CS213023B1

CS213023B1 - Způsob přípravy 8-chinolir.olu a jeho měďnaté soli

Info

Publication number: CS213023B1
Application number: CS586880A
Authority: CS
Inventors: Ivanka Malkova; Ludek Skalicky
Original assignee: Ivanka Malkova; Ludek Skalicky
Priority date: 1980-08-28
Filing date: 1980-08-28
Publication date: 1982-03-26

Description

Vynález se týká způsobu přípravy 8-chinolirolu (vzorec I) a jeho měána-té soli (vzorec

11).

8-chinolinol slouží .jako meziprodukt pro synthesu řady látek s terapeutickými účinky a používá se též jako antiseptikum. Hlavně se však používá jako fungicidní látka nejčastěji ve formě sulfátu nebo komplexních soli s kovy, především s mědí. Měínatá sůl S-chinolinolu našla široké použití jako fungicidní látka v ochraně zemědělských plodin, a to buď samotná, nebo v kombinaci s jinými fungicidními látkami. Příprava 8-chinolinolu a jeho měďnaté soli je možná několika způsoby, z nichž nejrozšiřenější je postup vycházející z chinolinu, který se sulfonuje na kyselinu chinolin-8-sulfonovou. Ta se po isolaci působením silných alkálií (NaOH, KOH) za vysoké teploty převádí na chinolinol), který se z reakční směsi isoluje a

213 023 čistí. Srážením roztokem síranu mědnatého se vyloučí měďnatá sůl 8-chinolinolu. Tento postup je předmětem řady patentů, např. USA pat. 270 045, USA pat. 2 489 530, 2 999 094, 2 996 095, Jap.pat. 69 30 508.

Příprava 8-chinolinolu alkalickým tavením kyseliny chinolin-8-sulfonové je známa dlouho (USA pat. 270 045, z pozdějších USA pat. 2 999 094, 2 999 095). Postupy jsou založeny na reakci NaOH s isolovanou kyselinou chinolin-8-sulfonovou v inertní atmosféřepři teplotě 270 až 320 °C, přičemž hmotnostní, poměr NaOH a sulfonové kyseliny se pohybuje v rozmezí 1:2 až 2:1. Tavením se obdrží pevný žlutý prášek, který se rozpustí ve vodě, minerální kyselinou se uvolní S-chinolinol, extrahuje se organickým rozpouštědlem a čistí destilací.

Obtížnost tohoto postupu je především v provedení alkalického tavení; vzniká těstovitá reakční směs obtížně míchatelná, přecházející později v průběhu tavení v pevnou hmotu, kterou je třeba mechanicky rozdrtit. To vyžaduje speciální zařízení, v němžise alkalické tavení kyseliny chinolin-8-sulfonové provádí. I tak dochází k tvorbě látek pryskyřičnatého charakteru, které nutno v další fázi zpracování odstranit od žádaného produktu 8-chinolinolu. Proto se chinolinol po neutralisaci minerální kyselinou z reakční směsi extrahuje erganickým rozpouštědlem a čistí destilací. Tento principiální postup je znám v různých variantách nepříliš od sebe odlišných. Tak teplota tavení se pohybuje v širokém rozmezí 250 až 340 °C, jako alkálie se používá pevný hydroxid sodný nebo draselný nebo jejich směs. Tavení se provádí za normálního, atmosférického tlaku. V literatuře není údajů o tlakovém tavení, jen velmi kusá zmínka v USA pat. 2 489 530 uvádí, že byly provedeny pokusy vzájemné reakce kyseliny chinolin-8-sulfonové a louhu sodného za teplot 190 až 200 °C, resp. 220 až 230 °C, za tlaku 1,7 až 1,8 MPa, avšak uvádí se, že postup je obtížný, vedoucí k velmi nízkým výtěžkům. Měďnatá sůl se připravuje z čistého 8-chinolinolu a síranu mědnatého, pouze japonská práce (Jap.pat. 69 30 508) bez bližších údajů uvádí, že lze použít též směs po alkalickém tavení. Jak však ukázalo studium, při alkalickém tavení vznikají vedlejší látky pryskyřičnatého charakteru, které měďnatou sůl znečistuji natolik, že její aplikace je znemožněna. Podrobné studium podmínek alkalického tavení a zpracování reakční směsi ukázalo, že sodná sůl 8-chinolinolu jj®vysoce koncentrovaných roztocích hydroxidu sodného nebo draselného prakticky nerozpustná, vypadává z reakčního prostředí, ztěžuje míchatlenost a podporuje přehřívání, místní a rozkladné reakce? zhoršující samotný proces i isolaci a čištění produktu.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob přípravy 8-chinolinolu nebo jeho měďnaté soli podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na 1 mol kyseliny chinolin-sulfonové působí vodným roztokem hydroxidu sodného a/nebo draselného o koncentraci 20 až 60 % hmotnostních v množství, které odpovídá 2 až 6 molům, za teploty 190 až 260 °C a tlaku 0,8 až 5,0 MPa po dobu 2 až 15 hodin, načež se reakční směs rozpustí ve vodě a zneutralizuje minerální kyselinou, například sírovou, na pil 11 až 12, vyloučené nečistoty se odstraní filtrací po sorpci na křemelinu, dřevěné piliny nebo karborafin a 8-chinolinol se z filtrátu vyloučí další neutralizací na hodnotů pH 8 až 9, případně se připraví mědnatá sůl 8-chinolinolu současnou neutralizací a působením roztoku měďnaté soli, například síranu měďnatého, za teploty 40 až 90 °C.

