Озонолітичний синтез 2-гідроксибензилового спирту для виробництва гастродину
DOI:
https://doi.org/10.14739/2409-2932.2023.1.272608Ключові слова:
озон, каталізатор, 2-гідрокситолуол, 2-гідроксибензиловий спирт, окиснення, манган (ІІ) ацетат, сульфатна кислотаАнотація
2-Гідроксибензиловий спирт – важливий активний фармацевтичний інгредієнт для виробництва багатьох лікарських засобів, як-от гастродину, що має широкий спектр сприятливих впливів під час лікування хворих на епілепсію, хворобу Альцгеймера, Паркінсона, афективні розлади, церебральну ішемію, пацієнтів із когнітивними порушеннями. Відомо, що 2- і 4-гідроксибензиловий спирти та суміші цих сполук отримують взаємодією фенолу з формальдегідом за наявності основних каталізаторів. Через високу реакційну здатність із формальдегідом, виділення чистих сполук із реакційних сумішей, отриманих під час взаємодії фенолу з формальдегідом, є складною проблемою. Виділення 2-гідроксибензилового спирту в чистому вигляді з реакційних сумішей можливе тільки шляхом процесів, які не можливі в промислових масштабах, супроводжується низькими виходами цільового продукту.
Розв’язати ці проблеми можна за допомогою процесу прямого окиснення відповідного 2-гідрокситолуолу озоном у рідкій фазі, оскільки вже відомі методи селективного озонування метилбензолів до відповідних оксигенпохідних. Тому актуальним є розроблення нового низькотемпературного синтезу 2-гідроксибензилового спирту за допомогою озону.
Мета роботи – вивчити реакцію окиснення 2-гідрокситолуолу озоном у розчині стоп-реагенту, каталітичних домішок сполук перехідних металів і мінеральних кислот для розроблення нового методу синтезу 2-гідроксибензилового спирту.
Матеріали та методи. Для дослідів використали оцтовий ангідрид кваліфікації «ч. д. а.», льодяну оцтову кислоту кваліфікації «х. ч.», яку перед застосуванням очищали перегонкою під вакуумом за наявності перманганату калію, 2-гідрокситолуол кваліфікації «х. ч.», манган (ІІ) ацетат кваліфікації «ч.», сульфатну та фосфорну кислоти кваліфікації «х. ч.».
Для визначення концентрації озону в газовій фазі застосували спектрофотометричний метод, що ґрунтується на вимірюванні оптичної густини газового потоку в УФ-області. Для цього застосували спектрофотометр СФ-46 ЛОМО, в камеру вимірювання якого встановили проточну кювету з кварцовими вікнами. Матеріал кювети – тефлон. Безперервний контроль поточної концентрації озону з записом результатів аналізів як кінетичної кривої здійснили під час проходження озоновмісного газу через кювету при певній довжині хвилі монохроматичного джерела світла.
Результати. Вивчили реакцію окиснення 2-гідрокситолуолу озоном у розчині стоп-реагенту – оцтового ангідриду. Показано, що за наявності сульфатної кислоти вдається здійснити пряме озонування 2-гідрокситолуолу до 2-гідроксибензилового спирту, який утворюється як 2-ацетоксибензилацетат із виходом 13,0 %. Основними продуктами реакції в цих умовах є аліфатичні сполуки, що утворюються після руйнування ароматичного кільця. Селективність окиснення за спиртом суттєво підвищується при додаванні до системи каталізатора – манган (ІІ) ацетату. За його наявності утворюється каталітична система Ас2О – H2SO4 – Mn(III), що запобігає озонолізу та спрямовує окиснення передусім за метильною групою субстрату з утворенням 2-ацетоксибензилацетату з виходом 63,2 %.
Висновки. Розроблено екологічно чистий, низькотемпературний метод синтезу 2-гідроксибензилового спирту шляхом ведення процесу окиснення 2-гідрокситолуолу озоном у розчині стоп-реагенту – оцтового ангідриду за наявності сульфатної кислоти та манган (ІІ) ацетату.
Посилання
Liu, Y., Gao, J., Peng, M., Meng, H., Ma, H., Cai, P., Xu, Y., Zhao, Q., & Si, G. (2018). A Review on Central Nervous System Effects of Gastrodin. Frontiers in pharmacology, 9, 24. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00024
Bauer, K., Krempel, A., Molleken, R., Wedemeyer, K., & Fiege, H. (1980). Process for the preparation of pure 2-hydroxybenzyl alcohol, pure 4-hydroxybenzyl alcohol or a mixture of both hydroxy-benzyl alcohols (U.S. Patent No. 4,192,959). Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
Potapenko, E. V., Galstyan, G. A., Galstyan, A. G., & Shpak, L. P. (1999). Kataliticheskoe okislenie 3-nitrotoluola ozonom v srede uksusnogo angidrida [Catalytic oxidation of 3-nitrotoluene with ozone in acetic anhydride]. Visnyk Skhidnoukrainskoho derzhavnoho universytetu, 20(4), 81-84. [in Russian].
Pan, H., Li, S., Shu, M., Ye, Y., Cui, Q., & Zhao, Z. (2018). P-Xylene catalytic oxidation to terephthalic acid by ozone. ScienceAsia, 44(3), 212-217. https://doi.org/10.2306/scienceasia1513-1874.2018.44.212
Hwang, K. C., Sagadevan, A., & Kundu, P. (2019). The sustainable room temperature conversion of p-xylene to terephthalic acid using ozone and UV irradiation. Green Chemistry, 21(22), 6082-6088. https://doi.org/10.1039/C9GC02095K
Galstyan, G. A., Tyupalo, N. F., & Razumovskiy, S. D. (2004). Ozon i ego reaktsii s aromaticheskimi soedineniyami v zhidkoy faze [Ozone and its reactions with aromatic compounds in the liquid phase]. Lugansk: VUNU. [in Russian].
Halstian, A. H., Вushuiev, A. S., & Vasylenko, Ye. Yu. (2022). Ozonuvannia 4-aminotoluolu yak novyi metod syntezu 4-aminobenzaldehidu – napivproduktu dlia oderzhannia protytuberkuloznykh zasobiv [Ozonation of 4-aminotoluene as a new method of synthesis of 4-aminobenzaldehyde – an intermediate for the production of anti-tuberculosis drugs]. Current issues in pharmacy and medicine: science and practice, 15, 1(38), 13-19. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.14739/2409-2932.2022.1.249620
Pidcock, A. (1981). Principles and Applications of Homogeneous Catalysis. Journal of Organometallic Chemistry, 208(2), C49-C50. https://doi.org/10.1016/s0022-328x(00)82693-5
Pryor, W. A., Gleicher, G. J., & Church, D. F. (1984). Relative Reactivities of Alkylbenzenes and Related Compounds toward Ozone. The Mechanism of Ozonation at Benzylic Positions. Journal of Organic Chemistry, 49(14), 2574-2578. https://doi.org/10.1021/jo00188a012
Galstyan, G. A., Potapenko, E. V., Pluzhnik, I. M., Romanenko, A. G., & Galstyan, A. G. (1998). The kinetics and reaction mechanism with alkilbenzoles in liquid phase. Regional Conference on Ozone Generation and Application to Water and Waster Treatment (pp. 667-694).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
