Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения диметакрилата пиромеллитовой кислоты

Способ получения относится к органической химии, а именно к способу получения диметакрилата пиромеллитовой кислоты (в англоязычной литературе применяется аббревиатура “PMDM”), используемого для производства стоматологических адгезивных систем, которые улучшают адгезию пломбировочных материалов к твердым тканям зубов.

Известен способ получения диметакрилата пиромеллитовой кислоты описанный в патенте US 4514527 апрель, 1985 [Rafael L.Bowen. Method for obtaining strong adhesive bonding of composites to dental enamel and other substrates]. В указанном патенте способ получения описан следующим образом: 1 моль диангидрида пиромеллитовой кислоты и 2 моля 2-гидроксиэтилметакрилата смешивают в растворителе ксилоле и нагревают, с добавлением небольшого количества монометилового эфира гидрохинона как стабилизатора; далее при охлаждении и отстаивании, образуется кристаллический осадок. В результате фракционной кристаллизации получают две порции продукта. Температура плавления первой неочищенной порции 153°С, второй очищенной порции 163°С. Аналогичный способ описывается в патенте US4521550, июнь 1985 год, в патенте US4659751, апрель 1987 год, опубликованных также под авторством R.L.Bowen.

Недостатком аналогов является необходимость проведения дополнительной стадии по очистке полученной порции неочищенного диметакрилата пиромеллитовой кислоты.

Кроме того, в указанных источниках не приводится подробного описания способа и сведений о качественных и количественных характеристиках получаемого продукта.

За прототип выбран способ получения диметакрилата пиромеллитовой кислоты, опубликованный в источнике [M.Faranahi и R.L.Bowen [M. Farahani, A.D. Johnston, R.L Bowen The effect of catalyst structure on the synthesis of a dental restorative monomer// Journal Dental Research V.70 (1):67-71. 1991], включающий поочередное внесение в емкость соответствующего объема 1 моля диангидрида пиромеллитовой кислоты, 2 моля 2-гидроксиэтилметакрилата, 0.2 моля инертного растворителя триэтиламина, 0.01 моля 4-метоксифенола в качестве ингибитора преждевременной полимеризации полиэфирной смолы и 100 мл апротонного растворителя тетрагидрофурана, перемешивание с последующим нагреванием в течение одного часа. После этого для удаления тетрагидрофурана реакционную смесь разбавляют 500 мл диэтилового эфира. Не прореагировавший диангидрид пиромеллитовой кислоты превращается в пиромеллитовую кислоту и выпадает в осадок, который удаляют фильтруя через пористый стеклянный фильтр. Профильтрованный раствор для полного удаления органического растворителя тетрагидрофурана из реакционной массы перемещают в делительную воронку объемом 1000 мл и последовательно 3-х кратно промывают 150 миллилитрами 1М раствора соляной кислоты, затем 3-х кратно промывают дистиллированной водой, после чего 3-х кратно промывают насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 150 мл. Обработанный таким образом раствор переносят в емкость соответствующего объема и концентрируют, продувая сухой воздух в течение 48 часов. Далее после концентрирования проводят трехкратную процедуру перекристаллизации, для чего полученный диметакрилат пиромеллитовой кислоты, растворяют в 130 мл метанола и к подогретому до 65°С раствору по каплям добавляют дистиллированную воду до помутнения и оставляют на 24 часа при комнатной температуре. Конечный продукт высушивают до постоянной массы.

Способ по прототипу имеет ряд недостатков: использование токсичного тетрагидрофурана в качестве апротонного растворителя, что требует по окончании процесса синтеза удаление тетрагидрофурана с применением легко воспламеняющегося диэтилового эфира, который к тому же является прекурсором (включён в Таблицу III списка IV прекурсоров); 3-х кратная промывка 1М раствором соляной кислоты, затем 3-х кратная промывка дистиллированной водой и 3-х кратная промывка насыщенным раствором хлорида натрия, процедура концентрирования путем продувки сухим воздухом в течение 48 часов, а также 3-х кратное повторение процедуры перекристаллизации. Все это в совокупности является причиной высокой трудоемкости процесса и больших временных и материальных затрат.

Задача изобретения направлена на устранение выявленных недостатков прототипа.

Технический результат – получение химически чистого диметакрилата пиромеллитовой кислоты при сокращении временных, материальных и трудозатрат.

