Выпуск 2,  1940 г.

ПОЛУЧЕНИЕ АЦЕТАТА ФЕНИЛИЗОАМИЛОВОГО СПИРТА

(ЦЕНТИФОЛИЯ)

К. Н. Кинзерская

Лаборатория завода синтетической ароматики. Ленинград.

Ацетат фенилизоамилового спирта, называемый иначе "центифолием", что значит "столепестной", обладающий исключительным ароматом и способностью давать тончайшие оттенки розы в композиции, приобретает за последнее время большое значение в парфюмерной промышленности.

В связи с этим в исследовательской лаборатории завода синтетической ароматики проведена работа по изучению синтеза этого продукта.

Для синтеза центифолия необходимо производить предварительный синтез фенилизоамилового спирта.

Залькинд производил синтез фенилизоамилового спирта путем гидрирования в присутствии Pd диметилфенилацетиленилкарбинола, который в свою очередь был, получен конденсацией ацетона с магнийбромфенилацетиленом, а именно:

CH₃COCH₃ + BrMgC≡C−C₆H₅ → C₆H₅−C≡C−C(CH₃)OMgBr → C₆H₅−C≡C−C(CH₃)₂OH

C₆H₅−C≡C−C(CH₃)₂OH + 2H₂ (Pd) → C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OH

Klages синтезировал фенилизоамиловый спирт путем конденсации бензилацетона с метилмагниййодидом, а именно:

C₆H₅CH₂CH₂COCH₃ + IMgCH₃ → С₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OMgI

С₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OMgI + H₂O → С₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OH

Таким образом, и тот и другой методы синтеза фенилизоамилового спирта требуют в качества исходных продуктов или фенилацетилен или бензилацетон, получение которых является сложным.

Нам казалось возможным осуществить синтез фенилизоамилового спирта другим путем, а именно — исходя из легко доступного β- фенилэтанола. Промежуточные реакции синтеза фенилизоамилового спирта из β- фенилэтилового спирта могут быть выражены следующими уравнениями:

C₆H₅CH₂CH₂OH + HBr → C₆H₅CH₂CH₂Br

C₆H₅CH₂CH₂Br + Mg → C₆H₅CH₂CH₂MgBr

C₆H₅CH₂CH₂MgBr + CH₃COCH₃ → C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OMgBr

C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OMgBr + H₂O → C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OH

При ацетилировании фенилизоамилового спирта может быть получен его ацетат (центифолий) по следующему уравнению:

C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OH + CH₃COOCOCH₃ → C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OCOCH₃ + CH₃COOH

Указанная схема получения центифолия, за исключением того момента, что исходным продуктом служит β- фенетилбромид, положена в основу производственного синтеза во Франции. В виду отсутствия простого метода получения β- фенетилбромида и неясностей в получении фенилизоамилового спирта и его ацетата нам пришлось заняться детальным изучением всех стадий синтеза центифолия.

Для проведения настоящей работы прежде всего пришлось разработать методику получения бромпроизводного фенилэтанола.

Имеющиеся в литературе данные указывают на различные и довольно сложные способы получения этого соединения. Так, например, способ Гриньярa сводится к нагреванию β- фенилэтилового эфира с насыщенным раствором НВr в ледяной уксусной кислоте при 120°. Norris, Watt u. Thomas указывают на перегонку β- фенилэтилового спирта с НВr. По данным Rupe получение бромпроизводного фенилэтанола производится при воздействии РВr₃ на β-фенилэтиловый спирт. Schröter и. др. указывают на получение бромпроизводного фенилэтанола путем нагревания β- фенилэтилового спирта в запаянной трубке в течение 4 час. с НВr, насыщенным при 0°.

Rupe получил количественный выход β- фенетилбромида, в то время как в других вышеупомянутых работах выход составлял 85—93% от теории.

Однако, в виду сложности получения бромпроизводного по вышеуказанным способам, для получения этого соединения мы, по предложению П. Я. Лошакова, изучили условия синтеза β- фенетилбромида из фенилэтанола и бромистого водорода. Этот метод, как известно, был применен Адамсом и др. для получения бромпроизводных из бутилового и многих других спиртов и состоит в обработке спирта бромистым водородом, выделяющимся при прибавлении к водно-спиртовой смеси, содержащей NaBr, концентрированной серной кислоты.

Таким образом синтез β- фенетилбромида можно выразить следующими уравнениями:

2NaBr + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HBr

C₆H₅CH₂CH₂OH + HBr → C₆H₅CH₂CH₂Br + H₂O

Как показало проведенное исследование, выход бромпроизводного фенилэтилового спирта (разогнанного в вакууме) по этому методу составил 92.0% от теории.

