DE2636423B1

DE2636423B1 - Verfahren zur Herstellung von Anthranilsaeureestern

Info

Publication number: DE2636423B1
Application number: DE2636423A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Chem Dr Hess; Bernhard Dipl-Chem Dr Mees
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2636423C2; GB1539655A; FR2361341A1; US4135050A; JPS5323944A

Description

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in der X ein Wasserstoff- oder Halogenatom, eine Hydroxygruppe, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Nitrogruppe und R einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, durch Umsetzen eines Anthranilsäureesters der Formel II

NH,

CO-OR'

20

(II)

in der X die vorstehend genannte Bedeutung hat und R' einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einem Alkohol der Formel ROH, in der R die vorstehend genannte Bedeutung hat, unter Abspaltung des niedriger siedenden Alkohols der Formel ROH in Gegenwart eines basischen so Umesterungskatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man als Umesterungskatalysator Kaliumcarbonat einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 bis 10 Mol-°/o Kaliumcarbonat, bezogen auf den Anthranilsäureester (II), einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 2 bis 5 Mol-% Kaliumcarbonat, bezogen auf den Anthranilsäureester (II), einsetzt.

Es ist bereits bekannt, daß man Anthranilsäurealkylester durch Veresterung von Anthranilsäure mit den entsprechenden Alkoholen erhalten kann, wobei als Katalysator Chlorwasserstoff oder Schwefelsäure verwendet wird. Beide Verfahren zeigen jedoch Nachteile. So muß in jedem Fall mindestens ein Mol des Katalysators eingesetzt werden, weil wegen der in der Anthranilsäure vorliegenden Amingruppe in einem Fall das Hydrochlorid, im anderen Fall das Alkylsulfat des entsprechenden Esters entsteht. Der freie Ester muß aus diesen Ammoniumsalzen erst durch Zugabe einer Base freigesetzt werden, was einen erheblichen Anfall von Salzen mit sich bringt. Ein weiterer Verfahrensnachteil liegt darin, daß beim Einsatz von Chlorwasserstoff als Katalysator sich dieser in einer Nebenreaktion mit dem vorliegenden Alkohol zu Alkylchlorid umsetzt. Die Verwendung von Schwefelsäure als Katalysator führt zur Entstehung von Dialkyläther. Beide Nebenprodukte sind als Gefahrenquellen außerordentlich unerwünscht.

Es ist auch bekannt, daß Anthranilsäurealkylester durch Umesterung eines Anthranilsäureesters (in der Regel des Methylesters) mit einem Alkohol, dessen Siedpunkt über dem des im eingesetzten Ester gebundenen Alkohols liegt, entstehen. Erfolgt diese Umesterung unter sauerer Katalyse, so treten die gleichen Nachteile auf, wie sie bei der säurekatalysierten Veresterung der Anthranilsäure geschildert wurden.

Aus der US-PS 21 70 185 ist die Umsetzung von Anthranilsäuremethylester zu Anthranilsäurementhylester unter katalytischer Einwirkung von Natriummethylat mit einer Ausbeute von 66% d. Th. bekannt. In J. Amer. Chem. Soc. 62, 3136-3139 (1940) wird die Umesterung von Anthranilsäuremethylester zu Alkoxyalkylestern mit Ausbeuten von 67 - 79% d. Th. beschrieben, wobei als Katalysator das durch Auflösen von Natrium in dem entsprechenden Alkoxyalkohol hergestellte Alkoxyalkoholat eingesetzt wird. Es zeigt sich aber, daß bei der durch Natriummethylat katalysierten Umesterung von Anthranilsäuremethylester mit höheren Alkoholen (C₂ bis C5) durch Kondensation des Anthranilsäureesters mit sich selbst Dianthranilid (Tetrahydrodibenzodiazocindion) neben geringen Anteilen höherer Kondensationsprodukte entsteht. Dieselben Nebenprodukte entstehen, wenn man statt des Methylats das aus Natrium und dem entsprechenden Alkohol hergestellte Alkoholat verwendet. Diese Verunreinigungen sind durch Filtration nur schwer und unvollständig abtrennbar; Thixotropie des Niederschlags führt zu langen Filtrationszeiten, und die ursprünglich klaren Filtrate trüben sich nach kurzer Zeit wieder stark. Auch bei der Destillation der Produkte bereitet die Beseitigung der beträchtlichen Destillationsrückstände Schwierigkeiten. Die Ausbeuten an Anthranilsäurealkylestern liegen zwischen 73 und 82% d. Th. Schon ein geringer Wassergehalt in einer der Ausgangsverbindungen verringert diese Ausbeuten erheblich. Um die Bildung der unerwünschten Kondensationsprodukte einigermaßen in Grenzen halten zu können, muß ein großer Überschuß des zur Umsetzung verwendeten Alkohols eingesetzt werden (vier bis sieben Mol Alkohol pro Mol Ester). Das Verfahren ist somit im großtechnischen Maßstab im Hinblick auf Raum-Zeit-Ausbeute, Reinheit des Produkts und Wirtschaftlichkeit unbefriedigend.

