Verfahren zum Jodieren von aromatischen Aminen, die in ortho- oder para-Stellung desaktivierende Gruppen tragen
Die Herstellung von jodierten aromatischen Aminen durch Umsetzung der Amine z.B. als Chlorhydrate in wässrigem Medium oder in einem organischen Medium wie Eisessig mit Chlor-Jod ist schon bekannt (Michael und Norton Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 11 107-116 (1878); Hantsch Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 36 2070 (1903); Jackson und Behr American chemical Journal 26 56; Beilstein 12 676). Der Nachteil dieser Methode liegt in der notwendigen Herstellung von Chlor-jod aus Jod und dem gasförmigen und giftigen Chlor.
Eine andere Herstellungsweise besteht darin, dass man in einer als Alkalimetallsalz in Wasser gelösten Aminobenzoesäure durch Kochen mit Jod die Carbonsäuregruppe abspaltet und durch ein Jod-atom ersetzt (Wheeler-Liddle American chemical Journal 42 457; Beilstein 12 676).
Der Hauptnachteil dieser Methode ist, dass die Aminobenzoesäuren weniger leicht zugänglich sind als die entsprechenden Aminobenzole.
Die direkte Jodierung von aromatischen Aminen in wässrigem oder wässrig-methanolischem oder wässrigessigsaurem Medium bei Temperaturen von 150 bis 900C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Puffers ist schon mehrfach beschrieben worden, z.B. in Chemical Abstracts 59 7338 (1963); 61 14497 (1964) Journal of the American Chemical Society 76 6179-85 (1954); 72 4003-9 (1950) u.
63 436 (1941).
In dieser letzteren Literaturstelle wird ausgeführt, dass die Jodierung von para-Nitroanilinen unter den für die Jodierung von Anilin, ortho-Toluodin, Anthranilsäure oder Sulfonilamid gewählten Bedingungen nicht stattfindet.
Es wurde nun gefunden, dass man aromatische Amine, die in ortho- oder para-Stellung desaktivierende Gruppen, wie z.B. Nitro-, Cyan-, Acetyl- oder Alkylsulfonylgruppen, tragen, auch jodieren kann, wenn man diese Amine in wässrigem Medium im pH-Bereich von 1 bis 8 und bei Temperaturen von 0 bis 1800C in Gegenwart eines Oxydationsmittels mit Jod behandelt.
Wird die Behandlung bei Temperaturen über 1000C ausgeführt, so verwendet man ein geeignetes Druckgefäss.
Vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen von 200 bis 100 C und bei pH-Werten von 2 bis 6 und in Gegenwart eines Puffers, indem man z.B. ein Alkalimetallacetat oder ein primäres Phosphat zugibt. Da während der Reaktion Jodwasserstoff entsteht, wird die Lösung sauer.
Durch Zugabe eines Oxydationsmittels für den Jodwasserstoff bewirkt man, dass das Jod regeneriert wird und zugleich die Azidität vermindert wird. Geeigncte Oxydationsmittel sind z.B. Wasserstoffperoxid und Verbindungen, die Wasserstoffperoxid zu bilden vermögen, Bromate, Jodate, Chromate, Bichromate, Permanganate, Eisen-III-Salze usw., allgemein Verbindungen, die ein höheres Oxydationspotential als Jod besitzen.
Die Bildung von Jodwasserstoff beeinträchtigt die Reaktion. Durch Zusatz eines Oxydationsmittels wird das Jod fortlaufend zurückgebildet, so dass ein nur kleiner Jodüberschuss über die theoretische Menge genügt, um die Jodierung zu Ende zu führen.
Da Jod in wässrigem Medium auch in der Wärme wenig löslich ist, setzt man vorteilhaft ein inertes organisches Lösungsmittel zu; geeignete Lösungsmittel sind z.B. gegebenenfalls halogenierte oder nitrierte Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Brombenzol, Dichlorbenzol, Nitrobenzol, Säuren wie Essigsäure, Propionsäure, Äther wie Dioxan, Di-n-butyl äther, 1,2-Di-methoxy- oder 1,2-Di-äthoxyäthan, Methoxy- oder Äthoxybenzol, ferner Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Tetramethylensulfon usw. Die Menge des Lösungsmittels beträgt etwa X bis die zehnfache Menge vorzugsweise etwa 1/3 bis die fünffache Menge des zu jodierenden Amins.
Wenn man die Behandlung mit Jod bei Temperaturen um 90-1000C ausführt, dienen diejenigen Lösungsmittel, die mit Wasser Azeotrope bilden, als Lösungsmittel für das in die kälteren Teile der Apparatur sublimierende Jod.
Arbeitet man in einem Druckgefäss bei Temperaturen über 1000C, so kann man ohne weiteres ohne organische Lösungsmittel die Jodierung ausführen.
Die erhaltenen jodierten aromatischen Amine können, gegebenenfalls nach Entfernung des Lösungsmittels und Neutralisation, in der Kälte abgesaugt werden, da sie in Wasser nur wenig löslich sind. Sie dienen als Zwischenprodukte, z.B. Diazokomponenten zur Herstellung von jodierten Azofarbstoffen oder zum Austausch des Jodatoms gegen eine andere Gruppe.
