениями хлористой кислоты, выбранными из хлористой кислоты или соли хлористой кислоты, для окисления метиленовой группы вышеуказанного соединения, являющегося производным малоновой кислоты.
[2] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [1], в котором реакцию соединения, являющегося производным малоновой кислоты, и соединения хлористой кислоты проводят в присутствии кислоты.
[3] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [2], в котором кислота представляет собой соединение карбоновой кислоты.
[4] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [3], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой одно или два или более из соединений карбоновой кислоты, выбранных из группы, состоящей из карбоновой кислоты, соли карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты.
[5] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутым [3] или [4], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой карбоновую кислоту или ангидрид карбоновой кислоты.
[6] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутым [3]-[5], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой уксусную кислоту или ангидрид уксусной кислоты.
[7] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [6], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой уксусную кислоту.
[8] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутым [3] или [4], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой комбинацию карбоновой кислоты и соли карбоновой кислоты.
[9] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [8], в котором соль карбоновой кислоты представляет собой соль щелочного металла с карбоновой кислотой или соль щелочноземельного металла с карбоновой кислотой.
[10] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутым [8] или [9], в котором соль карбоновой кислоты представляет собой соль щелочного металла и карбоновой кислоты.
[11] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [8]-[10], в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой уксусную кислоту и ацетат натрия.
[12] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[11], в котором реакцию соединения, являющегося производным малоновой кислоты, с соединением хлористой кислоты проводят в присутствии растворителя.
[13] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [12], в котором растворитель представляет собой полярный растворитель.
[14] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутым [12] или [13], в котором растворитель представляет собой воду, карбоновую кислоту, нитрилы, кетоны, спирты, эфиры, ангидрид кислоты, амиды, сульфоксиды или сульфоны.
[15] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [12]-[14], в котором растворитель представляет собой воду, карбоновую кислоту, нитрилы, спирты, эфиры, ангидрид кислоты, или амиды.
[16] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [12]-[15], в котором растворитель представляет собой воду, уксусную кислоту, ацетонитрил, ацетон, изобутилметилкетон, метанол или этилацетат.
[17] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [12]-[16], в котором растворитель представляет собой воду, уксусную кислоту, ацетонитрил, метанол или этилацетат.
[18] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеуказанных [12]-[17], в котором растворитель представляет собой воду или уксусную кислоту.
[19] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [12]-[18], в котором растворитель представляет собой воду.
[20] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [12]-[19], в котором реакцию соединения, являющегося производным малоновой кислоты, с соединением хлористой кислоты проводят в присутствии водного растворителя, посредством чего получают гидрат соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты.
[21] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [20], в котором гидрат соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, подвергают термической обработке или дегидратационной обработке, посредством чего получают соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты.
[22] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[21], в котором реакцию соединения, являющегося производным малоновой кислоты, с соединением хлористой кислоты проводят в диапазоне pH от рН 2 - рН 7.
[23] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутому [22], в котором диапазон pH составляет pH 4 - pH 7.
[24] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно вышеупомянутым [22] или [23], в котором диапазон pH составляет pH 4 - pH 6.
[25] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[24], в котором соединение хлористой кислоты представляет собой соль хлористой кислоты.
[26] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[25], в котором соединение хлористой кислоты представляет собой соль щелочного металла и хлористой кислоты или соль щелочноземельного металла и хлористой кислоты.
[27] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[26], в котором соединение хлористой кислоты представляет собой соль щелочного металла и хлористой кислоты.
[28] Способ получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно любому одному из вышеупомянутых [1]-[27], в котором соединение хлористой кислоты представляет собой хлорит натрия.
Первой особенностью настоящего изобретения является реакция соединения хлористой кислоты, посредством чего окисляют соединение, представленное общей формулой (1). Изобретатели обнаружили, что соединение хлористой кислоты обладает способностью специфично окислять метиленовую группу соединения, являющегося производным малоновой кислоты. Например, даже если применяют соединение хлорноватистой кислоты, соединение бромистой кислоты или подобные, которые являются окислителями, аналогичными окислителю настоящего изобретения, т.е., соединению хлористой кислоты, запланированная реакция не протекает. Как описано ниже, сравнительный пример 1 описывает пример, в котором применяют гидрохлорит натрия, сравнительный пример 2 описывает пример, в котором применяют хлорат натрия, сравнительный пример 3 описывает пример, в котором применяют перхлорат натрия, и сравнительный пример 4 описывает пример, в котором применяют бромит натрия. Однако в примерах, в которых применяли данные окислители, не могли обнаружить требуемый диэтилкетомалонат. Раньше не сообщалось, что метиленовая группа соединения, являющегося производным малоновой кислоты, такого как диэтилмалонат, может окисляться окислителем на основе галогена. Кроме того, метиленовая группа соединения, являющегося производным малоновой кислоты, не окислялась общепринятыми окислителями на основе галогена, как показано в сравнительных примерах 1-4. Однако, как не удивительно, впервые было обнаружено, что когда соединение хлористой кислоты применяют в качестве окислителя, протекает запланированная реакция окисления, которая является настоящим изобретением.
