DE2515476C3 - Verfahren zur Herstellung von 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin hoher Reinheit - Google Patents

Description

Die Verbindung 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin ist seit langer Zeit bekannt. Bereits 1881 wird von Bedall und Fischer in den »Berichten der Deutschen Chemischen Gesellschaft«, Band 14, Seite 1367 ihre Bildung aus 8-Hydroxychinolin in wäßriger oder salzsaurer Lösung mit überschüssigem Bromwasser beschrieben. Eine weitere Bildungsweise ist in den »Monatsheften für Chemie« 3 (1882) 543 von Skraup angegeben, nach der 8-Hydroxychinolin in Äthylalkohol mit elementarem Brom umgesetzt wird. Beide Bildungsweisen haben jedoch nicht zu einem großtechnisch anwendbaren Herstellungsverfahren geführt.

Die Umsetzung von 8-Hydroxychinolin in salzsaurer Lösung mit Bromwasser wird noch einmal von Lapkina im »Journal für allgemeine Chemie« Ib [78] (1946) 1737 — 1740 als Verfahren zur Ausnutzung der Abfälle aus der o-Hydroxychinolinproduktion empfohlen. Zur Reinigung muß das hierbei anfallende rohe Dibromhydroxychinolin nach dem Waschen mit Sodalösung in konzentrierter Chlorwasserstoffsäure gelöst werden. Aus dieser Lösung wird es mit Wasser gefällt und nach Abtrennung von der Mutterlauge aus Aceton oder Benzol umkristallisiert. Dieses umständliche Reinigungsverfahren ist offenbar deshalb erforderlich, weil sich — insbesondere bei größeren Ansatzmengen — aus dem suspendierten Hydroxychinolin bei Zugabe des Bromwassers mehr oder weniger große Klumpen bilden, die wesentliche Mengen an nicht oder nur teilweise bromierter Ausgangssubstanz einschließen. Die bereits hierdurch bedingte schlechte Ausbeute wird dann durch die erforderliche und technisch aufwendige Reinigung des rohen Endprodukts weiter vermindert. Für viele Anwendungszwecke des 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolins, .wie beispielsweise die Herstellung von human- und vefeVjnärmedizinischen Erzeugnissen oder von analytischen Reagenzien, ist jedoch eine hohe Reinheit des Endprodukts eine unbedingte Voraussetzung.

Damit war die Aufgabe gegeben, ein Herstellungsverfahren für 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin zu Finden, nach dem mit einfachen technischen Maßnahmen in guter Ausbeute ein Endprodukt mit hohem Reinheitsgrad anfällt

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von S^-Dibrom-S-hydroxychinolin der Formel

OH

aus 8-Hydroxychinolin und elementarem Brom. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das 8-Hydroxychinolin in wäßriger Suspension mit einer Lösung, die durch Auflösen von elementarem Brom in etwa der gleichen Gewichtsmenge einer wäßrigen Bromwasserstofflösung mit 48 Gew.-% HBr und Verdünnen dieser Lösung mit Wasser auf etwa das doppelte Volumen hergestellt worden ist, umgesetzt wird.
Wenn nach der vorbekannten Arbeitsweise wäßrige

