ПОЛУПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СИНТЕЗА ТЕТРАЦИАНОЭТИЛЕНА
Аннотация
Цель нашей работы – разработать пригодный для масштабирования синтез тетрацианоэтилена и на его основе спроектировать технологическую схему процесса. Для достижения поставленной цели первоначально был разработан способ синтеза тетрацианоэтилена, который состоит из следующих стадий: получение цианодитиоформиата натрия на основе сероуглерода и цианида натрия с применением N,N-диметилформамида в качестве растворителя; получение тетрациано-1,4-дитиина путем обработки цианодитиоформиата натрия хлором; получение тетрацианоэтилена из тетрациано-1,4-дитиина последовательным взаимодействием с цианидом натрия и хлором. Разработанный способ был апробирован в лаборатории, где показал свою пригодность. Далее на основании данного метода была спроектирована технологическая схема процесса. Составлено описание схемы и необходимая последовательность операций. Взаимодействие протекает в реакторах Р-1, Р-2, Р-3. Для перекачивания реакционной массы предусмотрены насосы Н-1–4. Также в технологической схеме присутствует нутч-фильтр Ф-1 для разделения суспензии. Для выделения и очистки полученного тетрацианоэтилена предусмотрен вакуумный испаритель И-1 и сублимационный аппарат СА-1. Для технологической схемы подобрано необходимое оборудование: реактор Р-1 с мешалкой и рубашкой объемом 200 л, выполненный из тефлона; два реактора Р-2 и Р-3 с мешалкой и рубашкой объемом 200 л, материал – стекло; нутч-фильтр Ф-1, изготовленный из толстостенных полипропиленовых труб; сублимационный аппарат СА-1 непрерывного действия. Подбор основного и вспомогательного оборудования производили на основании химических и физико-химических особенностей реагентов, технологических режимов и особенностей проведения процесса. Данный способ получения выгодно отличается использованием простого и дешевого сырья, распространенного в химической промышленности, и использованием стандартного технологического оборудования.
Литература
Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Belikov M.Yu., Nasakin O.E. Solventfree synthesis of 4-oxoalkane-1,1,2,2-tetracarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52. N 9. P. 1353-1355. DOI: 10.1134/S1070428016090189.
Belikov M.Yu., Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Lipin K.V., Legotin S.A., Nasakin O.E. Synthesis of photochromic 5,6-diaryl-2-chloropyridine-3,4-dicarbonitriles from 3,4-diaryl-4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2014. V. 50. N 9. P. 1372-1374. DOI: 10.1134/S1070428014090231.
Fedoseev S.V., Lipin K.V., Ershov O.V., Belikov M.Yu., Yatsko A.S., Nasakin O.E. One-pot synthesis of 2-oxo-1,2-dihydropyridine-3,4-dicarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2015. V. 51. N 8. P. 1191-1193. DOI: 10.1134/S1070428015080242.
Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Tafeenko V.A., Nasakin O.E. Glycine catalyzed diastereoselective domino-synthesis of 6-imino-2,7-dioxabicyclo[3.2.1]octane-4,4,5-tricarbonitriles in water. Green Chem. 2015. V. 17. P. 4234-4238. DOI: 10.1039/c5gc00909j.
Chunikhin S.S., Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Belikov M.Yu., Tafeenko V.A. Novel chromophores of cyano-pyridine series with strong solvatochromism and nearinfrared solid-state fluorescence. Dyes Pigm. 2018. V. 156. P. 357-368. DOI: 10.1016/j.dyepig.2018.04.024.
Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Belikov M.Yu., Naidenova A.I., Maksimova V.N., Tafeenko V.A. Synthesis, solution and solid-state fluorescence of 2-diethylaminocinchomeronic dinitrile derivatives. RSC Adv. 2017. V. 7. P. 34886-34891. DOI: 10.1039/c7ra06217f.
Belikov M.Yu., Fedoseev S.V., Ievlev M.Yu., Ershov O.V. Rearrangement of 4-oxoalkane-1,1,2,2-tetracarbonitriles in the directed synthesis of aryl-substituted 2-(3-cyano-5-hydroxy-1,5-dihydro-2H-pyrrol-2-ylidene)malononitriles. Khim. Geterotsikl. Soed. 2017. V. 53. N 9. P. 1057-1060 (in Russian). DOI: 10.1007/s10593-017-2170-1.
Ershov O.V., Fedoseev S.V., Belikova M.Yu., Ievlev M.Yu. Domino-synthesis and fluorescence properties of 4-cyano-2-oxo-1,2-dihydropyridine-3-carboxamides and 2-oxo-1,2-dihydropyridine-3,4-dicarbonitriles. RSC Adv. 2015. V. 5. P. 34191-34198. DOI: 10.1039/c5ra01642h.
Ershov O.V., Lipin K.V., Maksimova V.N., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Reaction of 4-aryl-4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles with hydrochloric acid. Russ. J. Org. Chem. 2009. V. 45. N 3. P. 475-476. DOI: 10.1134/s1070428009030269.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Reaction of tetracyanoethylated cyclohexanones with water in acidic medium. Russ. J. Gen. Chem. 2010. V. 80. N 10. P. 2078-2080. DOI: 10.1134/S1070363210100373.
