Способ получения трет-бутилгидразина

(51)07 241/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ковганко Николай Владимирович Цветкова Тамара Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения трет-бутилгидразина, включающий взаимодействие трет-бутанола с солью гидразина в воде при нагревании и последующую нейтрализацию третбутилгидразин гидрохлорида раствором гидроксида натрия, отличающийся тем, что в качестве соли гидразина используют гидразин дигидрохлорид, а нагревание осуществляют до температуры 50-100 С. Изобретение относится к области органической химии, в частности, к способу получения трет-бутилгидразина формулы Трет-бутилгидразинприменяется для производства ряда инсектицидов группы диацилгидразинов, к которым относятся 5849, галофенозид, метоксифенозид, тебуфенозид (мимик, конфирм), -118 1, 2. По механизму действия эти препараты являются агонистами гормонов линьки и метаморфоза насекомых экдистероидов и используются в сельском и лесном хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями, относящимися к чешуекрылым. В синтезе данных препаратов может использоваться как сам трет-бутилгидразин , так и его гидрохлорид. Известно несколько способов получения трет-бутилгидразинаи его гидрохлорида. Известен способ получения трет-бутилгидразин гидрохлорида с выходом 9 по реакции гидразин гидрата 222 с трет-бутилхлоридом 3. Недостатками этого способа являются использование токсичного гидразин гидрата, необходимость применения пятикратного количества гидразин гидрата и невысокий выход целевого продукта. Известен способ получения трет-бутилгидразин гидрохлорида реакцией трет-бутилхлорида с девятикратным количеством гидразин моногидрохлорида 22 при 100105 С в автоклаве 4. Отмечено, что по результатам анализа целевой продукт в реакционной среде образуется с количественным выходом в расчете на трет-бутилхлорид. Выход чистого трет-бутилгидразин гидрохлорида при его выделении из реакционной среды составляет 54,2 . В патенте 4 разработан также метод выделения чистого трет-бутилгидразин гидрохлорида в результате кристаллизации его из реакционной смеси при охлаждении и повторном использовании маточного раствора добавлением к нему следующих 8011 1 2006.04.30 порций реагентов. При шестиразовом повторении такой процедуры суммарный выход целевого продукта удается значительно повысить. Недостатками этого способа получения трет-бутилгидразин гидрохлорида являются необходимость проведения процесса под давлением в автоклаве и применение значительного избытка гидразин моногидрохлорида 22. Известен способ получения трет-бутилгидразин гидрохлорида в результате реакции гидразин моногидрохлорида 22 с 60-кратным количеством изо-бутилена в воде в присутствии концентрированной соляной кислоты при 95 С в течение 11 ч 5. Чистый трет-бутилгидразин гидрохлорид по данному способу не выделялся, а превращался непосредственно в реакционной смеси реакцией с бензоилхлоридом и раствором гидроксида натрия в 1,2-дибензоил-1-трет-бутилгидразин (инсектицид 5849). Недостатками данного способа являются большая продолжительность процесса, необходимость применения больших количеств изо-бутилена и концентрированной соляной кислоты, которая обладает сильным раздражающим действием и вызывает коррозию оборудования. Известен способ получения трет-бутилгидразин гидрохлорида реакцией гидразин гидрата 222 с эквимолекулярным количеством изобутилена в присутствии концентрированной соляной кислоты и воды в автоклаве при 100 С в течение 5,5 ч 6. Недостатками этого способа являются большая продолжительность процесса, применение токсичного гидразин гидрата и невысокий выход (28,2 ) целевого продукта. Известен способ получения трет-бутилгидразинапо реакции гидразин моногидрохлорида 22 с трет-бутанолом в присутствии концентрированной соляной кислоты и воды, выделения целевого продукта нейтрализацией гидрохлорида раствором гидроксида натрия и последующей отгонки целевого продукта (прототип) 7. Выход третбутилгидразина по этому способу составляет 52 . Его недостатками являются сравнительно невысокий выход целевого продукта и необходимость применения для реакции концентрированной соляной кислоты. Задача