DD236528A1 - Verfahren zur herstellung von benzofuroxan und seinen derivaten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxan und seinen Derivaten, das die Nachteile der herkoemmlichen Methoden, z. B. die Verwendung organischer Loesungsmittel oder den Einsatz kostenaufwendiger Ausgangsstoffe und Reaktionspartner, vermeidet. Das Ziel wird erreicht, indem man o-Amino-nitrobenzen bzw. dessen Derivate in waessrig-alkalischen Medium mit Hypochlorit-Loesungen in Gegenwart reaktionsbeschleunigender Zusaetze, bestehend aus Salzen, beispielsweise Alkalidichromaten, und/oder Dispergatoren bzw. Solubilisierungsmitteln, umsetzt. Die Benzofuroxan-Derivate fallen dabei in hoher Reinheit und fast quantitativ an.

Description

VEB CHEMIEKOMBIIfAT BITTESPEID Bitterfeld, 30. 12. 1980

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Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxan und seinen Derivaten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxanen. Diese Verbindungen sind u. a. wertvolle Zwischenprodukte für Pharmaka, Ergotropica, Desinfektionsmittel, Pflanzenschutzmittel und Farbstoffe.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

en Für die Herstellung von Benzofuroxan sind bisher einige Verfahren bekannt geworden. So erfolgt beispielsweise ihre Herstellung durch Hypochlorit-Oxydation von o-Amino-nitrobenzenen in wäßrig-ethanoIiscuer oder, methanolischer Alkalihydroxid-Io sung bei 0 ⁰C bzw. bei 20 ⁰C (Org. Synthesis, Coll. Vol. IV, 74 (1963); BS-OS 1 620 250). Weitere Herstellung svariant en beschreiben die Hypochlorit-Oxydation in wäßrig-alkalischer lösung oder Suspension bei Siedetemperatur (J. Chem. Soc. ipj_, 2447 (1912); J. Chem. Soc. 103,

-31.D[Z 1980*9004

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2026 (1913); J. Soc. ehem. Ind. JjO,, 79 (1931); Zh. obsc. chim H, 3999 (1961)).

Es ist auch bekannt, Benzofuroxan-Derivate durch Umsetzung von o-Amino-nitrobenzenen mit ITatriumhypo chlor it bei 15 bis 20 ⁰C in Toluen/Y/asser in Gegenwart von quaternären Ammoniumsalzen und Kaliumhydroxid herzustellen (TJS-PS 4 185 018)· Weiterhin sind Oxydationsreaktionen von o-Amino-nitrobenzenen in Benzen mit Jodbenzendiacetat bei Raumtemperatur (J. Chem. SoC 1953. 1989; Austr. J. Chem. ü, 485 und 491 (1958)) sowie Umsetzungen von o-Chinondioximen mit Oxydationsmitteln (liebigs Ann. Chem. 202, 28 (1899); J. Org. Chem. 2JL, 1807 (1958); Zh. obsc. chim. 21, 1757 (1.953)) bekannt.

Andere Darstellungsverfahren gehen von o-Azido-nitrobenzenen aus, deren ThermoIyse zu Benzofuroxan-Derivaten führt (Org. Synthesis,'Coll. YoI. 17, 74 (1963); US-PS 3 163 561). _:

Diese Verfahren sind mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, wie beispielsweise den Einsatz organischer lösungsmittel, die aus dem Eeaktionsgemisch aus ökonomischen Gründen sowie wegen der sonst unvermeidlichen Abwasserbelastung zurückgewonnen werden müssen. !Nachteilig ist ferner die zum Teil beträchtliche löslichkeit der Zielprodukte in diesen lösungsmitteln, was zu Ausbeuteverlusten führt oder zusätzliche Verfahrensschritte notwendig macht. Beim Nacharbeiten der bisher bekannten Herstellungsverfahren in wäßriger lösung bei Raumtemperatur beobachtet man eine nur sehr langsame Reaktion, die zu unvollständigen Umsetzungen führt, wodurch auf?/endige Abtrennoperationen der Ausgangsprodukte notwendig werden.

