DE1015434B - Verfahren zur Herstellung von 6-Halogen-8-oxy-cinchoninsaeuren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von o-Halogen-S-oxy-cinchoninsäuren.

Es ist bekannt, daß ein Halogenatom von der 6-Steilung des Chinolinringes bei erhöhten Temperaturen und Drücken in Gegenwart starker Alkalien durch Hydrolyse entfernt werden kann, so daß eine 6-Oxy-cinchoninsäure erhalten wird. So sind beispielsweise nach der deutschen Patentschrift 489 458 2-Pheryl-6-oxy- und 2-Phenyl-6-amino-cinchoninsäuren durch im Autoklav durchgeführte Hydrolyse von 2-Phenyl-6-brom-cinchoninsäure hergestellt worden.

Halogenhaltige 8-Oxy-chinoline sind nach dem üblichen Verfahren der Cyclisierung des entsprechenden Aminophenols hergestellt worden. Wird dieses Verfahren jedoch zur Herstellung von 6-Halogen-8-oxy-cinchoninsäuren benutzt, so ist es infolge der geringen erhaltenen Ausbeuten und der benutzten teuren Ausgangsstoffe von geringem Wert.

Die o-Halogen-S-oxy-cinchoninsäuren sind jedoch als Farbbildner für die Herstellung von blauroten Phenazoniumfarbstoffbildern durch Färb entwicklung einer belichteten Halogensilberemulsion mittels 2,4-Diaminoanilin-Entwicklern sehr wertvoll.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von o-Halogen-8-oxy-cinchoninsäuren der allgemeinen Formeln:

Verfahren zur Herstellung
von ö-Halogen-S-oxy-cmchoninsäuren

Anmelder:
General Aniline & Film Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,

Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. April 1950

R.obert Fleming Coles, Easton, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

COOH

X-

OH

COOH

x-A

ständigung eines carbocyclischen Ringsystems von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen erforderliche Atomgruppierung bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man a) eine in 2- und 3-Stellung die oben definierten Reste R, R₁ bzw. Z tragende 6, 8-Dichlor-, 6, 8-Dibrom- oder 6-Chlor-8-brom-cinchoninsäure in wäßriger 5- bis 20°/₀iger Lösung eines Alkalihydroxyds oder -carbonats oder eines Erdalkalihydroxyds, das in einer Menge von wenigstens

3 Äquivalenten je 1 Äquivalent freie 6,8-Dihalogencinchoninsäure benutzt wird, in Gegenwart eines Kupferkatalysators auf eine Temperatur von 145 bis 175° erhitzt, bis Lösung des Dialkalisalzes der erhaltenen und in der genannten Weise substituierten 6-Chlor- bzw. o-Brom-S-oxycinchoninsäure erfolgt ist, die alkalische Lösung ansäuert und den Niederschlag abfiltriert, oder daß man b) ein äquimolekulares Gemisch aus einem 5,7-Dichlor- oder 5,7-Dibrom- oder 5-Chlor-7-broinisatin und einer a-Ketomethylenverbindung der Formeln

OH

oder

in denen R eine Allyl-, niedermolekulare Alkyl-, Aryl- oder heterocyclische Gruppe, R₁ Wasserstoff, eine Allyl- oder niedermolekulare Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, X ein Chlor- oder Bromatom und Z eine zur Vervoll- = C-R

worin die Reste R, R₁ und Z die obige Bedeutung haben,

70S 696/309

in Gegenwart eines Kupferkatalysators in einer 5- bis 20°/₀igen wäßrigen Lösung eines Alkalihydroxyds oder -carbonats, das in einer Menge von wenigstens 3 Äquivalenten je 1 Äquivalent des jeweiligen 5, 7-Dihalogenisatins benutzt wird, etwa 4 bis 12 Stunden auf 50 bis 120° erhitzt und dann das gebildete Alkalisalz der erhaltenen Dihalogen-cinchoninsäure durch weiteres Erhitzen des Reaktionsgemisches auf eine Temperatur von 145 bis 175° in der unter a) genannten Weise selektiv hydrolysiert, ίο

