DE1114193B - Verfahren zur Herstellung polyzyklischer Arylnatriumverbindungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung polyzyklischer ArylnatriumverbindungenInfo
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Description
Organometallische, polyzyklische Arylverbindungen,
bei denen ein aromatischer Wasserstoff durch das Metallatom substituiert wird, das unmittelbar mit
einem Kohlenstoffatom in einem aromatischen System verbunden ist, könnten sich als wertvolle Zwischenprodukte
bei der Herstellung einer großen Anzahl polyzyklischer Derivate erweisen. Die Reaktionsfähigkeit organometallischer Verbindungen, insbesondere
organometallischer Natriumverbindungen, ist so außerordentlich groß, daß sie, wenn sie in Form
von organometallischen polyzyklischen Verbindungen vorlägen, die Herstellung einer großen Anzahl von
Verbindungen erleichtern könnten, die zur Zeit nur durch lange und verwickelte Synthesen zu erhalten
sind.
Obwohl auf dem Gebiet der organometallischen Alkyl- und Aralkylverbindungen viele Verfahren
untersucht und entwickelt worden sind, ist für die Arylnatriumverbindungen bis jetzt nur wenig Arbeit
aufgewendet worden. Die meisten Versuche in dieser Richtung wurden mit Phenylnatrium durchgeführt,
einige auch mit Naphthylnatrium. Die bei der Herstellung von Naphthylnatrium bereits auftretenden
Schwierigkeiten haben es verhindert, daß seine Eigenschaften eingehend untersucht wurden oder daß
wirksame Anstrengungen gemacht wurden, höhere organometallische polyzyklische Natriumverbindungen
herzustellen.
So wurde Naphthylnatrium durch Metall-Halogen-Austausch
zwischen Butylnatrium und «-Bromnaphthalin gewonnen (H. Gilman und R. G. Jones,
Journal of American Chemical Society, 63, S. 1441 [1941]). Bei einem anderen Verfahren wurde die
übliche Reaktion von quecksilberhaltigen oder zinkhaltigen organischen Metallverbindungen mit metallischem
Natrium verwertet (W. Schlenk und J. Holtz, Ber., 50, S. 262 [1917]). Schließlich ist noch ein
drittes Verfahren bekannt, bei dem ein Metall-Wasserstoff-Austausch
zwischen Naphthalin und Amylnatrium verwendet wird. Bei allen drei Verfahren muß
zunächst eine organische Metallverbindung als Ausgangsmaterial hergestellt werden, und keine dieser
Ausgangsverbindungen hat sich zur Herstellung von organometallischen polyzyklischen Verbindungen mit
mehr als zwei Ringen nützlich erwiesen.
Es wurde nun ein direktes Verfahren zur Herstellung von organometalHschen polyzyklischen Natriumverbindungen
aus metallischem Natrium und organischen Halogeniden gefunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von poly/yklischen Arylnatriumverbindungen ist dadurch
gekennzeichnet, daß polyzyklische Aryl-Verfahren zur Herstellung
polyzyklischer Arylnatriumverbindungen
polyzyklischer Arylnatriumverbindungen
Anmelder:
Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Oktober 1958 (Nr. 765 300)
V. St. v. Amerika vom 6. Oktober 1958 (Nr. 765 300)
Donald Joseph Foster,
South Charleston, W. Va. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
halogenide mit feinzerteiltem, in einem Äther oder einem tertiären Amin suspendiertem metallischem
Natrium in einer inerten Atmosphäre bei einer nicht über O0C liegenden Temperatur umgesetzt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte polyzyklische Arylnatriumverbindungen sind
beispielsweise: Naphthylnatrium, Pyrenylnatrium, Anthrylnatrium, Phenanthrylnatrium, Benzanthrylnatrium,
Benzphenanthrylnatrium, Dibenzanthrylnatrium, Naphthoanthrylnatrium, Dibenzphenanthrylnatrium,
Naphthophenanthrylnatrium, Fluoranthrylnatrium und Perylenylnatrium.