Второй особенностью настоящего изобретения является комбинация соли хлористой кислоты и карбоновой кислоты в качестве соединения хлористой кислоты. Свободная хлористая кислота является очень нестабильной и разлагается при комнатной температуре по реакции диспропорционирования.
Следовательно, обычно, способ получения хлористой кислоты в реакционной системе проводят взаимодействием соли хлористой кислоты, такой как хлорат бария и хлорит натрия, с кислотой. Например, известен способ получения водного раствора свободной хлористой кислоты взаимодействием хлорита бария с разбавленной серной кислотой.
Кроме того, настоящие изобретатели осуществили поиск кислоты, которую будут применять, и обнаружили, что карбоновая кислота, такая как уксусная кислота, является подходящей в качестве кислоты. Подробности действия карбоновой кислоты недостаточно выяснены. Однако, как показано в сравнительном примере 5, описанном ниже, предполагается, что когда применяют минеральную кислоту, такую как хлороводородная кислота, хлористая кислота получается раньше нужного времени и, таким образом, реакция с соединением малоновой кислоты в качестве исходного соединения не протекает в достаточной степени. С другой стороны, когда применяют карбоновую кислоту настоящего изобретения, запланированная реакция окисления протекает с достаточным практическим выходом, т.к. предполагается, что реакция протекает умеренно, и реакция с соединением, являющимся производным малоновой кислоты, в качестве исходного соединения протекает умеренно.
Третья особенность настоящего изобретения заключается в том, что реакцию можно проводить в водном растворителе. Вода является очень безопасной и недорогой и с ней легко обращаться. Таким образом, соль хлористой кислоты, применяемая в способе настоящего изобретения, хорошо растворяется в воде, и воду можно применять в качестве растворителя. Кроме того, с водой можно смешивать смешиваемый с водой органический растворитель, например, такой как уксусная кислота, THF, метанол и DMF. Можно применять карбоновые кислоты, такие как уксусная кислота, не только в качестве вышеупомянутой карбоновой кислоты, но применять в тоже время как один из растворителей, и они представляют собой один тип предпочтительных растворителей в настоящем изобретении.
Соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, полученное согласно способу настоящего изобретения, представляет собой соединение, содержащее кетогруппу между эфирными группами, и представляет собой кетосоединение, содержащее электрон-оттягивающую группу в положении, соседнем к кетогруппе, и аналогично хлоралю, образует гидрат соединения кетомалоновой кислоты, представленный следующей общей формулой (3):
,
1
(в которой R являются такими же, как описано выше) в присутствии воды. Данный гидрат можно подвергать термической обработке или дегидратационной обработке для получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, кето-типа, и данное соединение становится гидратом в присутствии воды. Данная обратимая реакция является аналогичной общим свойствам гидратов, таких как гидратированный хлораль.
Способом получения соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, или его гидрата согласно настоящему изобретению, можно выделять гидрат соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, при получении в присутствии воды, например, в реакции, применяя водный растворитель, или соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, кетотипа можно получать в безводной системе. Кроме того, как описано выше, гидрат можно превращать в соединение, являющееся производным кетомалоновой кислоты, кетотипа, в случае необходимости.
1
6
Далее будет описано соединение, представленное общей формулой (1), настоящего изобретения в качестве исходного соединения. В настоящем описании, относительно числа атомов углерода заместителей, например, когда число атомов углерода равно 1-6, группу можно кратко называть "C-C".
1
1
6
1
6
3
6
1
6
3
6
1
6
3
6
1
6
1
6
3
6
1
6
1
6
3
6
1
6
н
н
втор
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
В общей формуле (1), R могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и представлять независимо атом водорода; нормальную или разветвленную C-Cалкильную группу, такую как метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, трет-бутильная группа, -пентильная группа, -гексильная группа (нормальная или разветвленная алкильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); циклическую C-Cалкильную группу, например, циклопропильную группу, циклобутильную группу, циклопентильную группу или циклогексильную группу (циклическая алкильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); фенильную группу (фенильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; атом галогена, например, бром, хлор, фтор и йод; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); или гетероарильную группу, такую как пиридильная группа и фуранильная группа (гетероарильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, н-пропокси группа или изопропокси группа; атом галогена, например, бром, хлор, фтор и йод; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа).
