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Verfahren zur Herstellung von Indol-3-carbonsäure und deren Salzen
Es ist bekannt, Indol-3-carbonsäure dadurch herzustellen, daß man Indol und Natrium
im Molverhältnis 1:1 auf 190 bis 200"C erhitzt und bei gleicher Temperatur trockene
Kohlensäure einleitet, bis der Inhalt des Gefäßes zu einem steifen, nicht mehr durch
den Rührer knetbaren Brei geworden ist. Die Schmelze, in der sich noch etwas unverändertes
Natrium befindet, wird vorsichtig zur Zerstörung des unveränderten Natriums mit
Wasser angerührt; dann werden weitere Wassermengen zugesetzt, worauf die Indolcarbonsäure
mittels Säure gefällt wird (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd.
43 [1910], S. 3526; Chemisches Zentralblatt, 1911, I, S. 229).
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Nach einem anderen Verfahren werden Indol und Natrium im Molverhältnis
1:1 auf 230 bis 250"C erhitzt, und es wird bei gleicher Temperatur Kohlensäure eingeleitet.
Die geschmolzene Masse wird nach dem Erkalten zur Zerstörung des unveränderten Natriums
mit Alkohol behandelt (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd, 23 [1890],
S. 2296), das nicht umgesetzte Indol mit Wasserdampf entfernt und dann die p-Carbonsäure
gefällt.
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Nach einem weiteren Verfahren zur Herstellung von Indol-3-carbonsäure
wird Indol mit Natrium in Gegenwart von Verdünnungsmitteln, wie Methylnaphthalin,
umgesetzt, um die Bildung einer festen Masse oder von Verkrustungen, die nicht in
Reaktion getretenes Natrium enthalten können, zu verhindern. Aber auch nach diesem
Verfahren gelingt es nicht, bei der Umsetzung die Entstehung von Verklumpungen zu
vermeiden und das Natrium vollkommen umzusetzen.
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Bei der Verwendung von Methylnaphthalin oder anderen in der Literatur
aufgeführten Verdünnungsmitteln löst sich das gebildete Indolnatrium nicht auf,
sondern es setzt sich als Schmelze am Boden ab (deutsche Patentschrift 230 542;
Chemisches Zentral blatt, 1911, I, S. 524).
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Ferner ist es bekannt, Indolcarbonsäure herzustellen, indem man Indol
oder dessen Derivate in Gegenwart von basisch reagierenden Alkaliverbindungen mit
Kohlensäure unter Druck zur Reaktion bringt. Hierbei wird das Indol in Gegenwart
von Katalysatoren mit der acht- bis neunfachen Gewichtsmenge Kalium carbonat vermahlen
und unter einem Kohlensäuredruck zwischen 240 und 300 atü und Temperaturen bis zu
260"C zur Reaktion gebracht. Nach dem Lösen des festen Reaktionsproduktes in Wasser
wird das nicht umgesetzte Indolausgeäthertund die Indolcarbonsäure ausgefällt (deutsche
Auslegeschrift 1 060 864, belgische Patentschrift 556 335). Bei der Nacharbeitung
dieses Verfahrens wurde eine Ausbeute an Indol-3-carbonsäure von höchstens 390/o
erzielt. Nach dem
Verfahren der deutschen Patentschrift 515 543, Beispiel 2, wird
Roh-Indolöl mit Natrium im Molverhältnis etwa Indol zuNatrium = 1,25:1 bei 190 bis
195"C verschmolzen und diese Schmelze sodann mit Kohlensäure behandelt. Die Ausbeute
an Indolcarbonsäure ist unbefriedigend, da die Reaktionsmasse sehr bald fest wird
und sich nicht mehr rühren läßt.