изобретения - упрощение процесса получения трет-бутилгидразина и увеличение его выхода. Она достигается заявляемым способом получения трет-бутилгидразина, который заключается в реакции трет-бутанола с гидразин дигидрохлоридом 222 в воде при нагревании, последующей нейтрализации образовавшегося трет-бутилгидразин гидрохлорида раствором гидроксида натрия, отделении целевого продукта при добавлении к смеси твердого гидроксида натрия и его очистке методом перегонки. Основное отличие от прототипа 7 состоит в том, что для реакции трет-бутанола с солью гидразина вместо гидразин моногидрохлорида 22 предлагается использовать гидразин дигидрохлорид 222. В молекуле гидразин дигидрохлорида 222 на одну молекулу гидразина приходится две молекулы хлористого водорода, а не одна, как в молекуле гидразин моногидрохлорида 22. Это позволяет для синтеза трет-бутилгидразина избежать применения дополнительно соляной кислоты, что значительно упрощает весь процесс. Сам гидразин дигидрохлорид 222 является товарным продуктом и более доступным реагентом по сравнению с гидразин моногидрохлоридом 22. Гидразин дигидрохлорид 222 легко получается при реакции гидразин гидрата с соляной кислотой 8. Трет-бутилгидразин, получаемый по заявляемому способу, может быть выделен из реакционной смеси либо в свободном виде в результате нейтрализации гидроксидом натрия,отделения и последующей очистки методом перегонки, либо в виде гидрохлорида в результате кристаллизации из реакционной смеси при пониженных температурах. Возможно также использование трет-бутилгидразина, полученного по заявляемому способу, непосредственно в реакционной смеси без его выделения в результате прямого ацилирования хлорангидридами карбоновых кислот (пример 3). Выход при получении чистого третбутилгидразинапо заявляемому способу составляет 62-64(примеры 1-2), что примерно в 1,2 раза выше по сравнению со способом-прототипом 7. Соотношение реагентов по заявляемому способу может варьироваться в довольно широких пределах. Наилучшим является соотношение трет-бутанолгидразин дигидрохлорид 10,8-1,2, однако может использоваться и другое соотношение реагентов. 2 8011 1 2006.04.30 Процесс получения трет.-бутилгидразина по заявляемому способу протекает при нагревании. Температура процесса может варьироваться в пределах от 50 до 100 С. Наиболее оптимальной является температура реакции 80-100 С. Процесс получения трет-бутилгидразина по заявляемому способу протекает при атмосферном или повышенном давлении. Для лучшего понимания сущности данного изобретения приводятся следующие примеры. Однако возможности применения заявляемого способа получения трет-бутилгидразина этими примерами не ограничиваются. Пример 1. Раствор 28,87 г (0,275 моль) гидразин дигидрохлорида 222 в 41 мл воды нагревают при перемешивании до 100 С и к нему медленно в течение 4,5 ч прибавляют 23,5 мл (0,25 моль) трет-бутанола. Перемешивание продолжают в течение 1 ч при 9395 С, затем реакционную смесь охлаждают до 0 С и нейтрализуют прибавлением 44 г 50 -ного раствора гидроксида натрия, поддерживая температуру реакционной смеси не выше 20 С. После этого к смеси добавляют гидроксид натрия до образования желтого масла и четкого разделения фаз. Верхний окрашенный слой быстро отделяют от нижнего и перегоняют при атмосферном давлении над гидроксидом натрия. Отбирают фракции с температурой кипения от 106 до 114 С и получают в сумме 14,15 г (0,161 моль) третбутилгидразина . Выход в расчете на трет-бутанол 64,3 . ИК спектр (см-1) 3350, 3250, 2975, 1395, 1373 (С(СН 3)3). Спектр 1 Н ЯМР (200 МГц, 55, , м.д.)1,12 (с, 9 Н,С(СН 3)3). Пример 2. Раствор 52,5 г (0,50 моль) гидразин дигидрохлорида 222 в 72,5 мл воды нагревают при перемешивании до 95 С. К раствору при непрерывном перемешивании при 95 С добавляют в течение 3 ч по каплям 23,5 мл (0,25 моль) трет-бутанола. Реакционную смесь после окончания прибавления трет-бутанола перемешивают при этой же температуре в течение 1 ч, затем охлаждают до 0 С и нейтрализуют 50 -ным раствором гидроксида натрия, приготовленным из 40 г (1,0 моль) гидроксида натрия и 40 мл воды. После этого к смеси добавляют гидроксид натрия до появления верхнего маслообразного слоя и четкого разделения фаз. Верхний слой быстро отделяют от нижнего и подвергают перегонке при атмосферном давлении над гидроксидом натрия. Фракции с т.