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Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-amino-cumaranen Die vorliegende
Erfindung betrifft ein chemisch eigenartiges Verfahren zur Herstellung von bereits
bekannten 2-Alkyl-aminocumaranen.
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Es ist bereits bekanntgeworden, dai man Benzofurane durch Hydrierung
in der 2, 3-Stellung bei milden Bedingungen in Cumarane überführen kann, wenn die
Benzofurane in 2-Stellung keinen Substituenten tragen (F. Zymalkowski,"Katalytische
Hydrierungen", Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1965, Seite 221 ff.).
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Es ist jedoch auch bekannt, daß Substituenten in 2-Stellung von Benzofuran
die selektive Hydrierung der Doppelbindung in 2, 3-Stellung entweder völlig unterbinden
(vergl.
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R. T. Foster, A. Robertson und A. BushraJ. chem. Soc. 1948, S. 2254)
oder so stark behindern können, da3 man die Hydrierung nur mit ganz speziellen Katalysatoren
erzielen kann (vergl. R. C. Elderfield, Heterocyclic Compound, John Wiley &
Sons Inc., 1963, Vol. 2, Seite 43 f).
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Abgesehen von dieser Schwierigkeit begünstigen Substituenten in 2-Stellung
auch in hohem MaBe die Aufspaltung der gegebenenfalls gebildeten 2, 3-Dihydrobenzofurane
(Cumarane) an der 1, 2-Bindung (vergl. F. Zymalkowski,"Katalytische Hydrierungen",
S. 153).
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Weiterhin ist bekannt, daß Benzofurane, die eine Aminogruppe enthalten,
an der Doppelbindung in 2, 3-Stellung nicnt mehr selektiv hydriert werden können.
Hydriert man Nitrobenzofurane unter den sonst fUr die Hydrierung der 2, 3-Stellung
in Benzofuranen üblichen Bedingungen, so erhält man Aminobenzofurane, jedoch keineswegs
Aminocumarane (vergl. S. Tanaka, J. chem. Soc. Japan, Pure chem. Soc. 73, S. 282
(1952) ; H. Erlenmeyer, Helv. chim. Acta 31, 75 (1948) ; Ch. Ganser und P. Rumpf,
Helv. chim. Acta 37, 437 (1954) ; G. Rodighiero und U. Fornasciero Gazz. Chim. Ital.
91, 90 (1961)).
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SchlieBlich ist noch bekanntgeworden, daß man Alkylaminocumarane erhält,
wenn man acylierte Aminophenole in ihre Allyläther überfuhrt, diese Äther einer
Allylumlagerang nach Claisen unterwirft, die Allylaminophenole mit Bromwasserstoff
zu Cumaranen cyclisiert und die so erhaltenen acylierten Aminocumarane hydrolisiert
(vergl. Claisen, Ann. 418, 106 (1919)). Dieses Verfahren weist jedoch eine Reihe
von Nachteilen auf.
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So sind mehrere Reaktionsschritte zu durchlaufen, wobei die Ausbeuten
jeweils mäßig sind. Außerdem werden technisch schwer zugängliche und korrosive Hilfsstoffe
verwendet.
Es wurde gefunden, daB man die bekannten 2-Alkyl--aminocumarane
der Formel
in welcher R für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, erhålt, wenn man Benzofurane
der Formel
in welcher R die gleiche Bedeutung hat wie oben angegeben und R'für Amino, oder
Nitro steht, bei Drucken von 5 bis 100 Atü und Temperaturen von 50 bis 200oC in
inerten Lösungsmitteln in Gegenwart von Palladiumkatalysatoren, wobei das Palladium
in einer Menge von mindestens 1, 3 %, bezogen auf das zu hydrierende Produkt, zugegen
ist, mit Wasserstoff behandelt.
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Nach Beendigung der Hydrierung kann der Katalysator in einfacher Weise
wiedergewonnen werden, wenn man ihn unter SauerstoffausschluB von der aushydrierten
Lösung abtrennt und mehrmals mit frischem Lösungsmittel unter SauerstoffausschluB
wäscht. Der so wiedergewonnene Katalysator kann unmittelbar für eine weitere Hydrierung
eingesetzt werden.
