Способ получения цитраконопимаровой кислоты

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИТРАКОНОПИМАРОВОЙ КИСЛОТЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Бей Максим Петрович Ювченко Анатолий Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения цитраконопимаровой кислоты формулы 1 гдепредставляет собой 3, 1- илипредставляет собой , 1-3 при котором осуществляют взаимодействие канифоли с итаконовой кислотой при 180220 С, полученный продукт обрабатывают четыреххлористым углеродом с получением соответствующего аддукта, разложением которого получают цитраконопимаровую кислоту в виде смеси двух изомеров, затем, при необходимости, путем дробной кристаллизации полученной смеси из органического растворителя выделяют индивидуальный изомер формулы , гдепредставляет собой 3, 1-. Изобретение относится к области органической химии, химии терпенов, в частности диеновых аддуктов смоляных кислот. Диеновые аддукты смоляных кислот находят широкое применение для получения клеевых композиций, входят в составы различных пленкообразователей 1. Индивиду 13646 1 2010.10.30 альные соединения, синтезированные из смоляных кислот и диенофилов 2, в частности малеопимаровая кислота, образующаяся при взаимодействии малеинового ангидрида с левопимаровой кислотой, нашли применение в производстве бумаги 3 в качестве исходного соединения для синтеза иммуномодулирующих веществ 4. Известно, что в качестве диенофильной компоненты в реакции Дильса-Альдера со смоляными кислотами может использоваться итаконовая кислота 5. Однако в литературе отсутствуют сведения о составе образующегося продукта реакции. Известно, что при температуре выше 167-168 С итаконовая кислота изомеризуется в цитраконовый ангидрид 6. Известно, что взаимодействие абиетиновой кислоты и цитраконового ангидрида при 140-170 С в течение 18 часов не приводит к образованию аддукта по реакции ДильсаАльдера 7, по окончании реакции выделяются исходные вещества. Известно, что при взаимодействии метиловых эфиров канифоли с цитраконовым ангидридом при 160 С в течение 17 часов образуется аддукт, из которого колоночной хроматографией выделяются три изомера цитраконо-пимаровой кислоты в виде метиловых эфиров 8. Выходы продуктов не превышали 10 в расчете на вес исходных метиловых эфиров канифоли. Выделение цитраконопимаровой кислоты из этой смеси потребовало бы дополнительно стадии омыления сложного эфира до кислоты и хроматографического разделения. Кроме того, получение исходных эфиров канифоли требует дополнительно проведения этерификации канифоли, а цитраконовый ангидрид менее доступен, чем итаконовая кислота. Задача изобретения - расширение ассортимента доступных индивидуальных терпеноидных соединений на основе смоляных кислот с комплексом полезных свойств, а также расширение ассортимента доступных оптически активных соединений. Поставленная задача достигается путем взаимодействия канифоли и итаконовой кислоты и выделения из полученной смеси цитраконопимаровой кислоты в виде двух изомеров, из которых один может быть затем выделен дробной кристаллизацией из органического растворителя. Итаконовая кислота (метиленбутандиовая кислота, метиленянтарная кислота) является крупнотоннажным химическим продуктом, получаемым биохимически из таких углеводов, как сахароза, глюкоза и ксилоза. Ее суммарное производство в мире оценивается в 10000 - 15000 т/год 9. При исследовании состава продуктов взаимодействия итаконовой кислоты с канифолью нами было установлено, что образуется относительно гомогенная по химическому составу смесь веществ, содержащая до 60 двух изомеров цитраконопимаровой кислоты,различающихся расположением метильной группы в -положении ангидридной группы. Синтез цитраконопимаровой кислоты (1) в виде смеси двух изомеров (16 Н)-17,18 динор-13-ен-13-(1-метилэтил)-4-карбокси-15-метил-15,16-дикарбоксиангидридоатизен (1),где 3, 1 и (15 Н)-17,18-динор-13-ен-13-(1-метилэтил)-4-карбокси-16-метил 15,16-дикарбоксиангидридоатизен (1), где, 13 осуществляют в две стадии. 