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Die aufgeführten Verfahren zeigen, daß die bekannten Herstellungsverfahren
durchweg umständlich und unwirtschaftlich sind.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man bei dem Verfahren
zur Herstellung von Indol-3-carbonsäure und deren Salzen aus Alkaliverbindungen
des Indols und Kohlensäure bei erhöhten Temperaturen die Indol-3-carbonsäure und
deren Salze in einfacher Weise und hohen Ausbeuten erhält, wenn man die Alkaliverbindungen
des Indols in Lösungsmitteln löst und diese Lösungen mit Kohlensäure bei Normaldruck
behandelt sowie gegebenenfalls die erhaltenen rohen Salze in an sich bekannter Weise
in die freie Säure überführt. Als Lösungsmittel kann das Indol selbst verwendet
werden. Die homogene Lösung der Indolalkaliverbindungen läßt sich aber auch durch
Zusatz anderer Lösungsmittel als Indol erzielen. So löst sich z. B. Indolkalium
in Chinolin bei 145"C zu einer homogenen Lösung.
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Bei Temperaturen zwischen 150 und 180"C lösen sich die Alkaliverbindungen
des Indols in Indol glatt
auf zu einer leichtflüssigen homogenen
Phase. Bei der Umsetzung mit Kohlensäure, beispielsweise durch Einleiten eines Kohlensäurestromes,
tritt bei 180"C eine sofortige Kohlensäureaufnahme ein, die zum indolcarbonsauren
Alkali führt, das im überschüssigen Indol suspendiert bleibt; der hierbei entstehende
Kristallbrei läßt sich sehr gut rühren. Lösungen von Alkaliverbindungen des Indols
in Indol werden z. B. erhalten, indem man Indol und Natrium im Molverhältnis 1,5:
1, vorzugsweise 2: 1, auf Temperaturen zwischen 150 und 180"C erhitzt.
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Für die Herstellung von Indolkalium kann Kaliummetall selbst oder
Kaliumhydroxyd eingesetzt werden.
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Hierbei kann auch bei Verwendung von Kaliumhydroxyd ein Molverhältnis
von Indol zu Kaliumhydroxyd = 1,5:1 oder auch 2:1 gewählt werden, um eine Lösung
von Indolkalium in Indol zu erhalten.
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Das bei der Reaktion entstehende Wasser muß abdestilliert werden.
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Beispiel 1 In eine Lösung von Indolnatrium in Indol, die aus 860
Gewichtsteilen Indol und 90 Gewichtsteilen Natriummetall nach 4- bis Sstündiger
Reaktionszeit bei 180"C erhalten worden ist, leitet man unter kräftigem Rühren bei
Temperaturen zwischen 180 und 200"C innerhalb von 3 Stunden 150 1 trockene Kohlensäure
ein. Nach beendeter Reaktion ist der Kristallbrei noch leicht zu rühren. Unter Rühren
läßt man auf 60"C abkühlen und setzt 1,51 Benzol hinzu, um das nicht umgesetzte
und überschüssige Indol aufzulösen. Die dünnflüssig gewordene Suspension wird auf
Zimmertemperatur abgekühlt, das Reaktionsprodukt abgesaugt und mit Benzol nachgewaschen.
Man erhält 440 Gewichtsteile rohes indolcarbonsaures Natrium, verunreinigt mit gebildetem
Natriumcarbonat und geringen Mengen von nicht umgesetztem Indolnatrium.
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Aus der abíiltrierten Indol-Benzol-Lösung wird zunächst das Benzol
und anschließend das Indol abdestilliert, das im Kreislauf wiederverwendet werden
kann.
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Das rohe indolcarbonsaure Natrium wird in Wasser aufgelöst. Hierbei
scheidet sich noch eine geringe Menge Indol ab, die von nicht umgesetztem Indolnatrium
stammt. Nach Abtrennung des Indols wird aus der wäßrigen Lösung durch Zusatz von
Säure die Indol-3-carbonsäure ausgeschieden. Man erhält 284 Gewichtsteile (88 01o)
Indol-3-carbonsäure. F. 217 bis 218"C.
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Beispiel 2 In eine Lösung von Indolnatrium in Indol, die aus 351
g (3,0 Mol) Indol, gelöst in 360ml absolutem Xylol, und 79,0 g einer 330/0eigen
Natriumdispersion (1,13 Grammatom) bei Temperaturen bis 120"C und Abdestillieren
des Xylols erhalten worden ist, werden bei 180 bis 200"C 35,0 g Kohlensäure eingeleitet.