jo oder chlorwasserstoffhaltige Bromlösungen zur Umsetzung mit 8-Hydroxychinolin verwendet werden, dann enthalten diese Lösungen, die für Brom nur eine geringe Löslichkeit haben, stets noch beträchtliche Mengen an ungelöstem Brom. Bei der Umsetzung dieses ungelösten Broms mit dem Hydroxychinolin tritt jedoch die unerwünschte und für den Gesamtablauf der Umsetzung nachteilige Klumpenbildung auf, die nur bei Einsatz weitgehend oder völlig homogener Lösungen ausbleibt Bei Anwendung solcher Lösungen in Wasser wären jedoch derartig große Flüssigkeitsmengen zu verarbeiten, daß das Verfahren praktisch undurchführbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Zugabe von Bromwasserstoff zu der Bromierungslösung deren Löslichkeit für Brom soweit erhöht, daß eine Lösung mit ausreichender Konzentration an gelöstem Brom entsteht. Natürlich ist es auch möglich, die Löslichkeitssteigerung durch andere inerte Zusatzstoffe, wie beispielsweise Eisessig, zu erreichen. Da jedoch im Verlauf der Bromierungsreaktion weitere Mengen an Bromwasserstoff entstehen und sich in dem Reaktionsgemisch lösen, ist es wesentlich vorteilhafter, gleich von wäßriger Bromwasserstofflösung als Lösungsmittel für das einzusetzende Brom auszugehen. In diesem Fall läßt sich das Filtrat nach Abtrennung des Endprodukts ohne weiteres für einen neuen Ansatz als Reaktionsmedium wiederverwenden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Bromwasserstoff aus dem Filtrat abzudestillieren und als Nebenprodukt zu gewinnen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst eine wäßrige Suspension der einzusetzenden Menge an 8-Hydroxychinolin hergestellt. Die dazu erforderliche Wassermenge beträgt etwa 3000 bis 5000 ml Wasser pro Mol 8-Hydroxychinolin. In diese Suspension wird unter Rühren eine Lösung eingetropft, die elementares Brom in einer wäßrigen Bromwasserstofflösung homogen gelöst enthält. Diese Lösung wird hergestellt, indem elementares Brom in

etwa der gleichen Gewichtsmenge einer wäßrigen Bromwasserstofflösung mit 48 Gew.-% HBr gelöst und die Lösung anschließend mit Wasser bis auf etwa das doppelte Volumen verdünnt wird. In besonderen Fällen kann auch eine noch stärkere Verdünnung mit Wasser zweckmäßig sein. Die anzuwendende Menge dieser Lösung kann dabei so bemessen werden, daß etwa 1 Gew.-% mehr Brom zugesetzt wird, als der in bezug auf die eingesetzte Menge an 8-Hydroxychinolin stöchiometrischen Menge entspricht.

Die Umsetzung verläuft bereits bei Raumtemperatur mit ausreichender Geschwindigkeit, so daß die Zufuhr größerer Wärmemengen nicht erforderlich ist Nachdem die vorgesehene Menge an bromwasserstoffhaltiger Bromlösung zugegeben worden ist, kann vorteilhaft eine Nachreaktionszeit bis etwa 30 Minuten eingehalten werden. Zur vollständigen Abtrennung des entstandenen 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolins wird das Reaktionsgemisch etwas unter Raumtemperatur abgekühlt und filtriert Dabei fällt als Filterrückstand ein feinteiliges, gleichmäßig blaßgelb gefärbtes Kristallisat ohne Bildung von Klumpen oder Einschlüssen an. Es wird mit kaltem Wasser brom- und bromidfrei gewaschen und bei leichter Erwärmung getrocknet Die Ausbeute an 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin mit einem Schmelzpunkt von 201 bis 204°C liegt nach dieser Arbeitsweise bei über 98% der Theorie.

Das Filtrat enthält praktisch die Gesamtmenge der eingesetzten wäßrigen Bromwasserstofflösung, vermehrt um die bei der Bromierungsreaktion als Nebenprodukt anfallende Bromwasserstoffmenge. Die Lösung kann durch Destillation auf reine Bromwasserstoffsäure aufgearbeitet oder nach entsprechender Verdünnung für einen neuen Ansatz bereitgestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht daran gebunden, daß die Reaktionskomponente Brom dem Reaktionsgemisch in elementarer Form zugegeben wird. Es können vielmehr ebensogut der Suspension von 8-Hydroxychinolin in Wasser solche Stoffe zugesetzt werden, die unter Bildung von freiem Brom miteinander reagieren. So kann beispielsweise der wäßrigen Suspension eine wäßrige Natriumbromatlösung und eine wäßrige Bromwasserstofflösung in dem zur Brombildung erforderlichen Mengenverhältnis und in der zur Dibromierung des eingesetzten Hydroxychinolins erforderlichen Menge zugegeben werden.