Als polyzyklisches Arylhalogenide, in denen ein Wasserstoffatom des Ringes durch ein Halogenatom
ersetzt ist, können Chloride, Bromide oder Jodide verwendet werden. Chloride werden bevorzugt, weil
sie nicht so leicht wie die anderen Halogenide zu Nebenreaktionen nach Art der Wurtzschen Kupplungsreaktionen
führen. Die Flüssigkeit, in der das Natrium suspendiert ist, darf bei Temperaturen unter
O0C mit Natrium oder mit den polyzyklischen Arylhalogeniden
nicht reagieren und muß eine unter den Reaktionsbedingungen an sich beständige Flüssigkeit
darstellen. Für die Umsetzung erweisen sich alipha-
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3 4
tische Äther, die 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, metrischen Menge zugesetzt, die nötig ist, um mit
als besonders geeignet. Solche Äther sükI beispiels- dem gesamten vorhandenen Natrium zu reagieren,
weise Methyläther, Methyläthyläther, Äthyläther, so daß die Reaktion des gesamten Arylhalogenids
n-Propyläther, Isopropyläther, n-Butyläther, Isobutyl- gewährleistet ist. Im allgemeinen werden 0,40 bis
äther, die verschiedenen Amyl- und Hexyläther und 5 0,50 Mol Arylhalogenid pro Grammatom Natrium
die entsprechenden gemischten Äther. Auch Äther eingesetzt. Die Zugabegeschwindigkeit des Arylaus
Äthylenglykol und Diäthylenglykol sind sehr halogenids kann zwischen sofortigem Zumischen der
brauchbar, wie beispielsweise Äthylenglykoldimethyl- gesamten Menge und einer ganz langsamen Zugabe
äther, Äthylenglykoldiäthyläther, Äthylenglykoldibu- liegen. Wenn auch bei schneller Zugabe die beträchttyläther,
Äthylenglykoläthylbutyläther, Diäthylengly- io liehe Reaktionswärme abgeführt werden muß, wird
koldimethyläther, Diäthylenglykoldiäthyläther, Di- sie doch bevorzugt, da bei langsamerer Zugabe mit
äthylenglykoldibutyläther, Äthylenglykoläthylhexyl- größerer Wahrscheinlichkeit unerwünschte Nebenäther
und Diäthylenglykoläthylhexyläther. reaktionen auftreten, welche die Arylnatriumausbeute
Auch zyklische Äther, wie Tetrahydrofuran und verringern.
Dioxan, sowie aromatische Äther, wie Äthylenglykol- 15 Bei einer bevorzugten Verfahrensweise wird zu-
diphenyläther und Diäthylenglykoldiphenyläther, sind nächst in einer inerten Atmosphäre, wie trockener
geeignet. Stickstoff, und bei Zimmertemperatur eine geringe
Eine andere Gruppe geeigneter Flüssigkeiten sind Menge Arylhalogenid zu einer Suspension aus feintertiäre Amine, beispielsweise Tri-n-butylamin, Tri- zerteiltem Natrium in einem aliphatischen Äther
methylamin, Triäthylamin, N-MethylmorphoHn und ao zugegeben. Fast sofort setzt eine exotherme Reaktion
Tripropylamin. ein, und das Reaktionsgemisch beginnt merklich
Mischungen aus irgendwelchen dieser obengenannten dunkel zu werden. Dann wird das Reaktionsgemisch
Flüssigkeiten können als Suspensionsflüssigkeit für auf etwa 0°C gekühlt, und das restliche Arylhalogenid
die Natriumsuspension verwendet werden, und sie wird portionsweise entweder direkt oder in einer
können gegebenenfalls mit inerten Kohlenwasserstoffen 25 weiteren Menge aliphatischen Äthers gelöst zugesetzt,
verdünnt werden. Es ist jedoch zu beachten, daß Das Reaktionsgemisch wird, nachdem die Zugabe
aliphatisch^ KohlenwasserstofFlösungsmittel allein von Arylhalogenid beendet ist, noch weiter gerührt,
keine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete damit die Reaktion vollständig verläuft.
Flüssigkeiten darstellen. Wegen ihrer hohen Reaktionsfähigkeit wird die
Die Reaktionstemperatur soll O0C nicht übersteigen. 30 Aryhiatriumverbindung zweckmäßig in einer inerten
Bei Temperaturen von Q°C oder weniger verringert Flüssigkeit, gegebenenfalls die zur Herstellung versieh
die Neigung des Reaktionsgemisches, sekundäre wendete Flüssigkeit, und in einer inerten Atmosphäre,
Reaktionsprodukte zu bilden, die die Ausbeute an beispielsweise unter Stickstoff, gelagert,
dem gewünschten Produkt verkleinern. Eine geeignete Die den Beispielen angeschlossene Umwandlung Temperatur ist z. B. — 100C. Temperaturen unter 35 der Arylnatriumverbindungen in die Arylcarbonetwa —78 0C sind unzweckmäßig, da die Bildung des säuren soll lediglich den Beweis für die Bildung der gewünschten Produktes zu sehr verlangsamt wird. Aryhiatriumverbindungen erbringen.
dem gewünschten Produkt verkleinern. Eine geeignete Die den Beispielen angeschlossene Umwandlung Temperatur ist z. B. — 100C. Temperaturen unter 35 der Arylnatriumverbindungen in die Arylcarbonetwa —78 0C sind unzweckmäßig, da die Bildung des säuren soll lediglich den Beweis für die Bildung der gewünschten Produktes zu sehr verlangsamt wird. Aryhiatriumverbindungen erbringen.
