Способ получения циклических ацеталей

Изобретение относится к органической химии, конкретно к получению циклических ацеталей, которые находят применение в качестве растворителей, компонентов лакокрасочных материалов и субстратов в тонком органическом синтезе.

Известен способ получения замещенных циклических ацеталей конденсацией двухатомных спиртов с альдегидом в бензоле при температуре 80°C в присутствии межфазного катализатора - активированного катионита КУ-2 или серной кислоты (Богомазова А.А., Михайлова Н.Н., Злотский С.С. Современная химия циклических ацеталей. Получение, реакции, свойства. - Саарбрюккен: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. - 87a).

Недостатками известного способа являются невысокий выход (не более 60%) целевого продукта, а также использование растворителя, катализатора или водоотнимающего вещества, что удорожает процесс синтеза 1,3-диоксолана.

Техническая задача, решение которой предлагается в настоящем изобретении, заключается в разработке способа получения 2-замещенных 1,3-диоксоланов, отличающегося увеличением выхода целевого продукта.

Указанная задача решается тем, что предлагается способ получения 2-замещенных 1,3-диоксоланов конденсацией этиленгликоля с альдегидами различного строения в сверхкритических условиях при температуре 390°C и давлении 300 атм в течение 20-30 минут.

Процесс конденсации этиленгликоля с альдегидами различного строения осуществляется в сверхкритических условиях при температуре 390°C и давлении 300 атм в присутствии следующих компонентов, мас. %:

1. этиленгликоль 87,4; масляный (изомасляный) альдегид 12,6;

2. этиленгликоль 84; бензальдегид 16.

Способ осуществляется следующим образом.

Синтез целевых продуктов проводили на установке, предназначенной для процессов, протекающих в условиях повышенного давления в проточном режиме (Хамзин Ю.А., Хакимов В.Н., Шириязданов Р.Р., Давлетшин А.Р. и др. Регенерация катализатора среднетемпературной изомеризации в среде сверхкритического диоксида углерода, модифицированного изоалканами C₅-C₆ // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2015. Т. 10. №3. С. 71-83). Основным технологическим узлом установки является реактор с печью. Анализ полученного продукта вели на газовом хроматографе Хроматэк-Кристалл 5000.2 с пламенно-ионизационным детектором и высокоэффективной капиллярной колонкой типа НР-1 (DB-1) 50 м × 0,21 мм × 0,5 мкм.

Исходные реагенты должны соответствовать следующим требованиям:

- Этиленгликоль - ГОСТ 19710-83;

- Изомасляный альдегид - ТУ 38.50264-86;

- Бензальдегид - ГОСТ 157-78.

Смесь этиленгликоля, альдегида нагревали в реакторе при при 390°C и 300 атм в течение 20-30 минут. Мольное соотношение этиленгликоль:масляный (изомасляный) альдегид = 1:8. Мольное соотношение этиленгликоль:бензальдегид = 1:9. По окончании реакции реакционную массу выводят на сепаратор для выделения реакционной воды.

Пример 1.

В металлический толстостенный реактор (Р) (фигура) объемом 500 мл, снабженный датчиком температуры и давления, с помощью насосов (Н-1; Н-2) с давлением 300 атм подают 50 мл масляного альдегида и 250 мл этиленгликоля. Критические параметры сырьевых компонентов: этиленгликоль Р_кр - 76 атм, Т_кр - 372°C, масляный альдегид Р_кр - 40 атм, Т_кр - 251°C. Температуру в реакторе (Р) выдерживают на уровне 390°C в течение 20 минут. Полученную реакционную массу выводят через холодильник (Т) в сепараторы (С) для вывода из сверхкритической области и разделения на целевой продукт и воду.

Выход 2-пропил-1,3-диоксолана - 82%.

Результаты синтезов приведены в таблице 1, синтезы проведены аналогично примеру 1. Приведенные примеры не исчерпывают возможности способа в отношении других алифатических диолов и альдегидов.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволит достигнуть выхода 2-замещенных 1,3-диоксоланов 82% по сравнению с прототипом, где выход достигает не более 60%, что обеспечит широкое использование его в качестве промежуточных продуктов тонкого органического синтеза, растворителей и компонентов лакокрасочных материалов.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является осуществление синтеза целевых продуктов в соответствии с принципами зеленой химии (отсутствие в синтезе вредных растворителей, катализаторов, серной кислоты).