Дальнейшая работа сводилась к получению магнийорганического соединения β- фенетилбромида и конденсации его с ацетоном. Эта стадия работы проводилась по Гриньяру. Условия были взяты аналогичные условиям образования бензгидрола из бензойного альдегида и фенилмагнийбромида по Гаттерману и Вилланду. В результате проведения этой реакции удалось получить фенилизоамиловый спирт, с выходом в 71.0% от теории, считая на бромпроизводное фенилэтанола. Полученный фенилизоамиловый спирт оказался кристаллическим продуктом, чего не наблюдали исследователи, получавшие его ранее. Фенилизоамиловый спирт кристаллизуется в виде игл, температура застывания его +24.5°.

Последняя стадия данной работы заключалась в проведении реакции ацетилирования полученного третичного спирта. С целью изучения реакции ацетилирования фенилизоамилового спирта, данная реакция проводилась нами в различных условиях, а именно:

1) с применением бензола, как это принято во Франции, и ксилола в качестве растворителей, смягчающих условия ацетилирования и позволяющих вести ацетилирование при различных температурах реакционной смеси;

2) ацетилирование по методу Залькинда, состоящему в применении для реакции с фенилизоамиловым спиртом большого избытка уксусного ангидрида. Следует отметить, что в результате применения бензола ацетилирование фенилизоамилового спирта протекало очень медленно и не доходило до конца. Температура ацетилирования в бензольной среде была примерно 92°.

Применение ксилола, несмотря на проведение реакции ацетилирования при температуре 135—140°, также не обеспечило хорошего выхода эфира.

В виду этого наше внимание было всецело сконцентрировано на методе ацетилирования по Залькинду со сроком протекания 2 часа. Этим методом нам удалось получить выход эфира 88.5% от теории, считая на фенилизоамиловый, с выделением после вакуумной разгонки фракции, содержащей 100.0% эфира.

Учитывая выход продуктов всех промежуточных стадий, синтез ацетата фенилизоамилового спирта (центифолия) осуществлен нами с выходом 57.8%, считая на исходный фенилэтанол.

Экспериментальная часть

1. I. Получение бромпроизводного β- фенилэтилового спирта —

C₆H₅CH₂CH₂Br

В реакционную круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружалось 1.0 кг воды, 1.13 кг бромистого натрия (или эквимолекулярное количество бромистого калия), 1.18 кг 93%(по содержанию спирта) фенилэтанола и постепенно добавлялось 2.5 кг концентрированной серной кислоты. Капельная воронка, через которую добавлялась серная кислота, была опущена под слой фенилэтанола в целях уменьшения осмоления фенилэтанола. После полного Добавления серной кислоты реакционная смесь кипятилась в течение 4 час. После этого бромпроизводное отделялось от нижнего слоя и промывалось водой до нейтральной реакции (на лакмус), затем сушилось хлористым кальцием и разгонялось в вакууме.

В результате вакуумной разгонки был получен β- фенетилбромид с т. кип. 92—95° при 11 мм (по Гриньяру 92° при 11 мм), n_D²⁰ 1.556. Выход β- фенетилбромида 1.53 кг, что составляет 92.0% от теории. Смолы 57 г.              

1. II. Получение фенилизоамилового спирта —

C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OH

Данная стадия работы, как указывалось выше, заключалась в получении магнийорганического соединения β- фенетилбромида по реакции Гриньяра, конденсации его с ацетоном и разложении полученного продукта 5% серной кислотой.

В круглодонную колбу емкостью 1.5 л, снабженную мешалкой с ртутным затвором, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, термометром и капельной воронкой, загружалось 27.5 г металлического магния и затем постепенно добавлялось 200 г бромпроизводного, растворенного в 600 мл диэтилового эфира (реакционный прибор и применяемые реагенты — абсолютно сухие).

В начале приливания бромпроизводного реакционная смесь слегка нагревалась рукой, а после того как начиналась реакция — охлаждалась водой и льдом. Реакция, при соответствующей регулировке температуры, протекала не очень бурно. Температура в реакционной смеси доходила до 38°. После полного приливания бромпроизводного фенилэтанола реакционная смесь доводилась до кипения и кипятилась в течение 1 часа. Затем содержимое колбы охлаждалось, и к охлажденной реакционной смеси быстро добавлялось 80 г ацетона, растворенного в 80 мл серного эфира. Реакция конденсации протекала очень бурно и требовала сильного охлаждения, во избежание выбрасывания реакционной смеси. К концу приливания ацетона в реакционной колбе образовывался белый осадок.