8-chinolinol nebo jeho měďnatá sůl se uvedeným způsobem připraví ve vysoké čistotě a

3.

213 023 ve výtěžku vyšším než 80 % teorie na vstupující kyselinu chinolin-8-sulfonovou. K přípravě 8-chinolinolu je tedy možno s výhodou použit zředěných vodných roztoků alkalických hydroxidů za výše uvedených teplot. Reakci lze provést v tlakové nádobě, autoklávu běžné konstrukce, s účinným míchadlem. 4_a uvedených podmínek reakce je reakční směs dobře míchatelná nebo je to roztok, nejsou zvláštní nároky na konstrukci ani příkon míchadla, popřípadě lze reakci provádět kontinuálně v reaktoru nejvhodněji trubkového tvaru. Tlak, při němž reakce probíhá, je dán zvolenou teplotou a koncentrací vodného roztoku hydroxidu a není pro průběh rozhodující. Teplotní rozmezí, v němž lze reakci provádět, je široké. Nejvhodnější se jeví rozsah 215 až 225 °C , avšak i při vyšších teplotách reakce probíhá dostatečně rychle a při právě takových teplotách lze reakci provádět kontinuálně. Ukázalo se též, že lze reakci výhodně provádět nikoliv při konstantní teplotě, ale při dvou nebo více teplotních hladinách. Pokusy ukazaly, že není rozdílu, zda počáteční teplota bude wšší a pak bude postupně snižována, nebo naopak. Pro tyto reakční podmínky se vhodným ukázalo teplotní rozmezí 205 až 235 °C. Množství alkalického hydroxidu a koncentraci jeho vodného roztoku je nutno volit tak, aby molární poměr kyselina chinolin-8-sulfonová: hydroxid byl 1:2 až 1:6, což zaručuje, že za podmínek reakce je reakční směs dobře míchatelná a probíhá dostatečně rychle. Použití vyššího přebytku je jistě také možné, ale nepřináší již žádný efekt a zhoršuje se ekonomika procesu. Nejvýhodnější se ukázalo použití roztoků o koncentraci 40 až 45 % hmotnostních a přebytek 2 moly. Dobu reakce je nutno řídit podle zvolené teploty, přičemž dlouhá expozice při vysoké teplotě není vhodná, nebot vede k rozkladu chinolinového jádra. Reakční směs po vychladnutí je dobře míchatelná, kašovitá suspenze, která se rozpustí přídavkem vody na roztok o pil vyšším než je 13. Při reakci vznikající nečistoty rozkladem c íinolinového jádta a kondenzací na pryskyřičnaté látky se vylučuji v rozmezí pil 11 až 12 jako pevné nebo olejovité částice, které se lehce sorbují na pevné látky, jako křemelinu, dřevěné piliny, karborafin apod., přičemž se: karborafin ukázal jako nejvhodnější. Filtrací se získá roztok 8-chinolinolu, který se jeví chromatograficky čistý. Tento filtrát slouží k vyloučeni 8-chinolinolu v pevné formě další neutralizací, nejlépe kyselinou sírovou. Čistota získaného produktu, stanovená bromometricky, je 97 % a vyšší a plně dostačuje pro další syntetický účel i bez dalšího čištění. Způsobem podle vyhálezu lze tédý připravit 8-chinolinol v dostatečné čistotě bez nákladné extrakce a destilačního čištění. Čistot· filtrátu po odstranění nečistot se ukázala natolik vysoká, že ho lze použjřt k přípravě mědnaté soli 8-chinolinolu. Přidání roztoku mědnaté soli, nejlépe síranu měiftátého, vede k tvorbě nerozpustného měďnatého komplexu 8-chiholinOlu. Současným připouštěním zředěné kyseliny sírové je však nutno upravit konečné pH na hodnotu 8 až 9. Srážení je výhodně provádět za teploty od 40 do 85 °C. Takto získaný měďnatý komplex 8-chinolinolu vykazuje vysokou čistotu. Obsahuje obě složky ve správném stechiometrickém poměru, nebot úplnost reakce je možno kontrolovat výtokovou zkouškou s roztokem ferrokyanidu, iresp. Fehlingovým roztokem.

