CS200485B2 - Process for preparing 2-/4'-aminophenyl/-5-aminobenzimidazole - Google Patents

Description

Vynález se týká nového způsobu výroby 2-(4 -aminofenyl)-5-aminobenzimidazolu (DAPBI).

Tento produkt je popsán ve sloupci 17240 g-h 52. vydání Chemical Abstracts z roku 1958 a vyrábí se následujícím způsobem:

Nejprve se provádí kondenzace chloridu kyseliny p-nitrobenzoové s 2,4-dinitroanilinem v nepřítomnosti rozpustidla, načež se provede redukce takto získaného N-(4-nitrobenzoyl)-2,-

4-dinitroanilinu chloridem cínatým za přítomnosti koncentrované kyseliny chlorovodíkové.

Tento postup má četné nevýhody:

1. Při kondenzaci chloridu kyseliny nitrobenzoové s 2,4-dinitroanilinem se uvolňuje kyselina chlorovodíková. Z tohoto důvodu je nutno provádět postup v zařízení, které je odolné proti korozi působením koncentrované kyseliny chlorovodíkové.

2. 2,4-dinitroanilin je produktem, který se nesnadno získává a je drahý.

3. Chlorid cínatý není běžným průmyslovým produktem.

4. Redukci za přítomnosti kyseliny chlorovodíkové o vysoké koncentraci vyžaduje rovněž zařízení, které je odolné proti korozi touto kyselinou.

Arylbenzimidazoly lze získat ještě dalšími způsoby.

V britském patentu č. 1 049 330 je popsán způsob výroby 2-arylbenzimidezolů.oxidatdvní cyklizací N-arylbenzamidinů. Výchozími maateiály jsou substiUuované arylbenzamiddny nebo N-(aniiOo4'-benzoyl)trimino-1,2j 4-benzeny.'. Oxidačním činidlem je chlornan sodný, chlorid a .uhličitan sodný, hydroxid· sodný, hydroxid draselný,. 'směs chlornanu sodného a uhličitanu sodného · ve směsi vody a alkoholu,· nebo tetraacetátu olova a v organickém ' ' rozpouštědle.“Ten to postup· má obdobné nevýhody jako shora uvedený známý způsob.

> .

Britský · patent č. 1 191 112 popisuje nové 2-arylbenziíiaazyly a jejich použití jako insekticidních nebo akaricidních sloučenin. Tyto látky je možno vyrobit klasickými postupy, a to

1. reakcí o-fenylendiaminu t kyselinou .benzoovou nebo jejími deriváty za přítym-Koti anorganické kyseliny, kyseliny fosforečné nebo esterů kyseliny meeafosforečné v dimethylformamidu. Vvaiací · tohoto postupu je reakce fenylendi aminů t benzaldehydem za přítomno ti oxidačního činidla, například octanu měňnatého nebo nitrobenzenu. Obě dvě reakce využívají . jako výchozích látek y-fenylendiεшinů, které.jsou těžko dostupné. Mimoto tyto reakce vedou nejen k“získání 2-fenylbenzimidazolů, nýbrž také k získání dieminů o-fenylendiaminu, takže· je nutno tyto dva typy · výsledných látek odděěit frakční ^у^аИевс!, coi snižuje výtěžky.

2. Redtukivní cyklizací N-beezzyl-n-niircanilinů za přítomnyoť,:! zinku a kyseliny chlorovodíkové. .

3. Oxidativní cyklizací N-fenylbenzamidinů za chlornanů. Tento postup byl již popsán ve shora uvedeném britkém patentu.

Je zřejmé, že uvedené tři postupy nesnadno dostupných výchozích látek.

Ve Štěrbově publikaci Cooiectdon 31. . 1093 (1966) se popisuje výroba 2-(4-nitryfenll)-5-nitoobenzimiatzylž několika způsoby:

a) v případě, že výchozí látkou je 2-fenylbenzimidazol, provádí· “se dvě nitrační reakce po sobě, čímž se získá směs 2-(4-nitrofenll)-5-nttooeenzimdatzylu a 2-(·3-nitryfenyl)-5-nitrcbenzimidazylu. Tyto látky je pak nutno cdaalit frakční krystaliz^!, Z toho vyplývá, že tento postup není snadno průmyslově využžtelný,

b) nitrace 2-(4-nitroeenyl)-eenzimiaazylu,! který te získává z o-fenylendiamdnu.