После прибавления ацетона реакционная смесь кипятилась в течение 15 мин. Затем, по охлаждении, в реакционную смесь добавлялось немного льда и толуола; выделение спирта производилось разложением 5% серной кислотой.

Толуольный экстракт, содержащий фенилизоамиловый спирт, промывался водой до нейтральной реакции и подвергался обработке 200 мл 12% спиртовой щелочи.

Обработка спиртовой щелочью производилась с целью разрушения непрореагировавшего бромпроизводного фенилэтанола и длилась в течение 1 часа при температуре кипения смеси, примерно около 80—85°. Затем толуольный экстракт промывался водой, раствором хлористого кальция и сушился безводным хлоридом кальция для более полного удаления фенилэтилового спирта, который мог образоваться из непрореагировавшего бромпроизводного.

В дальнейшем толуол был отогнан и полученный третичный спирт разогнан в вакууме. В результате вакуумной разгонки была собрана фракция, кипящая при 112—115° при 6 мм, с температурой застывания 24.5°, n_D²⁰ 1.5090, d₂₀²⁰ 0.963, содержащая 100% фенилизоамиловый спирт (вычислено на основании определения -ОН групп по методу Церевитинова).

По данным Klages’a температура кипения фенилизоамилового спирта 121° при 13 мм; по Залькинду 144° при 85 мм, n_D²⁰ 1.5077 и d₂₀²⁰ 0.9626. Выход спирта 126 г, что составляет 71.0% от теории, считая на бромюр. Смолы было получено 13 г.

III. Получение ацетата фенилизоамилового спирта —

C₆H₅CH₂CH₂C(CH₃)₂OCOCH₃

Ацетилирование по Залькинду производилось в круглодонной колбе емкостью в 1.5 л, снабженной обратным холодильником и термометром.

Для проведения указанной реакции бралось 150 г 100% фенилизоамилового спирта, 750 г уксусного ангидрида (97%) и 20 г прокаленной уксусно-натриевой соли. Реакция ацетилирования проводилась при кипении реакционной смеси при температуре от 135 до 139° в течение 2 час. После окончания реакции ацетилирования реакционная смесь с добавленным к ней толуолом выливалась в холодную воду. Толуольный экстракт эфира многократно промывался водой, раствором бикарбоната, вновь водой до нейтральной реакции и затем сушился над поташом.

Следует отметить, что удаление уксусного ангидрида из реакционной смеси производилось нами первоначально по обычно принятому методу, т. е. к реакционной смеси добавлялось определенное количество воды и вся смесь кипятилась в течение 15—20 мин. Однако на основании экспериментальных Данных было установлено, что уксусная кислота разлагает ацетат фенилизоамилового спирта. Так, например, при кипячении 97.8% центифолия в течение 1 часа с равным весовым количеством 70% уксусной кислоты и 15% уксуcной кислоты процентное содержание эфира снизилось в первом случае до 69% и во втором до 92%. Таким образом разрушение уксусного ангидрида кипячением с водой ведет к снижению выхода ацетата фенилизоамилового спирта.

После высушивания толуольного экстракта ацетата фенилизоамилового спирта толуол отгонялся и эфир подвергался вакуумной разгонке. При 12 мм давления собиралась фракция, кипящая при 125—126°, содержащая 100% эфира (определено методом омыления).

n_D²⁰ 1,4890 и d₂₀²⁰ 0,984

Литературные данные для ацетата фенилизоамилового спирта по Залькинду следующие:

т.кип. 131˚ при 17 мм, n_D²⁰ 1,4882, d₄²⁰ 0,983

Выход эфира 167.0 г, что составляет 88.5% от теории, считая на фенилизоамиловый спирт. Смолы 3 г.

Выводы

1. Разработан синтез с применением ацетилирования по Залькинду ацетата фенилизоамилового спирта (центифолия), исходным продуктом которого является β- фенилэтиловый спирт. Выход ацетата фенилизоамилового спирта составляет 57.8% от исходного продукта, а от промежуточного фенилизоамилового спирта — 88.5%.
2. В качестве промежуточных продуктов получены бромюр β- фенилэтилового спирта и фенилизоамиловый спирт. Бромюр β- фенилэтилового спирта, получается из β- фенилэтилового спирта и бромистоводородной кислоты с выходом 92% от β- фенилэтилового спирта. Кристаллический фенилизоамиловый спирт получается при конденсации магнийорганического соединения β- фенилэтилового спирта с ацетоном, с выходом 71% от бромюра β- фенилэтилового спирта.
3. Разработанный метод применен в полузаводской установке и дал примерно такой же выход ацетата фенилизоамилового спирта, как и в лабораторных условиях.