In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente und die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1
138 Teile l-Amino-4-nitrobenzol, 138 Teile Jod und 50 Teile Chlorbenzol werden in 900 Teilen Wasser bei Zimmertemperatur verrührt, wobei die Reaktion sofort beginnt.
Man erhöht die Temperatur anschliessend auf 90-940; der pH-Wert sinkt inzwischen von 7 auf 2. Hierauf erfolgt die Zugabe von 100 Teilen 4obigem Wasserstoffperoxid, portionenweise oder kontinuierlich, so dass der pH-Wert der Suspension nicht unter pH = 2 sinkt. Die Reaktion dauert etwa 35 Stunden.
Das Ende der Reaktion wird durch Dünnschichtchromatographie kontrolliert. Der Überschuss an Jod sowie Chlorbenzol wird abdestilliert.
Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Endprodukt abfiltriert, gewaschen, wobei die Spuren Jod mit Natriumthiosulfatlösung entfernt werden, und getrocknet. Man erhält eine fast quantitative Ausbeute an 1 -Amino-2-jod-4-nitrobenzol: Berechnet: C 27,3 H 1,9 N 10,6 J 48,1 Gefunden: C 27,7 H 2,2 N 10,6 J 48,2 Schmelzpunkt 100-1040 (unkorr.), Literatur 105,50.
Ersetzt man im obigen Beispiel die 138 Teile l-Ami- no-4-nitrobenzol durch die äquivalente Menge l-Amino -4-cyanbenzol, so erhält man in fast quantitativer Ausbeute 1 -Amino-2-jod-4-cyanbenzol.
Berechnet: C 34,4 H 2,05 N 11,47 J 52 Gefunden: C 34,0 H 2,2 N 11 J 51,8 Schmelzpunkt 1050, Literatur 105-1080.
Beispiel 2
Man arbeitet in der im Beispiel 1 angegebenen Weise, verwendet jedoch 14 Teile Kalium-bromat 25 Teile Kaliumbichromat (i) als Oxydationsmittel.
In beiden Fällen beträgt die Reaktionsdauer etwa 8 Stunden.
Oxydationsinittel Ausbeute Schmelzpunkt Jod gehabt sehr gut 97-1010 48,5% sehr gut 98-1020 48,3% ber. 48,1%
Beispiel 3
108,5 Teile 1-Amino-2-brom-4-nitrobenzol, 80 Teile Jod und 50 Teile Chlorbenzol werden in 900 Teile Wasser bei Zimmertemperatur eingerührt, wobei die Reaktion sofort beginnt. Man erhöht die Temperatur anschliessend auf 90-940; der pH-Wert verschiebt sich inzwischen von 7 auf die saure Seite. Hierauf erfolgt die Zugabe von 200 Teilen 4obigem Wasserstoffperoxid, portionenweise, so dass der pH-Wert der Suspension nicht unter den pH-Wert 2 sinkt.
Die Reaktion dauert etwa 30 Stunden.
Das Ende der Reaktion wird durch Dünnschichtchromatographie kontrolliert. Der Überschuss an Jod sowie Chlorbenzol wird abdestilliert.
Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Endprodukt abfiltriert, gewaschen, wobei die Spuren Jod mit Natriumthiosulfatlösung entfernt werden, und getrocknet.
Das 1-Amino-2-brom-6-jod-4-nitrobenzol fällt in sehr guter Ausbeute an.
Process for the iodination of aromatic amines which have deactivating groups in the ortho or para position
The preparation of iodinated aromatic amines by reacting the amines e.g. as chlorine hydrates in an aqueous medium or in an organic medium such as glacial acetic acid with chlorine-iodine is already known (Michael and Norton reports of the German chemical society 11 107-116 (1878); Hantsch reports of the German chemical society 36 2070 (1903); Jackson and Behr American chemical Journal 26 56; Beilstein 12 676). The disadvantage of this method lies in the need to produce chlorine-iodine from iodine and the gaseous and poisonous chlorine.
Another method of preparation consists in splitting off the carboxylic acid group in an aminobenzoic acid dissolved in water as an alkali metal salt by boiling with iodine and replacing it with an iodine atom (Wheeler-Liddle American chemical Journal 42 457; Beilstein 12 676).
The main disadvantage of this method is that the aminobenzoic acids are less readily available than the corresponding aminobenzenes.
The direct iodination of aromatic amines in an aqueous or aqueous methanolic or aqueous acetic acid medium at temperatures from 150 to 90 ° C., optionally in the presence of a buffer, has already been described several times, e.g. in Chemical Abstracts 59,7338 (1963); 61 14497 (1964) Journal of the American Chemical Society 76 6179-85 (1954); 72 4003-9 (1950) and
63,436 (1941).
In this latter reference it is stated that the iodination of para-nitroanilines does not take place under the conditions chosen for the iodination of aniline, ortho-toluodine, anthranilic acid or sulfonilamide.