Es wurde nun gefunden, daß die oben bei der alkoholatkatalysierten Umesterung beschriebenen Nachteile überraschenderweise nicht auftreten, wenn als basischer Katalysator Kaliumcarbonat eingesetzt wird. Außerdem zeigt sich, daß man bei Verwendung von Kaliumcarbonat als Umesterungskatalysator mit erheblich geringeren Alkoholmengen auskommt, ohne daß dabei unerwünschte Kondensationsprodukte auftreten. Dabei fallen die höheren Alkylester der Anthranilsäure in guter Ausbeute in gut filtrierbarer Form ohne wesentliche Nachtrübung des Filtrats an.

Gegenstand der Erfindung ist somit das in den vorstehenden Ansprüchen aufgezeigte, verbesserte Verfahren zur Herstellung von Anthranilsäureestern.

Im folgenden sind einige bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben:

Man setzt den umzuesternden Anthranilsäureester (II) mit dem Alkohol ROH im Molverhältnis 1 :1,5 bis 1 :5, vorzugsweise 1 :2, und mit 1 — 10, vorzugsweise 2—5 Molprozent Kaliumcarbonat, bezogen auf den Anthranilsäureester (II), in der Weise um, daß man das Reaktionsgemisch bis kurz unter den Siedepunkt des eingesetzten Alkohols ROH erwärmt und den aus dem Ester freiwerdenden Alkohol ROH — gegebenenfalls über eine Kolonne — abdestilliert. In einigen Fällen ist es günstiger, das Umesterungsgemisch vor dem Abdestillieren des freiwerdenden Alkohols eine Zeit lang unter Rückfluß zu kochen. Anschließend wird der Überschuß des zur Umesterung eingesetzten Alkohols

ROH abdestilliert, wobei diese Destillation gebenenfalls auch unter vermindertem Druck erfolgen kann. Dann trennt man den Ester (I) durch Filtration vom Katalysatorrückstand ab, wobei die Filtrationszeiten durchweg sehr kurz sind. Man erhält so einen Ester (I), der für viele Zwecke ohne weitere Reinigung einsetzbar ist.

Bevorzugt werden als Ester (II) der Methylester und als Alkohol ROH n-Butanol eingesetzt. X bedeutet vorzugsweise ein Chlor oder Bromatom. ι ο

Durch Destillation der unfiltrierten Rohester (I) im Vakuum erhält man bei geringem Destillationsrückstand, der mit wenig Wasser leicht aus dem Destillationsgefäß zu entfernen ist, sehr gute Ausbeuten an reinen Alkylestern (88 - 97% d. Th.).

Die ausgezeichnete katalytische Wirksamkeit des Kaliumcarbonats ist auch deswegen besonders überraschend, weil sowohl Natriumcarbonat als auch Lithiumcarbonat nur in ungenügendem Maße wirksam sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine einfache und wirtschaftliche Möglichkeit zur Herstellung höherer Alkylester der Anthranilsäure, die wertvolle Zwischenprodukte für Pharmazeutika, Duftstoffe und Farbstoffe sind.

Beispiel 1

453 Gewichtsteile Anthranilsäuremethylester werden mit 900 Gewichtsteilen Äthanol und 30 Gewichtsteilen Kaliumcarbonat eine halbe Stunde unter Rückfluß gekocht. Dann wird das bei der Reaktion freiwerdende 3c Methanol über eine Kolonne abdestilliert. Zur vollständigen Umesterung werden etwa 20 Stunden benötigt. Nach einer Zwischenfraktion, die sowohl Methanol als auch Äthanol enthält, wird das überschüssige Äthanol abdestilliert. Durch Destillation des Rückstands unter vermindertem Druck erhält man 441 Gewichtsteile Anthranilsäureäthylester (Kp.₃_₅113-122°C; n² _D ⁵l,564; Anthranilsäuremethylester gaschromatografisch nicht nachweisbar). Die Ausbeute beträgt 89% d. Th.

Beispiel 2

453 Gewichtsteile Anthranilsäuremethylester werden mit 900 Gewichtsteilen n-Propanol und 15 Gewichtsteilen Kaliumcarbonat wie in Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Die Reaktion dauert etwa zehn Stunden. Man erhält 495 Gewichtsteile Anthranilsäure-n-propylester (Kp.3-5 128-131°C; πS¹1,551; enthält laut GC < 0,2% Anthranilsäuremethylester). Die Ausbeute beträgt 92% d. Th.