Das polyzyklische Arylhalogenid kann der Natriumdispersion entweder als solches oder in Form einer Beispiel 1
Lösung in einem Lösungsmittel, das für die Natrium- 40
Lösung in einem Lösungsmittel, das für die Natrium- 40
suspension verwendet ist, zugesetzt werden. Im all- Es wurde eine Suspension aus 28 g (1,2 Grammatom)
gemeinen erfolgt die Umsetzung bei atmosphärischem feinzerkleinertem, in 700 ecm Äthyläther dispergiertem
Druck, wenn auch ein etwas höherer Druck an- Natrium hergestellt sowie 82 g (0,5 Mol) «-Chlorgewendet
werden kann, falls das Arylhalogenid oder naphthalin in 100 ecm Äthyläther gelöst. Die Natriumdie
Flüssigkeit einen niedrigen Siedepunkt aufweisen. 45 suspension wurde in einer Atmosphäre von trockenem
Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Reaktion in Stickstoff auf eine Temperatur von 00C gekühlt,
einer Atmosphäre ausgeführt wird, die keine Neben- woraufhin zu dieser die «-Chlornaphthalinlösung
reaktionen verursachen, wie sie beispielsweise in Luft unter Rühren während einer Stunde bei 0°C gegeben
auftreten würden. Eine solche Atmosphäre kann auf wurde. Die Reaktion setzte sofort ein, und es bildete
unterschiedliche Art und Weise geschaffen werden. 50 sich eine schwarze, praktisch unlösliche Verbindung,
Eine geeignete Verfahrensweise besteht darin, die die als «-Naphthylnatrium identifiziert wurde. Nach
Reaktion unter einem inerten Gas, wie beispielsweise Beendigung der Zugabe wurde die Mischung weitere
Argon oder trockenem Stickstoff, auszuführen. 30 Minuten umgerührt, damit die Reaktion voll-
Das metallische Natrium wird vorzugsweise in ständig verlaufen konnte.
Teilchen von etwa 50 Mikron oder weniger zerkleinert, 55 Die erhalteneÄthylätheraufschlämmung ausa-Naphwenn
auch wesentlich größere Teilchen bei der thylnatrium wurde über festes Kohlendioxyd gegossen
Erfindung anwendbar sind. Die kleinere Teilchengröße und ergab Natrium-«-naphthoat. Dann wurden, um
erhöht jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit, wahr- das überschüssige Natrium zur Reaktion zu bringen
scheinlich, weil das Arylhalogenid auf der Oberfläche und die Natriumsalze zu lösen, etwa 250 ecm Wasser
des metallischen Natriums reagiert und die kleineren 60 zugesetzt. Die wäßrige Lösung aus Natrium-«-naph-Teilchen
eine größere Oberfläche bilden. Die Not- thoat wurde mit Salzsäure angesäuert, um die
wendigkeit, das Natrium äußerst fein zu zerkleinern, «-Naphthoesäure freizusetzen, die dann mit Äthylwird
geringer, wenn das Reaktionsgemisch kräftig äther extrahiert und durch Umkristallisieren aus
gerührt wird, da ein solches Umrühren die Entfernung Äthanol gereinigt wurde. Es wurden 77 g a-Naphthoevon
Arylnatrium und Natriumchlorid von der Ober- 65 säure erhalten, was einer Ausbeute von 90% entspricht,
fläche des Metalls fördert und damit neue metallische Die physikalischen und spektroskopischen Eigen-Oberflächen
freilegt. Das Arylhalogenid wird Vorzugs- schäften der erhaltenen oc-Naphthoesäure wurden mit
weise in weniger oder etwas weniger als der stöchio- denen eines vorhandenen Musters der «-Naphthoe-
säure verglichen und erwiesen sich als mit diesem identisch.