Bei 10 bis 20"C (Kühlung) werden 250 ml Chloroform und 250ml Wasser hinzugegeben,
und aus der Lösung wird die Chloroform-Xylol-Phase abgetrennt. Die wäßrige Phase
wird zweimal mit je 50 ml Chloroform extrahiert, mit Wasser auf 11 aufgefüllt, mit
50 g Knochenkohle versetzt, 10 Minuten gerührt, filtriert und dann bei 10"C mit
halbkonzentrierter Salzsäure unter Rühren auf pH 2 eingestellt.
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Die ausgefallene freie Säure wird abgesaugt, 2 Stunden
in 2 1 Wasser
halogenfrei gerührt, filtriert und bei 20 mm und 50"C über Ätznatron getrocknet.
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Ausbeute 57,0 g (79,0°/0). F. 217 bis 218"C.
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Beispiel 3 Zu dem Indolnatrium, das aus 1750 g (15 Mol) Indol und
230 g (10 Grammatom) Natrium bei 120 bis 185"C erhalten worden ist, werden 1940
g (15 Mol) Chinolin gegeben, und in diese Lösung werden bei 190"C unter Rühren 680
g (15,5 Mol) Kohlensäure eingeleitet.
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Nach Abkühlung auf 10 bis 20"C werden 1500ml Chloroform und 4500 ml
Wasser hinzugegeben, und aus der Lösung wird die Chloroformphase abgetrennt.
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Die wäßrige Phase wird viermal mit je 500 ml Chloroform extrahiert,
mit 5,51 Wasser und 500 g Knochenkohle versetzt, 15 Minuten gerührt, filtriert und
bei 10O C mit halbkonzentrierter Salzsäure unter Rühren auf pH 2 eingestellt. Die
freie Säure wird 2 Stunden in 10 1 Wasser halogenfrei gerührt und nach erneuter
Filtration bei 20 mm und 50"C über Ätznatron getrocknet.
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Ausbeute 550 g (= 8730/o). F. 216 bis 2l80C.
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Beispiel 4 In eine Lösung von Indolkalium in Indol, die aus 234 g
(2 Mol) Indol und 39 g (1 Grammatom) Kalium erhalten worden ist, werden bei 190
bis 200"C unter Rühren 122 g (2,77 Mol) Kohlensäure eingeleitet.
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Danach werden bei 10 bis 20"C 200 ml Chloroform und 400 ml Wasser
hinzugegeben, und aus der Lösung wird die Chloroformphase abgetrennt. Die wäßrige
Phase wird zweimal mit je 50 ml Chloroform extrahiert, mit Wasser auf 2 1 aufgefüllt,
mit 80 g Knochenkohle versetzt, 15 Minuten gerührt, abfiltriert, in 21 Wasser halogenfrei
gerührt und nach erneuter Filtration bei 20 mm und 50"C über Ätznatron getrocknet.
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Ausbeute 75,0 g (= 78,40/o) F. 216 bis 217"C.
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BeispielS In eine Lösung von Indolnatrium in Indol, die aus 1880
g (16 Mol) Indol und 184 g (8 Grammatom) Natrium bei Temperaturen von 120 bis 185"C
erhalten worden ist, werden bei 190"C unter Rühren 530 g (12 Mol) Kohlensäure eingeleitet.
Danach werden bei 10 bis 20"C (Kühlung) 1,5 1 Chloroform und 3 1 Wasser hinzugegeben,
und aus der Lösung wird die Chloroformphase abgetrennt. Die wäßrige Phase wird dreimal
mit je 0,5 1 Chloroform extrahiert, mit 3 1 Wasser und 400g Knochenkohle versetzt,
15 Minuten gerührt, abfiltriert und das Filtrat bei 10"C unter Rühren mit halbkonzentrierter
Salzsäure auf pH 2 eingestellt. Die ausgefallene Carbonsäure wird abgesaugt, in
121 Wasser halogenfrei gerührt und nach erneuter Filtration bei 20 mm und 50"C über
Ätznatron getrocknet.
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Ausbeute 615 g (91,25°/o). F. 217 bis 218"C.