[go: up one dir, main page]

RU2198877C1 - Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole - Google Patents

Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole Download PDF

Info

Publication number
RU2198877C1
RU2198877C1 RU2001119749A RU2001119749A RU2198877C1 RU 2198877 C1 RU2198877 C1 RU 2198877C1 RU 2001119749 A RU2001119749 A RU 2001119749A RU 2001119749 A RU2001119749 A RU 2001119749A RU 2198877 C1 RU2198877 C1 RU 2198877C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis
nitric acid
nitration
methyl
product
Prior art date
Application number
RU2001119749A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.П. Струнин
Е.И. Масленников
В.Н. Калашник
Л.В. Анохина
Л.М. Мелентьева
Г.Н. Набиулин
Р.Ф. Саттаров
В.М. Демышев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Поливит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Поливит" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Поливит"
Priority to RU2001119749A priority Critical patent/RU2198877C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2198877C1 publication Critical patent/RU2198877C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitroimidazole by nitration of 2- methylimidazole with nitric acid in the presence of sulfuric acid. Nitration reaction is carried out with nitrating mixture consisting of 52-60 wt. -% of sulfuric acid, 25-30 wt.-% of nitric acid and 15-18 wt.-% of water at 20-50 C. Invention can be used in pharmaceutical industry for preparing intermediate substance used for synthesis of medicinal preparation metronidazol. Invention provides the enhancement of selectivity of process, equipment and technological simplification of process, decreased consumption of heat and energy. EFFECT: improved method of synthesis. 2 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения 2-метил-4(5)-нитроимидазола, являющегося промежуточным продуктом в синтезе лекарственных препаратов, в частности метронидазола. The invention relates to the field of organic chemistry, specifically to a method for producing 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole, which is an intermediate in the synthesis of drugs, in particular metronidazole.

Известным методом получения 2-метил-4(5)-нитроимидазола является нитрование 2-метилимидазола смесью концентрированных азотной и серной кислот при повышенных температурах. A known method for producing 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole is nitration of 2-methylimidazole with a mixture of concentrated nitric and sulfuric acids at elevated temperatures.

Подобный метод синтеза затруднительно использовать в промышленном производстве из-за высокой коррозионной активности реакционной среды, невысокого выхода продукта и его низкого качества. Such a synthesis method is difficult to use in industrial production because of the high corrosiveness of the reaction medium, the low yield of the product and its low quality.

С целью повышения выхода и качества продукта в а.с. СССР 164289 (кл. 12р 9; 1964 г.) нитрование осуществляют азотнокислыми солями натрия или калия в 94-96%-ной серной кислоте при температуре 130-140oС в течение 4,5-5 часов. Получают продукт с выходом 48-52%.In order to increase the yield and quality of the product in a.s. USSR 164289 (class 12p 9; 1964) nitration is carried out with nitric acid salts of sodium or potassium in 94-96% sulfuric acid at a temperature of 130-140 o C for 4.5-5 hours. Get the product with a yield of 48-52%.

Недостатками метода являются низкий выход продукта, повышенная температура синтеза, использование высококонцентрированной серной кислоты. The disadvantages of the method are the low yield of the product, the increased synthesis temperature, and the use of highly concentrated sulfuric acid.

Для повышения выхода продукта и упрощения технологии его получения в а. с. СССР 201417 (C 07 D 49/36, 1967 г.) в смесь воды, 93%-ной серной кислоты, безводного сульфата натрия и 2-метилимидазола добавляют 99%-ную азотную кислоту, реакционную массу кипятят при 130-132oС в течение 4 часов. Получают продукт с выходом 63-66%.To increase the yield of the product and simplify the technology of its production in a. from. USSR 201417 (C 07 D 49/36, 1967) 99% nitric acid is added to a mixture of water, 93% sulfuric acid, anhydrous sodium sulfate and 2-methylimidazole, the reaction mass is boiled at 130-132 o С within 4 hours. Get the product with a yield of 63-66%.

Основные недостатки метода остаются прежними: использование в процессе высококонцентрированных кислот, высокая температура синтеза, низкий выход продукта. The main disadvantages of the method remain the same: the use of highly concentrated acids in the process, high synthesis temperature, low product yield.