кип. 104-113,5 С собирают и получают 13,60 г (0,155 моль) трет-бутилгидразина . Выход в расчете на третбутанол 61,8 . Пример 3. К раствору 65,6 г (0,625 моль) гидразин дигидрохлорида в 234 мл воды прибавляют при комнатной температуре и интенсивном перемешивании 11,75 мл (0,125 моль) третбутанола. Реакционную смесь перемешивают при 50 С в течение 14 ч, затем при 105 С в течение 1,5 ч. После охлаждения реакционной смеси до 0 С к ней добавляют 53,4 мл 50 -ного раствора гидроксида натрия, затем 100 мл толуола. Смесь охлаждают до 5 С и приливают одновременно по каплям 40,0 г 50 -ного раствора гидроксида натрия и 29 мл бензоил-хлорида так, чтобы температура реакционной смеси не превышала 20 С. Через 1,5 ч после завершения прибавления реагентов осадок отфильтровывают, промывают на фильтре трижды водой и высушивают на воздухе. Получают 30,0 г 1,2-дибензоилгидразина. Аналитический образец, полученный при промывке эфиром, имеет т.пл. 239241 С, лит. 9 т.пл. 234-238 С. ИК спектр (КВ, см-1) 3220 , 1640, 1550 ,1590, 1500 (ССаром). Спектр 1 Н ЯМР (200 МГц, 55, , м.д.)7,40 (м, 6 Н, аром.Н),8,36 (д,7 Гц, 4 Н, аром.Н), 12,10 (уш.с, 2 Н, ). Фильтрат после отделения 1,2-дибензоилгидразина разделяют на водный и органический слои, толуольный слой сушат безводным сульфатом натрия. После удаления растворителя получают 6,0 г остатка, содержащего по данным ТСХ в основном 1-бензоил-2 трет-бутилгидразин. Из 1,0 г этого остатка трехкратной перекристаллизацией из смеси гексана с эфиром (11) получают 0,06 г аналитического образца 1-бензоил-2-трет-бутилгидразина с т.пл. 92-93 С (гексан-эфир), лит. 10 т.пл. 92-94 С. Найдено,С 68,64,Н 8,13,14,82. Вычислено для 11162,С 68,72, Н 8,39,14,57. ИК спектр (КВ, см-1) 3 8011 1 2006.04.30 3250 , 1630, 1570 , 1590, 1485 (ССаром), 1400, 1377 (С(СН 3)3). Спектр Н ЯМР (200 МГц, 55, , м.д.) 1,22 (с, 9 Н, С(СН 3)3), 7,44 (м, 3 Н, аром.Н), 8,26 (м, 2 Н,аром.Н), 10,96 (уш.с, 1 Н, ). К раствору 0,961 г полученного выше 1-бензоил-2-трет-бутилгидразина в 10 мл толуола прибавляют при 0 С одновременно при перемешивании 0,92 г 50 -ного раствора гидроксида натрия и 0,62 мл бензоилхлорида. Реакционную смесь после окончания прибавления перемешивают при комнатной температуре в течение 0,5 ч, затем осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой (25 мл), затем эфиром (35 мл) и высушивают. Получают 1,45 г 1,2-дибензоил-1-трет-бутилгидразина, выход количественный, т.пл. 178-180 С (метанол-эфир), лит. 1 т.пл. 174-176 С. Найдено,С 73,33,Н 6,80,9,38. Вычислено для 182022,С 72,95, Н 6,80,9,45. ИК спектр (КВ, см-1) 3270 , 1700 , 1650, 1530 , 1600, 1500 (ССаром), 1410, 1380 (С(СН 3)3). Спектр 1 Н ЯМР (200 МГц, 55, , м.д.) 1,80 (с, 9 Н, С(СН 3)3), 7,15-7,38 (м, 6 Н, аром.Н),7,76-7,90 (м, 4 Н, аром.Н). Пример 4. Получение 1,2-дибензоил-1-трет-бутилгидразина из трет-бутилгидразина. Растворяют 11,17 г (0,127 моль) трет-бутилгидразина в 89 мл метиленхлорида, раствор охлаждают до 0 С, затем добавляют одновременно по каплям при перемешивании раствор 32,23 мл (0,279 моль) бензоилхлорида в 15 мл метиленхлорида и 50 -ный раствор гидроксида натрия (приготовлен из 11,3 г (0,282 моль) гидроксида натрия и 11,3 мл воды). В процессе прибавления температуру реакционной смеси поддерживают не выше 10 С. После завершения прибавления реагентов смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2 ч, затем органический слой отделяют от водного и сушат безводным сульфатом натрия. После удаления осушителя и упаривания растворителя в вакууме остаток промывают эфиром (315 мл) и получают 26,28 г 1,2-дибензоил-1-третбутилгидразина, идентичного веществу, синтезированному в примере 3. Выход 86,1 ,т.пл. 176-177 С (этилацетат). 1 Источники информации 1. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений Справочник. - М. Химия, 1995. 2. Белан С.Р., Грапов А.Ф., Мельникова Г.М. Новые пестициды Справочник. - М. Грааль, 2001. - . 196. 3.О.. . 1941. .74. .759-776. - СА 3565688 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.