Verfahren zur Darstellung von Xanthen-9-earbonsäure. (tegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von Xan- tlieri-9-earbonsänre.
Diese Säure wurde erstmals von James B. Conant dar-estellt und beschrieben [J. Am. Chent. Soe. 49, 2084 (1927) ] . Der Autor ging von Dixanthyl aus. Das letztere wurde durch Reduktion von Xanthenol mit V anadiumehlo- rür erhalten.
Durch Behandlung von Dixan- thyl mit. einer Kalitim-Natriumlegierung und naehfohrende Carbonatisierun- mit Kohlen konnte er die Xantlien-9-ca.ibonsäure isolieren. Ausserdem -elang es ihm, auch durch direkte Metallisierung von Xanthen mit. Iialium-Natriumlegierun- und Behand lung mit Kohlensäure etwas von dieser Säure zti erhalten, allerdings in sehr schlechter Aus beute.
Diese beiden Bildungsweisen haben je doch nur ein theoretisches Interesse und sind für eine zweckmässige Darstellung dieser Sub stanz nietet geeignet., da. einerseits das Dixan- tliyl relativ schwer zugänglich und ander seits das Handhaben der Kalium-N atrium- le-lerung in grösserem Massstabe recht -um stündlich ist.
In neuerer Zeit wurde von Burtner und Cttsie die Darstellung dieser Säure mit Hilfe von Butyllithium beschrieben, wobei eine gute Ausbeute erzielt. werden soll. [J. Am. Chein. Soe. 6:5,<B>1582</B> (19J2)]. Bei Nachprüfung dieser Methode haben sieh die angegebenen Resultate nicht wiederholen lassen.
Ausserdem macht der hohe Preis von metallischem Li- thium diese Darstellungsmethode für indu strielle Verwendung wenig lohnend.
Eine direkte Metallisierung von Xanthen mittels metallischem Natrium lässt sieh nicht durchführen; das Xanthen unterscheidet sich in dieser Beziehung vom Fluoren. Erst durch Verwendung der Kalittm-Natriumlegierung ist sie mit mangelhaften Ausbeuten realisiert worden (siehe oben). Auch die Einwirkung von Natriumamid unter den verschiedensten Bedingungen, selbst. beim Schmelzen, führt zu keinem Resultat.
Es wurde nun versucht, das Natrium durch eine Übertragungsreaktion mit Hilfe von Phenylnatrium und höheren Alkylna- triumverbindungen analog den bekannten Methoden an das Xanthen zu fixieren (siehe. Runge, Organo-Metallverbindungen, Seite 24). Wird z.
B. in ätherischer Lösung durch Ein wirkung von Natrium auf Halogenbenzol Phenylnatrium dargestellt und hierauf Xan- then als solches oder in ätherischer Lösung zugesetzt, so findet auch beim Erwärmen und selbst nach sehr langer Einwirkungszeit keine nennenswerte Umsetzung statt, und aus diesem Reakt.ionsgemiseh lässt sich nach Be handlung mit Kohlensäure praktisch keine Xanthencarbonsäure isolieren.
Es wurde nun gefunden, dass sieh über raschenderweise die Metallisierung von Xan- then auf eine äusserst. bequeme Art und in guten Ausbeuten erzielen lässt, wenn man statt das Xanthen mit einer vorher dargestell- ten Arvl- bzw. Alkvlnatriuniverbindtirib in Reaktion zu bringen, dieselbe in Gegenwart von Xantlien im Reaktionsmedium entstehen und in statu nascendi auf das Xanthen ein wirken lässt.
Das erl'indung:sbemässe Verfahren zur Dar- stelulnb von Xanthen-9-carbonsä.ure ist also dadurch gekennzeichnet, dass man in Gegen wart eines organischen Lösungsmittels eine Arv 1- bzw. Alkv lnatriuniv erbindunb in statu nascendi auf Xanthen einwirken lässt, das entstandene Xanthennatrium mit Kohlensäure umsetzt und das entstandene Salz in die freie Säure umwandelt.