В а. с. СССР 1768598 (C 07 D 233/92, 1990 г.) для снижения температуры нитрования авторы предлагают следующий вариант. В суспензию 2-метилимидазола в уксусной кислоте при 10oС добавляют 96%-ную серную кислоту, уксусный ангидрид, смесь выдерживают 30 мин при 60-65oС, охлаждают, добавляют 98%-ную азотную кислоту. Выдерживают 3-3,5 часа при 18-20oС, охлаждают, нейтрализуют 25%-ным водным раствором аммиака до рН 6,5-7, отфильтровывают, промывают водой, сушат. Получают продукт с выходом 90%.In a. from. USSR 1768598 (C 07 D 233/92, 1990) to reduce the temperature of nitration, the authors propose the following option. 96% sulfuric acid, acetic anhydride are added to a suspension of 2-methylimidazole in acetic acid at 10 ° C, the mixture is kept at 60-65 ° C for 30 minutes, cooled, 98% nitric acid is added. It is maintained for 3-3.5 hours at 18-20 o C, cooled, neutralized with a 25% aqueous ammonia solution to pH 6.5-7, filtered, washed with water, dried. Get the product with a yield of 90%.

Использование в процессе высококонцентрированных кислот, многокомпонентный состав реакционной среды, необходимость неоднократного охлаждения реакционной массы сильно усложняет аппаратурное оформление технологического процесса и утилизацию отходов. The use of highly concentrated acids in the process, the multicomponent composition of the reaction medium, the need for repeated cooling of the reaction mass greatly complicates the hardware design of the process and waste disposal.

В патенте РФ 2049780 (C 07 D 233/92, 1995 г.) нитрование проводят раствором нитрата аммония в 98%-ной азотной кислоте при 65-97oС в течение 1,5-6 ч при массовом соотношении реагентов на 1 мас.ч. имидазола: 1,5-5,4 нитрата аммония, 5,9-16,0 азотной кислоты, 0,10-0,35 воды. Выход продукта не превышает 76%.In the patent of the Russian Federation 2049780 (C 07 D 233/92, 1995), nitration is carried out with a solution of ammonium nitrate in 98% nitric acid at 65-97 o C for 1.5-6 hours at a mass ratio of reactants per 1 wt. h imidazole: 1.5-5.4 ammonium nitrate, 5.9-16.0 nitric acid, 0.10-0.35 water. The product yield does not exceed 76%.

Недостатками метода являются низкий выход продукта, повышенная температура синтеза, большой расход высококонцентрированной азотной кислоты. The disadvantages of the method are the low yield of the product, the increased synthesis temperature, high consumption of highly concentrated nitric acid.

По патенту РФ 2122542 (C 07 D 233/92, 1998 г.) нитрованию подвергают предварительно приготовленный при 25-30oС буферный раствор 2-алкилимидазола в концентрированной азотной кислоте, содержащей нитрат аммония. Для приготовления буферного раствора расходуется 50-60% расчетного количества азотной кислоты. Готовят буферный раствор, подавая составляющие компоненты дозирующими порциями. Стадию нитрования проводят в реакторе при 75-90oС концентрированной азотной кислотой в количестве 40-50% от расчетного в течение 3,5-4,5 часов. Продукт нейтрализуют щелочным агентом. Выход достигает 79-81%.According to the patent of the Russian Federation 2122542 (C 07 D 233/92, 1998), a buffer solution of 2-alkylimidazole in concentrated nitric acid containing ammonium nitrate is prepared at 25-30 ° C. To prepare a buffer solution, 50-60% of the calculated amount of nitric acid is consumed. A buffer solution is prepared by feeding the constituent components in dosing portions. The nitration stage is carried out in a reactor at 75-90 o With concentrated nitric acid in an amount of 40-50% of the calculated within 3.5-4.5 hours. The product is neutralized with an alkaline agent. The yield reaches 79-81%.

Повышенная температура синтеза, необходимость предварительного приготовления буферного раствора, порционное дозирование реагентов усложняют технологический процесс. The increased synthesis temperature, the need for preliminary preparation of a buffer solution, batch dosing of reagents complicate the process.

Наиболее близким по технической сущности является метод, заключающийся в нитровании 2-алкилзамещенного имидазола 64-72%-ной азотной кислотой в количестве 2-5 молей на 1 моль имидазола при 200-260oС в присутствии 0,5-5 молей 86-92%-ной серной кислоты на 1 моль азотной кислоты и 10-55% вес. мочевины (в расчете на имидазол). Выход 2-метил-4-нитроимидазола составляет 71,7%. Приводится описание специального реактора для нитрования (заявка ФРГ 2208924, C 07 D 233/92, 1977 г.).The closest in technical essence is the method consisting in nitration of 2-alkyl-substituted imidazole with 64-72% nitric acid in an amount of 2-5 moles per 1 mol of imidazole at 200-260 o C in the presence of 0.5-5 moles 86-92 % sulfuric acid per 1 mol of nitric acid and 10-55% weight. urea (based on imidazole). The yield of 2-methyl-4-nitroimidazole is 71.7%. A description is given of a special nitration reactor (FRG application 2208924, C 07 D 233/92, 1977).