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Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, daß Benzofurane,
die sowohl in 2-Stellung einen Substituenten enthalten als auch durch eine Aminogruppe
im Benzolkern substituiert sind, unter den erfindungsgemäßen Bedingungen selektiv
an der Doppelbindung in 2, 3-Stellung hydriert werden können. Im Hinblick auf den
Stand der Technik muBte angenommen werden, daß wegen der Aminogruppe und des Substituenten
in 2-Stellung keine Hydrierung der Doppelbindung unter milden Bedingungen möglich
sein würde. Bei Anwendung schärferer Hydrierbedingungen mußte erwartet werden, daB
eine Hydrogenolyse der 1, 2-Bindung und eine Hydrierung des Benzolkerns auftreten
würden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf.
So sind die Ausgangsprodukte leicht zugänglich.
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Man benötigt keine technisch schwer zu handhabenden Hilfsstoffe und
man gewinnt die Alkyt-amino-cumarane in guter Reinheit. Besonders vorteilhaft ist
für die technische Durchführung, daß der verwendete Palladium-Katalysator in einfacher
Weise wiedergewonnen werden kann.
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Die als Ausgangsstoffe verwendeten Benzofurane sind durch die Formel
(II) eindeutig charakterisiert. In dieser Formel steht R vorzugsweise für Methyl,
Äthyl, Propyl und Isopropyl.
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Die als Ausgangsstoffe verwendeten 2-Alkyi-amino-benzofurane sind
bislang noch nicht bekanntgeworden. Sie können jedoch auf einfache und an sich bekannte
Weise aus den entsprechenden bereits bekannten 2-Alk »-nitro-benzoSuranen durch
katalytische Hydrierung der Nitrogruppe mit Nickel-, Palladium-und Platin-Kalatysatoren
unter milden Bedingungen erhalten werden.
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Für die katalytische Hydrierung der 2-Alkylamino-benzofurane kommen
alle Lösungsmittel in Frage, die die Ausgangsprodukte hinreichend lösen und unter
den Reaktionsbedingungen inert sind. Hierzu gehören insbesondere niedere aliphatische
Alkohole, wie Methanol, Äthanol und Isopropanol, und Äther, wie Dioxan.
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Als Katalysator wird für die katalytische Hydrierung Palladium verwendet.
Vorzugsweise setzt man Palladium ein, das auf rägern niedergeschlagen ist. Besonders
geeignet ist Palladium auf Kohle.
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Die Reaktionstemperaturen liegen zwischen 50 und 200°C.
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Bei Verwendung niederer Alkohole arbeitet man vorzugsweise zwischen
80 und 100°C, bei Verwendung von Äthern vorzugsweise zwischen 140 und 160°C.
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Der Wasserstoff-Druck liegt zwischen 5 und 100 Atü.
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Bei der Durch£dhrung der erfindungsgemäßen Hydrierung setzt man den
Katalysator in Mengen von mindestens 1, 3 Gewichtsprozent Palladium, bezogen auf
das Alkylbenzofuran, ein. Es ist selbstverständlich zweckmäßig, so wenig Katalysator
wie möglich zu verwenden. Vorzugsweise arbeitet man mit 2, 5 bis 5 Gewichtsprozent
Palladium, bezogen auf das Benzofuran.
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Nach einer besonders günstigen Ausführungsform setzt man nicht das
2-Alkyl-amino-cumaran ein, sondern geht bei der Hydrierung direkt vom 2-Alkyl-nitro-benzofuran
aus. In diesem Fall wird sowohl die Nitrogruppe als auch die Doppelbindung in 2B3-Stellung
hydriert.
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Bei der katalytischen Hydrierung treten spurenweise Nebenprodukte
auf, die als Katalysatorgifte wirken. Es ist deshalb notwendig, den Katalysator
unter Sauerstoffausschlu8 von dem Reaktionsgemisch abzutrennen und ihn mehrfach
mit frischem Lösungsmittel zu waschen. Der so erhaltene Katalysator kann unmittelbar
wieder eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß erhältlichen 2-Alkyl-amino-cumarane
sind bereits bekannt. Sie werden als Zwischenprodukte für die Herstellung von Farbstoffen
und Schädlingsbekämpfungsmitteln verwendet.
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Beispiel 1
Man löst 40 g 2-Methyl-7-aminobenzofuran in 400 ml Methanol und versetzt mit 20
g eines Hydrierkatalysators, der 5 Gewichtsprozent Palladium auf Aktivkohle enthält.