Nevýhodou tohoto postupu je užžtí i-fenllendd aminu, jehož iУužití vede k získání směsi dvou sloučenin, které je nutno od tebe dělit, čímž te výtěžek cyklizace sníží až na 28 %. V publikaci není ndkde zmínka·o tom, že by bylo myžno redukovat získaný ainitrcaerivát.

Z uvedených sk^teči^(^s^t^:í vyplývá, že Štěrbův způsob, prováděný ve dvou stupních, vede k získání směěi, která vyžaduje následné čištění, “ čímž se podstatně · snižuje výtěžek.

Nmí bylo zjištěno, že je možno připravit 2-(4*-аíinyfenyl)-5-tminobenziíidаtzO, aniž by přloom bylo nutno užít zvláštních a nákladných výchozích látek, jednoduchým způsobem, za podmínek, ekonomicky zvláště výhodných a s vysokým výtěžkem.

Pbdatatyu vynálezu je tedy způsob výroby 2-(4'tадldnyfenyl)-5αMlinobenziíidazolu, vyznačující se tím, že te postupně kondenzuje kyselina p-ndtyobenzyyvá nebo její chlorid s aniinnem, vzniklý N-^z-nitrdbenzoyDannidn te dinitruje za vzndku N((4'-nntrybennoyl)~2,4-danntryanilinu, který se redukuje na ydpiyídatící tri amin, jehož clklyhylaαtαcí te pak získá výsledný 2-(4*-aíinyfenyl)-5-eídnybenziíidazУl.

Kyndenzace se t výhodou provádí při teplotě vyšší než 170 °C, přičemž se voda, tvořící se v průběhu reakce, průběžně odstraňuje destilací. *

Dinitrace se provádí s výhodou při teplotě 0 až 25 °C za přítomnosti koncentrované kyseliny sírové a koncentrované kyseliny dusičné.

Při provádění způsobu podle vynálezu je výhodné užít stechiomeerická rninožtví kyseliny p-nitrobenzoové, anilinu a kyseliny dusičné.

Bylo také zjištěno, že je možno získat N-(4'-iitrsbsizzy^,l)-2,4-dSnitrsanilii s vysokou čistotou tak, že se postup provádí v alifatCcéém rozpouštědle.'Způsob podle vynálezu je levnější také z toho důvodu, že není nutno jej provádět při příliš vysokých teplotách.

Při provádění způsobu podle vynálezu se kondenzuje chlorid kyseliny 4-nttsobenzsové s anilínem, vytvořený 4-nitrsbenzanilin se izoluje a nitruje.

Vyrábí se přímo halogenid kyseliny ^nitoobenzoové reakcí halogénačního činidla s kyselinou 4-nttrobenzosvsu. Halogenačním činidlem je například chlorid fosforečný, bromid fosforečný, s . výhodou thisiylchlsrid. Reakce se provádí v inertním aromatickém nebo s výhodou alifaiccéém rozpouštědle, jako je 1,2-dichlorethan nebo l^^^-tetrafluorethylen.'Postup je možno provádět za přítomnooti . malých mnnoství dimethylformamidu,. který příznivě ovlivňuje tvorbu chloridu kyseliny. Postup se s výhodou provádí při teplotě varu rozpouštědla pod zpětným chladičem. .

Při provádění nitrace vytvořeného N-(4'~iitrobsizsyl)cniliiu je možno nejprve odstranit rozpouštědlo filtrací nebo dessilací s vodní párou.

Vzniklý N-(4*-iitrsbeizosll-8nilii je možno sdSSlit z prostředí, v němž vznikl extrakcí kyselinou sírovou. V tomto případě stačí uvést v reakci získaný roztok s· kyselinou dusičnou za vzniku N-(4*-iitrsbeizosll“2,4-dSnitrsaíiliiu s vysokou čistotou a v prakticky kvaanttativním výtěžku. · provádění způsobu podle vynálezu je výhodné uskutečnňt redukci N-(4*-nitrsbeizsyl)-2,4-diiitrsciiliňu simCkem sodným nebo amonným nebo sulfidem nebo polysulf^š^i^m sodným nebo amonným nebo smíšeným sulfddem nebo polysulfddem sodným a amonným.