Недостатками метода являются низкий выход продукта, неудовлетворительное качество продукта, высокая температура синтеза, высокая коррозионная активность реакционной среды, использование специфического оборудования. The disadvantages of the method are the low yield of the product, the unsatisfactory quality of the product, high synthesis temperature, high corrosiveness of the reaction medium, the use of specific equipment.

Как видно из приведенных источников информации, для повышения выхода продукта, снижения температуры нитрования, упрощения технологического и аппаратурного оформления процесса исследователи идут по пути замены или нитрующего агента (азотной кислоты на ее соли: нитрат натрия, нитрат калия, нитрат аммония), или на изменение реакционной среды (нитрование азотной кислотой в присутствии водного бисульфата натрия, в присутствии уксусной кислоты и уксусного ангидрида), или полным исключением из процесса серной кислоты. Низкий выход продукта по указанным методам свидетельствует о протекании побочных окислительных реакций, т.е. низкой селективности процесса. Это заключение подтверждают исследования составов реакционных масс с помощью метода ЯМР на ядрах 13С. Анализы проводились на спектрометре СХР-100 и WP-80 с рабочей частотой на ядрах 1H= 90 МГц, 13C=22,63 МГц и 1H=80 МГц соответственно. Количество целевого продукта в реакционных массах определялось методом измерения интегральной интенсивности сигналов 13С ЯМР. Результаты анализов представлены в таблице.As can be seen from the above sources of information, to increase the yield of the product, reduce the temperature of nitration, simplify the technological and equipment design of the process, researchers are moving along the path of replacing or nitrating agent (nitric acid with its salt: sodium nitrate, potassium nitrate, ammonium nitrate), or change reaction medium (nitration with nitric acid in the presence of aqueous sodium bisulfate, in the presence of acetic acid and acetic anhydride), or complete exclusion of sulfuric acid from the process. The low yield of the product by the indicated methods indicates the occurrence of adverse oxidative reactions, i.e. low selectivity of the process. This conclusion is confirmed by studies of the compositions of the reaction masses using the 13 C NMR method. The analyzes were carried out on a CXP-100 and WP-80 spectrometer with an operating frequency of 1 H = 90 MHz, 13 C = 22.63 MHz and 1 H = 80 MHz respectively. The amount of the target product in the reaction mass was determined by measuring the integral intensity of 13 C NMR signals. The results of the analyzes are presented in the table.

Таким образом, указанные процессы протекают с недостаточно высокой селективностью. Различия показателей выхода объясняются различными методами выделения целевого продукта. Thus, these processes proceed with insufficiently high selectivity. Differences in yield are explained by different methods of isolating the target product.

Целью изобретения является повышение селективности процесса, аппаратурное и технологическое упрощение процесса, снижение тепло- и энергозатрат. The aim of the invention is to increase the selectivity of the process, hardware and technological simplification of the process, reducing heat and energy consumption.