н
н
втор
трет
н
н
н
н
Примеры соединения, являющегося производным малоновой кислоты, представленного общей формулой (1), включают более конкретно, например, малоновую кислоту, диметилмалонат, диэтилмалонат, ди--пропилмалонат, диизопропилмалонат, ди--бутилмалонат, диизобутилмалонат, ди--бутилмалонат, ди--бутилмалонат, ди--пентилмалонат, ди--гексилмалонат, дициклопропилмалонат, дициклопентилмалонат, дициклогексилмалонат, дифенилмалонат, ди(4-пиридил)малонат, ди(2-пиридил)малонат, метилэтилмалонат, метил--пропилмалонат, этил--пропилмалонат, метилфенилмалонат, метил(4-пиридил)малонат, метил(2-пиридил)малонат и подобные. Примеры предпочтительного соединения, являющегося производным малоновой кислоты, включают диалкиловые эфиры малоновой кислоты, в частности диэтилмалонатный эфир.
Соединение, являющееся производным малоновой кислоты, представленное общей формулой (1) (исходное соединение) представляет собой известное соединение, или соединение, которое можно получить стандартным способом, например, этерификацией малоновой кислоты и подобными.
Далее будет описано соединение хлористой кислоты, применяемое в способе настоящего изобретения.
В способе настоящего изобретения применяют одно или два или более соединений хлористой кислоты, выбранные из хлористой кислоты или соли хлористой кислоты.
Соль хлористой кислоты представляет собой соль, образующую катион с ионом хлористой кислоты, но не ограничивается ею.
Примеры катиона включают катион металла или ониевый катион, но не ограничиваются ими.
Примеры катиона металла включают ион щелочного металла, такой как ион лития, ион натрия, ион калия или ион цезия; ион щелочноземельного металла, такой как ион магния, ион кальция или ион бария; ион земельного металла, такого как алюминий; ион семейства цинка, такой как цинк; ион переходного металла, такой как ион меди, ион серебра, ион никеля, ион марганца или ион железа, но не ограничиваются ими.
4
1
8
1
8
+
Примеры ониевого катиона включают ион аммония (NH ); ион четвертичного аммония, содержащего нормальную или разветвленную С-Салкильную группу или фенильную группу, такой как ион тетраметиламмония, ион тетрабутиламмония, ион тетраоктиламмония, ион триметилбутиламмония, ион триметилоктиламмония, ион трибутилметиламмония или ион триоктилметиламмония; ион четвертичного фосфония, содержащий нормальную или разветвленную С-Салкильную группу или фенильнаую группу, такой как ион тетраметилфосфония, ион тетрабутилионфосфония или ион тетрафенилфосфония, но не ограничиваются ими.
Кроме того, примеры солей хлористой кислоты также включают соль хлористой кислоты и аминов (соль амина).
Примеры аминов, образующих соли, включают метиламин, диметиламин, триметиламин, этиламин, диэтиламин, триэтиламин, пропиламин, дипропиламин, трипропиламин, бутиламин, дибутиламин, трибутиламин, диизопропилэтил амин, гидразин, метилгидразин, пиридин, 2-метилпиридин, 3-метилпиридин, 4-метилпиридин, 2,4-диметилпиридин, хинолин, анилин или N,N-диэтиланилин и подобные, но не ограничиваются ими.
Данные соли хлористой кислоты могут быть безводными или представлять собой гидрат.
Данные соли хлористой кислоты могут представлять собой моносоли или двойные соли.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Примеры соединения хлористой кислоты более определенно включают, например, хлористую кислоту; соль щелочного металла хлористой кислоты, включая хлорит лития, хлорит натрия, тригидрат хлорита натрия или хлорит калия и подобные; соль щелочноземельного металла и хлористой кислоты, включая хлорит магния, тригидрат хлорита магния, хлорит кальция, тригидрат хлорита кальция, хлорат бария или дигидрат хлората бария и подобные; соль земельного металла и хлористой кислоты, включая хлорит алюминия; соль металла семейства цинка и хлористой кислоты, такую как дигидрат хлорита цинка; соль переходного металла и хлористой кислоты, такую как хлорит меди (II), хлорит меди (III), хлорит серебра, дигидрат хлорита никеля или хлорит марганца; хлорит аммония; соль четвертичного аммония и хлористой кислоты, такую как хлорит тетраметиламмония; соль четвертичного фосфония и хлористой кислоты, такую как (2,4-динитрофенил)триэтилхлорит фосфония; соль амина и хлористой кислоты, такую как соль метиламина и хлористой кислоты, соль трипропиламина и хлористой кислоты, соль гидразина и хлористой кислоты, соль пиридина и хлористой кислоты, соль 4-метилпиридина и хлористой кислоты, соль 2,4-диметилпиридина и хлористой кислоты или соль хинолина и хлористой кислоты; двойные соли, такие как KClO·NaClO, Cu(ClO)·2KClO·2HO, Cu(ClO)·Mg(ClO)·8HO или Cu(ClO)·Ba(ClO)·4HO и подобные, но не ограничиваются ими.