It has now been found that aromatic amines which have deactivating groups in the ortho or para position, such as e.g. Nitro, cyano, acetyl or alkylsulfonyl groups, can also be iodized, if these amines are treated with iodine in an aqueous medium in the pH range from 1 to 8 and at temperatures from 0 to 1800C in the presence of an oxidizing agent.
If the treatment is carried out at temperatures above 1000C, a suitable pressure vessel is used.
It is preferred to work at temperatures of 200 to 100 ° C. and at pH values of 2 to 6 and in the presence of a buffer, e.g. adding an alkali metal acetate or a primary phosphate. Since hydrogen iodide is formed during the reaction, the solution becomes acidic.
The addition of an oxidizing agent for the hydrogen iodide causes the iodine to be regenerated and the acidity to be reduced at the same time. Suitable oxidizing agents are e.g. Hydrogen peroxide and compounds capable of forming hydrogen peroxide, bromates, iodates, chromates, bichromates, permanganates, iron (III) salts, etc., generally compounds that have a higher oxidation potential than iodine.
The formation of hydrogen iodide affects the reaction. The iodine is continuously reduced by adding an oxidizing agent, so that only a small excess of iodine over the theoretical amount is sufficient to complete the iodination.
Since iodine is not very soluble in an aqueous medium, even when heated, it is advantageous to add an inert organic solvent; suitable solvents are e.g. optionally halogenated or nitrated hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, bromobenzene, dichlorobenzene, nitrobenzene, acids such as acetic acid, propionic acid, ethers such as dioxane, di-n-butyl ether, 1,2-di-methoxy or 1,2- Dietethoxyethane, methoxybenzene or ethoxybenzene, also dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfone, etc. The amount of solvent is about X to ten times the amount, preferably about 1/3 to five times the amount of the amine to be iodinated.
If the treatment with iodine is carried out at temperatures around 90-1000C, those solvents which form azeotropes with water serve as solvents for the iodine subliming into the colder parts of the apparatus.
If you work in a pressure vessel at temperatures above 1000C, you can easily perform the iodination without organic solvents.
The iodinated aromatic amines obtained can, if appropriate after removal of the solvent and neutralization, be filtered off with suction in the cold, since they are only sparingly soluble in water. They serve as intermediates, e.g. Diazo components for the production of iodinated azo dyes or to replace the iodine atom with another group.
In the following examples, the parts are parts by weight, the percentages are percentages by weight and the temperatures are given in degrees Celsius.
example 1
138 parts of 1-amino-4-nitrobenzene, 138 parts of iodine and 50 parts of chlorobenzene are stirred in 900 parts of water at room temperature, the reaction beginning immediately.
The temperature is then increased to 90-940; the pH value has now fallen from 7 to 2. 100 parts of the hydrogen peroxide above are then added, in portions or continuously, so that the pH value of the suspension does not drop below pH = 2. The reaction takes about 35 hours.
The end of the reaction is checked by thin layer chromatography. The excess of iodine and chlorobenzene is distilled off.
After cooling to room temperature, the end product is filtered off, washed, the traces of iodine being removed with sodium thiosulfate solution, and dried. An almost quantitative yield of 1-amino-2-iodo-4-nitrobenzene is obtained: Calculated: C 27.3 H 1.9 N 10.6 I 48.1 Found: C 27.7 H 2.2 N 10, 6 J 48.2 melting point 100-1040 (uncorr.), Literature 105.50.
If the 138 parts of l-amino-4-nitrobenzene are replaced by the equivalent amount of l-amino-4-cyanobenzene in the above example, 1-amino-2-iodo-4-cyanobenzene is obtained in almost quantitative yield.
Calculated: C 34.4 H 2.05 N 11.47 J 52 Found: C 34.0 H 2.2 N 11 J 51.8 m.p. 1050, literature 105-1080.
Example 2
The procedure described in Example 1 is followed, except that 14 parts of potassium bromate and 25 parts of potassium dichromate (i) are used as the oxidizing agent.
In both cases the reaction time is about 8 hours.
Oxidation agent Yield melting point Iodine had very good 97-1010 48.5% very good 98-1020 48.3% calc. 48.1%
Example 3
108.5 parts of 1-amino-2-bromo-4-nitrobenzene, 80 parts of iodine and 50 parts of chlorobenzene are stirred into 900 parts of water at room temperature, the reaction beginning immediately. The temperature is then increased to 90-940; the pH value has meanwhile shifted from 7 to the acidic side. This is followed by the addition of 200 parts of the above hydrogen peroxide, in portions, so that the pH of the suspension does not fall below pH 2.
The reaction takes about 30 hours.
The end of the reaction is checked by thin layer chromatography. The excess of iodine and chlorobenzene is distilled off.
After cooling to room temperature, the end product is filtered off, washed, the traces of iodine being removed with sodium thiosulfate solution, and dried.
The 1-amino-2-bromo-6-iodo-4-nitrobenzene is obtained in very good yield.