Поставленная цель достигается нитрованием 2-метилимидазола нитрующей смесью, состоящей из 52-60% мас. серной кислоты, 25-30% мас. азотной кислоты, 15-18% мас. воды, при температуре 20-50oС. В ходе экспериментов авторы неожиданно установили, что процесс нитрования довольно гладко протекает при низких температурах с использовании серной и азотной кислот значительно меньших концентраций. Отличительными признаками изобретения являются: низкая температура нитрования (по прототипу 200-260oС), использование низкоконцентрированных серной и азотной кислот (по прототипу 86-92% серная и 64-72% азотная кислоты). Изобретение иллюстрируется следующими примерами.This goal is achieved by nitration of 2-methylimidazole nitrating mixture consisting of 52-60% wt. sulfuric acid, 25-30% wt. nitric acid, 15-18% wt. water, at a temperature of 20-50 o C. During the experiments, the authors unexpectedly found that the nitration process proceeds quite smoothly at low temperatures using sulfuric and nitric acids of significantly lower concentrations. Distinctive features of the invention are: low nitration temperature (prototype 200-260 o C), the use of low concentrated sulfuric and nitric acids (prototype 86-92% sulfuric and 64-72% nitric acid). The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. В колбу емкостью 100 мл, снабженную мешалкой, термометром и водяной баней, загружают 62,0 г нитрующей смеси, имеющей следующий состав: H2SO4 - 56% мас., HNO3 - 28% мас., Н2O - 16% мас. При перемешивании к нитрующей смеси порциями добавляют 20,6 г (0,25 моля) 2-метилимидазола так, чтобы температура смеси не поднималась выше 25-30oС. После перемешивания в течение 3 часов температуру поднимают до 40oС и выдерживают еще 1 час. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и оставляют стоять на 5-6 часов. Получают реакционную смесь, содержащую по данным анализа 30,1 г 2-метил-4(5)-нитроимидазола, что соответствует 96% селективности.Example 1. In a flask with a capacity of 100 ml, equipped with a stirrer, thermometer and water bath, load 62.0 g of nitrating mixture having the following composition: H 2 SO 4 - 56% wt., HNO 3 - 28% wt., H 2 O - 16% wt. With stirring, 20.6 g (0.25 mol) of 2-methylimidazole is added in portions to the nitrating mixture so that the temperature of the mixture does not rise above 25-30 ° C. After stirring for 3 hours, the temperature is raised to 40 ° C. and held for 1 more hour. The reaction mass is cooled to room temperature and left to stand for 5-6 hours. Get the reaction mixture containing, according to the analysis, 30.1 g of 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole, which corresponds to 96% selectivity.

Пример 2. К 300 г нитрующей смеси состава: H2SO4 - 52% мас., HNO3 - 30% мас. , Н2O - 18% мас., при перемешивании и температуре не выше 30oС порциями добавляют 100 г (1,21 моль) 2-метилимидазола. Смесь перемешивают при этой температуре в течение 3 часов, затем температуру поднимают до 50oС и выдерживают в течение 1-1,5 час. Реакционную смесь охлаждают, выдерживают 2-3 часа. По данным анализа полученная реакционная смесь содержит в своем составе 144 г 2-метил-4(5)-нитроимидазола, что соответствует 93% селективности.Example 2. To 300 g nitrating mixture composition: H 2 SO 4 - 52% wt., HNO 3 - 30% wt. , H 2 O - 18 wt.%, With stirring and a temperature not exceeding 30 o With portions add 100 g (1.21 mol) of 2-methylimidazole. The mixture is stirred at this temperature for 3 hours, then the temperature is raised to 50 o C and maintained for 1-1.5 hours. The reaction mixture is cooled, incubated for 2-3 hours. According to the analysis, the resulting reaction mixture contains 144 g of 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole, which corresponds to 93% selectivity.

Пример 3. К 2,5 кг нитрующей смеси состава: H2SO4 - 60% мас., HNO3 - 25% мас. , Н2О - 15% мас., при перемешивании и температуре не выше 20-25oС порциями добавляют 410,6 г (5 моль) 2-метилимидазола. Смесь перемешивают при этой температуре в течение 3 часов, затем температуру поднимают до 50oС и выдерживают в течение 1-1,5 час. Реакционную смесь охлаждают, выдерживают 2-3 часа. По данным анализа полученная реакционная смесь содержит в своем составе 590 г 2-метил-4(5)-нитроимидазола, что соответствует 92% селективности.Example 3. To 2.5 kg of nitrating mixture composition: H 2 SO 4 - 60% wt., HNO 3 - 25% wt. , Н 2 О - 15% wt., With stirring and a temperature not higher than 20-25 o With portions, 410.6 g (5 mol) of 2-methylimidazole are added. The mixture is stirred at this temperature for 3 hours, then the temperature is raised to 50 o C and maintained for 1-1.5 hours. The reaction mixture is cooled, incubated for 2-3 hours. According to the analysis, the resulting reaction mixture contains 590 g of 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole, which corresponds to 92% selectivity.

Выход на выделенный продукт в зависимости от метода выделения составляет 55-91%. Температура плавления 252-258oС (разл.).The yield of the isolated product, depending on the isolation method, is 55-91%. Melting point 252-258 o C (decomp.).

