DE2220803C3 - Verfahren zur Herstellung von Ninhydrin durch Oxydierung von 2,2-Dihydroxy- eckige Klammer auf 2,2'biindan eckige Klammer zu -1,1 ',3,3'tetron - Google Patents

Description

Hydrindantin, d. h. 2,2'-Dihydroxy-(2,2'-biindan)- *° I,I',3,3'-tetron, ist eine bekannte und im Handel erhältliche Substanz. Es ist nicht nur als solches wertvoll in vielen Verwendungsbereichen, sondern auch als Vorläufer oder Ausgangsverbindung zur Herstellung von Ninhydrin. Wie von Wood, USA.-Patentschrifi «5 33 66 690 beschrieben wurde, kann Ninhydrin durch Umsetzung von Hydrindantin mit wäßriger Salpetersäure rgestellt werden. Ninhydrin ist bekanntlich ein wertvolles Reagenz beim analytischen Arbeiten zum Nachweis von Aminosäuren.

Die Überführung χ Dn Hydrindantin in Ninhydrin scheint theoretisch ein verhältnismäßig einfacher Vorgang zu sein, der lediglich die Oxydation von Hydrindantin erfordert. Tatsächlich jedoch zeigen sich viele Schwierigkeiten bei dem Versuch, die Oxydation in einer solchen Weise durchzuführen, daß sie wirtschaftlich interessant ist. Zu den Erfordernissen bei der Herstellung von Ninhydrin durch Oxydation von Hydrindantin gehört unter anderem, daß das Hydrindantin mit guter Ausbeute und in einer wirtschaftlich durchführbaren Reaktionszeit in Ninhydrin übergeführt wird. Außerdem soll die Umsetzung mit einem billigen Oxydationsmittel durchgeführt werden.

Bis zu einem gewissen Ausmaß kann die Oxydation von Hydrindantin gemäß dem obengenannten Verfahren von Wood unter Verwendung von Salpetersäure angewandt werden, um Ninhydrin in guter Ausbeute und akzeptabler Reaktionszeit herzustellen. Jedoch ist dieses Arbeitsverfahren von einem unerwünschten Schäumen des Reaktionsgemisches während der Oxydation begleitet, was auf die Entwicklung gasförmiger Oxyde wie Stickstoffmonoxyd und Stickstoffdioxyd zurückzuführen ist. Da die hierdurch entwikkelten Oxyde nicht direkt in die Atmosphäre abgelassen werden können, erfordert das Wood-Verfahren häufig teuere Maßnahmen zur Absorption der Oxyde, wie z. B. wiederholtes Waschen.

Ziel der Erfindung ist daher ein wirtschaftlich interessantes Verfahren zum Oxydieren von Hydrindantin unter Bildung von Ninhydrin in guter Ausbeute, wobei weitere Verfahrensstufen zur Entfernung schädlicher Oxyde nicht erforderlich sind.

Ziel der Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren, das mit einem billigen Oxydationsmittel arbeitet, wobei nur ein geringer Überschuß an Oxydationsmitte! erfor- ⁶S derlich ist.

Ziel der Erfindung ist schließlich ein solches Verfahren, wobei das Produkt, das nicht direkt als Ninhydrin gewonnen wird, leicht als Hydrindantin isoliert werden kann und damit für spätere Oxydationen zur Verfugung steht.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Es wurde nun ein Verfahren zum Oxydieren von Hvdrindantin unter Bildung \on Ninhydrin in Anwesenheit eines Oxydationsmittels gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Oxydationsmittel entweder Chlor, ein Gemisch Chlor mit Brom, gegebenenfalls ein Gemisch Chlor mit Bromwasserstoff, oder aber Brom ist. Gegenüber vielen anderen Oxydationsmitteln dürfte die Anwendung dieser Halogene besonders vorteilhaft sein, ua hierdurch ein solcher Oxydaiionsverlauf ermöglicht wird, daß eine wirtschaftlich durchführbare Umsetzungsgeschwindigkeil gewährleistet wird und unerwünschte Nebenprodukte, wie z. B. schädliche Oxyde, nicht gebildet werden. Außerdem sind die Halogene billige Oxydationsmittel.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise der Erfindung wird zur Oxydation eine Kombination von Brom und Chlor angewandt. Die Verwendung einer Kombination verringert die erforderliche Menge an Brom (welches das teuere der beiden Halogene ist), während die erforderliche Reaktionszeit nicht nachteilig beeinflußt wird.