Bei 80°C wird unter Rühren bei 90 Atü Wasserstoffdruck bis zur Druckkonstanz hydriert.
Nach dem Abkuhlen und Entspannen wird die Suspension mit Stickstoff in eine mit
Stickstoff gespülte Drucknutsche überführt. Der Katalysator wird dreimal mit heiBem
Methanol gewaschen und kann wieder eingesetzt werden. Die vereinigten Filtrate werden
eingedampft.
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Man erhält nach Destillation des Rückstandes 37 g 2-Methyl-7-aminocumaran
vom Siedepunkt 136°C/12 mm.
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Die Herstellung von 2-Methyl-7-aminobenzofuran kann wie folgt vorgenommen
werden : Man lost 340 g 2-Methyl-7-nitrobenzofuran in 4650 ml Athanol und versetzt
mit 140 g Raney-Nickel. Unter starkem RUhren wird bei 70'C und Normaldruck hydriert,
bis keine Wasserstoffaufnahme mehr erfolgt. Nach 2 1/2 Stunden sind 133, 5 l Wasserstoff
aufgenommen worden. Nach Ublicher Aufarbeitung erhält man 265, 8 g 2-Methyl-7-aminobenzofuran,
Kp. 83, 5 °C-90 °C/0, 5-0, 7 mm.
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Beispiel 2 Man hydriert in einem 0, 7-1-Autoklaven 20 g 2-Methyl-7-aminobenzofuran
in 200 ml Dioxan mit 10 g eines Hydrierkatalysators, der aus Aktivkohle mit 5 Gewichtsprozent
Palladium besteht, bei 150°C und 40 Atü bis zur Druckkonstanz. Nach dem Abkühlen
und Entspannen wird vom Katalysator abgesaugt. Das Filtrat wird in überschüssige
Salzsäure gegossen. Man erhält 17, 7 g Hydrochlorid von 2-Methyl-7-aminocumaran.
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Beispiel 3 Man suspendiert 51, 5 g 2-Methyl-7-nitrobenzofuran in 400
ml Methanol und versetzt mit 20 g eines Hydrierkatalysators, der aus Aktivkohle
mit 5 Gewichtsprozent Palladium besteht.
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Zunächst wird bei Raumtemperatur unter starkem Rühren bei 5 Atü Wasserstoffdruck
so lange hydriert, bis keine Wasserstoffaufnahme mehr erfolgt. Dann werden die Temperatur
auf 80C und der Druck auf 90 Atü gesteigert. Man verfährt dann wie im Beispiel 1
angegeben und erhält 35 g 2-Methyl-7-aminocumaran.
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Beispiel 4 Man löst 15 g 2-Methyl-7-aminobenzofuran in 150 ml Methanol
und versetzt mit 7, 5 g eines Hydrierkatalysators, der aus Aktivkohle mit 5 Gewichtsprozent
Palladium besteht, und hydriert in einem 0, 7-1-Autoklaven bei 80°C und 12 Atd Wasserstoff
bis zur Druckkonstanz. Nach Aufarbeitung erhält man 13 g 2-Methyl-7-aminocumaran,
Kp. 136°C/12 mm.
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Beispiel 5
Man hydriert 20 g 2-Methyl-5-aminobenzofuran in 200 ml Dioxan mit 10 g-eines Hydrierkatalysators,
der aus Aktivkohle mit 5 Gewichtsprozent Palladium besteht, unter den Bedingungen
wie in Beispiel 2 angegeben bis zur Druckkonstanz. Bei destillativer Aufarbeitung
erhält man 15 g 2-Methyl-5-aminocumaran vom Siedepunkt 120°C / 1 mm.
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Die Herstellung des 2-Methyl-5-amino-benzofurans kann wie folgt vorgenommen
werden : 92 g rohes 2-Methyl-5-nitrobenzofuran werden mit 50 g Raney-Nickel in 1840
ml Äthanol suspendiert. Man erhitzt auf 55°C und leitet unter starkem Riihren Wasserstoff
ein.
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Es tritt exotherme Reaktion ein. Wenn kein Wasserstoff mehr verbraucht
wird, kühlt man, trennt den Katalysator ab und destilliert. Man erhält nach einem
kleinen Vorlauf 41, 6 g 2-Methyl-5-amino-benzofuran, Kp. 89, 5-94°C/0, 4-0, 5 mm.