Результатом решения задачи является предложенный способ, который включает в себя смешивание 1 моля диангидрида пиромеллитовой кислоты и 2 молей 2-гидроксиэтилметакрилата, 0.2 моля третичного амина и 0.01 моля 4-метоксифенола, выдерживание при постоянном перемешивании подогретой реакционной массы в течение 1 часа, перекристаллизацию путем растворения диметакрилата пиромеллитовой кислоты в 130 мл метанола и добавления по каплям дистиллированной воды к подогретому до 65°С раствору до помутнения с выдержкой полученного раствора в течение 24 часов при комнатной температуре, фильтрацию и сушку полученного продукта до постоянной массы, в который внесены следующие новые признаки:

- в качестве растворителя диангидрида пиромеллитовой кислоты используют непосредственно реагент химической реакции, а именно 2-гидроксиэтилметакрилат, что позволяет исключить ряд этапов, включающих как подготовку органического растворителя тетрагидрофурана, так и длительную процедуру по его удалению из реакционной смеси;

- перекристаллизацию проводят однократно, что сокращает время, затрачиваемое на очистку продукта с 72 часов до 24 часов.

- после перекристаллизации раствор фильтруют и перед сушкой полученный осадок диметакрилата пиромеллитовой кислоты промывают на фильтре смесью изопропанол-дистиллированная вода в соотношении 1:1, что позволяет за одну промывку очистить готовый продукт от примесей, образующихся в процессе реакции.

Новизна и изобретательский уровень заявляемого способа заключается в том, что в качестве растворителя диангидрида пиромеллитовой кислоты использован непосредственно реагент 2-гидроксиэтилметакрилат, являющийся мономером для производства различного рода полимеров, что позволяет исключить необходимость использования органического растворителя тетрагидрофурана, т.е. исключить операции по подготовке органического растворителя тетрагидрофурана путем очистки и высушивания, для чего задействуются перегонные аппараты и такие осушающие вещества как гидрооксид натрия, металлический натрий или кальций хлористый безводный; операции по удалению тетрагидрофурана из реакционной массы посредством применения диэтилового эфира и трехкратных промывок на делительных воронках растворами соляной кислоты, дистиллированной воды и насыщенного раствора хлорида натрия, продувки для концентрирования полученного продукта сухим воздухом в течение 48 часов. Кроме того, сокращение временных затрат при получении химически чистого готового продукта обеспечивает возможность однократной перекристаллизации путем растворения диметакрилата пиромеллитовой кислоты в 130 мл метанола и добавления по каплям дистиллированной воды к подогретому до 65°С раствору до помутнения, выдержку полученного раствора в течение 24 часов при комнатной температуре. Последующая промывка осадка диметакрилата пиромеллитовой кислоты смесью изопропанол-дистиллированная вода в соотношении 1:1 позволяет практически полностью за одну промывку очистить готовый продукт от примесей, образующихся в процессе реакции.

Способ характеризуется изображениями, представленными на фигурах.

Фиг. 1 ПМР-спектр диметакрилата пиромеллитовой кислоты, полученного по предложенному способу.

Фиг. 2. Хроматограмма диметакрилата пиромеллитовой кислоты, полученная на Хроматографе Hitchi Elite LaChrom со спектрофотометрическим детектором. Колонка: EC 150/3 Nucleodur C18 Pyramid 3μm. Подвижная фаза: Изократический режим, Ацетонитрил: Фосфатный буфер в соотношении 28:72 (об.) Температура колонки: 25°С, Длина волны детектирования: 290 нм. Скорость потока: 0.4 мл/мин. Чистота продукта: 95%.

Пример конкретного осуществления предложенного способа получения диметакрилата пиромеллитовой кислоты.

В качестве растворителя для проведения реакции используют 2 моля 2-гидроксиэтилметакрилата, к которому при постоянном перемешивании добавляют 1 моль диангидрида пиромеллитовой кислоты, 0.2 моля триэтиламина и 0.01 моля 4-метоксифенола в качестве ингибитора полимеризации. Реакционную массу подогревают и выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1 часа. Далее проводят однократную перекристаллизацию, для чего в реакционную смесь добавляют метанол в количестве 130 мл и оставляют при перемешивании до полного растворения, после чего добавляют к полученному раствору небольшие порции дистиллированной воды, до тех пор, пока раствор не начнет мутнеть, после чего раствор выдерживают в течение 24 часов при комнатной температуре. Образовавшийся осадок отделяют посредством фильтрования и для полного удаления от образовавшихся в процессе реакции примесей промывают на фильтре смесью изопропанол:дистиллированная вода в соотношении 1:1. Промытый осадок просушивают до постоянной массы. Температура плавления полученного продукта равна 160-163°С.

Соответствие полученного продукта качественным показателям диметакрилата пиромеллитовой кислоты подтверждают спектр ПМР (фиг.1) и хроматограмма диметакрилата пиромеллитовой кислоты, полученного по предложенному способу (фиг.2).

Таким образом, поставленная задача и заявленный технический результат по получению химически чистого диметакрилата пиромеллитовой кислоты при сокращении временных, материальных и трудозатрат, достигнуты.