Данные соединения хлористой кислоты являются известным соединениями.
Данные соединения хлористой кислоты можно применять отдельно, или можно смешивать с двумя или более видами в любом соотношении.
Данные соединения хлористой кислоты можно применять в любой форме, такой как жидкая или твердая форма соединения хлористой кислоты, или водный раствор или раствор растворителя, отличного от воды. Примеры растворителя, отличного от воды, включают растворитель, применяемый в реакциях, описанных ниже, но не ограничиваются ими.
Соединение хлористой кислоты предпочтительно представляет собой соль хлористой кислоты, более предпочтительно соль щелочного металла и хлористой кислоты или соль щелочноземельного металла и хлористой кислоты, более предпочтительно соль щелочного металла и хлористой кислоты, более предпочтительно хлорит натрия или хлорит калия и более предпочтительно хлорит натрия с точки зрения доступности, простоты применения, реакционной способности и подобных.
Мольное отношение соединения хлористой кислоты, которое будут применять в реакции, может представлять собой любое мольное отношение к исходному соединению, представленному общей формулой (1), при котором протекает реакция. Когда исходное соединение представляет собой соединение, представленное общей формулой (1), мольное отношение соединения хлористой кислоты обычно находится, например, в диапазоне 1,0-15,0 моль, предпочтительно в диапазоне 1,5-5,0 моль и более предпочтительно в диапазоне 2,0-3,5 моль на 1 моль исходного соединения.
Способ настоящего изобретения предпочтительно проводят в кислых условиях. pH в способе настоящего изобретения предпочтительно находится в диапазоне pH 2 - pH 7, более предпочтительно в диапазоне pH 4 - pH 7, и более предпочтительно в диапазоне pH 4 - pH 6. Желательно сильно понижать pH, применяя минеральную кислоту, такую как хлороводородная кислота (смотри сравнительный пример 5).
Кроме того, в предпочтительном аспекте настоящего изобретения, реакцию проводят в буферном растворе, таком как буферный раствор ацетата натрия для предотвращения увеличение pH в процессе реакции.
Далее в настоящем изобретении будут описывать соединение карбоновой кислоты.
Способ настоящего изобретения предпочтительно проводят в присутствии соединения карбоновой кислоты, в котором соединение карбоновой кислоты представляет собой один тип или два или более типов, выбранных из группы, состоящей из карбоновой кислоты, соли карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты.
Примеры соединения карбоновой кислоты в способе настоящего изобретения включают органическую карбоновую кислоту, такую как алифатическая карбоновая кислота, алициклическая карбоновая кислота, ароматическая алифатическая карбоновая кислота, ароматическая карбоновая кислота и гетероциклическая карбоновая кислота. Примеры предпочтительной карбоновой кислоты включают соединение карбоновой кислоты, представленное следующей общей формулой (4):
,
2
(в которой R могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и представлять атом водорода, алкильную группу, которая может быть замещена, циклическую алкильную группу, которая может быть замещена, или фенильную группу, которая может иметь заместитель, или ароматическую гетероциклическую группу, которая может иметь заместитель).
2
1
6
1
6
3
6
1
6
3
6
1
6
3
6
1
6
1
6
3
1
6
1
6
3
6
1
6
н
н
втор
трет
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
н
н
втор
трет
н
н
н
R в общей формуле (4) могут быть одинаковыми или отличными друг от друга и представлять независимо атом водорода, нормальную или разветвленную C-Cалкильную группу, например, метильную группу, этильную группу, -пропильную группу, изопропильную группу, -бутильную группу, -бутильную группу, -бутильную группу, -пентильную группу или -гексильную группу (нормальная или разветвленная алкильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); циклическую C-Cалкильную группу, например, циклопропильную группу, циклобутильную группу, циклопентильную группу или циклогексильную группу (циклическая алкильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); фенильную группу (фенильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; атом галогена, например, бром, хлор, фтор и йод; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или фурильная группа); и гетероарильную группу, такую как пиридильная группа и фуранильная группа (гетероарильная группа может иметь заместитель, такой как нормальная или разветвленная C-Cалкильная группа, например, метильная группа, этильная группа, -пропильная группа, изопропильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -бутильная группа, -пентильная группа или -гексильная группа; циклическая C-Cалкильная группа, например, циклопропильная группа, циклобутильная группа, циклопентильная группа или циклогексильная группа; гидроксильная группа; нормальная или разветвленная C-Cалкоксигруппа, например, метокси группа, этокси группа, -пропокси группа или изопропокси группа; атом галогена, например, бром, хлор, фтор и йод; арильная группа, например, фенильная группа; и гетероарильная группа, например, пиридильная группа или группа).