Beispielsweise wird die Erfindung insbesondere in bezug auf die Herstellung von Ninhydrin beschrieben, wobei die Ausgangsverbindung ein unsubstituiertes Hydrindantin ist. Das beschriebene Verfahren ist jedoch in gleicher Weise auf die Oxydation von Hydrindantinverbindungen anwendbar, die an einem oder beiden der benzolischen Ringe Substituenten enthalten. Während somit Hydrindantin zur Herstellung speziell von Ninhydrin verwendet wird, können substituierte Hydrindantine angewandt werden, wenn das gewünschte oxydierte Produkt nicht speziell Ninhydrin ist. Beispiele für derartige substituierte Hydrindantine umfassen die folgenden:

1. Hydrindantine, in denen der (die) benzolischen Ring{e) einen oder mehrere offenkettige oder zyklische Kohlenwasserstoffsubstituenten enthält, z. B. 3-Methyl-, 4-Methyl-, Tetraphenyl-, Benz-[f]-, usw.;

2. Hydrir^antine, worin der (die) benzolische Ring(e) einen oder mehrere Halogensubstituenten enthält, z. B. 4-Bromo-, 4-Chloro-, Tetrabromo-, Tetrachloro-, Tetrajodo-, usw.;

3. Hydrindaniine, worin der (die) benzolische Ring(e) einen Nitrosubstituen'.en enthält, z. B. 3-Nitro-, 4-Nitro-, usw.;

4. Hydrindantine, worin der (die) benzolische Ring(e) einen Säuresubstituenten enihäii, /. B. 4-Carboxy-, 4-Sulfo-, usw.

Allgemein gesagt besteht das Verfahren der Erfindung darin, Hydrindantin mit Borm und/oder Chlor zu oxydieren und anschließend das so hergesiei/te Ninhydrin zu isolieren. Die Oxydation kann bei einer Temperatur von etwa 40 bis 100""C durchgeführt werden, wobei maximale Ausbeuten an Ninhydrin gewöhnlich erreicht werden, wenn die Temperatur bei etwa 55 bis 75 C liegt. Bei Oxydationstemperaturen von über etwa 55 C ist die Umsetzung gewöhnlich in etwa 30 min erfolgt, wenn Brom anwesend ist. Bei Verwendung von Chlor allein erfordert die Umsetzung gewöhnlich etwa 1 h.

Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Ausbeute nicht nachteilig beeinflußt wird, wenn das durch die Umsetzung gebildete

Ninhydrin nicht unmittelbar nach seiner Herstellung aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird. Somit ist es möglich, wirtschaftlich durchführbare Aufenthaltszeiten für das Reaktionsgemisch anzuwenden.

Zur Durchführung der Oxydation gemäß der Erfindung wird zuerst eine Aufschlämmung von Hydrindantin mit Wasser gebildet und dann Chlor oder Brom beide zugegeben. Die Vollendung der Oxydation wird durch das Verschwinden von festem Hydrindantin angezeigt. Das Ninhydnn kann durch Kühlen des Reaktionsgemisches und Abtrennen des gebildeten Festkörpers von der Mutterlauge gewonnen werden. Um die Reinheit des erfindungsgemäß gewonnenen Ninhydrins /u erhöhen wird die Reaktionslösung vorzugsweise vor der Ausfällung von Ninhydrin mit einem Entfärbungsmittel, wie /. B. Kohle behandelt.

Alternativ dazu kann das Oxydationsverfahren der Erfindung so erfolgen, daß Hydrindantin in einer anderen Flüssigkeit als Wasser suspendiert oder gelöst wird. Die Hauptbeding'-ng für das flüssige Lösungsoder Suspensionsmittel ibt die, daß es das Fortschreiten der Umsetzung ermöglicht und daß das gebildete Ninhydrin leicht daraus gewonnen werden kann. Somit sind Flüssigkeiten, in denen sowohl Hydrindantin als euch Ninhydnn unlöslich sind, im aligemeinen nicht brauchbar. Ebenso sind Flüssigkeiten, in denen Ninhydrin außergewöhnlich löslich ist, nicht bevorzugt, wegen der dadurch bedingten Schwierigkeit der Abtrennung und Gewinnung des oxydierten Produkts. Beispiele von andere Flüssigkeiten als Wasser, in denen Hydrindantin während der Oxydation suspendiert oder gelöst werden kann, -imfass ι Essigäsure und Äthylacetat.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfhiiung erläutern. Alle Teile und Prozentangaben sind gewichtsbezogen, wenn nicht anders erwähnt. Temperaturen sind in Grad C wiedergegeben.

Beispiel 1

Hydrindantin-Dihydrat (71,6 g, 0,2 Mol} wird mit 5 Teilen Wasser bei 55 C gerührt und es wird ein geringer Überschuß über 0,2 Mol Brom eingeführt, so schnell wie es verbraucht wird, was nach der Farbe des Reaktionsgemische* und dem darüber befindlichen Dampf beurteilt wird. Wenn eine bleibende gelbe Farbe erreicht ist, wird die Mischung auf 75 C erwärmt, um das ganze Ninhydrin in Lösung zu bringen. Die Lösung wird durch Filtration geklärt und auf 5 C gekühlt. Das kristallisierte Ninhydrin wird filtriert, gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 58,7 g, 82,5%, Fp 257,5 bis 258 C. Dann wird zu dem Filtrat ein geringer Überschuß an Natrium-Formaldehyd-Sulfoxylat gegeben und es k^nrnmt '»r Ausfällung von 6 s. Hydrindantin (8%, bezogen auf die ursprüngliche Menge). Dieses Hydrindantin kann dann in derselben Weise wieder oxydiert werden.