In den nach dem vorstehenden Verfahren erhältlichen Verbindungen können R eine Allyl- oder niedrigmolekulare Alkylgruppe, wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropylgruppe, oder eine Arylgruppe, wie die Phenyl-, Naphthylgruppe, oder eine heterocyclische Gruppe, wie die Thienyl-, Furyl-, Pyrrylgruppe, R₁ entweder Wasserstoff oder die Allylgruppe oder eine niedermolekulare Alkylgruppe oder eine Arylgruppe von derselben Bedeutung wie R, Z die zur Vervollständigung eines carbocyclischen Ringsystems mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen erforderlichen Atome, wie Trimethylen, Tetramethylen, methyl-substituiertes Trimethylen, Benzotrimethylen, Benzotetramethylen, Naphthotetramethylen, und X ein Brom- oder Chloratom bedeuten. Die genannten niedermolekularen Alkyl-, Aryl- und heterocyclischen Reste, die als Werte für R angegeben worden sind, können auch durch irgendwelche Gruppen, die gegenüber Alkali unempfindlich sind, wie durch Alkylgruppen, z. B. Methyl-, Äthyl- oder Propylgruppen, oder Arylgruppen, wie Phenyl- oder Naphthylgruppen, oder Alkoxygruppen, wie Methoxy-, Äthoxy-, Propyloxygruppen oder Aryloxygruppen, wie Phenoxy-, Naphthoxygruppen, oder Nitrogruppen substituiert sein.

Zur Herstellung der obigen Verbindungen nach dem Verfahren a) können zur selektiven Hydrolyse wäßrige Lösungen der Hydroxyde oder Carbonate des Natriums, Kaliums oder Lithiums oder wäßrige Lösungen von Barium-, Calcium- oder Strontiumhydroxyd in den angegebenen Mengen und Konzentrationen verwendet werden. Nach Lösung und Filtrieren wird das Filtrat mit Essigsäure angesäuert und das Rohprodukt abfiltriert. Das Produkt kann dann durch Umkristallisieren aus Essigsäure oder Mischungen von Dimethylformamid und Essigsäure gereinigt werden.

Das ursprüngliche Reaktionsgemisch stellt, wenn es in einen Heizkessel, wie beispielsweise einen Autoklav, gebracht wird, eine grauweiße Aufschlämmung dar, nämlich die Dihalogencinchoninsäure in Form ihres unlösliehen Alkalisalzes. Wenn aus dem Abblaserohr des Autoklavs heiße Proben entnommen werden, so wird während der Hydrolyse infolge der Bildung des Alkalisalzes des substituierten Oxychinolins ein farbiges Gemisch erhalten, das, wenn die Reaktion sich dem Ende nähert, zu einer vollkommenen Lösung umgewandelt wird, da das Dialkalisalz der ö-Halogen-S-oxy-cinchoninsäure in dem wäßrigen Alkali des Reaktionsgemisches löslich ist. Die Reaktion wird dann angehalten, d. h. das Erhitzen wird unterbrochen, sobald eine praktisch vollständige Lösung eingetreten ist, damit eine Hydrolyse des zweiten Halogenatoms vermieden wird. ^e°

Als Kupferkatalysator kann irgendein Kupfersalz, wie Cupro- oder Cuprichlorid oder -sulfat, oder ein Gemisch aus einem Kupfersalz und Kupferpulver benutzt werden. Die katalytische Menge der Kupferkomponente kann sehr klein sein, und sie kann etwa 0,1 bis 1 g je 100 g der freien Säure betragen.

Durch wesentliche Abweichungen von den oben angegebenen besten Bedingungen der Alkalikonzentration und Temperatur oder auch von beiden Bedingungen gemeinsam wird die Selektivität der Hydrolyse verringert, und es werden dann 6, S-Dioxycinchoninsäuren als alleinige Produkte erhalten. Wird beispielsweise die Temperatur von 150 auf 175° erhöht und das Erhitzen über den Zeitpunkt fortgesetzt, an dem Lösung eintritt, so werden 6, 8-Dioxy-cinchoninsäuren als einzige Produkte erhalten.