Lipin K.V., Maksimova V.N., Ershov O.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Three-component synthesis of 2-chloropyridine-3,4-dicarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2010. V. 46. N 4. P. 617-618. DOI: 10.1134/s107042801004038x.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Synthesis of diethylammonium 3,4-dicyano-5,6,7,8-tetrahydroquinolin-2-olates. Russ. J. Org. Chem. 2010. V. 46. N 4. P. 615-616. DOI: 10.1134/s1070428010040378.
Ershov O.V., Lipin K.V., Nasakin O.E. Three-component synthesis of methyl 6-alkyl-3-cyano-2-halopyridine-4-carboxylates. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52. N 7. P. 970-973. DOI: 10.1134/S1070428016070071.
Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Belikov M.Yu., Lipin K.V., Naydenova A.I., Tafeenko V.A. Synthesis and solid-state fluorescence of aryl substituted 2-halogenocinchomeronic dinitriles. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 82227-82232. DOI: 10.1039/c6ra16787j.
Ershov O.V., Lipin K.V., Eremkin A.V., Nasakin O.E., Sheverdov V.P., Fedorov P.I., Tafeenko V.A. Tricomponent domino synthesis of 6-hydroxy-2-chloro-1,4,5,6-tetrahydropyridine-3,4,4-tricarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2017. V. 53. N 2. P. 215-221. DOI: 10.1134/S1070428017020129.
Lipin K.V., Ershov O.V. Three-component synthesis of 2-halo-6-methoxy-5,6-dihydropyridine-3,4,4(1H)-tricarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2017. V. 53. N 11. P. 1760-1762. DOI: 10.1134/S1070428017110288.
Lipin K.V., Fedoseev S.V., Ershov O.V., Tafeenko V.A. Selective quasi-hydrolysis of cyano group in 6-hydroxypiperidine-3,4,4-tricarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2017. V. 53. N 12.
P. 1828-1832. DOI: 10.1134/S1070428017120077.
Belikov M.Y., Ershov O.V., Maksimova V.N., Fedoseev S.V. Synthesis of new derivatives of 2-halocinchomeronic acid. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52. N 8. P. 1217-1219. DOI: 10.1134/S1070428016080248.
Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Tafeenko V.A. Diastereoselective Cascade Assembly of Functionalized Pyrano[3,4-c]pyrrole Deriva-tives. Org. Lett. 2016. V. 18. N 8. P. 1940-1943. DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00867.
Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Belikov M.Yu., Milovidova A.G., Tafeenko V.A., Nasakin O.E. Diastereoselective synthesis of 3,4-dihydro-2H-pyran-4-carboxamides through an unusual regiospecific quasi-hydrolysis of a cyano group. Beilstein J. Org. Chem. 2016. V. 12. P. 2093–2098. DOI: 10.3762/bjoc.12.198.
Ershov O.V., Lipin K.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Three-component “domino” synthesis of 1,8-dialkyl-3-halo-8-methyl-6-oxo-2,7-diazabicyclo[3.2.1]oct-3-ene-4,5-dicarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2009. V. 45. N 3. P. 470-471. DOI: 10.1134/s1070428009030245.
Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Milovidova A.G., Belikov M.Yu., Nasakin O.E. A novel method for the domino synthesis of 6-imino-2,7-dioxabicyclo[3.2.1]octane-4,4,5-tricarbonitriles and studies of stereochemical characteristics of formation and structure thereof. Khim. Geterotsikl. Soed. 2015. V. 51. N 5. P. 457-461 (in Russian). DOI: 10.1007/s10593-015-1720-7.
Belikov M.Yu., Fedoseev S.V., Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Tafeenko V.A. Interaction of 4-oxoalkane-1,1,2,2-tetracarbonitriles with Lawesson's reagent – a new ap-proach to the synthesis of 2,2′-disulfanediylbis(1H-pyrroles). The synthesis of photochromic diarylethene with a disulfide bridge. RSC Adv. 2015. V. 5. P. 65316-65320. DOI: 10.1039/c5ra11304k.
Belikov M.Yu., Fedoseev S.V. Ershov O.V., Ievlev M.Yu., Tafeenko V.A. Rearrangement of 4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles to the penta-1,3-diene-1,1,3-tricarbonitrile moiety as an approach to novel acceptors for donor–acceptor chromophores. Tetrahed. Lett. 2016. V. 57. P. 4101–4104. DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.07.095.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Lipovskaya I.V., Eremkin A.V., Nasakin O.E. Synthesis of 5-amino-3H-pyrrole-3,4-dicarbonitriles from 4-aryl-4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2011. V. 47. N 9. P. 1426-1427. DOI: 10.1134/s1070428011090272.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Eremkin A.V., Nasakin O.E., Tafeenko V.A., Nurieva E.V. Reaction between 4-oxoalkane-1,1,2,2-tetracarbonitriles and morpholine: regioselective synthesis of 5-amino-2-(morpholin-4-yl)-3-(2-oxoalkyl)-3H-pyrrol-3,4-dicarbonitriles. Tetrahed. Lett. 2011. V. 52. N 48. P. 6407-6410. DOI: 10.1016/j.tetlet.2011.09.084.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Lipovskaya I.V., Fedoseev S.V., Lipin K.V., Nasakin O.E. Hydrolysis and acylation of imino group in E/Z-isomers of 3,4-dialkyl-8-amino-1-imino-6-morpholin-4-yl-2-oxa-7-azaspiro[4.4]nona-3,6,8-triene-9-carbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2013. V. 49. N 8. P. 1195-1198. DOI: 10.1134/S1070428013080162.