Es wurde eine Suspension aus 28 g (1,2 Grammatom)
feinzerkleinertem, in 700 ecm Äthyläther dispergiertem Natrium hergestellt sowie 104 g (0,5 Mol) «-Bromnaphthalin
in 100 ecm Äthyläther gelöst. Die Natriumsuspension wurde in einer Atmosphäre von trockenem
Stickstoff auf eine Temperatur von 00C gekühlt. Bei dieser Temperatur wurde die «-Bromnaphthalinlösung
während einer Stunde unter Rühren der Natriumsuspension zugesetzt. Die Reaktion setzte sofort ein
und lieferte eine schwarze, praktisch unlösliche Verbindung, die sich als «-Naphthylnatrium erwies.
Nachdem die Zugabe beendet war, wurde das Gemisch weitere 30 Minuten gerührt, um den vollständigen
Ablauf der Reaktion zu gewährleisten.
Die erhalteneÄthylätherauf schlämmung aus«-Naphthylnatrium wurde dann über festes Kohlendioxyd
gegossen und ergab so Natrium-a-naphthoat. Zur Reaktion mit dem überschüssigen Natrium und zum
Lösen der Natriumsalze wurden dann etwa 250 ecm Wasser zugesetzt. Die wäßrige Lösung aus Natrium-
«-naphthoat wurde dann mit Salzsäure angesäuert, um die «-Naphthoesäure freizusetzen, die mit Äthyläther
extrahiert und durch Umkristallisieren aus Äthanol gereinigt wurde. Es wurden 56 g «-Naphthoesäure
erhalten, was einer Ausbeute von 65% entspricht. Die physikalischen und spektroskopischen
Eigenschaften der a-Naphthoesäure wurden mit denen eines vorhandenen Musters verglichen und erwiesen
sich mit diesem als identisch.
Es wurden 16 g Binaphthyle erhalten, vornehmlich das «,«-Isomere. Dies bedeutete, bezogen auf ot-Bromnaphthalin,
eine Ausbeute von 25% Binaphthyle.
Es wurde eine Suspension aus 28 g (1,2 Grammatom) feinzerteiltem, in 700 ecm Äthyläther dispergiertem
Natrium hergestellt sowie 118 g (0,5 Mol) 3-Chlorpyren
in 200 ecm eines Gemisches aus Äthyläther und Benzol gelöst. Die Natriumsuspension wurde in einer Atmosphäre
von trockenem Stickstoff auf eine Temperatur von O0C gekühlt. Bei dieser Temperatur wurde die
3-Chlorpyrenlösung während einer Stunde der Natriumsuspension
unter Rühren zugesetzt. Die Reaktion setzte sofort ein und ergab eine schwarze, praktisch
unlösliche Verbindung, die als 3-Pyrenylnatrium identifiziert wurde. Nachdem die Zugabe beendet
war, wurde die Mischung noch weitere 30 Minuten gerührt, damit die Reaktion vollständig ablaufen
konnte.
Die erhaltene Äthylätheraufschlämmung aus 3-Pyrenylnatrium wurde über festes Kohlendioxyd gegossen
und ergab Natriumpyren-3-carboxylat. Dann wurden zur Reaktion mit dem überschüssigen Natrium und
zum Lösen der Natriumsalze 250 ecm Wasser zugesetzt. Die wäßrige Lösung aus Natriumpyren-3-carboxylat
wurde dann mit Salzsäure angesäuert, xim die Pyren-3-carbonsäure freizusetzen, die mit
Äthyläther extrahiert und durch Umkristallisieren aus Äthanol gereinigt wurde. Es wurden 98 g Pyren-3-carboxylsäure
erhalten, was einer Ausbeute von 80% entspricht. Die physikalischen und spektroskopischen
Eigenschaften der erhaltenen Pyren-3-carbonsäure wurden mit denen eines vorhandenen Musters verglichen
und stimmen mit diesem überein.