Es sind jedoch auch Umsetzungen von Bromwasserstoff mit anderen Oxidationsmitteln, wie beispielsweise Hypochloriten, möglich, die das zur Dibromierung von 8-Hydroxychinolin erforderliche Brom direkt in der Bromierungslösung oder in der wäßrigen Suspension des Hydroxychinolins entstehen lassen.
Zur Darstellung der Vorteile des erfindungsgemäßen

s Verfahrens soll ein entsprechendes Beispiel (Beispiel 2) einer Umsetzung gemäß Houben-Weyl: Methoden der organischen Chemie, 4. Aufig. Band 5/4, Seite 330, als Beispiel 1 gegenübergestellt werden, wobei in diesem Beispiel im Hinblick auf eine großtechnische Durchführbarkeit die Wassermenge auf ein vertretbares Maß begrenzt ist

Beispiel 1
(nicht erfindungsgemäß)

In einem Reaktionsgefäß werden 14,5 g 8-Hydroxychinolin in 400 ml Wasser von Raumtemperatur aufgeschlämmt. Unter intensivem Rühren werden dieser Suspension tropfenweise 32,0 g Brom zugegeben. Dabei steigt d^:2 Temperatur auf 28° C an. Während des Zutropfens ba It sich das Hydroxychinolin zu einer Menge kleiner brauner Klumpen zusammen und das Reaktionsgemisch färbt sich leicht grün. Daraufhin wird der Versuch abgebrochen. Ein Aufarbeiten und Reindarstellon des Rohprodukts durch Umkristallisieren hätte erfahrungsgemäß eine Ausbeute an 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin von höchstens 65% der Theorie erbracht.

Seispiel 2
(erfindungsgemäß)

In dem gleichen Reaktionsgefäß werden wiederum 14,5 g 8-Hydroxychinolin in 400 ml Wasser von Raumtemperatur aufgeschlämmt Unter intensivem Rühren wird dieser Suspension eine Mischung aus 32,3 g Brom, 30,0 g 48%iger wäßriger Bromwasserstoffsäure und 30,0 ml Wasser zugetropft Dabei steigt die Temperatur des Reaktionsgemischs auf 33° C. Nach beendeter Zugabe und einer Nachreaktionszeit von 30 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 15° C abgekühlt und das entstandene feinteilige, blaßgelbe Produkt abfiltriert Der Filterrückstand wird mit Wasser gewaschen, bis das Waschwasser brom- und bromidfrei abläuft. Dann wird der Rückstand im Trockenschrank bei einer Temperatur von 50° C getrockent

Es fallen 29,8 g oder 98,4% der Theorie an 5,7-Dibrom-8-hydroxychinolin mit einem Schmelzpunkt von 201°C an. Das Produkt hat einen Bromgehalt von 52,2 Gew.-% und entspricht in diesem Wart fast dem theoretischen Bromgehalt von 52,8 Gew.-%.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung
brom-8-hydroxychincnn der Formel

von 5,7-Di-

aus 8-Hydroxychinolin und elementarem Brom, dadurch gekennzeichnet, daß das 8-Hydroxychinolin in wäßriger Suspension mit einer Lösung, die durch Auflösen von elementarem Brom in etwa der gleichen Gewichtsmenge einer wäßrigen Bromwasserstofflösung mit 48 Gew.-% HBr und Verdünnen dieser Lösung mit Wasser auf etwa das doppelte Volumen hergestellt worden ist, umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Abtrennung des Endprodukts anfallende Filtrat, gegebenenfalls nach Verdünnen mit Wasser, zur Herstellung einer homogenen Bromlösung für einen weiteren Ansatz wiederverwendet wird.