Pro objasnění podstaty vynálezu jsou dále uvedeny příklady provedení.

Příklad 1

Krystalická, chromatograficky čistá kyselina chinolin-8-sulfonová se smíchá se 40% vodným roztokem hydroxidu sodného v molárním poměru kyseliny chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:4. Za intensivního míchání se reakční směs taví při teplotě 210 °C (-2 °C) po dobu 9 hodin.

213 023

Přetlak v autoklávu je během reakce v rozmezí 1,37 až l,55Míá. Po ochlazení se hustá, dobře míchatelná suspehze rozpustí ve vodě a neutralisuje zředěnou kyselinou sírovou za účinného míchání. Po dosažení pH 11,3 až 11,5 se vyloučí pryskyričnaté nečistoty, které se odstraní po přídavku karborafinu filtrací. Filtrát se rozdělí na dvě stejné části. Z čirého filtrátu se dalším přídavkem zředěné kyseliny sírové za teploty 50 °C vylučuje zvolna 8-chinolinol; optimální konečné pH je 8,3 až 8,5. Vysrážený 8-chinolinol je jemně krystalický, béžového zabarvení, čistoty 97,9 %; výtěžek je 63,7 % teorie. Druhá polovina filtrátu po odstranění pryskyřičnatých látek se při teplotě 70 °C sráží za účinného míchání 20% vodným roztokem síranu měánatého za současného upravování pH roztoku kyselinou sírovou na konečné pil 8,2 až 8,5. Získaná měánatá sůl 8-chinolinolu má charakter tixotropní pa^ty; po usušení olivově zelený prášek, čistoty 98,9 %; výtěžek 70,7 % teorie.

Příklad 2

Postup provedení je stejný jako u příkladu 1. Alkalické tavení kyseliny chinolin-8-sulfonové je provedeno s 30% vodným roztokem hydroxidu sodného, při molárriím poměru kyseliny chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:5. Reakční směs se taví při teplotě 230 °C (2 °C) po dobu 7 hodin. Přetlak v autoklávu je v rozmezí 2,5i>až 2,9 MPa. 8-Chinolinol se isoluje stejným postupem jako v příkladu 1. Čistota produktu je 97,0 %; výtěžek je 62 % teorie. Přiklad 3

Postup provedení je stejný jako v příkladu 1. Alkalické tavení kyseliny chinolin-8-sulfonové je provedeno se 10% vodným roztokem hydroxidu sodného při molárním poměru kyseliny chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:6. Reakční směs se taví při teplotě 190 °C (- 2 °C) po dobu 12 hodin. Přetlak v reaktoru je v rozmezí 0,8 až 0,95 MPa. 8-Chinolinol se isoluje stejným způsobem jako v příkladu 1; čistota produktu je 98,5 %; výtěžek je 55,8 % teorie.

Příklad 4

Postup provedení je stejný jako v příkladu 1. Alkalické tavení kyseliny chinolin-8-sulfonové je provedeno 50% vodným roztokem hydroxidu sodného, při molárním poměru kyseliny chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:5. teplota reakce se udržuje na 210 °C (-2 °C) po dobu 6 hodin. Přetlak v reaktoru je v rozmezí 1,1 až 1,3 MPa. Isolace 8-chinolinolu se provádí stejným postupem jako v příkladu 1. Získaný 8-chinolinol je čistoty 98,0 %; výtěžek 63,0 % teorie.