Die für die selektive Hydrolyse benutzten 6,8-Dihalogen-cinchoninsäuren werden folgendermaßen erhalten : Ein unsubstituiertes 5, 7-Dihalogen-isatin (d. h. die Dichlor-, Dibrom- oder Chlorbrom verbindung) wird mit einer heißen wäßrigen Alkalilösung der oben angegebenen Konzentration und Menge unter Rühren behandelt. Sobald die Umwandlung zum gelben Alkalisalz der entsprechenden Isatinsäure beendet ist, wird das Gemisch, während es auf etwa Siedetemperatur unter Rückfluß erhitzt wird, unter Rühren mit etwas mehr als der äquivalenten Menge einer cc-Ketomethylenverbindung, wie sie oben definiert wird, versetzt. Nachdem das Reaktionsgemisch etwa 4 bis 12 Stunden erhitzt worden ist, wird es abgekühlt, falls erforderlich, zur Vervollständigung der Fällung mit Kochsalz versetzt und das Natriumsalz der Cinchoninsäure abfiltriert. Das Produkt wird in heißem Wasser gelöst, mit Kohle behandelt und filtriert. Durch Ansäuern des Filtrates mit Essigsäure fällt das Produkt in hoher Reinheit und gewöhnlich in einer Ausbeute von etwa 90 bis 97% aus.

Als a-Ketomethylenverbindungen, die mit den genannten 5,7-Dihalogen-isatinen kondensiert werden können, können beispielsweise die folgenden erwähnt werden:

CH₃COCH₃

2.

3.

4.

5.

Aceton

CH₃CH₂COCH₃

Äthylmethylketon

CH₃COCH₂CH₂CH₃

Methylpropylketon

(CHg)₂CHCOCH₃
Isopropylmethylketon

CH₂ = CHCH₂COCH₃
Allylmethylketon

Ks Χίο ' \_« XdLo

6.

Xo

7.

Cyclopentanon

, C H₂ — C H₂

CH₂ — CH₂
Cyclohexanon

CH₃-CH-CO.

,CH₂

(CH₃)₂ — C — CH/
2, 3, S-Trimethyl-cyclopentanon

Benzylphenylketon

CH₂ α-Tetralon

CO-

CH₂

2 — C XI2 1-Keto-l, 2, 3,4-tetrahydro-phenanthren

C₆H₅COCH₃

Acetophenon

C₆H₆CH₂COCH₃ Benzylmethylketon

r— COCH,

2-Acetonaphthon HC CH

Il Il

HC C-COCH₃ 2-Acetothienon HC CH

CH-CO-C

C —COCH,

2, 5-Diacetothienon

■a r

HC C — COCH,

a-Furylmethylketon 18.

HC-HC

-CH

COCH,

N H

a-Pyrrylmethylketon

An Stelle der oben angegebenen α-Ketomethylenverbindungen können auch andere der obigen Definition entsprechende a-Ketomethylenverbindungen benutzt werden, mit denen die Pfitzinger-Reaktion durchgeführt werden kann. Diese betrifft die Kondensation dieser Verbindungen mit Isatin in Gegenwart basischer Reaktionsmittel, wie von Alkalihydroxyden oder Carbonaten, wobei eine Ringerweiterung zu einem sechsgliedrigen, stickstoffhaltigen, heterocyclischen Ring eintritt, der in 4-Stellung, bezogen auf den Stickstoff, eine Carboxylgruppe und, je nach der Art der a-Ketomethylenverbindung, weitere Substituenten in 2- und 3-Stellung enthält. Die 5,7-Dihalogen-isatine, die mit einer a-Ketomethylenverbindung kondensiert werden, besitzen die folgende allgemeine Formel:

in der X und X' je ein Chlor- oder Bromatom bedeuten.
Derartige 5, 7-Dihalogen-isatine sind

5,7-Dichlor-isatin,

5, 7-Dibrom-isatin,
S-Chlor-7-broin-isatin.