Gibt man beispielsweise zu einer Lösung von Xanthen in Äthvläther Natrium in klei nen Stücken Lind fügt die äquivalente Menge Halogenbenzol zu, so tritt schon nach kurzer Geit eine ziemlich heftige Reaktion unter Aufkochen des Äthers ein, und das Reaktions- beniiseh färbt sich dunkelrot. Durch Einwir kung von "Kohlensäure lässt sich nun in guter Ausbeute die Xanthen-9-carbonsäure erhalten.
Es hat sich gezeigt., dass es vorteilhaft ist, über die theoretische Menge des Natriums hinauszugehen. Entgegen den Erwartungen stört ein Überschuss von Natrium den Ver lauf der Reaktion nicht, sondern führt sogar zu einer bedeutenden Erhöhung der Ausbeu ten an Xanthencarbonsäure. Am günstigsten liegen die Verhältnisse, wenn die Menge Na trium über der l1/2 fachen Menge der Theorie gehalten wird.
Es wurde die Beobachtung gemacht, dass die Art des verwendeten Lösungsmittels von grossem Einfluss auf den Gang der Reaktion ist. In dieser Beziehung hat sich Diäthy-läther als besonders günstig für die Übertragungs- reaktion erwiesen. Benzol, Dibutyläther, Te- trahvdrofuran, Petroläther usw. gaben ver schiedene Resultate, die jedoch alle in bezub auf Ausbeute der Verwendung von Diäthyl- äther weit unterlegen sind. Wird z.
B. Xan- then in benzolischer Lösung mit Natrium und Chlorbenzol, analog wie oben mit Äther be schrieben, behandelt, so tritt die Rotfärbung des Gemisches erst in einigen Stunden auf. %V enn man 20 Stunden schüttelt und nachher iioeli 2 Stunden. auf 60-i0 erhitzt, bekommt man nach der Behandlung- mit fester Kohlen säure nur etwa 10 "/o der Ausbeute,
welche sieh in < Uher als Lösun#_#sinittel erzielen lässt.
Die Verwendung von :lthvläther als Reak- tionsmedhirn hat einen weiteren Vorteil. In folge der grol;)en Löslichkeit. fester Kohlen säure in -lthviäther kann man die Carbona- tisierung des Xanthennatriums in der Weise durchführen, dass feste Kohlensäure direkt in das Reaktionsg;
einiseli eingeworfen wird, wobei schon eine etwa dreifache Menge auf das Gewicht des veiwendeten Xanthens für die Umwandlung ausreichend ist. lach An gaben der Literatur wurde stets bei Carbona- tisierungen von Metallverbindungen das Reak- tionsgeiniseh in einem sehr grossen Übersehuss von fester Kohlensäure eingespritzt oder ein gegossen.
Das neue Verfahren bedeutet eine grosse Vereinfachung der teelinisehen Dureh- führun1 der Reaktion, da die Manipulation mit dem Reaktionslemiscli und dem unzer- setzten latrium wegfällt und dadurch das Gefahreninonient eliminiert wird.
Der Verlauf der Reaktion ist. sehr mild, so dass unverändertes Xanthen auf einfache Weise zurückgewonnen und nach Umkristalli- sierung von neuem verwendet werden kann. Dadurch ergibt sieh eine Ausbeute, berech net auf das eingesetzte Xanthen, von etwa 85 bis 90 Klo der Theorie.
Ebenfalls wichtig ist. die Wahl des Na- triumüberträgers; hier ist das Phenvlnatriuni den All@vlnatriuniver-bindunben deutlich vor zuziehen.
Die Vorteile der bevorzugten Ausfüh rungsform des neuen Verfahrens sind fol gende 1. Verwendung von leicht zugänglichen und billigen Chemikalien; ?. einfaelie Durehführun- der Reaktion in einem Arbeitsbang und in \derselben Appa ratur; .
hohe Ausbeute, bereelinet auf umge setztes Xantlien.