Примеры соли карбоновых кислот в способе настоящего изобретения включают соль вышеуказанного соединения карбоновой кислоты, представленного общей формулой (4). Примеры атома металла в ионе металла для образования соли включают атом щелочного металла, такой как атом лития, атом натрия или атом калия; атом щелочноземельного металла, такой как атом магния, атом кальция или атом бария; атом земельного металла, такой как алюминий; атом семейства цинка, такой как цинк; атом переходного металла, такой как атом меди, атом серебра, атом никеля, атом свинца, атом марганца или атом железа, но не ограничиваются ими.
4
1
8
1
8
+
Кроме того, примеры ониевого катиона для образования соли включают ион аммония (NH ); ион четвертичного аммония, содержащий нормальную или разветвленную C-Cалкильную группу или фенильную группу, такой как ион тетраметиламмония, ион тетрабутиламмония, ион тетраоктиламмония, ион триметилбутиламмония, ион триметилоктиламмония, ион трибутилметиламмония и ион триоктилметиламмония; ион четвертичного фосфония, содержащий нормальную или разветвленную C-Cалкильную группу или фенильную группу, такой как ион тетраметилфосфония, ион тетрабутилфосфония и ион тетрафенилфосфония, но не ограничиваются ими.
Кроме того, примеры соли карбоновой кислоты включают соль карбоновой кислоты с аминами (аминовая соль карбоновой кислоты).
N
N
Примеры аминов, образующих соль карбоновой кислоты, включают метиламин, диметиламин, триметиламин, этиламин, диэтиламин, триэтиламин, пропиламин, дипропиламин, трипропиламин, бутиламин, дибутиламин, трибутиламин, диизопропилэтиламин, пиридин, хинолин, изохинолин, анилин или ,-диэтиланилин и подобные, но не ограничиваются ими.
Примеры ангидрида карбоновой кислоты в настоящем изобретении включают ангидрид вышеупомянутого соединения карбоновой кислоты, представленного общей формулой (4). Ангидрид карбоновой кислоты можно получить только из карбоновой кислоты одного типа или можно получить из различных карбоновых кислот. Данный ангидрид карбоновой кислоты, который дает карбоновую кислоту в воде или водной системе растворителей, является предпочтительным.
В способе настоящего изобретения, примеры одного или двух или более соединений карбоновой кислоты выбирают из группы, состоящей из карбоновой кислоты, соли карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты, и более определенно они включают, например, карбоновую кислоту, такую как уксусная кислота и пропионовая кислота; соль щелочного металла и карбоновой кислоты, такую как ацетат натрия, пропионат натрия, ацетат калия и пропионат калия; соль щелочноземельного металла и карбоновой кислоты, такую как ацетат магния, пропионат магния, ацетат кальция и пропионат кальция; соль четвертичного аммония с карбоновой кислоты, такую как ацетат аммония, пропионат аммония и ацетат тетрабутиламмония; соль четвертичного фосфония и карбоновой кислоты, такую как ацетат тетрабутилфосфония; аминовую соль карбоновой кислоты, такую как соль триэтиламина и уксусной кислоты и соль пиридина и уксусной кислоты; ангидрид карбоновой кислоты, такой как ангидрид уксусной кислоты и ангидрид пропионовой кислоты, но не ограничиваются ими.
В способе настоящего изобретения, соединение карбоновой кислоты, выбранное из группы, состоящей из карбоновой кислоты, соли карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты, можно применять отдельно или можно применять в комбинации с отличными двумя или более из любых соединений карбоновой кислоты в любом соотношении.
Когда соединение карбоновой кислоты применяют отдельно, соединение карбоновой кислоты предпочтительно представляет собой, например, карбоновую кислоту или ангидрид карбоновой кислоты, более предпочтительно, например, карбоновую кислоту, и более предпочтительно, например, алифатическую карбоновую кислоту, такую как уксусная кислота или ангидрид алифатической карбоновой кислоты, такой как ангидрид уксусной кислоты, и особенно предпочтительно алифатическую карбоновую кислоту, такую как уксусная кислота, но не ограничивается ими.