Anstatt die durch die Kondensation eines der genannten 5, 7-Dihalogen-isatine mit einer a-Ketomethylenverbindung hergestellten 6, S-Dihalogen-cinchoninsäuren zu isolieren, kann die o-Halogen-8-oxy-cinchoninsäure auch leicht unmittelbar in einem einstufigen Verfahren erhalten werden, wie es oben unter Verfahren b) angegeben ist. Das erhaltene Produkt wird dann durch Ansäuern des Filtrates des Reaktionsgemisches abgeschieden. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der ersten Reaktion die Ringvergrößerung des 5-Chlor-7-brom-isatins bei milderen Temperaturen, d. h. von 50 bis 120°, durchgeführt wird, während bei der zweiten Reaktion die selektive Hydrolyse bei höheren Temperaturen, d. h. von 145 bis 170°, durchgeführt wird. Der Kupferkatalysator kann während der ersten oder zweiten Reaktion zugesetzt werden.

Unter Verwendung von S-Chlor-7-brom-isatin und Acetophenon kann die Reaktion, die die Herstellung (1) der 2-Phenyl-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure und (2) der 2-Phenyl-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure umfaßt, wie folgt, dargestellt werden:

Cl—i

alkalilösliches, oranges Produkt vorübergehendes dunkles Produkt

COOK

C-H

COOK

KOH Cl--

blaßgelbes, voluminöses, unlösliches Produkt

COOH

Kupferkatalysator
Alkali

(erhitzt, bis Lösung eintritt)

angesäuert

OH

Der Substituent in der 3-Stellung des 8-Oxy-cinchoninsäurekernes ist natürlich von der Struktur der a-Ketomethylenverbindung abhängig. Wenn die letzte Verbindung asymmetrisch ist und zwei a-Methylengruppen an die Carbonylgrappe gebunden enthält, so werden infolge der jeweiligen Reaktion der beiden Methylengruppen im allgemeinen zwei Isomere gebildet. So kann beispielsweise bei Verwendung von 5-Chlor-7-brom-isatin und Äthylmethylketon ein Gemisch aus den beiden Isomeren 2, S-Dimethyl-ö-chlor-S-oxy-cinchoninsäure und 2-Äthylo-chlor-S-oxy-cinchoninsäure gebildet werden, wobei die zuerst genannte mengenmäßig überwiegt.

Die folgenden Beispiele beschreiben im einzelnen die Hydrolyse der eingangs bezeichneten 6,8-Dihalogencinchoninsäuren zu den 8-Oxyverbindungen in einem einstufigen Verfahren. Die Erfindung ist jedoch auf diese Beispiele nicht beschränkt.

Beispiel 1
2-Phenyl-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure

Ein Gemisch aus 2-Phenyl-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure und 10%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung im Verhältnis von 1:10 g wird mit einer kleinen Menge in Wasser gelöstem Kupfersulfat (etwa 1 g je 100 g Ausgangsmaterial), dem eine kleine Menge Kupferpulver beigemischt ist, versetzt. Das Gemisch wird dann in einem Autoklav etwa 5 Stunden auf 150° erhitzt. Nach dem Filtrieren des Reaktionsgemisches wird das Filtrat mit Essigsäure angesäuert, das Rohprodukt abfiltriert und durch Kristallisation aus Essigsäure gereinigt.

Beispiel 2
2-Propyl-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure

Beispiel 1 wurde wiederholt, doch wurde die 2-Phenylö-chlor-S-brom-cinchoninsäure durch 2-Propyl-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure ersetzt.

Beispiel 3

2-Methyl-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure

Beispiel 1 wurde wiederholt, doch wurde die 2-Phenylo-chlor-S-brom-cinchoninsäure durch 2-Methyl-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure ersetzt.