<I>Beispiel:</I> In einem Kolben von 1 Liter Inhalt mit Rückflussl@üliler werden 36,-I b Xanthen in 400 em3 trockenem Äthyläther gelöst. Der Lösung werden nun 15 g fein geschnittenes Natrium zugesetzt.
Daraufhin werden 20,1 cm3 trockenes Chlorbenzol zugefügt, die Luft im Kolben durch Stickstoff verdrängt und das obere Ende des Rüekflussk ühlers mit einer \i'asehflasehe, welche als Quecksilberverschluss wirkt, verbunden. Der Kolben wird auf einer Schüttelapparatur geschüttelt. In etwa 15 bis 30 Minuten beginnt sich das Gemisch dunkel rot. zu färben, und der Äther gerät ins sieden. Die heftige Reaktion klingt nach etwa 2 bis 3 Stunden ab, und man setzt das Schütteln noch für weitere 10 bis 12 Stunden fort. Nach dieser Zeit gibt man zum Reaktionsgemisch 110 g feste Kohlen säure und rührt zeitweise auf.
Die rote Farbe verschwindet, und es scheidet. sich ein gelb- lieh-"veisser Niederschlag aus. Wenn die Koh lensäure entwichen ist, wird der Äther ver dampft, das überschüssige Natrium mit Me thanol zersetzt und dasselbe ebenfalls abge dampft. Dem Rückstand setzt man 300 cm3 Wasser zu und verarbeitet auf bekannte Weise auf die Xanthen-9-carbonsäure. Ausbeute 13 bis 14 g von einem Schmelzpunkt. 215-\e18 . Ausserdem werden etwa 22 g Xanthen zurück ,gewonnen.
Process for the preparation of xanthene-9-carboxylic acid. (The subject of the present invention is a method for the preparation of Xantlieri-9-earbonsänre.
This acid was first represented and described by James B. Conant [J. At the. Chent. Soe. 49, 2084 (1927)]. The author started from Dixanthyl. The latter was obtained by reducing xanthenol with vanadium chloride.
By treating dixanthyl with. He was able to isolate the xantlien-9-caibonic acid from a potassium sodium alloy and subsequent carbonation with coals. In addition, for a long time, also through direct metallization of xanthene with. Iialium-sodium alloy and carbonic acid treatment have preserved some of this acid, but in very poor yield.
However, these two forms of formation only have a theoretical interest and are suitable for an expedient presentation of this substance. On the one hand, the dixantliyl is relatively difficult to access and, on the other hand, the handling of the potassium-sodium depletion on a larger scale is quite hourly.
More recently, Burtner and Cttsie have described the preparation of this acid with the aid of butyllithium, with a good yield being achieved. shall be. [J. At the. Chein. Soe. 6: 5, <B> 1582 </B> (19J2)]. When checking this method, we did not repeat the results given.
In addition, the high price of metallic lithium makes this method of representation less profitable for industrial use.
A direct metallization of xanthene by means of metallic sodium cannot be carried out; the xanthene differs from the fluorene in this respect. It was only realized with poor yields by using the Kalittm sodium alloy (see above). Even the action of sodium amide under the most varied of conditions, even during melting, does not lead to any result.
An attempt has now been made to fix the sodium to the xanthene by a transfer reaction with the aid of phenyl sodium and higher alkyl sodium compounds analogous to the known methods (see. Runge, Organo-Metal Compounds, page 24). Is z.
If, for example, phenylsodium is represented in an ethereal solution by the action of sodium on halobenzene and then xanthene is added as such or in an ethereal solution, no significant conversion takes place even when heated and even after a very long exposure time, and this reaction mixture allows After treatment with carbonic acid, practically no xanthene carboxylic acid is isolated.
It has now been found that, surprisingly, the metallization of xanthene is extremely. A convenient way and in good yields can be achieved if, instead of reacting the xanthene with a previously described Arvl- or Alkvlnatriuniverbindtirib, the same arise in the presence of xanthene in the reaction medium and act on the xanthene in statu nascendi.
