CH641450A5

CH641450A5 - Verfahren zur herstellung von benzofurazan-1-oxiden.

Info

Publication number: CH641450A5
Application number: CH755679A
Authority: CH
Inventors: Hansjakob Dr Faeh
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1984-02-29
Also published as: GB2029412A; GB2029412B; US4185018A

Description

i Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Benzofurazan-l-oxiden der Formel I

(I)

40 in welcher

Ri und R2 unabhängig voneinander je Wasserstoff, Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, die durch Halogen, Hydroxy, Amino, Alkylamino mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und Dialkylamino 45 mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen substituiert sein kann, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxycarbonylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Carbamoyl, N-Alkylcarb-50 amoyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, N,N-Dialkylcarbamoyl mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen, Sulfamoyl, N-Alkylsulfamoyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, N,N-DialkyI-sulfamoyl mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkyl-55 gruppen, eine Carboxylgruppe oder eine Cyanogruppe bedeutet und jeweils einer der Reste Rx oder R2 zusätzlich eine Gruppe der Formel

<CH2>n"X"

in welcher Z Wasserstoff, Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 65 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Trifluormethylgruppe, n, 0, 1 oder 2 und X Sauerstoff, Schwefel, eine Sulfinylgruppe oder eine

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Sulfonylgruppe darstellt, durch Umsetzung von 2-Nitroanilinen der Formel II

NH,

in welcher Rj und R2 die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, mit Alkalimetallhypochlorit.

Die Benzofurazan-l-oxide der Formel I sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Chinoxalin-l,4-di-oxiden mit antimikrobieller Wirkung. Die Herstellung solcher Chinoxalin-l,4-dioxide ist beispielsweise in den US-Patenten 3 398 141; 3 660 398 und 3 900 473 beschrieben.

Es ist bekannt, Benzofurazan-l-oxide der Formel I durch Oxidation von 2-Nitroanilinen der Formel II mit Alkalimetallhypochlorit herzustellen (vgl. Org. Synth., Vol. IV, Seite 74 ff, [1963]). Dieses Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass man eine wässrige Alkalimetallhypochloritlösung in eine alkoholische, alkalische Lösung des 2-Nitroanilins einträgt. Obwohl die Benzofurazan-l-oxide der Formel I nach diesem Verfahren in guten Ausbeuten erhalten werden, besitzt dieses Verfahren eine Reihe von Nachteilen, die seine Durchführbarkeit in technischem Massstab stark beeinträchtigen. So bilden sich beispielsweise aus dem als Lösungsmittel verwendeten Alkohol und dem Alkalimetallhypochlorit thermisch instabile Ester der unterchlorigen Säure, die sich explosionsartig zersetzen können. Ferner müssen die nach dem vorgenannten Verfahren hergestellten Benzofurazan-l-oxide der Formel I aus dem Reaktionsgemisch isoliert und getrocknet werden Dies ist nicht nur umständlich, sondern stellt wegen der thermischen Instabilität der Benzofurazan-l-oxide der Formel I auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Abwasser des Verfahrens viel Alkohol enthält, dessen aus ökologischen Gründen notwendige Abtrennung aufwendig und teuer ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Benzofurazan--1-oxiden der Formel I vorzugsehen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und die gefahrlose Herstellung der Benzofurazan-l-oxide der Formel I auf ökologisch einwandfreie Art ermöglicht.

Gemäss vorliegender Erfindung wird vorgeschlagen, dass man die Umsetzung von 2-Nitroanilinen der Formel II mit Alkalihypochlont in einem zweiphasigen, aus einem organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel und Wasser bestehenden Reaktionsmedium in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators durchführt.

Als organische, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel kommen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Xylol, halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzol und Dichlorbenzol, sowie halogenierte niedere Alkane, wie Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid und 1,2-DichIoräthan, in Betracht. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Toluol.

Geeignete Phasentransferkatalysatoren sind Tetraalkyl-ammoniumsalze, Tetraalkyiphosphoniumsalze, Phenyltrial-kylammoniumsalze, Phenyltrialkylphosphoniumsalze, Ben-zyltrialkylammoniumsalze und Benzyltrialkylphosphonium-salze. Als Beispiele für geeignete Phasentransferkatalysatoren seien genannt:

Tetrabutylammoniumbromid, Tetrabutylammoniumhy-drogensulfat, Benzyltrimethylammoniumchlorid, Benzyltri-äthylammoniumbromid, Hexadecyltrimethylammonium-bromid, Hexadecyltributylphosphoniumbromid, Tetrapro-

pylammoniumjodid, Hexadecylpyridiumchlorid und Diben-zo-18-crown-6. Besonders geeignete Phasentransferkatalysatoren sind Tetrabutylammoniumhalogenide und Benzyltrime-thylammoniumhalogenide, sowie die entsprechenden Hydrogensulfate und Tetrafluoroborate. Die Phasentransferkatalysatoren werden in Mengen von 0,001 bis 0,1 Mol pro Mol Nitroanalin der Formel II, vorzugsweise 0,005 bis 0,02 Mol pro Mol Nitroanilin der Formel II eingesetzt.