Beispiel 4
1, 2, 3, ^Tetrahydro-S-oxy-T-chlor-Q-carboxy-acridin

Ein Gemisch aus 1, 2, 3, ^Tetrahydro-S-brom-y-chlor-9-carboxy-acridin und 10%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung im Verhältnis von 1:10g wird mit in Wasser gelöstem und eine kleine Menge Kupferpulver suspendiert enthaltendem Kupfersulfat in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,0 g je 100 g Ausgangsmaterial versetzt. Das Gemisch wird dann etwa 4 bis 6 Stunden in einem Autoklav auf 150° erhitzt. Nach dem Filtrieren des Reaktionsgemisches wird das Filtrat mit Essigsäure angesäuert, das Rohprodukt abfiltriert und durch Umkristallisation aus Essigsäure gereinigt.

Werden die 2-Methyl-, 2-Propyl- und 2-Phenyl-6-chlor-8-brom-cinchoninsäuren der Beispiele 1 bis 3 durch 2, 3-Dimethyl- und 2-(/S-Naphthyl)-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure und 2-(a-Thienyl)-6-chlor-8-brom-cinchoninsäure ersetzt, so werden die folgenden 8-Oxyderivate erhalten:

2, S-Dimethyl-o-chlor-S-oxy-cinchoninsäure,
2-(/3-Naphthyl) -ö-chlor-S-oxy-cinchoninsäure,
2-(a-Thienyl)-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Herstellung von 2- und 2, 3-substituierten und unsubstituierten o-Chlor-S-oxy-cmchoninsäuren nach einem einstufigen Verfahren. Das Reaktionsgemisch wird ohne Abscheidung des Zwischenproduktes mit wäßrigem Kupfersulfat, das Kupferpulver suspendiert enthält, versetzt und 4 bis 6 Stunden in einem Autoklav auf 150° erhitzt. Das erhaltene Produkt wird dann nach den Verfahren der Beispiele 1 bis 4 weiterbehandelt.

Beispiel 5

2-Phenyl-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure

Eine Suspension von 208 g 5-Chlor-7-bromisatin in 1 1 heißem Wasser wird unter Rühren mit 1000 g lO°/oiger wäßriger Natriumhydroxydlösung versetzt. Sobald die Umwandlung zum gelben Natriumsalz der entsprechenden Isatinsäure beendet ist, wird das Gemisch auf 80 bis 95°

erhitzt, worauf 96 ecm Acetophenon zugesetzt werden und das Erhitzen etwa 1 bis 2 Stunden fortgesetzt wird. Das feste Produkt geht in Lösung, und es scheidet sich ein Öl ab, das nach etwa 2 Stunden sich zu einem flockigen, weißen, festen Produkt umsetzt. Es wird eine Probe des Reaktionsgemisches entnommen und mit heißer Salzsäure angesäuert. Die Probe wird filtriert, getrocknet und für die Schmelzpunktsbestimmung in ein Bad von 270° gebracht. Wenn die Probe bei 272 bis 275° schmilzt, ist die Reaktion beendet. Das Reaktionsgemisch wird dann mit etwa 1 bis 2 g Kupfersulfat, das in Wasser gelöst ist und eine Ideine Menge Kupferpulver enthält, versetzt und das Gemisch 4 Stunden auf 150° erhitzt. Die hydrolysierte Lösung wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und filtriert und das Filtrat mit Essigsäure angesäuert. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und mit 2 1 kochender 2 n-Salzsäure extrahiert. Nach dem Filtrieren des heißen Gemisches und Auswaschen des Filterkuchens wird der Rückstand in 3 1 heißem Wasser unter Zusatz einer genügenden Menge 10°/₀iger wäßriger Natriumhydroxydlösung behandelt, bis Lösung eingetreten ist. Die Lösung wird mit Essigsäure angesäuert und der Niederschlag abfiltriert. Das Produkt wird durch Umkristallisation aus Essigsäure gereinigt. Die Ausbeute des Endproduktes beträgt 70 bis 80%.

