DD154813A1 - Verfahren zur herstellung von deuterichaloformen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von deuterierten Haloformen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Haloforme in Gegenwart eines basischen Katalysator sowie eines Salzes mit lipophilem Kation oder eines Komplexbildners mit Deuteriumoxid umgesetzt werden. Die erfindungsgemaess hergestellten Verbindungen dienen als Loesungsmittel fuer die NMR - Spektoskopie sowie als Zwischenprodukte fuer weitere deuterierte Praeparate.

Description

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Verfahren zur Herstellung von Deuteriohaloformen

Die Erfindung betrifft den baoeiikatalysierten Austausch von Wasserstoff atomen durcli Deuteriumatome .iⁿ Halof ornien „ Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen dienen als Lösungsmittel für die ]\TMR~Spektroskopie sowie als Zwischenprodukte für weitere deuterierte Präparate«

Charakteristik der bekannter^technischen^LÖBun^en

Es ist "bekanntj, daß Dian z. B_c Chloroform-D durch Umsetzung von Chloral mit DgO in Gegenwart von ITaOD (P₄W* BREUER, J. Amer, Chem_c Soc_c 57_? 22.36 [19351 )_f durch Erwärmen des Calciumsalzes der Trichloressigsäure in D₂O oberhalb 100 ⁰C (M.H. EARIrIG and J*B. CLOKE, J<i Amer. Chem₀ Soc. 73_? '769-70 [1951] )i durch Reaktion von Trichloracetophenon mit MaOD (Y/.M. BCEfER et al., J. A_mer» Chem* Soc₄ 73₅ 770-73 [1951. ) sowie durch Erwärmen von Trichloracetylchloridy CaCO-. und DpO in Gegenwart von Natriumkarbonat (RX₆ LORD et al·, J₀ A_mer. Chenu Soc. 77? I36p~68 Γ1955] ) herstellen kann.

Ferner kommt als Syntheeemetliode für Chloroform-D und Bromoform-D der basisch katalysierte Wasserstoffisotopenaustausch mit Deuteriumoxid in Betracht (J, MINE, lUC, PECK und B.Dc OMES, J..A_mer. Chen. .S₀C 76_? 827 D954}).

Die vorstehenden Verfahren haben den ITachteil, daß sie auf Grund der eingesetzten Chemikalien und der relativ aufwendigen Verfahrenstechnik kostspielig sind. Es ist weiterhin bekannte daß bei den basenkatalysierten Verfahren des IKD-Austausches in

7 μ tu» -ioon *&*.-/·} 1 ''Z ο

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Haloforraen oft eine Hemmung der Reaktion durch den der Base während der Reaktion eintritt. Das als Zwischenprodukt gebildete Trihalogenmethylsalz wurde in der wäßrigen Phase verseift. Das führte zum,Verbrauch der eingesetzten Base sowie zu Verlusten an Endprodukt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bestand darin, daß der Endpunkt der Reaktion ohne großen analytischen Aufwand nicht feststellbar war und der aus dem Verhältnis der eingesetzten Reaktionspartner errechnete Deuterierungsgrad nicht erreicht wurde» Es war eine höhere Zahl von Austauschstufen und ein größerer Einsatz an DpO erforderlich als theoretisch errechnet. Weiterhin mußten die Austauschreaktionen unter Rückfluß über längere Reaktionszeiten (8 Stunden) durchgeführt werden bis das Austauschgleichgewicht erreicht v/ar.

Die genannten Machteile der bisherigen Verfahren haben es nicht gestattet, deuterierte Haloforme in ökonomisch vorteilhafter Weise, optimaler Ausbeute und in der erforderlichen Reinheit darzustellen.

Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Deuterierung von Haloformen ohne die vorstehend genannten Nachteile zu entwickeln. Es wurde überraschend gefunden, daß man Haloforme in Gegenwart eines basischen Katalysators sowie eines Salzes mit lipophilem Kation oder eines Komplexbildners, wie z. B. Kronenether, bei Temperaturen von 0 - 150 ⁰C vorteilhaft deuterieren kann. Die in guter Ausbeute erhaltenen Produkte weisen einen hohen Reinheits- und Deuterierungsgrad auf.

der Erfindun

Die Nachteile der bekannten Verfahren zum basenkatalysierten H-D-Austausch in Haloformen ergeben sich daraus, daß das als Zwischenprodukt gebildete Trihalogenmethylion

B~ ^=11=^ QX~ χ· Halogen +BH ' .