Когда применяют в комбинации два или более отличных вида соединений карбоновой кислоты, комбинация соединений карбоновой кислоты предпочтительно представляет собой, например, комбинацию карбоновой кислоты и соли карбоновой кислоты, более предпочтительно, например, комбинацию карбоновой кислоты и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, и предпочтительно, например, комбинацию карбоновой кислоты и ее соли, такую как комбинация уксусной кислоты и ацетата натрия, но не ограничиваются ими.
Количество соединения карбоновой кислоты, применяемого в реакции, может представлять собой любое количество при условии, что реакция протекает в достаточной степени, но находится, например, в диапазоне 0,01-50 моль, предпочтительно в диапазоне 0,2-10 моль, и более предпочтительно в диапазоне 0,4-10 моль, на 1 моль соединения, являющегося производным малоновой кислоты, представленного общей формулой (1). Когда карбоновую кислоту применяют в качестве соединения карбоновой кислоты, карбоновую кислоту можно применять в большом избыточном количестве для того, чтобы она являлась также растворителем, описанным ниже.
Способ настоящего изобретения можно осуществлять в отсутствии растворителя или можно осуществлять в присутствии растворителя.
N
н
В качестве растворителя способ настоящего изобретения можно осуществлять, например, в водном растворе. Когда соединение хлористой кислоты применяют в виде водного раствора способ настоящего изобретения можно адекватно проводить только с водным раствором, полученным из водного раствора соединения хлористой кислоты. Кроме того, способ настоящего изобретения можно проводить, применяя растворитель, отличный от воды. Растворитель, который можно применять в реакции, может представлять собой любой растворитель, при условии, что он не ингибирует реакцию. Например, примеры растворителя включают карбоновую кислоту, такую как уксусная кислота и пропионовая кислота; ангидрид кислоты, такой как ангидрид уксусной кислоты и ангидрид пропионовой кислоты; нитрилы, такие как ацетонитрил и пропионитрил; спирты, такие как метанол, этанол и этиленгликоль; эфиры, представленные эфиром уксусной кислоты, такие как метилацетат, этилацетат и бутилацетат; кетоны, такие как ацетон, этилметилкетон и изобутилметил кетон; амиды, такие как диметилформамид, диметилацетамид и -метилпирролидон; алкилмочевины, такие как тетраметилмочевина, амиды фосфорной кислоты, такие как триамид гексаметилфосфора (HMPA), сульфоксиды, такие как диметилсульфоксид; сульфоны, такие как сульфолан или диметилсульфон; эфиры угольной кислоты, такие как пропиленкарбонат; эфирные растворители, такие как диэтиловый эфир и тетрагидрофуран, диоксан и подобные. Кроме того, примеры растворителя включают ароматические углеводороды, такие как толуол, ксилол и хлорбензол; галогенированные алифатические углеводороды, такие как дихлорметан и хлороформ; алифатические углеводороды, такие как пентан и -гексан, и подобные, но не ограничиваются ими. Данные растворители можно применять отдельно или можно применять в виде смешивающегося растворителя в любом смешивающемся соотношении.
Растворитель предпочтительно представляет собой полярный растворитель с точки зрения сродства и реакционной способности исходного соединения по отношению к соединению хлористой кислоты, и подобным. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, карбоновую кислоту, нитрилы, кетоны, спирты, эфиры, ангидрид кислоты, амиды, сульфоксиды или сульфоны. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, карбоновую кислоту, нитрилы, спирты, эфиры, ангидрид кислоты или амиды. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, карбоновую кислоту, нитрилы или спирты. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, карбоновую кислоту или нитрилы. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, уксусную кислоту, ацетонитрил, ацетон, изобутилметилкетон, метанол или этилацетат. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, уксусную кислоту, ацетонитрил, метанол или этилацетат. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, уксусную кислоту или ацетонитрил. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду или уксусную кислоту. Кроме того, растворитель предпочтительно представляет собой воду, которая является простой и недорогой.
th
В настоящем изобретении, полярный растворитель представляет собой растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 5 или более. В настоящем изобретении, относительная диэлектрическая проницаемость представляет собой величину, описанную в The Chemical Society of Japan, "Handbook for Chemicals" (basics), 5 revision, pp. 1-770-777, Maruzen Co., Ltd., 2004. Растворитель, применяемый в реакции, предпочтительно представляет собой растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 5 или болеe, более предпочтительно полярный растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 7 или более, более предпочтительно полярный растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 17 или более, и в частности предпочтительно полярный растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 20 или более.