Beispiel 2

Die Mengen und Bedingungen von Beispiel 1 werden wiederholt, mit der Ausnahme, daß an Stelle von Brom Chlor mit der Geschwindigkeit, mit der es verbraucht wird, in das Reaktionsgemisch eingeführt wird, was durch eine Falle am Auslaß des Reaktionsgefäßes angezeigt wird. Zur Umsetzung des gesamten Hydrindantins ist etwa 1 h erforderlich. Das Gemisch wird heiß bei 70 C filtriert und auf 0 C gekühlt. Man erhält 57 g Ninhydrin, das ist eine Ausbeute von 80%, mit einem Fp 255 bis 57,5 C. Zu dem Filtrat wird wieder Natrium-Formaldehyd-Sulfoxylat gegeben und man erhält eine zusätzliche Ausbeute von 12% Hydrindantin.

Obwohl die einfache Anwendung von Brom oder Chlor in der oben beschriebenen Weise von vielen wünschenswerten Vorteilen begleitet ist, wurde gemäß

ίο einem weiteren Merkmal der Erfindung gefunden, i¹aü bei Anwendung eines kombinierten Oxydationssystems aus Brom und Chlor eine schnelle Oxydation erzielt werden kann bei Anwesenheit einer nur geringen Bro-nmenge. Bei Anwendung eines derartigen kombiniei tt η Systems ist nur eine molare Menge an Brom von etwa IO % der zur Oxydation erforderlichen Menge notwendig, wobei die kombinierte molare Menge von Chlor und Brom etwa gleich der stöchiometrisch erforderlichen Menge ist. Da Chlor weniger teuer ist als

ao Brom, ist der wirtschaftliche Vorteil bei Anwendung eines derartigen kombinierten Systems offensichtlich. Alternativ kann man, anstatt zuerst elementares Brom zuzusetzen. Bromwasserstoff als Bromquelle verwenden. Jedoch ist dies nicht bevorzugt, da Bromwasserstoff teurer ist als Brom und die erforderliche Reaktionszeit länger ist.

Beispiel 3

Hydrindantin-Dihydrat (143 g, 0,4 Mol) wird mit 500 ml Wasser gerührt und es werden 6,4 g (0,04 Mol) Brom zugesetzt. Die Mischung wird gerührt und auf 65 bis 70 C erwärmt, während Chlor eingeführt wird. Nach vollständiger Auflösung des Hydrindantins wird die Chlorzuführung gestoppt und die Lösung abgekühlt oder abgeschreckt. Das kristallisierte Ninfndrir wird bei 5 C filtriert, säurefrei gewaschen und getrocknet. Das beinahe weiße Produkt wiegt 124 g, entsprechend einer Ausbeute von 87%, und besitzt einen Fp von 258,5 bis 259,5 C. Das NinLydrin in dem Filtrat wird durch Zugabe von 20 g Natrium-Formafdehyd-Sulfoxylat als Hydrindantin (14,5 g, 10% Ausbeute) gewonnen.

Beispiel 4

Hydrindantin-Dihydrat (71,6 g, 0,2 Mol) wird mit 130 ml Essigsäure und 10 ml Wasser gerührt. Bei 70 C werden 2 ml Brom zugegeben, anschließend folgt die Chlorzugabe, bis sich das Hydrindantin löst und die Bromfarbe verschwindet. Die klare Lösung wird mit 250 ml Wasser verdünnt und gekühlt, wobei man einen Niederschlag von 39 g Ninhydrin, Ausbeute 55 % erhält. Das Filtrat wird mit Natrium-Formaldehvd-Sulfoxylat, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt.

Beispiel 5

Hydrindantin-Dihydrat (71,6 g, 0,2 Mol) wird mit 360 ml molarer Bromwasserstoffsäure gerührt und auf 55^;C erwärmt. Es wird Chlorgas eingeleitet und das Hydrindantin löst sich. Die Mischung wird auf 70" C erwärmt, filtriert, und durch Kühlen des Filtrats wird das Ninhydrin erhalten. Die Ausbeute an Ninhydrin beträgt 80%, das Ninhydrin weist einen Fp von 255 bis 257' C auf. Aus dem Filtrat erhäit man dann, wie

⁶S oben beschrieben, eine Menge von 15% Hydrindantin.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ninhydrin durch Oxydieren von 2,2'-Dihydroxy-(2,2'-biindan)-I,!',3,3'-ietron, in Anwesenheit eines Oxydationsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxydationsmittel Chlor oder Brom, gegebenenfalls ein Gemisch von Chlor mit Brom oder von Chlor mit Bromwasserstoff verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Brom in dem Gemisch mit Chlor in eine· Menge von etwa 10% anwesend ist, bezogen auf die stöchiometrisch erforderliche Menge.

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