Příklad 5

Postup provedení je stejný jako v příkladu 1. Kyselina chinolin-8-sulfonová se taví s 40% vodným roztokem hydroxidu sodného, při molárním poměru kyseliny chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:5. Teplota reakce se udržuje na 250 °C (-2 °C) po dobu 3 hodin. Přetlak v autoklávu je v rozmezí 4,6 až 4,9 MPa. Isolace 8-chinolinolu se provádí stejným postupem jako v příkladu 1. 8-Chinolinol je čistoty 97,0 %, výtěžek je 57,9 % teorie.

Příklad 6

Postup provedení je stejný jako v příkladu 1. Kyselina chinolin-8-šulfonová se taví se 40% vodným roztokem směsi hydroxidu sodného a draselného, které jsou ve hmotnostním poměru 3:1. Molární poměr kyseliny chinolin-8-sulfonové a směsi hydroxidu sodného a draselného je 1:5.

Reakční směs je udržována na teplotě 215 °C (í 2 °C) po dobu 4 hodin. Přetlak v reaktoru je v rozmezí 1,55 až 1,75 MPa. Isolace 8-chinolinolu a jeho měďnaté soli je provedena stejným způsobem jako v příkladu 1. 8-Chinolinol je Čistoty 97,8 %; výtěžek je 68,0 % teorie. Měďnatá sůl 8-chinolinolu je čistoty 98,9 %; výtěžek je 76,0 % teorie.

Příklad 7

Postup provedeni je stejný jako v příkladu 1. Kyselina einolin-8-sulfonová se taví se

40% vodným roztokem hydroxidu sodného, při molárním poměru kyseliny chinolin-8-stilfonové a hydroxidu sodného 1:5. Reakce je udržována na teplotě 225 °C (-2 °C) po dobu 7 hodin. Pře tlak v autoklávu je v rozmezí 1,8 až 2,1 MPa. Způsob isolace 8-chinolinolu a jeho měďnaté soli je stejný jako v příkladu 1. 8-Chinolinol je čistoty 97,1 %; výtěžek je 81,6 % teorie. Měďnatá sůl B-chinolinolu je čistoty 99,0 %; výtěžek je 85,5 % teorie.

Příklad 8

Postup provedení je stejný jako u příkladu 1. Kyselina chinolin-8-sulfonová se taví se 40% vodným roztokám hydroxidu sodného, při molárním poměru kyselin}' chinolin-8-sulfonové a hydroxidu sodného 1:5. Reakce je udržována na teplotě 215 °C (-2 °C) po dobu 5 hodin; přetlak v autoklávu je v rozmezí 1,2 až 1,5 MPa. Potom je reakční teplota zvýšena na 220 °C (+ 2 °C) po dobu 3 hodin; přetlak v autoklávu je v rozmezí 1,85 až 2,16 MPa. Postup isolace 8-chinolinolu a jeho měďnaté soli je stejný jako v příkladu 1. 8-Chinolinol je čistoty 97,4 %; výtěžek je 82,0 % teorie. Měďnatá sůl 8-chinolinolu je čistoty 99,2 %; výtěžek je 86,0 % teorie.

Claims

1. Způsob přípravy 8-chinoli'olu a jeho mědnaté soli, vyznačující se tím, že se na 1 mol kyseliny chinolin-8-sulfonové působí vodným roztokem hydroxidu sodného a/nebo draselného o koncentraci 20 až 60% hmotnostních v množství, které odpovídá 2 až 6 molům, za teploty 190 až 260 °C a tlaku 0,6 až 5,0 MPa, po dobu 2 až 15 hodin, načež se reakční směs rozpustí ve vodě a zneutralizuje minerální kyselinou, například sírovou na pH 11 až 12, vyloučené nečistoty se odstraní filtrací po sorpci na křemelinn, dřevěné piliny nebo karborafin a 8-chinolinol se z filtrátu vyloučí další neutralizací na hodnotu pH 8 až 9, popřípadě se připraví měďnatá sůl 8-chinolinolu současnou neutralizaeí a působením roztoku měďnaté soli, například síranu měďnatého, za teploty 40 až 90 °C.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že reakce probíhá při nejméně dvou teplotních hladinách, popřípadě při teplotě plynule měněné.