Geeignete 2-Nitroaniline der Formel II sind beispielsweise:

2-Nitroanilin

2-Nitro-5-methylanilin

2-Nitro-4,5-dimethylanilirt

2-N itro-5-n-propylanilin

2-Nitro-5-äthylanilin

2-Nitro-5-n-butylanilin

2-Nitro-5-fIuoranilin

2-Nitro-5-chloranilin

2-Nitro-5-bromanilin

2-Nitro-4-chlor-5-methoxyanilin

2-Nitro-4-chlor-5-äthoxyaniIin

2-Nitro-5-methoxyanilin

2-Nitro-5-äthoxyanilin

2-Nitro-5-n-propylanilin

2-Nitro-5-isopropylanilin

2-Nitro-5-n-butylanilin

2-Nitro-5-methoxycarbonylamlin

2-Nitro-5-äthoxycarbonylanilin

2-Nitro-5-n-propoxycarbonylanilin

2-Nitro-5-n-butoxycarbonylanilin

2-N itro-5-carbamoylanilin

2-Nitro-(N',N'-dimethylcarbamoyl)-anilm

2-Nitro-5-(N',N'-diäthylcarbamoyl)-anilin

2-Nitro-5-sulfamoylanilin

2-Nitro-5-(N',N'-dimethylsulfamoyl)-anilin

2-Nitro-5-(N',N'-diäthylsulfamoyl)-anilin

2-Nitro-5-trifluormethylanilin

2-Nitro-5-methylthioanilin

2-Nitro-5-äthylthionanilin

2-Nitro-5-n-propylthioaniln

2-Nitro-5-n-butylthioanilin

2-Nitro-5-phenoxyanilin

2-Nitro-5-(4'-methylphenoxy)-anilin

2-Nitro-5-(4'-methoxyphenoxy)-anilin

2-Nitro-5-phenylthioanilin

2-Nitro-5-(4'-methoxyphenylthio)-anilin

2-Nitro-5-phenylsuIfinylanilin

2-Nitro-5-phenylsulfonylanilin

2-Nitro-4-chlor-5 -methoxy anilin

2-Nitro-4-brom-5-methoxyanilin

2-Nitro-4-chIor-5-phenoxyanilin

2~Nitro-4-chlor-5-(4'-methoxyphenoxy)-anilin

2-Nitro-4~chlor-5-phenylthio-anilin

2-Nitro-4-methyl-5-phenylthio-aniIin

2-Nitro-4,5-dichlor-anilin

2-Nitro-4,5-dibromanilin

2-Nitro-5-benzyIoxy-anilin

2-Nitro-5-benzyIthioanilin

2-Nitro-5-(2'-phenyläthoxy)-anilin

2-Nitro-5-(2'-phenyläthylthio)-anilin

Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise bei Temperaturen von —10 bis +50°C, vorzugsweise 10 bis 20°C, durchgeführt. Die Reaktionszeiten betragen je nach Reaktionstemperatur 0,5 bis 8 Stunden, im bevorzugten Temperaturbereich von 10 bis 20°C 1 bis 3 Stunden.

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Als Alkalimetallhypochlorite kommen insbesondere Natriumhypochlorit und Kaliumhypochlorit in Betracht. Diese Alkalihypochlorite können auf einfache Weise durch Einleiten von Chlor in Natronlauge oder Kalilauge hergestellt werden.

Nach beendigter Umsetzung liegen die gebildeten Benzofurazan-l-oxide der Formel I in der organischen Phase vor. Sie können durch Abtrennen der wässrigen Phase und Abdampfen des Lösungsmittels isoliert werden. Die Isolierung der in der organischen Phase vorliegenden Benzofurazan-l-oxide der Formel I ist jedoch nicht notwendig, da die nach Abtrennung der wässrigen Phase erhaltene Lösung direkt für die weitere Umsetzung zu Chinoxalin-l,4-dioxiden verwendet werden kann.