Техническим результатом изобретения является упрощение технологического и аппаратурного оформления процесса и снижение энерго- и теплозатрат за счет проведения синтеза при низких температурах, улучшение экологических условий и повышение техники безопасности труда за счет отказа от использования в процессе высококонцентрированных кислотных агентов, значительное увеличение селективности процесса. The technical result of the invention is to simplify the technological and equipment design of the process and reduce energy and heat consumption due to synthesis at low temperatures, improve environmental conditions and improve occupational safety by refusing to use highly concentrated acid agents in the process, and significantly increase the selectivity of the process.

Claims (1)

Способ получения 2-метил-4(5)-нитроимидазола нитрованием 2-метилимидазола азотной кислотой в присутствии серной кислоты, отличающийся тем, что нитрование осуществляют при 20-50oС нитрующей смесью, состоящей из 52-60 мас.% серной кислоты, 25-30 мас.% азотной кислоты, 15-18 мас.% воды.A method of producing 2-methyl-4 (5) -nitroimidazole by nitration of 2-methylimidazole with nitric acid in the presence of sulfuric acid, characterized in that the nitration is carried out at 20-50 o With a nitrating mixture consisting of 52-60 wt.% Sulfuric acid, 25 -30 wt.% Nitric acid, 15-18 wt.% Water.
RU2001119749A 2001-07-16 2001-07-16 Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole RU2198877C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119749A RU2198877C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119749A RU2198877C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2198877C1 true RU2198877C1 (en) 2003-02-20

Family

ID=20251766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001119749A RU2198877C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2198877C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486177C1 (en) * 2012-02-16 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for preparing 2-methyl-4(5)-nitroimidazole
CN103724275A (en) * 2013-12-27 2014-04-16 爱斯特(成都)医药技术有限公司 4-nitroimidazole and preparation method thereof
CN113788794A (en) * 2021-10-20 2021-12-14 西安海泽微流工程技术有限公司 2-methyl-5 nitroimidazole continuous nitration process

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486177C1 (en) * 2012-02-16 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for preparing 2-methyl-4(5)-nitroimidazole
CN103724275A (en) * 2013-12-27 2014-04-16 爱斯特(成都)医药技术有限公司 4-nitroimidazole and preparation method thereof
CN103724275B (en) * 2013-12-27 2016-01-13 爱斯特(成都)生物制药有限公司 4-nitroimidazole and preparation method thereof
CN113788794A (en) * 2021-10-20 2021-12-14 西安海泽微流工程技术有限公司 2-methyl-5 nitroimidazole continuous nitration process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111018740B (en) Synthesis method of 4-bromo-2-cyano-5-fluorobenzoic acid methyl ester
RU2198877C1 (en) Method of synthesis of 2-methyl-4(5)-nitro-imidazole
CN110845403A (en) Preparation method of nicorandil
EP1556343B1 (en) Process for the production of 3-methylthiopropanal
EP0415595A1 (en) Fluorobenzene derivatives
US3984487A (en) Preparation of petachloronitrobenzene
US2312878A (en) Alkali metal salts of beta-sulphopropionitrile and method of preparation
RU2486177C1 (en) Method for preparing 2-methyl-4(5)-nitroimidazole
GB2616849A (en) Improved synthesis
CN104098576B (en) Process for preparing nitroorotic acid
EP0057889A1 (en) Process for preparing 1-alkyl-2-chloro-5-nitro-benzene-4-sulphonic acids
JPH039898B2 (en)
JPS6210501B2 (en)
US2538907A (en) Preparation of nitroxyethyldinitro-guanidine
PL153722B1 (en) Method for manufacturing 3-fluoro-4-aminephenol
US3910995A (en) Process for preparing 2,5-dihalo-3-nitrobenzoic acid
EP0151835B1 (en) Process for producing pentachloronitrobenzene from hexachlorobenzene
US4876387A (en) Process for preparing 2,4,5-trifluorobenzoic acid
US4059548A (en) Hexahydropyrimidine-1,3-diacetonitriles and processes for preparing the same
US4377535A (en) Process for the preparation of nitro-T-acid (8-nitro-naphthalene-1,3,6-trisulphonic acid)
US3304322A (en) Alkali metal salts of perchlorofluoroacetone cyanohydrins
EP0596130B1 (en) Production of 2-halo-3,5-difluoroaniline, intermediate for producing the same, and production of said intermediate
US3754007A (en) Process for the production of cyclohexanedione-(1,2)-hemihydrate
JPH02233649A (en) Preparation of 2-nitro-4-trifluoromethylaniline
JPH04210954A (en) Production of 1-amino-8-hydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070717

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140717