Verfahren zur Herstellung von Mono- und Bis-glyoxalen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mono- und Bis-glyoxalderivaten der Formel
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worin:
A die direkte Bindung zwischen den Arylkernen, ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine Sulfinyl-, Sulfonyl-, Methylen-, Äthylen- oder Vinylen-Gruppe oder eine a,p-Diäthyläthylen- oder -vinylengruppe.
R Wasserstoff, ein Halogenatom, eine niedrige Alkylgruppe, eine niedrige Alkoxygruppe, eine Hydroxygruppe, ein Nitrogruppe, eine Acetylaminogruppe oder eine symmetrische Glyoxylgruppe (CO-CHO) darstellt.
Die am häufigsten verwendete Methode zur Herstellung der a-Ketoaldehyde besteht aus der Oxydation des entsprechenden Acetylderivats mit Selendioxyd.
Obwohl diese Methode gestattet, die aktivierte Methylgruppe des Ausgangsstoffes in die Aldehydgruppe befriedigend umzuwandeln, ist sie jedoch nicht vorteilhaft.
Erstens braucht die Methode verhältnissmässig hohe Mengen von Selendioxyd, die auf den Erzeugungskosten lasten. Ferner sind die so erhaltenen Glyoxale von metallischem Selen oft verunreinigt, das sich am Produkt zähe haftet und nur mit Schwierigkeit entfernt werden kann. Jedoch muss dieses Selen wegen seiner Giftigkeit quantitativ entfernt werden. Das zieht eine weitere Arbeit nach sich, um den erhaltenen Ketoaldehyd passend zu reinigen; beispielsweise können chromatographische Methoden in Betracht gezogen werden, die einen Verlust wertvollen Produktes bewirken.
Eine andere Schwierigkeit entsteht, wenn im Molekül des Ausgangsacetylderivats solche Gruppen vorhanden sind, die gegenüber der Wirkung des Selendioxyds besonders empfindlich sind, wie beispielsweise eine Äthylenbindung, eine Methylgruppe oder andere aktive Gruppen.
Es wurde nun gefunden, dass Mono- und Bisglyoxale der Formel I leicht hergestellt werden können, indem man Mono- und Bis-dihalogenacetylderivate der Formel
EMI1.2
worin:
X ein Halogenatom und
R1 Wasserstoff, ein Halogenatom, eine niedrige Alkylgruppe, eine Hydroxygruppe, eine niedrige Alkoxygruppe, eine Nitrogruppe, eine Acetylaminogruppe oder eine symmetrische CO-CHX2-Gruppe darstellen, mit einem Alkalialkoholat umsetzt und dann die entstehenden, entsprechenden Glyoxalacetale mit einer Säure hydrolysiert.
Zur praktischen Durchführung des Verfahrens wer den die Mono- und Bis-dihalogenacetyl-aryl-derivate der Formel II vorzugsweise, mit der berechneten Menge eines Alkalialkoholats, wie Natrium- oder Kalium-methylats bzw. Äthylats, unter kontrollierten Reaktionsbedingungen umgesetzt. Im allgemeinen lässt man den Alkohol, worin das Alkalimetall gelöst wurde, zu der Lösung hinzutropfen, die das Dihalogenacetylderivat enthält. Die Reaktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 40 bis 600C durchgeführt; eine erhöhte Temperatur muss vermieden werden, weil sie grosse Verluste wegen der Polymerisierung des Produktes verursachen kann. Es ist bevorzugt, das pH des Reaktionsgemisches mit Phenolphthalein zu kontrollieren.
Zweckmässig wird wie folgt verfahren:
Nach 1-3 Stunden wird der Niederschlag, der aus Alkalihalogenid besteht, durch Abfiltrierung entfernt und das Lösungsmittel im Vakuum völlig eingedampft.
Das als Rückstand erhaltene Glyoxalacetal wird durch Behandlung mit einer verdünnten Mineralsäure, wie z. B. mit 3%iger Schwefelsäure oder Salzsäure, in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Essigsäure, quantitativ hydrolisiert, um die gewünschte Mono- oder Bis-glyoxalverbindung zu bilden. Das Glyoxal scheidet sich durch Zusatz von Wasser als Hydrat ab. Die so erhaltenen Produkte können wie üblich umkristallisiert werden, aber oft ist die Umkristallisierung nicht nötig, da die Ketoaldehyde in absolut reinem Zustand erhalten werden.