Výsledný produkt je možno izolovat v alkaicckém·prostředí, s výhodou při . pH 7 až 10 po cyklodelhydrtaci, postup se s výhodou provádí v prostředí amoniaCu, uhličitanu sodného nebo hydroxidu sodného.

Výsledný produkt je možno izolovat také v kyselém prostředí ve formě mooihyУdrsChortdu po cyklsdehhdraCaci.

Označení 2-(4'-amiíofenyl)-5-mtnsbeiztmiSczol se nevztahuje pouze na tento produkt, nýbrž i na deriváty tohoto produktu, a to ó-chlorderivát a ·ó-dCylderdvát.

Produkt způsobu podle vynálezu je důležitým meziproduktem pro výrobu azobarviv.

Vyiilez bude osvětlen následujícími příklady.

Přikladl

Způsob výroby N-(4'-ittrobeizsyl·)cniliiu

Zahřívá se na 210 °C směs 167 dílů kyseliny p-nttsobenzosvé a 93 dílů anilinu, přičemž se voda, v^i^íI^c^c^Ící v průběhu reakce průběžně odstraňuje dessi!^!. Po 3 hodinách zalhřívání se tímto způsobem odstraní 18 dílů vody, což je důkazem ukončení reakce. Získá se 242 dílů N-(4'-iitrsbsizoyl)aniliiu o teplotě tání 215 °C · v souhlasu s údaji ve výtěžku hInoSnistních %· Spektrum v inf^j^a^č^ev^i^i^ť^m spektru potvrzuje strukturu · této sloučeniny.

pás při 1 660 cm¹ charakteristický pro amidovou funkci a pásy při 1 320 cm¹ a 1 350 cm¹, charakteristická pro nitroskupinu.

Čistota produktu při plynoví kapalinové chromátografii byla 97 až 99 %.

Provádí-li se postup 6 hodin při 175 °C nebo 4 hodiny při 195 °C, získá se stejný produkt v kvantitativním výtěžku.

Příklad 2

Způsob výroby N-(4*-nitrobenzoyl)-2,4-dinitroanilinu

242 dílů N-(4'-nitrobenzoyl)-anilinu se rozpustí ve 2 000 dílech kyseliny sírové o hustotě 1,834 g/cm^ a směs se zchladí na 0 °C. V průběhu 2 hodin se přidá roztok 130 dílů kyseliny dusičné v 70 dílech kyseliny sírové o hustotě 1,834 g/cm^. Směs se nechá stát hodinu při teplotě 10 °C a pak 2 hodiny při teplotě 25 °C, načež se pomalu vlije do směsi 2 000 dílů vody a 3 000 dílů ledu. Směs se zfiltruje a promyje se vodou к odstranění přebytku kyseliny a získaný produkt se suší, čímž se získá 329 dílů produktu o teplotě tání 195 °C, což odpovídá literárním údajům. Výtěžek produktu je 99 hmotnostních %.

V případě, že se místo 2 000 dílů kyseliny sírové užije 1 000 dílů téže kyseliny, získá se stejný produkt ve stejném výtěžku.

Příklad 3

Do reaktoru se vloží 860 dílů tetrachloretylenu, 167 dílů kyseliny p-nitrobenzoové a 5 dílů dimethylformamidu. Směs se zahřívá hodinu na 80 °C a pak se udržuje na teplotě varu pod zpětným chladičem, přičemž se přidá 120 dílů thionylchloridu a směs se dále udržuje na bodu varu pod zpětným chladičem až do ukončení reakce, což je možno ověřit tím způsobem, že teplota varu stoupne na 121 °C.

Pak se směs zchladí na 80 °C a v průběhu 30 minut se přidá 93 dílů anilinu. Reakce je exotermní, takže teplota dosáhne 100 °C na konci přidávání. Pak se směs nechá vařit pod zpětným chladičem 30 minut, načež se zchladí na 20 °C.

Přidá se 450 dílů kyseliny sírové o koncentraci 94,2 % a 100 dílů dýmavé kyseliny sírové s obsahem 20% volného kysličníku sírového. Směs se míchá 1 hodinu, v průběhu této doby se veškerý N-(4*-nitrobenzoyl)nitroanilinu rozpustí, načež $e kyselý roztok od rozpouštědla oddělí slitím.