21 17 На первой стадии получают аддукт канифоли и итаконовой кислоты (2) взаимодействием итаконовой кислоты с канифолью при 180-220 С. При этом итаконовая кислота при температуре 170 С изомеризуется в цитраконовый ангидрид (3), который вступает в 2 13646 1 2010.10.30 реакцию диенового синтеза с левопимаровой кислотой (4), содержащейся в исходной канифоли, а также образующейся в результате изомеризации других кислот канифоли при температуре проведения реакции 5. На второй стадии полученный продукт растворяют в четыреххлористом углероде и отделяют выпавший осадок цитраконопимаровой кислоты в виде аддукта с четыреххлористым углеродом. Полученный осадок промывают на фильтре четыреххлористым углеродом, сушат на воздухе и выдерживают при температуре более 110 С для разрушения аддукта с четыреххлористым углеродом и образования цитраконопимаровой кислоты в виде смеси индивидуальных изомеров (1), где 3, 1 или, 13. Полученные изомеры цитраконопимаровой кислоты имеют в различных хроматографических системах практически равную подвижность , что затрудняет выделение индивидуальных изомеров препаративной тонкослойной или колоночной хроматографией. Выделение индивидуального изомера (1), где 3, 1 из смеси изомеров может быть достигнуто дробной кристаллизацией полученной смеси из органического растворителя, например из бензола. Полученный в результате аддукт индивидуального изомера кислоты (1), где 3, 1, и бензола разрушают его нагреванием до температуры более 110 С. Указанные соединения, их свойства и способ получения в литературе не описаны. Структура полученной цитраконопимаровой кислоты окончательно установлена методами двумерной корреляционной ЯМР спектроскопии. Изложенные ниже примеры не ограничивают изобретение, а лишь иллюстрируют его осуществление. Пример 1 Получение аддукта канифоли и итаконовой кислоты. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Вюрца с обратным холодильником, помещали 50 г канифоли и 20 г итаконовой кислоты. Смесь постепенно нагревали на песчаной бане до 200 С и выдерживали при этой температуре в течение 9 часов. В процессе нагревания смеси выделяется вода в результате дегидратации итаконовой кислоты. Получено 58,16 г продукта. Полученный аддукт имел температуру размягчения 102-112 С и кислотное число 268 мг КОН/г. Выделение цитраконопимаровой кислоты из аддукта. 50 г мелкоизмельченного аддукта порциями добавляли к 110 мл СС 4 при сильном перемешивании. Полученный раствор оставляли на 24 часа при комнатной температуре для кристаллизации. Выпавшие кристаллы аддукта цитраконопимаровой кислоты с СС 4 отфильтровывали на стеклянном фильтре, промывали 3 раза по 10 мл СС 14 и высушивали на воздухе. Окончательно СС 4 удаляли нагреванием полученного вещества до 125 С в течение 1 часа. Получали 10,88 г продукта (Тпл 200-201 С, кислотное число 406 мг КОН/г),представляющего собой, по данным ЯМР 1 Н, смесь двух изомеров цитраконопимаровой кислоты в соотношении 10.32. Найдено,72.91 С, 8.08 Н. Вычислено,72.43 С, 8.27 Н. 13646 1 2010.10.30 ИК спектр (, см-1, ) 3440, 2980, 2900, 2670, 2560, 1850, 1785, 1740, 1700, 1650,1470, 1390, 1370, 1280, 1250, 1080, 1025, 1005, 955, 930, 810, 680. Пример 2 Выделение индивидуального изомера цитраконопимаровой кислоты(1,3,1). 0,8 г полученной смеси изомеров растворяли в 2 мл сухого бензола при кипении. Выпавшие кристаллы отфильтровывали через 24 часа, сушили на воздухе и затем 1 час при 140 С для полного удаления бензола. Получали 0,29 г кислоты (1,СН 3, 1), Тпл 201-202 С, 20 -18,8 (3). Найдено,72,85 , 8,14 . Вычислено,72,43 , 8,27 . ИК спектр (, см-1, ) 3440, 2980, 2895, 2670, 2560, 1850, 1785, 1740, 1700, 1650,1470, 1390, 1370, 1280, 1250, 1080, 1030, 1010, 960, 940, 810, 680. ЯМР 1 Н (, м.д., 3) 0.59 с. (3, ), 0.96 д. (6, -(3)2), 1.14 с. (3, ),1.28 уш.д. (1), 1.34 уш.д. (1), 1.40 с. (3, ), 2.21 м. (1), 2.27 уш.д. (1), 2.58 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4