Если полярность растворителя остается слишком низкой, реакционная система становится двухслойной и, таким образом, снижается сродство между масляной фазой, содержащей исходное соединение, и водной фазой, содержащей соединение хлористой кислоты, в результате чего реакция может почти не протекать, что является нежелательным. Однако, не ограничиваясь этим, реакцию можно осуществлять в присутствии любого растворителя.
Что касается растворителя, реакцию предпочтительно проводить в присутствии водного растворителя, поскольку выделяемую форму требуемого вещества можно выбрать из формы соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (2), или формы гидрата соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (3), подходящим выбором условий обработки при обработке после проведения реакции.
Количество растворителя может представлять собой любое количество при условии, что оно позволяет удовлетворительно перемешивать реакционную систему, но обычно находится в диапазоне 0,05-100 моль, и предпочтительно 0,5-35 моль на 1 моль исходного соединения, представленного общей формулой (1).
Температура реакции находится, например, в диапазоне от 0°C до температуры кипения растворителя, который будут применять, предпочтительно в диапазоне 0°C-60°C, и более предпочтительно в диапазоне 5°C-30°C.
Продолжительность реакции конкретно не ограничена, но предпочтительно составляет от 0,5 часа до 24 часов, и более предпочтительно от 1 часа до 10 часов с точки зрения подавления образования побочных продуктов и подобных.
Реакция представляет собой реакцию окисления, и, например, если есть проблема с выработкой тепловой энергии, сопровождающей данную реакцию при работе в большом масштабе, выработку тепловой энергии, сопровождающую данную реакцию, предпочтительно подавлять внедрением подходящей методики, такой как равномерное введение или снижающее введение исходного соединения.
В общем, если реакцию осуществляют в присутствии водного растворителя, продукт получают в виде гидрата соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (3), и если реакцию осуществляют в безводных условиях, продукт получают в виде соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (2). Кроме того, если реакцию осуществляют в присутствии воды, и, желательно, получать продукт в виде соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (2), гидрат соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (3), можно дегидратировать проведением дегидратационной обработки, такой как азеотропная сушка с толуолом при обработке после реакции, для того чтобы легко получить продукт в виде соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (2). Другими словами, в способе настоящего изобретения, выделяемую форму продукта можно превратить в требуемую форму, или в виде гидрата соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (3) или в виде соединения, являющегося производным кетомалоновой кислоты, представленного общей формулой (2), подходящим выбором растворителя реакции или обработки после реакции.
Далее способ получения соединения настоящего изобретения будет описан более определенно с помощью примеров, но настоящее изобретение не ограничивается данными примерами.
В настоящем изобретении, pH в каждом примере измеряют с помощью индикатора концентрации ионов водорода, типа стеклянный электрод, модель: HM-20P, изготовленный DKK-TOA CORPORATION.
ПРИМЕР 1
Получение диэтилкетомалоната
В 1000 мл четырехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, медленно добавляли 496,8 г (1,37 моль) 25% водного раствора хлорита натрия и, затем, 26 мл (0,46 моль) уксусной кислоты. pH в реакционной системе составлял 4,4. Кроме того, медленно добавляли при комнатной температуре 100 г (0,62 моль) диэтилмалоната и, затем, смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 3 часов и, затем, добавляли к реакционной системе 490 мл этилацетата для разделения жидкостей. Органический слой отделяли, и этилацетат упаривали при пониженном давлении. Добавляли к остатку толуол для проведения азеотропной сушки, и толуол упаривали при пониженном давлении, для получения 105 г диэтилкетомалоната в виде маслянистого вещества (97% практический выход).
1
3
H-ЯМР (300MГц, CDCl) δ:
4,41 (кв, J=7,2Гц, 2H), 1,40 (т, J=7,2Гц, 3H) част./млн.
13
3
C-ЯМР (300MГц, CDCl) δ:
178,2, 160,3, 63,6, 14,1 част./млн.
+
GC-MS M=174.
ПРИМЕР 2
Получение гидрата диэтилкетомалоната
В 100 мл четырехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, медленно добавляли 49,6 г (0,137 моль) 25% водного раствора хлорита натрия и, затем, 2,6 мл (0,046 моль) уксусной кислоты. pH в реакционной системе составлял 4,4. Кроме того, медленно добавляли при комнатной температуре 10 г (0,062 моль) диэтилмалоната и, затем, смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 3 часов и, затем, добавляли к реакционной системе 49 мл этилацетата для разделения жидкостей. Органический слой отделяли, и этилацетат упаривали при пониженном давлении для получения 11,6 г гидрата диэтилкетомалоната (температура плавления: 54,6-56,9°C) (97% практический выход).
1
3
H-ЯМР (300MГц, CDC1) δ: 4,31 (кв, J=7,2Гц, 2H), 1,30 (т, J=7,2Гц,3H) част./млн.