Beispiel 3

467 Gewichtsteile Anthranilsäureäthylester werden mit 1000 Gewichtsteilen Isobutanol und 10 Gewichtsteilen Kaliumcarbonat erhitzt. Das abgespaltene Äthanol wird über eine Kolonne abdestilliert, wozu etwa acht Stunden erforderlich sind. Dann wird nach Abnahme einer Zwischenfraktion mit dem Gemisch beider Alkohole der Überschuß an Isobutanol abdestilliert, wobei der letzte Rest unter Vakuum abgezogen wird. Man filtriert vom Katalysatorrückstand ab und erhält to 556 Gewichtsteile Anthranilsäureisobutylester (nl⁵l£40; Gehalt an Anthranilsäureäthylester laut GC < 2%). Das Filtrat bleibt auch nach längerem Stehen klar. Die Ausbeute beträgt 96% d. Th.

Beispiel 4

453 Gewichtsteile Anthranilsäuremethylester, 444 Gewichtsteile n-Butanol und 11 Gewichtsteile Kaliumcarbonat werden zusammen erhitzt, wobei das entstehende Methanol über eine Kolonne abdestilliert wird. Es folgt eine Zwischenfraktion, die Methanol und n-Butanol nebeneinander enthält. Zum Schluß wird das überschüssige n-Butanol abdestilliert, wobei zweckmäßig gegen Ende Vakuum angelegt wird. Nach Filtration vom Katalysatorrückstand erhält man 562 Gewichtsteile Anthranilsäure-n-butylester (n(,⁵1,545; laut GC 99 - 100%ig). Ausbeute: 97% d. Th. Die Reaktionsdauer beträgt etwa acht Stunden.

Beispiel 5

453 Gewichtsteile Anthranilsäuremethylester, 444 Gewichtsteile n-Butanol und 11 Gewichtsteile Kaliumcarbonat werden zusammen erhitzt, wobei das entstehende Methanol über eine Kolonne abdestilliert wird. Nach einer Methanol und n-Butanol enthaltenden Zwischenfraktion wird das überschüssige n-Butanol abdestilliert, wobei gegen Ende Vakuum angelegt wird. Der Rückstand wird im Vakuum destilliert, wobei man 556 Gewichtsteile reinen Anthranilsäure-n-butylester erhält (Kp.₇130 -140° C, n|?1,544, laut GC 99 -100%ig). Ausbeute: 96% d. Th. Die Reaktionsdauer beträgt etwa neun Stunden.

Beispiel 6

450 Gewichtsteile Anthranilsäuremethylester, 500 Gewichtsteile n-Butanol und 10 Gewichtsteile Kaliumcarbonat werden umgesetzt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Reaktionsdauer beträgt etwa acht Stunden. Man erhält 588 g Anthranilsäure-n-pentylester (Kp.o.3-0.4132- 135°C;n!? 1,538;lautGC99%ig, <0,2% Anthranilsäuremethylester). Ausbeute 95% d. Th.

Beispiel 7

186 Gewichtsteile 5-Chloranthranilsäuremethylester, 150 Gewichtsteile n-Butanol und 10 Gewichtsteile Kaliumcarbonat werden eine halbe Stunde unter Rückfluß gekocht. Dann wird das abgespaltene Methanol über eine Kolonne abdestilliert. Man destilliert weiter, bis der Siedepunkt des n-Butanols erreicht ist, klärt heiß nach Zusatz von je 4 Gewichtsteilen Bleicherde und Aktivkohle und verrührt mit 100 Gewichtsteilen Aceton und 200 Gewichtsteilen Eis. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit eiskaltem Wasser gewaschen und bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Man erhält 211 Gewichtsteile 5-Chloranthranilsäure-n-butylester. Fp. 37-39° C. Die Reaktionsdauer beträgt etwa sechs Stunden. Die Ausbeute ist 93% d.Th.

Beispiel 8

210 Gewichtsteile 5-Nitroanthranilsäureäthylester, 210 Gewichtsteile n-Butanol und 10 Gewichtsteile Kaliumcarbonat werden eine halbe Stunde unter Rückfluß gekocht. Dann wird das entstehende Äthanol über eine Kolonne abdestilliert. Man destilliert weiter, bis der Siedepunkt des n-Butanols erreicht wird, gibt 450 Gewichtsteile Cyclohexan zu, klärt heiß nach Zusatz von je 4 Gewichtsteilen Bleicherde und Aktivkohle und kühlt auf 0⁰C. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit etwa 100 Gewichtsteilen Cyclohexan gewaschen und bei 6O⁰C im Vakuum getrocknet. Man erhält 222 Gewichtsteile 5-Nitroanthranilsäure-n-butylester, Fp. 91 -93° C. Die Reaktionsdauer beträgt etwa vier Stunden. Die Ausbeute liegt bei 93% d. Th.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Anthranilsäureestern der Formel I

NH,

CO—OR

(D