Einige der neuen so erhaltenen Glyoxale wurden durch ihre Additionsverbindungen mit Alkalibisulfiten oder durch ihre Kondensationsverbindungen mit o-Phenylendiamin, um, im letzen Fall, die entsprechenden Chinoxaline zu erhalten, charakterisiert.
Beispiel I
Einer Lösung von 13,25 g 4-Dichloracetyldiphenyl in 150 cm3 wasserfreiem Methanol fügt man eine Lösung von 2,3 g Natrium in 50 cm3 Methanol hinzu.
Nach 2 Stunden bei 45-500C ist die Mischung neutral dem Phenolphthalein, womit die Reaktion beendet ist. Das Natriumchlorid wird abgesaugt und die Lösung eingedampft. Dann wird der entstandene Rückstand mit Essigsäure bei 500C aufgenommen. Nach Behandlung mit Tierkohle wird die Lösung 15 Minuten bei 600C mit 3% der Schwefelsäure erhitzt. Dann wird die Mischung abgekühlt und mit Wasser behandelt, um die Fällung vollständig zu machen. Das niedergeschlagene Produkt wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und aus Äthanol umkristallisiert; so erhält man 10,9 g Diphenylyl-4-glyoxalhydrat; F. 119-121 0C.
Beispiel 2
Einer Lösung von 9 g4,4'-Bis-dichloracetyldiphenyl in 100 cm3 absolutem Äthanol tropft man eine Lösung von 2,3 g Natrium in 25 cm3 absolutem Äthanol hinzu.
Wenn die Mischung gegenüber Phenolphthalein neutral ist, wir das Natriumchlorid abgesaugt, die Mutterlauge eingedampft und der Rückstand mit Essigsäure bei 600C aufgenommen. Anschliessend wird die Lösung mit zeiger Salzsäure behandelt; durch Zusatz von Wasser trennt sich das 4,4'-Bisdiphenylyl-glyoxal- dihydrat; F. 160-1620C. Ausbeute 75%.
Beispiel 3
Eine Lösung von 7 g 4-Dichloracetyl-diphenyläther, in 100 cm3 wasserfreiem Methanol wird mit einer Lösung von 1,2 g Natrium in 50 cm3 Methanol bei 450C umgesetzt und ausschliessend wie in Beispiel 1 vorgegangen. So erhält man 4-Phenoxy-phenylglyoxalhydrat, F. 840C.
Diese Verbindung wurde auch von A. Funke C. Favre (Bull. Soc. Chim. Fr. 832; 1951) aus dem entsprechenden Acetophenonderivat durch Oxydation mit Selendioxyd hergestellt. Ein Grossteil des dabei erhaltenen Produktes war jedoch von Selen verunreinigt.
Beispiel 4
7,9 g 4'-Chlor-4-dichloracetyl-diphenyläther werden mit einer Lösung von 1,2 g Natrium in 100 cm3 wasserfreiem Methanol bei 450, behandelt. Durch Arbeiten wie im Beipiel 1 beschrieben erhält man 4'-Chlor phenoxy-phenyl-4-glyoxalhydrat; F. 110-11 10C.
Auf gleiche Weise stellt man die folgenden Glyoxale des substituierten Diphenyläthers her: 4' -Hydroxy-phenoxy-phenyl-4- glyoxalhydrat F. 121-1220C 4'-Methoxy-phenoxy-phenyl-4 glyoxalhydrat F. 105-1060C 4'-Acetylamino-phenoxy-phenyl-4 glyoxalhydrat F. 133-1340C
Beispiel 5
Eine Lösung von 8,3 g 4-Dichloracetyl-diphenylsulfon in Methanol wird mit einer Lösung von 1,2 g Natrium in 25 cm3 Methanol bei 40-450C unter wasserfreien Bedingungen umgesetzt. Man lässt die Mischung 2 Stunden bei Raumtemperatur stehen, dann wird das Salz abgesaugt und das Methanol völlig eingedampft.