Auch bei' Siedetemperatur sind mehrstündige Reaktionszeiten erforderlich, die auf Grund der thermischen Instabilität der Hypo chlor it-Iaugen einen erheblichen Liberschuß an Hypochlorit erforderlich machen, um gute Ausbeuten und reine Zielprodukte zu erzielen. In diesem Pail führt jedoch die Wasserdampf-

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flüchtigkeit der Zielprodukte bei Reaktionstemperaturen > 90 ⁰C bereits zu Ausbeuteverlusten. Nachteilig bei den anderen Oxydationsverfahren sind beispielsweise der Einsatz kostenaufwendiger Ausgangsprodukte (o-Chinon-dioxim) bzw. Oxydationsmittel (Jodbenzendiacetat) sowie die Bildung von Nebenprodukten (Azo- und Azoxy-Verbindungen). Bei der thermolytisehen Spaltung von o-Azido-nitrobenzenen treten u. a. zusätzlich sicherheitstechnische Probleme auf.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxanverbindungen, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und die Umsetzung der 0-Amino-nitroaromaten mit höheren Ausbeuten und wesentlich höherer Eeaktionsgeschwindigkeit gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxanen der allgemeinen Formel

in der η = 0 bis 4 bedeutet, S für den Fall, daß η = 1 ist, einen elektronenziehenden oder elektronendrückenden Sub st ituenten (z. B. Alkyl, Alkoxy, Halogen u. a.) in 4-> 5-, 6- oder 7-Stellung, vorzugsweise in 5- oder 6-Stellung, oder gleichzeitig im Falle elektronendrückender Eeste mehrere

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Substituenten (4 ^ n>i) in 4-?. 5-, 6- und/oder 7-Stellung darstellt, indem erfindungsgemäß wäßrige, alkalische Hypochlorit lösung, vorzugsweise natrium- oder Kaliumhypochlorit unter Zusatz katalytischer Mengen eines Salzes mit Kationen aus der 1. oder 2. Hauptgruppe des Periodensystems (z. B. Ua, K, Ca) sowie einem Anion aus Sauerstoff und einem Metall der 5· > 6. oder 7« ^eisengruppe des Periodensystems (z. B. V, Cr, Mo, W, Mn), vorzugsweise Alkalidichromat, und/oder unter Zusatz von Solubilisierungsmitteln, z. B. Polyethylenglykolen (niedrig- bis hochmolekulare Typen) oder Dispergatoren vom Typ Eaphthalinsulfonsäurederivate, Sthylenoxid-Addukte auf Alkyl-pheno!basis, ligninsulfonsäurederivate, u. a., mit Amino—nitrobenzenen .der allgemeinen Formel

II

in der η und R die oben genannten Bedeutungen haben und E sich in 3-, 4-, 5- und/oder 6-Stellung befinden kann, umgesetzt werden. Die Reaktionen sind in Temperaturbereichen von etwa O ⁰C bis 100 ⁰C durchführbar, vorzugsweise aber bei 60 ⁰C, Dabei wurde überraschend gefunden, daß Zusätze von beispielsweise Alkalidichromat in Kombination mit den oben genannten Dispergatortypen einen deutlichen reaktionsbeschleunigenden Effekt ausüben. "Erfindungsgemäß werden beispielsweise ο-M-troanilin und alkalische UaOCl-lauge in Gegenwart von 2 bis' 5 Gew.-^ Fatriumdichromat und Dispergator (bezogen auf ο-Uitroanilin) etwa 60 min unter Rühren auf 60 ⁰C erwärmt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur fällt das unsubstituierte Behzofuroxan in hoher Reinheit nahezu quantitativ an. Dünnschichtchromatographisch sind keine Nebenprodukte nachweisbar.

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In einer Variante des Verfahrens kann die UaOCl-lösung auch, in die ca. 60 ⁰C ?/arme alkalische Reaktionslösung, die das 2-Amino-nitrobenzen und die genannten katalytischen Zusätze enthält, gegeben werdeno Der reaktionsbeschleunigende Effekt durch Kombination beider oben genannter Zusätze ist aus Tabelle 1 ersichtlich. Dichromat oder Dispergator allein haben einen deutlich geringeren Effekt'.

Tabelle 1 Katalytischer Effekt der Zusätze bei 60 ⁰C in H₂O/FaOH + HaOCl

ITr.	Zusatz	Tollständiger Umsatz nach min
1	ohne	210
2	IföpCrpO,-, allein	150
3	Dispergator allein	120
4	Ha2Cr2O7 + Dispergator	60

Das uiisubstituierte Benzofuroxan fällt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Granulat mit einem niedrigen Sestwassergehält an. Das erfindungsgemäße Verfahren kann iuch kontinuierlich betrieben v/erden.