Fedoseev S.V., Belikov M.Yu., Ershov O.V., Tafeenko V.A. Reductive alkylation of disulfides. Synthesis of 2-(alkylsulfanyl)-1H-pyrrole-3-carbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52.
N 12. P. 1784-1784. DOI: 10.1134/S1070428016120125.
Fedoseev S.V., Ershov O.V., Belikov M.Yu., Lipin K.V., Bardasov I.N., Nasakin O.E., Tafeenko V.A. Domino synthesis of 3-amino-8-hydroxy-1,6-dioxo-2,7-diaza-spiro[4.4]non-3-ene-4-carbonitriles. Tetrahed. Lett. 2013. V. 54. N 17. P. 2143-2145.
Fedoseev S.V., Belikov M.Y., Lipin K.V., Ershov O.V., Nasakin O.E. Synthesis of 3-amino-8-hydroxy-2-methyl-1,6-dioxo-2,7-diazaspiro[4.4]non-3-ene-4-carbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2015. V. 51. N 8. P. 1189-1190. DOI: 10.1134/S1070428015080230.
Fedoseev S.V., Lipin K.V., Ershov O.V., Belikov M.Y., Tafeenko V.A. Synthesis of 9-alkyl-8-methoxy-8-methyl-1,3,6-trioxo-2,7-diazaspiro[4.4]nonane-4-carbonitriles. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52. N 11. P. 1606-1609. DOI: 10.1134/S1070428016110105.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Lipovskaya I.V., Fedoseev S.V., Nasakin O.E. Spiro heterocyclization of 4-aryl-4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles to 3H-pyrrole derivatives, 2-oxa-7-azaspiro[4.4]nona-3,6,8-trienes. Russ. J. Org. Chem. 2013. V. 49. N 6. P. 864-866. DOI: 10.1134/s1070428013060110.
Belikov M.Yu., Ievlev M.Yu., Belikova I.V., Ershov O.V., Tafeenko V.A., Surazhskaya M.D. Directed synthesis of new spiro-fused photochromes of diarylethene series. Khim. Geterotsikl. Soed. 2015. V. 51. N 6. P. 518-525 (in Russian). DOI: 10.1007/s10593-015-1731-4.
Belikov M.Yu., Ershov O.V. Different Directions of the Reaction of 1-(2-Oxocycloalkyl)-ethane-1,1,2,2-tetracarbonitriles with Aqueous Ammonia. Russ. J. Org. Chem. 2019. V. 55. N 4. P. 456-461. DOI: 10.1007/s10593-017-2155-0.
Fedoseev S.V., Ershov O.V., Belikov M.Y., Lipin K.V., Nasakin O.E., Tafeenko V.A. Directed synthesis of alkyl-substitued pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,3,4,6-tetraones. Russ. J. Org. Chem. 2013. V. 49. N 11. P. 1661-1665. DOI: 10.1134/S107042801311016X.
Ershov O.V., Fedoseev S.V., Ievlev M.Yu., Belikov M.Yu. 2-Pyridone-based fluorophores: Synthesis and fluorescent properties of pyrrolo[3,4-c]pyridine derivatives. Dyes Pigm. 2016. V. 134. P. 459-464. DOI: 10.1016/j.dyepig.2016.07.037.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Synthesis of a new organic anion by reaction of 4-aryl(hetaryl)-4-oxobutane-1,1,2,2-tetracarbonitriles with ammonia. Russ. J. Org. Chem. 2010. V. 46. N 4. P. 597-598. DOI: 10.1134/s1070428010040299.
Belikov M.Yu., Ershov O.V., Eremkin A.V., Kayukov Ya.S., Nasakin O.E. Reactions of pregnenolone and 16-dehydropregnenolone acetate with tetracyanoethylene. Russ. J. Org. Chem. 2010. V. 46. N 7. P. 1090-1091. DOI: 10.1134/s1070428010070225.
Belikov M.Yu., Ershov O.V. Synthesis of aminium 23,24,24-tricyano-3β-hydroxy-20-oxo-21-nor-17β-cholane-5,21-dien-24-ides from tetracyanoethylated pregnenolone. Russ. J. Org. Chem. 2017. V. 53. N 6. P. 946-949. DOI: 10.1134/S1070428017060227.
Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Milovidova A.G., Belikov M.Yu., Nasakin O.E. Synthesis of polyfunctional glycosyl derivatives of 2,7-dioxabicyclo[3.2.1]octane. Russ. J. Org. Chem. 2016. V. 52. N 8. P. 1220-1222. DOI: 10.1134/S107042801608025X.