Ke kyselému roztoku se přidá ještě 500 dílů ůýmavé kyseliny sírové s 20 % volného kysličníku sírového a pak se v průběhu 4 hodin při teplotě 15 až 25 °C přidá roztok 126 dílů kyseliny dusičné v 60 dílech 100% kyseliny sírové. Směs se nechá reagovat ještě 30 minut, pak se provádí hydrolýza působením 2 000 dílů vody a 3 000 dílů ledu. Vysrážený produkt se oddělí filtrací, promyje se vodou к odstranění přebytku kyseliny a pak se suší. Tímto způsobem se získá 329 dílů trinitrovaného derivátu o teplotě tání 196 °C ve výtěžku 99 hmotnostních %.

V případě, Že se postup provádí v 1,2-dichlorethanu nebo 1,1,2-trichlorethylenu, získá se produkt se stejnými vlastnostmi.

Je možno užít i méně koncentrovanou kyselinu sírovou, v tom případě se užije dýmavá kyselina s nižším obsahem kysličníku sírového.

Při provádění postupu bez dimethylformamidu se získá týž produkt, avšak tvorba chloridu kyseliny trvá o hodinu déle.

Příklad 4 ,

Způsob výroby N-(4'-aminobenzoyll-1,2,4-trimiinobenzenu

Směs 332 dílů N-(4'-iitrobenzooll-2,4“dinitrΌiniliiu · i 2 000 dílů vody se zahřívá ni 80 °C, načež se v . průběhu 1 hodiny přidá roztok 300 dílů · sulfhydrátu sodíku v 600 dílech vody. Teplota stoupne na 100 °C. Směs se udržuje ni bodu varu 2 hodiny pod zpětným chladičem, načež se zchladí na 20 °C, zfiltruje se, promyje se vodou a získaný produkt se usuší, čímž se získá přibližně 200 dílů triminovaného produktu · o teplotě tání 204 až 205 °C.

V případě, že se sulfhydrát sodíku nahradí 330 díly disulfidu sodíku nebo ·550 díly tetrasulfidu sodíku nebo 360 díly smíšeného·sulfidu· sodíku a amoniaku, získá se týž produkt.

Příklad 5

Příprava 2-(4*-iminpfeiyl)“5·iaminsbenzimidazslu '

Roopuusí se 242 dílů N-(4'-amiiobeηiPl1)-1,2,4-trimminobeiPηnu v 500 dílech roztoku kysel^¹ chlorovo^díkov^é o hustot,ě ^1,16 g/cm^ a 1 ⁰⁰⁰ dílech vo^;¹, na^če^ž s^e směs z^ahří^vá na 3 hodiny na teplotu · 100 °C. Pak se . přidá 1 000 dílů ledu a 500 dílů roztoku amonné o hustotě ^1,16 g/cm\ Sraženina se zfiltruje a suší, . čím^ž se z:Ls^ká 210 dí^lů feiyl)-5imiiobeizimidazolu. .

Po překristalování z ethanolu a zahřátím na 1 hodinu na 170 °C má produkt bod tání 235 °C, což odpovídá lieeáánním údajíta.

Pro ^3^2^4 (molekulová hmoonnst: 22-4,26) vypočteno: 69,62 % C, 5,40 % H, 24,98 % K; .

nalezeno: 68,85 % C· 5,48 % H· 24,75 % N.

Spektrum v infračevenném světle v KBr;

Byly zjištěny následující charakteristické pásy:

při 3 350 cm“\ ^{1 41}0 cm^-1 a ¹ 3⁸⁰ cm^-1, charakteristice ^pro řetězec C-NH-, při ^{1 620} cm^-\ charakter is^ce ^pro řetězec C = · N -^, pi ·96ο cm^-' a ⁸⁴⁰ cm^-' , charakteristice ^pro subbt-it-u^ ^benpenov^éhs kruhu v ^loze 1., 2^, při ⁸¹⁰ cm^-'^! charakkeristice ^pro subbsi-tu^ enzenového ^kruhu v poloze 1,4.

Příklad 6

Triiitooviiý derivát se redukuje steíiým způsobem jako v příkladu 4, místo zchlazení získaného roztoku se však přidá k tomuto roztoku 750 dílů roztoku kyseliny chlorovodíkové ' o hustot ^{1,16 g/}cm^P a směs se zahř^á ješ^ 3 hodin¹ na ¹⁰⁰ °C. ^pa^k se směs zchladí na 20 °C, stopy sraženiny se odstraní filt-cí a filtrát se · smísí s roztokem amoniaku o hustotě ^{1,16 g}/cm^P až ^do dosažem ^{pH 8}. Vytvořená sraženina · se z^filt.ruje a usuš^ čímž se z^ísk^á 200 dílů téhož produktu jako v příkladu 5.