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Ausführungsbe i spie Ie

Beispiel 1: Benzofuroxan

In einem Sulfierkolben mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter werden 350 ml Wasser vorgelegt und 30,8 g (0,77 Mol) UaOH (techn,) eingetragen. Das Ätznatron wird unter Rühren gelöst. Dabei steigt die Innentemperatur auf 35 bis 40 ⁰G an« Fach vollständiger lösung werden 69,1 g (0,50 Mol) o-Mtro anilin, 1,75 g (0,0065 Mol) Fatriumdichromat und etwa 3,4 g Dispergator (eingesetzte Dispergatortypen, z. B. Eaphthalinsulfonsäurederivate, Ethylenoxid-Äddukte auf Alkylpheno!basis, Ligninsulfonsäurederivate, PoIyethylengIykole) zu der alkalischen lösung gegeben. Das Eeaktionsgemisch wird auf 60 ⁰C erhitzt, und bei dieser Temperatur werden innerhalb von 20 min 350 ml ITaOCl-lösung (150 g aktives Chlor/1) zugegeben. Danach rührt man noch 30 min. bei 60 ⁰C nach und kühlt anschließend möglichst schnell auf 20 ⁰C ab. Der gelbe, granulatartige Niederschlag wird abgesaugt, mit etwa 300 ml Wasser in mehreren Portionen gewaschen und an der Luft getrocknet.

Ausbeute: 67,1 g (entspr. 99 % der Theorie) Schmp.: 68 bis 70 ⁰C

Dünnschichtchromatographisch sind keine nebenprodukte oder unumgesetztes ο-I¹Ti tr ο anilin nachweisbar.

Beispiel 2; 5-Methoxy-benzofuroxan

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden aus 94,07 g (0,50 Mol) 4-Methoxy-2-nitroanilin 84,7 g (entspr. 91 ^ch der Theorie) 5-Methoxy-benzofuroxan, Schmp. 115 ⁰C, erhalten.

Beispiel 3: 5-Methyl—benzofuroxan

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden aus 76,1 g (0,50 Mol) 4-Methyl-2-nitroanilin 72,0 g (96 % der Theorie) 5-Methylbenzofuroxan, Schmp, 96 bis 97 ⁰C, erhalten.

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Beispiel 4: 5-Chlor-benzofuroxan

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden aus 86,28 g (0,50 Mol) 4-Chlor-2-nitroanilin 79,3 g (93 % der Theorie) 5-Chlor-benzofuroxan, Schmp. 46 bis 47 ⁰C, erhalten.

Claims (3)

Erfindung sanspruch.

1. Verfahren zur Herstellung von Benzofuroxanen der allgemeinen Formel

(D

worin η = 0 bis 4 bedeutet, R für den Pail, daß η = 1 ist, einen elektronendrückenden oder elektronenzieiienden Substituenten in 4-, 5-, 6- oder 7-Stellung, vorzugsweise in 5- oder 6-Stellung, oder für den Pail, daß η = 2 bis 4 ist, elektronendrückende Substituenten, die gleich, oder voneinander verschieden sein können, in 4-_? 5-, 6- und/oder 7-Stellung darstellt, gekennzeichnet dadurch, daß wäßrige alkalische Hypochlorit-Lösung unter Zusatz katalytischer Mengen eines Salzes, bestehend aus Kationen von Metallen der 1. oder 2. Hauptgruppe des Periodensystems und Änionen von Metallen der 5·, 6. oder 7. Mebengruppe des Periodensystems, und/oder unter Zusatz von Dispergatoren oder Solubilisierungsmitteln der Typen Ilaphthalinsulfonsäurederivate, Ethylenoxid-Addukte auf Alkyl-phenol-Basis, Ilgninsulfonsäurederivate, Polyethylenglykole u. a.,

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mit Amino-nitrobenzenen der allgemeinen Formel

-M)

2 (II)

worin η und R die oben genannten Bedeutungen haben und R sich in 3-₅ 4-, 5- und/oder 6-Stellung befinden kann, umgesetzt v/erden.

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung im Temperaturbe
weise bei 60 ⁰C, erfolgt.

Umsetzung im Temperaturbereich von 0 bis 100 ⁰C, vor zug s-

3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hypochlorit-Lösung sowohl in die heiße Reaktionslösung gegeben als auch zusammen mit dem 2-Amino-nitrobenzen auf die geeignete Reaktionstemperatur erwärmt werden kann»