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mit dem korrespondierenden Kation der eingesetzten Base ein Salz bildet j welches sich auf Grund seines Verteilungsquotienten vollständig in der wäßrigen Phase befindet und hier der Verseifung unterliegt*

Überraschend wurde nun gefunden, daß sich die Gleichgewichtseinstellung beim H-D-Austausch

CHX₃ + D₂O ^iL·^ CDX₃ + HOD X: Halogen

wesentlich beschleunigen läßt, wenn man der Reaktionsmischung aus Halofornij DgO und Base (deuterierte Alkali- oder Erdalkalihydroxide_? Alkalikarbonate~₉ organische -Basen) entweder

a) ein Salz zusetzt_s dessen Kation mit dem als Zwischenprodukt gebildeten Trihalogenmethylion ein Ionenpaar bilden kann, dessen Verteilungskoeffizient so günstig ist_s daß eich diese Ionenpaare im Haloform befinden_? so der Verseifung entzogen werden und die Reaktion unverzögert zum Austauschgleichgewicht geführt werden kann oder

b) einen Komplexbildner (wie z_e B, Kronenether·, Kryptanden_? Krakenmoleküle·, Polyethylenglykole sowie fieren Ether) für das mit der Base eingeführte Kation zusetzte

Die erfindungsgemäß genannten Zusätze führen in Mengen von 10 -10 Mol% bei Temperaturen von 0-150 ⁰C sowie in Gegenwart von 10 - 1 Mol% Base in weniger als 1/2 Stunde Reaktionszeit zur Gleichgewichtseinstellung beim H-D-Austausctu Ein Basenverbrauch und damit eine Verseifung ist nicht nachweisbar * Die Ergebnisse der Austauschreaktionen sind gut reproduzierbar und der Verbrauch des teuren DpO wird auf die theoretisch erforderliche Menge gesenkt_β Das Verfahren ist zu weitgehender Anreicherung des DgO geeignet» Die Anreicherung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich in einer Kaskade erfolgen.

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Eine Mischung aus 92,1 ml Deuteriumoxid (99^8 At % D), 80^6 ml Chloroform, 1 ml 30%ige Lösung von NaOD in schwerem Wasser und 2j2g Triethylbenzylammoniumchlorid (TEBA-Chlorid) v/ird eine halbe Stunde bei 50 ⁰C gerührt^ auf Raumtemperatur gekühlt und das- Chloroform abgetrennte Das abgetrennte Chloroform enthält 91 At % Deuterium und wird ohne weitere Reinigung nochmals mit den oben genannten Mengen DpO, TEBA-Chlorid sowie NaOD-Lösung unter den gleichen Bedingungen zur Reaktion gebracht^ Das abgetrennte Chloroform dieser zweiten Austauschstufe enthält 99 At % Deuterium und wird entweder nochmals wie vorstehend umgesetzt oder nach einer Trocknung mit Phosphorpentoxid destilliert. Es werden 75-8Og Chloroform-D erhalten. Nach einer dritten Austauschstufe, unter den gleichen Bedingungen wie bei den vorangegangenen Stufen, v/erden nach Trocknung und Destillation 71 - 78 g Deuteriochloroform mit einem Gehalt von 99,7 - 99,8 At % D erhalten.

Beis£iel_2

127 g Bromoform^ 50 ml schweres Wasser (99^8 At % D), Ig Tetrabutylammoniumbromid. sowie 1 ml 30%ige Lösung von NaOD in DpO werden 1/2 Stunde bei 60 ⁰C gerührt, auf Raumtemperatur gekühlt und anschließend das Bromoform abgetrennt. Nach.zweimaliger Wiederholung der Austauschreaktion wird das Bromoform abgetrennt, über Phosphorpentoxid getrocknet-und im Vakuum destilliert* Es wurden 100 - 110 g farbloses Bromoform-D mit einem Deuteriumgehalt von 99^7 - 99j8 At % erhalten.

Claims (1)

1. r"

   1e Verfahren zur Herstellung von deuterierten Halof ormeiij gekennzeichnet dadurchj daß .man Haloforme in Gegenwart eines basischen Katalysators (wie z* B. deuterierte Alkali- oder Brdalkalih3rdr02d.de j Alkalikarbonate oder organische Basen) sowie eines Salzes mit lipophilein Kation (wie z« B₆ quarternäre Ammoniumsalze)

   oder eines Komplexbildners (wie z, B₉ Kronenether, Kityptandeiij Krakenmolelcülej Polyethylenglykole sowie deren Ether) mit Deuteriumoxid umsetzt,

   2« Verfahren gemäß Punkt Ί, gekennzeichnet dadurch, daß der H-D-Austausch diskontinuierlich oder kontinuierlich in einer Kaskade erfolgt„

   3« Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch_s daß man 10 bis 1 Mol%js vorzugsweise 10 Mol% eines basischen Katalysators einsetzt«

   4«. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch'₉ daß man

   —4 —2

   10 bis 10 Mol%j vorzugsweise 10 Mol% eines Salzes mi lipophilem Kation oder eines Komplexbildners einsetzt,

   5ο Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von 0. - 150 ⁰C, vorzugsweise bei 20° - 60 ⁰G durchführt·