V případě, že se roztok amoniaku nahradí roztokem hydroxidu sodného o hustotě 1,33 g/cm^ nebo 20% roztokem uhličitanu sodného, získá se týž produkt.

Příklad 7 ^;

K 2 000 dílům vody se postupně přidává 600 dílů roztoku amoniiku o ^ηοεη^^ί 10 N a 380 dílů hydrosulfidu sodíku. Směs se zahřívá na 90 °C,. přidá se 332 dílů N-(4*-iitrobeiPsyl)

-2,4-dinitroanilinu v průběhu 2 hodin, pak se směs zahřeje pod zpětným chladičem na bod varu, na němž se udržuje 2 hodiny, zchladí se na 90 °C, přidá se 2 000 dílů roztoku kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,16 g/cm\ směs se znovu zahřeje na teplotu varu pod zpětným chladičem a míchá 2 hodiny. Pak se směs zfiltruje к odstranění stop síry a filtrát se alkalizuje až na pH 8 roztokem hydroxidu sodného o hustotě 1,33 g/cm\ Vzniklá sraženina se oddělí filtrací a usuší, čímž se získá 200 dílů téhož produktu, jako v příkladu 4. Výtěžek produktu vzhledem к výchozímu N-(4*-nitrobenzoyl)-2,4-dinitroanilinu je 89 hmotnostních %.

Nahradí-li se hydroxid sodný ekvivalentním množstvím amoniaku nebo uhličitanu sodného, získá se týž produkt.

Jestliže se po 2 hodinách zahřívání v kyselém prostředí přidá určité množství soli, například ve formě 20% roztoku chloridu sodného až do 1 000 dílů této soli, získá se po zchlazení na 10 °C, přidáním hydroxidu sodného o hustotě 1,33 g/cm^ až do pH 2 a izolaci 245 dílů monohydrochloridu výsledného produktu při výtěžku 94 %·

UŽije-li se 800 dílů kyseliny chlorovodíkové místo 2 000 dílů, získá se po 2 hodinách zahřívání monohydrochlorid 2-(4'-aminofenyl)-5-aminobenzimidazol, který se odfiltruje bez alkalizace roztoku.

Všechny díly užité v příkladech jsou hmotnostní.

Claims (9)

1. Způsob výroby 2-(4-aminofenyl)-5-aminobenzimidazolu, vyznačující se tím, že se postupně kondenzuje kyselina p-nitrobenzoová nebo její chlorid s anilinem, vzniklý N-(4'-nitrobenzoyl)anilin se dinitruje za vzniku N-(4'-nitrobenzoyl)-2,4-dinitroanilinu, který se redukuje na odpovídající triamin, jehož cyklodehydrataci se pak získá výsledný 2-(4 ‘-aminofenyl)-5-aminobenzimidazol.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se užije stechiometrických množství kyseliny p-nitrobenzoové, anilinu a kyseliny dusičné.

3· Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se kondenzace chloridu kyseliny 4-nitrobenzoové a anilinu provádí v rozpouštědle.

4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že se extrahuje N-(4'-nitrobenzoyl)-anilin z rozpouštědla kyselinou sírovou.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že se nitrace N-(4'-nitrobenzoyl)anilinu provádí v rozpouštědle působením kyseliny dusičné za přítomnosti kyseliny sírové.

6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, Že se redukce N-(4*-nitrobenzoyl)-2,4-dinitroanilinu provádí hydrosulfidem sodíku nebo amoniaku nebo sulfidem nebo polysulfidem sodíku nebo amoniaku nebo smíšeným sulfidem nebo polysulfidem sodíku a amoniaku.

7· Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se izoluje 2—(4'-aminofenyl)-5-aminobenzimidazol z alkalického prostředí, s výhodou při pH 7 až 10 po cyklodehydrataci.

8. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se izoluje 2-(4'-aminofenyl)-5-aminobenzimidazol z kyselého prostředí ve formě monohydrochloridu po cyklodehydrataci.

9. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, Že se cyklodehydratace provádí přímo v reakční směsi, získané po redukčním stupni. /