Es wurde eine Suspension aus 28 g (1,2 Grammatom) feinzerteiltem, in 700 ecm Äther dispergiertem Natrium
hergestellt sowie insgesamt 106 g (0,5 Mol) 9-Chloranthrazen
in 200 ecm Äthyläther gelöst. Die Natriumsuspension wurde in einer Atmosphäre von trockenem
Stickstoff auf eine Temperatur von O0C gekühlt. Bei
dieser Temperatur wurde die 9-Chloranthrazenlösung während einer Stunde der Natriumsuspension unter
Rühren zugesetzt. Die Reaktion setzte sofort ein und ergab eine schwarze, praktisch unlösliche Verbindung,
die sich als 9-Anthrylnatrium erwies. Nachdem die Zugabe beendet war, wurde die Mischung weitere
30 Minuten umgerührt, um eine vollständige Reaktion zu erreichen.
Die erhaltene Äthylätheraufschlämmung aus 9-Anthrylnatrium
wurde über festes Kohlendioxyd gegossen und ergab so Natrium-anthracen-9-carboxylat. Dann
wurden zur Reaktion mit dem überschüssigen Natrium und zum Lösen der Natriumsalze 250 ecm Wasser
zugesetzt. Die wäßrige Lösung aus Natrium-anthracen-9-carboxylat wurde mit Salzsäure angesäuert, um
9-Anthracensäure freizusetzen, die mit Äthyläther extrahiert und durch Umkristallisieren aus Äthanol
gereinigt wurde. Es wurden 61 g 9-Anthracensäure erhalten, was einer Ausbeute von 55% entspricht.
Die physikalischen und spektroskopischen Eigenschaften der erhaltenen 9-Anthracensäure wurden mit
denen eines vorhandenen Musters verglichen und stimmten mit diesem überein.
Es wurde eine Suspension aus 28 g (1,2 Grammatom) feinzerkleinertem, in 700 ecm Äthyläther dispergiertem
Natrium hergestellt sowie 106 g (0,5 Mol) 9-Chlorphenanthren in 100 ecm Äthyläther gelöst. Die
Natriumsuspension wurde in einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff auf eine Temperatur von O0C
gekühlt. Bei dieser Temperatur wurde während einer Stunde die 9-Chlorphenanthrenlösung der Natriumsuspension
unter Rühren zugesetzt. Die Reaktion setzte sofort ein und ergab eine schwarze, praktisch
unlösliche Verbindung, die als 9-Phenanthrylnatrium identifiziert wurde. Nachdem die Zugabe beendet war,
wurde die Mischung weitere 30 Minuten umgerührt, um einen vollständigen Ablauf der Reaktion zu
gewährleisten.
Die erhaltene Äthylätheraufschlämmung aus 9-Phenanthrylnatrium wurde über festes Kohlendioxyd
geschüttet, um Natriumphenanthren-9-carboxylat zu erhalten. Dann wurden etwa 250 ecm Wasser zugesetzt,
die mit dem überschüssigen Natrium reagierten und die Natriumsalze lösten. Dann wurde die wäßrige
Lösung aus Natriumphenanthren-9-carboxylat mit Salzsäure angesäuert, um die Phenanthren-9-carbonsäure
freizusetzen, die mit Äthyläther extrahiert und durch Umkristallisieren aus Äthanol gereinigt wurde.
Es wurden 39 g Phenanthren-9-carbonsäure erhalten, was einer Ausbeute von 35% entspricht. Die physikalischen
und spektroskopischen Eigenschaften der so erhaltenen «-Phenanthren-9-carbonsäure wurde mit
denen eines vorhandenen Musters verglichen und erwiesen sich als identisch mit diesem.
Es wurden noch 35 g 9,9'-Biphenanthryl erhalten, die, bezogen auf 9-Chlorphenanthren, eine Ausbeute
von 40% darstellen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von polycyelischen Arylnatriumverbindungen, dadurch gekennzeichnet,
daß polycyclische Arylhalogenide mit feinzerteiltem,
in einem Äther oder einem tertiären Amin suspendiertem metallischem Natrium in einer
inerten Atmosphäre bei einer nicht über 0°C liegenden Temperatur umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Natrium in Form
von Teilchen einer Größe von nicht mehr als 50 Mikron verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Flüssigkeit
ein Äther verwendet wird, der 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als polyzyklisches Arylhalogenid
ein polyzyklisches Arylchlorid verwendet wird,
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Arylhalogenid in weniger
als der zur Reaktion mit dem gesamten vorhandenen Natrium benötigten stöchiometrischen
Menge verwendet wird, vorzugsweise 0,40 bis 0,5Q Mol Arylhalogenid pro Mol Natrium.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 633 083.
Deutsche Patentschrift Nr. 633 083.
© 109 690/285 9.61
Applications Claiming Priority (1)
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US765300A US3085118A (en) | 1958-10-06 | 1958-10-06 | Preparation of polycyclic arylsodium compounds |
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DE (1) | DE1114193B (de) |
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GB (1) | GB931145A (de) |
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- 1959-10-03 DE DEU6552A patent/DE1114193B/de active Pending
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