Der Rückstand wird mit Essigsäure bei 450C aufgenommen und die Mischung wird mit verdünnter Salzsäure ud dann mit Wasser behandelt. Das niedergeschlagene Produkt wird abgesaugt und getrocknet.
Wenn man es mit einer alkoholischen Lösung von o-Phenylendiamin umgesetzt erhält man das Chinoxalin des Diphenylsulfon-4-glyoxals; F. 1960C.
Weitere Schmelzpunkte von Chinoxalinen zur Charakterisierung von erfindungsgemäss hergestellten Aryl-mono- und Bis-glyoxalen sind: Chinoxalin des Diphenylsulfon
4,4'-bis-glyoxals F. 2820C Chinoxalin des Diphenylmethan
4-glyoxals F. 1220C Chinoxalin des Diphenylmethan 4,4'-bis-glyoxals F. 2140C Chinoxalin des 3 -Diphenylyl-glyoxals F. 143 - 1440 C Chinoxalin des Diphenyläther
3-glyoxals F. 870C
Beispiel 6
Eine Lösung von 7,2 g 4-Dichloracetyl-stilben, in 50 cm3 wasserfreiem Äthanol wird mit einer Lösung von 2 g Kalium in 50 cm3 wasserfreiem Äthanol umgesetzt, dann wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. So erhält man das Stilben-4-glyoxalhydrat : F. 144-1460C.
Auf ähnliche Weise erhält man das Stilben-4,4'- bis-glyoxaldihydrat F. 1900C (Zerstz.).
Wenn man aus 4,4' -Bis-dichloracetyl-a,P-diäthyldi- phenyläthan ausgeht und behandelt es mit Kalium in Äthanol, wie oben beschrieben, so erhält man das tizeso - a, p -Diäthyldiphenyläthan-4,4" -Bis-glyoxal, das mit 1 Mol Wasser kritallisiert; F. 116-1180C.
Beispiel 7
Durch Arbeiten wie im Beispiel 1 beschrieben, stellt man die folgenden Glyoxale her: Diphenyläthan-4-glyoxalhydrat F. 97- 980C Diphenyläthan-4,4'-bis-glyoxaldihydrat F. 147-149 0C Diphenyläther-4.4'-bis-glyoxaldihydrat F. 147- 1490C 4'-Methoxy-diphenylyl-4-glyoxalhydrat F. 136-1 370C Diphenylsulfid-4-glyoxalhydrat F. 53- 560C Diphenylsulfoxyd-4-glyoxalhydrat F. 126-128 0C Diphenylsulfid-4,4' -bis-glyoxalhydrat F. 135-1 360C
Beispiel 8
6,5 g 2-Dichloracetyl-diphenyl in wasserfreiem Methanol wird mit einer Lösung von 1,2 g Natrium in 50 cm3 Methanol behandelt und dann wie im Beispiel 1 aufgearbeitet.
So erhält man das Diphenylyl2-glyoxalhydrat.
Beispiel9
Zu einer Lösung von 5,5 g 2,2'-Bis-dibrom- acetyl-diphenyl fügt man eine Lösung von 2,5 g Natrium in 75 cm3 wasserfreiem Methanol hinzu und dann arbeitet man wie im Beispiel 1 beschrieben. So erhält man 2,2'-Bis-diphenylylglyoxal als Tetrahydrat; F. 89-91 0C. Auf gleiche Weise wird dasselbe Produkt aus 2,2'-Bis-dichloracetyldiphenyl, F. 167-1700C, hergestellt.
Process for the production of mono- and bis-glyoxals
The present invention relates to a process for the preparation of mono- and bis-glyoxal derivatives of the formula
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wherein:
A is the direct bond between the aryl nuclei, an oxygen or sulfur atom or a sulfinyl, sulfonyl, methylene, ethylene or vinylene group or an a, p-diethylethylene or vinylene group.
R represents hydrogen, a halogen atom, a lower alkyl group, a lower alkoxy group, a hydroxyl group, a nitro group, an acetylamino group or a symmetrical glyoxyl group (CO-CHO).
The most frequently used method for the production of a-ketoaldehydes consists of the oxidation of the corresponding acetyl derivative with selenium dioxide.
Although this method allows the activated methyl group of the starting material to be converted into the aldehyde group in a satisfactory manner, it is not advantageous.