Die erfindungsgemässe Arbeitsweise vermeidet die Nachteile des bekannten Verfahrens. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die gefahrlose Herstellung von Benzofurazan-l-oxiden der Formel I, da es die mit der Bildung von explosiven Estern der unterchlorigen Säure sowie die mit der Isolierung der thermisch instabilen Benzofurazan-l-oxide der Formel I verbundenen Sicherheitsrisiken vermeidet. Ferner wird die weitere Verarbeitung der nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren hergestellten Benzofurazan-l-oxide der Formel I zu Chinoxalin-l,4-di-oxiden vereinfacht, da die nach Abtrennung der wässrigen Phase erhaltene Lösung des Benzofurazan-l-oxids der Formel I direkt für diese weitere Umsetzung verwendet werden kann. Ferner enthält das beim erfindungsgemässen Verfahren anfallende Abwasser kein organisches Lösungsmittel, das durch aufwendige Operationen abgetrennt werden muss. 5 Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch das folgende Beispiel näher erläutert:

Beispiel 1

10 Herstellung von Benzofurazan-l-oxid

18,4 kg (133 Mol) 2-Nitroanilin und 0,42 kg (1,3 Mol) Tetrabutylammoniumbromid werden in 70 kg Toluol gelöst. Nach Zugabe von 25,3 kg (226 Mol) 50%iger wässriger 15 Kaliumhydroxidlösung werden dann bei 15 bis 20°C während einer Stunde 110 kg (185 Mol) einer wässrigen Natriumhypochloritlösung zugegeben. Nach beendigter Zugabe lässt man 3 Stunden bei 15 bis 20°C ausreagieren und trennt d'ann die wässrige Phase ab. Man erhält auf diese 20 Weise eine Lösung von Benzofurazan-l-oxid in Toluol, die direkt zu weiteren Umsetzungen, beispielsweise zur Umsetzung mit einem Acetessigsäurederivat zum entsprechenden Chinoxalin-l,4-dioxid, geeignet ist.

Durch vorsichtiges Abdampfen des Toluols im Vakuum 25 werden' 17,4 kg (96% der Theorie) Benzofurazan-l-oxid vom Schmelzpunkt 68-70°C erhalten.

Claims

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als organisches, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff, einen halogenierten aromatischen Kohlenwasserstoff oder ein halogeniertes, niederes Alkan verwendet.

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PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Benzofurazan-l-oxiden der Formel I

Ri

CD

in welcher

Ri und R2 unabhängig voneinander je Wasserstoff, Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, die durch Halogen, Hydroxy, Amino, Alkylamino mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und Dialkylamino mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen substituiert sein kann, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxycarbonylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Carbamoyl, N-Alkylcarb-amoyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, N,N-Dialkylcarbamoyl mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen, Sulfamoyl, N-Alkylsulfamoyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, N,N-Dialkylsulf-amoyl mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen, eine Carboxylgruppe oder eine Cyanogruppe bedeutet und jeweils einer der Reste Rt oder R2 zusätzlich eine Gruppe der Formel

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als organisches, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel Toluol verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

5 dass man als Phasentransferkatalysator ein Tetraalkylam-

moniumsalz oder ein Tetraalkylphosphoniumsalz verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Phasentransferkatalysator ein Tetrabutylam-moniumhalogenid oder ein Benzyltrimethylammoniumhalo-

lo genid oder ein entsprechendes Hydrogensulfat oder Tetra-fluoroborat verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Phasentransferkatalysator in einer Menge von 0,0001 bis 0,1 Mol pro Mol Nitroanilin der Formel II ein-

i5 setzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Phasentransferkatalysator in einer Menge von 0,005 bis 0,02 Mol pro Mol Nitroanilin der Formel II einsetzt.

20 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eines Nitroanilins der Formel II mit einem Alkalimetallhypochlorit bei Temperaturen von — 10 bis +50°C, vorzugsweise 10 bis 20°C, durchführt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

25 net, dass man als Alkalimetallhypochlorite Natriumhypochlorit oder Kaliumhypochlorit verwendet.

in welcher Z Wasserstoff, Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Trifluormethylgruppe, n, 0, 1 oder 2 und X Sauerstoff, Schwefel, eine Sulfinylgruppe oder eine Sulfonylgruppe darstellt, durch Umsetzung von 2-Nitroani-linen der Formel II

(II)

in welcher R1 und R2 die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, mit Alkalimetallhypochlorit, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung von 2-Nitroanilinen der Formel II mit Alkalimetallhypochlorit in einem zwei-phasigen, aus einem organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel und Wasser bestehenden Reaktionsmedium in Gegenwart eines Phasentransferkatalysator.? durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als organisches, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Dichlor-benzol, Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid oder 1,2-Dichloräthan verwendet.