Beispiel 6
2-(a-Thienyl)-6-chlor-8-oxy-cinchoninsäure

Beispiel 5 wurde wiederholt, doch wurden die 96 ecm Acetophenon durch 100 g 2-Acetothienon ersetzt.

Beispiel 7

35

y-ß', 4'-dihydronaphtho-(l', 2', 2, 3)-cinchoninsäure

Beispiel 5 wurde wiederholt, doch wurden die 96 ecm Acetophenon durch 117 g a-Tetralon ersetzt.

Die obigen Beispiele veranschaulichen Verfahren zur selektiven Hydrolyse von o-Chlor-S-brom-cinchoninsäuren zu den entsprechenden o-Chlor-S-oxy-cinchoninsäuren. Diese Beispiele veranschaulichen jedoch nur einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, da an Stelle von 5-Chlor-7-brom-isatinen und 6-Chlor-8-brom-cinchoninsäuren auch andere 5,7-Dihalogenisatine und 6, 8-Dihalogen-cinchoninsäuren benutzt werden können.

Unter dem Ausdruck .vDihalogeme sollen in vorstehendem in Verbindung mit Isatinen nur die 5, 7-Dichlor-, 5,7-Dibrom- und 5-Chlor-7-brom~verbindungen und mit Bezug auf die Cinchoninsäuren nur die 6, 8-Dichlor-, 6,8-Dibrom- und 6-Chk>r-8-brorn-verbindungen verstanden werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung von 6-Halogen-8-oxycinchoninsäuren der allgemeinen Formeln:

   55

   60

   COOH

   OH

   COOH

   OH

   in denen R eine Allyl-, niedermolekulare Alkyl-, Aryl- oder heterocyclische Gruppe, R₁ Wasserstoff, eine Allyl- oder niedermolekulare Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, X ein Chlor- oder Bromatom und Z eine zur Vervollständigung eines carbocyclischen Ringsystems von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen erforderliche Atomgruppierung bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man

   a) eine in 2- und 3-Stellung die oben definierten Reste R, R₁ bzw. Z tragende 6, 8-Dichlor-, 6, 8-Dibrom- oder o-Chlor-S-brom-cinchoninsäure in wäßriger 5- bis 20°/₀iger Lösung eines Alkalihydroxyds oder -carbonats oder eines Erdalkalihydroxyds, das in einer Menge von wenigstens 3 Äquivalenten je 1 Äquivalent freie 6, 8-Dihalogen-cinchoninsäure benutzt wird, in Gegenwart eines Kupferkatalysators auf eine Temperatur von 145 bis 175° erhitzt, bis Lösung des Dialkalisalzes der erhaltenen und in der genannten Weise substituierten 6-Chlor- bzw. 6-Brom-8-oxycinchoninsäure erfolgt ist, die alkalische Lösung ansäuert und den Niederschlag abfiltriert, oder daß man

   b) ein äquimolekulares Gemisch aus einem 5, 7-Dichlor- oder 5, 7-Dibrom- oder 5-Chlor-7-bromisatin und einer a-Ketomethylenverbindung der Formeln

   H₂ C — R₁

   = C-R

   H₂C-.

   oder

   worin die Reste R, R₁ und Z die obige Bedeutung haben, in Gegenwart eines Kupferkatalysators in einer 5- bis 20°/₀igen wäßrigen Lösung eines Alkalihydroxyds oder -carbonats, das in einer Menge von wenigstens 3 Äquivalenten je 1 Äquivalent des jeweiligen 5,7-Dihalogen-isatins benutzt wird, etwa 4 bis 12 Stunden auf SO bis 120° erhitzt und dann das gebildete Alkalisalz der erhaltenen Dihalogen-cinchoninsäure durch weiteres Erhitzen des Reaktionsgemisches auf eine Temperatur von 145 bis 175° in der unter a) genannten Weise selektiv hydrolysiert.

   © 709695/309' 9.57