Firstly, the method requires relatively large amounts of selenium dioxide, which weigh on the production costs. Furthermore, the glyoxals obtained in this way are often contaminated by metallic selenium, which adheres tenaciously to the product and can only be removed with difficulty. However, this selenium has to be removed quantitatively because of its toxicity. This entails further work to properly purify the resulting ketoaldehyde; for example, chromatographic methods can be considered, which cause a loss of valuable product.
Another difficulty arises when groups are present in the molecule of the starting acetyl derivative which are particularly sensitive to the action of selenium dioxide, such as an ethylene bond, a methyl group or other active groups.
It has now been found that mono- and bis-glyoxals of the formula I can easily be prepared by using mono- and bis-dihaloacetyl derivatives of the formula
EMI1.2
wherein:
X is a halogen atom and
R1 represent hydrogen, a halogen atom, a lower alkyl group, a hydroxy group, a lower alkoxy group, a nitro group, an acetylamino group or a symmetrical CO-CHX2 group, reacts with an alkali alcoholate and then hydrolyzes the resulting, corresponding glyoxal acetals with an acid.
To carry out the process in practice, the mono- and bis-dihaloacetyl-aryl derivatives of the formula II are preferably reacted with the calculated amount of an alkali metal alcoholate, such as sodium or potassium methylate or ethylate, under controlled reaction conditions. In general, the alcohol in which the alkali metal has been dissolved is allowed to drip into the solution containing the dihaloacetyl derivative. The reaction is preferably carried out at a temperature of 40 to 60 ° C .; an elevated temperature must be avoided because it can cause great losses due to the polymerisation of the product. It is preferred to control the pH of the reaction mixture with phenolphthalein.
Appropriate procedure is as follows:
After 1-3 hours, the precipitate, which consists of alkali halide, is removed by filtration and the solvent is completely evaporated off in vacuo.
The glyoxal acetal obtained as a residue is treated with a dilute mineral acid, such as. B. with 3% sulfuric acid or hydrochloric acid, in a suitable solvent, such as. B. acetic acid, quantitatively hydrolyzed to form the desired mono- or bis-glyoxal compound. The glyoxal separates out as a hydrate when water is added. The products thus obtained can be recrystallized as usual, but the recrystallization is often not necessary since the ketoaldehydes are obtained in an absolutely pure state.
Some of the new glyoxals obtained in this way were characterized by their addition compounds with alkali metal bisulfites or by their condensation compounds with o-phenylenediamine in order to obtain the corresponding quinoxalines in the latter case.
Example I.
A solution of 2.3 g of sodium in 50 cm3 of methanol is added to a solution of 13.25 g of 4-dichloroacetyldiphenyl in 150 cm3 of anhydrous methanol.
After 2 hours at 45-50 ° C., the mixture is neutral to the phenolphthalein, with which the reaction is ended. The sodium chloride is filtered off and the solution evaporated. Then the resulting residue is taken up with acetic acid at 50 ° C. After treatment with animal charcoal, the solution is heated for 15 minutes at 60 ° C. with 3% of the sulfuric acid. Then the mixture is cooled and treated with water to complete the precipitation. The precipitated product is filtered off, washed with water and recrystallized from ethanol; 10.9 g of diphenylyl-4-glyoxal hydrate are thus obtained; F. 119-1210C.
Example 2
A solution of 2.3 g of sodium in 25 cm3 of absolute ethanol is added dropwise to a solution of 9 g of 4,4'-bis-dichloroacetyldiphenyl in 100 cm3 of absolute ethanol.
When the mixture is neutral to phenolphthalein, the sodium chloride is filtered off with suction, the mother liquor is evaporated and the residue is taken up with acetic acid at 600C. The solution is then treated with pointer hydrochloric acid; the addition of water separates the 4,4'-bisdiphenylyl-glyoxal dihydrate; F. 160-1620C. Yield 75%.
Example 3
A solution of 7 g of 4-dichloroacetyl diphenyl ether in 100 cm3 of anhydrous methanol is reacted with a solution of 1.2 g of sodium in 50 cm3 of methanol at 45 ° C. and the procedure is exclusively as in Example 1. This gives 4-phenoxyphenylglyoxal hydrate, F. 840C.