13
3
C-ЯМР (300MГц, CDC1) δ:
168,6, 90,4, 63,7, 14,1 част./млн.
ПРИМЕРЫ 3-7
В 50 мл грушевидную колбу, снабженную магнитной мешалкой, помещали диэтилмалонат (DEM), хлорит натрия (хлорит Na), уксусную кислоту, ацетат натрия (ацетат Na) и воду в реакционном масштабе, и мольное отношение показано в таблице 1. В настоящем изобретении результаты измерения pH в реакционной системе показаны в таблице 1. Кроме того, смесь перемешивали при комнатной температуре в течение времени, показанном в таблице 1 и, затем, анализировали газовой хроматографией (GC) для расчета практического выхода. Результаты показаны в таблице 1.
<b>Таблица 1</b>
Пример №
Реакционный масштаб, количество добавляемого DEM
Молярное соотношение (DEM=1)
Вода
рН
Время
Выход, процент GC площади
ммоль
Хлорит Na
Уксусная кислота
Ацетат Na
л/моль
-
часов
%
3
5,19
2,20
0,48
0,10
1,0
5,3
7
100
4
5,62
2,20
0,44
0,13
1,0
5,5
8
100
5
6,06
2,20
0,41
0,17
1,0
5,8
24
100
6
5,19
2,20
0,48
0,10
2,0
5,2
24
100
7
5,19
2,20
0,48
0,10
3,0
5,2
24
100
Как показано в таблице 1, ясно, что реакция протекает практически количественно окислением хлористой кислотой.
ПРИМЕР 8
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната, 0,95 мл (0,0166 моль) уксусной кислоты, 1,71 г (0,0047 моль) 25% водного раствора хлорита натрия, и проводили GC анализ для получения 88,1% GC величину площади диэтилкетомалоната.
Сравнительный пример 1
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната и 0,94 мл (0,0164 моль) уксусной кислоты, за исключением того, что применяли 8,14 г (0,0056 моль) 5% водного раствора гидрохлорита натрия вместо 25% водного раствора хлорита натрия. Однако диэтилкетомалонат не обнаруживали в GC анализе.
Сравнительный пример 2
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната и 0,94 мл (0,0164 моль) уксусной кислоты, за исключением того, что применяли 0,58 г (0,0056 моль) хлората натрия вместо 25% водного раствора хлорита натрия, и 1,49 мл воды. Однако диэтилкетомалонат не обнаруживали в GC анализе.
Сравнительный пример 3
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната и 0,94 мл (0,0164 моль) уксусной кислоты, за исключением того, что 0,67 г (0,0056 моль) перхлората натрия применяли вместо 25% водного раствора хлорита натрия, и 1,49 мл воды. Однако диэтилкетомалонат не обнаруживали в GC анализе.
Сравнительный пример 4
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната и 0,94 мл (0,0164 моль) уксусной кислоты, за исключением того, что 0,74 г (0,0056 моль) бромита натрия применяли вместо 25% водного раствора хлорита натрия, и 1,49 мл воды. Однако диэтилкетомалонат не обнаруживали в GC анализе, и дибромид получали с 19,5%.
Сравнительный пример 5
Реакцию проводили аналогично примеру 1, применяя 0,25 г (0,0016 моль) диэтилмалоната и 0,49 г (0,0056 моль) хлорита натрия, за исключением того, что 0,48 мл (0,0056 моль) 35% хлороводородной кислоты применяли вместо уксусной кислоты, и pH в момент начала реакции был 0,8. Однако диэтилкетомалонат не обнаруживали в GC анализе.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Способ настоящего изобретения может давать диэфир кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (2), или его гидрат, не требуя применения каких-либо высокотоксичных реагентов, опасных реагентов, специальных реагентов, специальных реакторов, дорогих реагентов, дорогих катализаторов или переходных металлов, таких как благородные металлы.
Кроме того, согласно способу настоящего изобретения можно получать диэфир кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (2), или его гидрат без предварительной модификации активной метиленовой группы диэфира малоновой кислоты и без экономических и эксплуатационных проблем.
Кроме того, согласно способу настоящего изобретения, можно получать диэфир кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (2), или его гидрат с высоким практическим выходом.
Кроме того, согласно способу настоящего изобретения, можно получать диэфир кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (2), или его гидрат с хорошей реализуемостью, в легко достижимых условиях, подходящих для внедрения в промышленность, при простых условиях.
Диэфир кетомалоновой кислоты, представленный общей формулой (2), или его гидрат, полученный способом настоящего изобретения, является пригодным соединением в качестве промежуточного соединения для лекарственного средства или химических удобрений.