The invention: the appropriate process for the preparation of xanthene-9-carboxylic acid is thus characterized in that, in the presence of an organic solvent, an Arv 1 or alkali binding agent is allowed to act on xanthene in statu nascendi the resulting xanthene sodium is reacted with carbonic acid and the resulting salt is converted into the free acid.
If, for example, sodium is added in small pieces to a solution of xanthene in ether, and the equivalent amount of halobenzene is added, a rather violent reaction occurs after a short while with the ether boiling, and the reaction beniiseh turns dark red. By the action of carbonic acid, the xanthene-9-carboxylic acid can now be obtained in good yield.
It has been shown to be beneficial to go beyond the theoretical amount of sodium. Contrary to expectations, an excess of sodium does not disturb the course of the reaction, but even leads to a significant increase in the yield of xanthene carboxylic acid. The ratios are most favorable when the amount of sodium is kept above l1 / 2 times the amount of theory.
The observation was made that the type of solvent used has a great influence on the course of the reaction. In this regard, dietary hy-ether has proven to be particularly beneficial for the transference reaction. Benzene, dibutyl ether, tetrahydrofuran, petroleum ether, etc., gave various results, all of which, however, are far inferior to the use of diethyl ether in terms of yield. Is z.
If, for example, xanthene is treated in a benzene solution with sodium and chlorobenzene, analogously as described above with ether, the mixture will not turn red for a few hours. % V if you shake for 20 hours and then iioeli 2 hours. heated to 60-10, one gets after treatment with solid carbonic acid only about 10 "/ o of the yield.
which see in <Uher as a solution # _ # can be achieved.
The use of: ether as a reaction brain has another advantage. Due to the great solubility. solid carbonic acid in -lthviäther, the carbonation of the xanthene sodium can be carried out in such a way that solid carbonic acid goes directly into the reaction;
einiseli is thrown in, whereby about three times the amount of the weight of the xanthene used is sufficient for the conversion. According to the literature, when metal compounds are carbonated, the reaction mixture was always injected or poured into a very large excess of solid carbonic acid.
The new process means a great simplification of the teelini process of the reaction, since the manipulation with the reaction lemiscli and the undecomposed latrium is eliminated and the danger is thereby eliminated.
The course of the reaction is. very mild, so that unchanged xanthene can be easily recovered and used again after recrystallization. This results in a yield, calculated on the xanthene used, of about 85 to 90 toilet in theory.
Is also important. the choice of the sodium carrier; here the phenolnatriuni is clearly preferable to the all @ vlnatriuniver-bindunben.
The advantages of the preferred Ausfüh approximately form of the new process are fol lowing 1. Use of easily accessible and cheap chemicals; ?. failure of the reaction in a work apprehension and in the same apparatus; .
high yield, based on converted xantlien.
<I> Example: </I> In a 1 liter flask with a reflux oil, 36, -I b xanthene are dissolved in 400 em3 dry ethyl ether. 15 g of finely chopped sodium are then added to the solution.
20.1 cm3 of dry chlorobenzene are then added, the air in the flask is displaced by nitrogen and the upper end of the reflux cooler is connected to a bottle that acts as a mercury seal. The flask is shaken on a shaker. In about 15 to 30 minutes the mixture will begin to turn dark red. to color, and the ether boils. The violent reaction subsides after about 2 to 3 hours and shaking is continued for another 10 to 12 hours. After this time, 110 g of solid carbon acid are added to the reaction mixture and the mixture is occasionally stirred.
The red color disappears and it separates. When the carbonic acid has escaped, the ether is evaporated, the excess sodium is decomposed with methanol and the same is also evaporated. 300 cm3 of water are added to the residue and processed in a known manner on the xanthene-9-carboxylic acid. Yield 13 to 14 g with a melting point of 215- \ e18. In addition, about 22 g of xanthene are recovered.