This compound was also made by A. Funke C. Favre (Bull. Soc. Chim. Fr. 832; 1951) from the corresponding acetophenone derivative by oxidation with selenium dioxide. However, a large part of the product obtained was contaminated with selenium.
Example 4
7.9 g of 4'-chloro-4-dichloroacetyl diphenyl ether are treated with a solution of 1.2 g of sodium in 100 cm3 of anhydrous methanol at 450 ° C. Working as described in Example 1 gives 4'-chlorophenoxyphenyl-4-glyoxal hydrate; F. 110-11 10C.
The following glyoxals of the substituted diphenyl ether are prepared in the same way: 4'-hydroxy-phenoxyphenyl-4-glyoxal hydrate F. 121-1220C 4'-methoxyphenoxyphenyl-4-glyoxal hydrate F. 105-1060C 4'-acetylamino -phenoxy-phenyl-4 glyoxal hydrate F. 133-1340C
Example 5
A solution of 8.3 g of 4-dichloroacetyl-diphenylsulfone in methanol is reacted with a solution of 1.2 g of sodium in 25 cm3 of methanol at 40-450C under anhydrous conditions. The mixture is left to stand for 2 hours at room temperature, then the salt is filtered off with suction and the methanol is completely evaporated.
The residue is taken up in acetic acid at 45 ° C. and the mixture is treated with dilute hydrochloric acid and then with water. The precipitated product is filtered off with suction and dried.
If it is reacted with an alcoholic solution of o-phenylenediamine, the quinoxaline of diphenylsulfone-4-glyoxal is obtained; F. 1960C.
Further melting points of quinoxalines for characterizing aryl-mono- and bis-glyoxals prepared according to the invention are: quinoxaline of diphenylsulfone
4,4'-bis-glyoxal F. 2820C quinoxaline of diphenylmethane
4-glyoxals F. 1220C quinoxaline of diphenylmethane 4,4'-bis-glyoxal F. 2140C quinoxaline of 3 -diphenylyl-glyoxal F. 143 - 1440 C quinoxaline of diphenyl ether
3-glyoxals F. 870C
Example 6
A solution of 7.2 g of 4-dichloroacetyl-stilbene in 50 cm3 of anhydrous ethanol is reacted with a solution of 2 g of potassium in 50 cm3 of anhydrous ethanol, then worked up as in Example 1. This is how the stilbene-4-glyoxal hydrate is obtained: F. 144-1460C.
The stilbene-4,4'-bis-glyoxaldihydrate F. 1900C (Dest.) Is obtained in a similar manner.
If you start from 4,4'-bis-dichloroacetyl-a, P-diethyldiphenylethane and treat it with potassium in ethanol, as described above, you get the tizeso - a, p -diethyldiphenylethane-4,4 "-bis -glyoxal, which criticizes with 1 mol of water; F. 116-1180C.
Example 7
By working as described in Example 1, the following glyoxals are produced: Diphenylethane-4-glyoxal hydrate F. 97-980C Diphenylethane-4,4'-bis-glyoxal dihydrate F. 147-149 ° C. Diphenyl ether-4,4'-bis-glyoxal dihydrate F. 147-1490C 4'-methoxy-diphenylyl-4-glyoxal hydrate F. 136-1 370C Diphenyl sulfide-4-glyoxal hydrate F. 53-560C Diphenyl sulfoxide-4-glyoxal hydrate F. 126-128 ° C Diphenyl sulfide-4,4'-bis- glyoxal hydrate F. 135-1 360C
Example 8
6.5 g of 2-dichloroacetyl-diphenyl in anhydrous methanol is treated with a solution of 1.2 g of sodium in 50 cm3 of methanol and then worked up as in Example 1.
This is how diphenylyl2-glyoxal hydrate is obtained.
Example9
A solution of 2.5 g of sodium in 75 cm3 of anhydrous methanol is added to a solution of 5.5 g of 2,2'-bis-dibromo-acetyl-diphenyl, and the procedure described in Example 1 is then followed. This gives 2,2'-bis-diphenylylglyoxal as tetrahydrate; F. 89-91 0C. In the same way the same product is made from 2,2'-bis-dichloroacetyldiphenyl, m.p. 167-1700C.