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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON 2H-TETRAZOLIUMCHLORID
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UND 2H-TETRAZOLIUrYICHLORID-HMROGENCHLORID Die Erfindung bezieht
sich auf Verfahren zur Herstellung von 2H-Tetrazoliumsalzen, insbesondere von 2H-Tetrazoliumchlorid
und 2H-Tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid. Die genannten Salze werden auf dem Gebiet
der Biochemie und Agrikulturchemie zur Untersuchung der Fermente des Redoxstoffwechsels
vom Dehydrogenasetyp in Geweben von Pflanzen, der Augenlinse, in Zellenkulturen,
in Blutzellen, im Blutserum, in Geschwulsten, in Bakterien, in Salmonellen des Bauch-
und Mäusetyphus, in Organen von Tieren, im Boden und in Abwässern verwendet. Außerdem
werden die genannten Salze zur Ermittlung der Qualität und Keimfähigkeit der Samen
von Baumwolle, Mais, Weizen und anderes mehr, zur Bestimmung von Borwasserstoff
in der Luft sowie zur histochemischen
Untersuchung von Mais verwendet.
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Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von 2H-Tetrazoliumsalzen durch
Oxydation von Formazanen mit Bleitetraacetat, Alkylnitriten mit Säuren, mit gelbem
Quecksilberoxid (siehe GB-PS 738 585; BS-PS 615 097) und darauffolgende Abscheidung
von Endprodukten.
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Zu den Nachteilen dieser Verfahren gehört die Toxizität der darin
zur Anwendung kommenden Oxydationsmittel (die im Endprodukt auftritt) und die relativ
hohen Kosten der genannten Oxydationsmittel.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von 2H-Tetrazoliumchloridsalzen
durch Oxydation von Formazanen bei einer Temperatur von 20 bis 100C im wässerigen
Medium in AmJesenheit eines organischen Lösungsmittels und Gemisches von Mangandioxid
und Hydrogenchlorid, die unter Bildung von Chlor umgesetzt werden. Das letzte tritt
als Oxydans von Formazanen (siehe US-PS 2 713 581) auf. Das angefallene Produkt
wird aus dem Reaktionsgemisch durch Trennung der wässerigen Phase von der organischen,
durch dessen Behandlung mit Aktivkohle, durch Filtern, Eindampfen des Filtrats und
Raffination in an sich bekannter Weise, zum Beispiel mittels Umkristallisierung,
ausgeschieden.
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Zu den Nachteilen des bekannten Verfahrens gehört eine niedrige Ausbeute
an Endprodukten (3256) und eine längere
Zeit der Oxydationsreaktion
(nicht unter 10 Stunden).
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten
Nachteile.
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Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, im Verfahren zur
Herstellung von 2H-Tetrazoliumsalzen die Bedingungen der Durchführung der Oxydation
derartig zu ändern, waB die Ausbeute an Endprodukten erhöht und die Zeit der Synthese
reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Herstellung
von 2H-Tetrazoliumchlorid und 2H-Tetrazolii£ichlorid-Eydrogenchlorid der allgemeinen
Formel
worin R1 und R2 für H, OH, NO2, Cl, OGH2COOH stehen, n gleich 0 bis 3 ist.
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oder 2H-Tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid der Formel
durch Oxydation von Formazanen der allgemeinen Formel
worim R1, und R2 oben genannt sind oder der Formazans der Formel
mit Chlor und darauffolgende Abscheidung des Endproduktes vorgeschlagen wird. Dabei
wird die Oxydation erfindungsgemäß, im Medium eines polaren organischen Lösungsmittels
bei einer Temperatur von (-5)-(+20)°C durchgeführt und gasförmiges Chlor bei einem
Molverhältnis des
Formazans zu Chlor von 1:1 bis 1:10 in das genannte
Lösungsmittel eingeführt.
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Infolge der Durchführung der Oxydation unter den genannten Bedingungen
wird die Harzbildung und Zersetzung eines wesentlichen Teils des Produktes ausgeschlossen
(Ausbeute von 2,3, 5-Triphenyltetrazoliumchlorid erreicht zum Beispiel 80/0) und
die Synthesedauer von 10 Stunden auf 10 bis 60 Minuten reduziert.
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Zur Herstellung der Endprodukte in kristalliner Form wird empfohlen,
als polares organisches Lösungsmittel ein solches Lösungsmittel zu verwenden, das
sich mit Wasser vermischen kann, und die Oxydation in Gegenwart von Ätznatron in
einer Menge, die gegenüber Formazan äquimolar ist, durchzuführen.
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Zur Herstellung der Endprodukte mit einer höheren Ausbeute (bis 90%)
bei einem Gehalt an Hauptsubstanz nicht unter 96% wird empfohlen, als polares organisches
Lösungsmittel ababsolutes Äthanol zu verwenden.
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Zwecks Reinigung des angefallenen 2H-Tetrazo liumchlorid-Hydrogenchlorids
von Beimischungen der Eisensalze sowie zwecks der Verringerung des Gehalts an Chlorwasserstoff
in dem genannten Salz wird empfohlen, das gewonnene 2H-Tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
im Stadium der Abscheidung mit wässeriger Ammoniaklösung bis zum Erzielen eines
pH-Wertes von 8 zu behandeln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Möglichkeit zur Umwandlung
des während der Oxydation angefallenen 2H-Tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorids zu
2H-Tetrazoliumchlorid vor. Hierfür wird das 2H-Tetra zo liumchlor id-Hydrogenchlorid
im Stadium der Abscheidung mit Äthanollösung des Ätzkaliums bei äquimolekularem
Verhältnis des Ätzkaliums zu Hydrogenchlorid behandelt.
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Erfindungsgemäß wird bei der Durchführung der Oxydation in einem
Reaktor mit Diffuseur und Turbomischer, ausgeführt aus Titan, die Synthesedauer
auf das 2 bis 3-fache im Vergleich zu Laborapparaturen aus Glas reduziert.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren können als Ausgangs -formazane
1,D,5-Triphenylformazan, 1-(4-Nitrophenyl)-3,5-diphenylformazan, 1-(2-Carboxymethoxy-4-nitrophenyl)-3-phenyl-5-(2-carboxymethoxyphenyl)-formazan,
1-(2-Carboxymethoxyphenyl) -3-phenyl-5-( 2-oxyphenyl) -formazan, 1 , 3-( diphenyl)--5(4-chlor)
-phenyl-formazan, Dinitrodimethoxydiformazan und andere zum Einsatz kommen.
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Als polare organische Lösungsmittel können in dem erfindungsgemäßen
Verfahren beispielsweise Methanol, Äthanol, Propanol, Toluol und der Essigsäuremethylester
bzw. Essigsäureäthylester genommen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise wie folgt durchgeführt.
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Formazan und Ätznatron, genommen in äquimolekularem Verhältnis, werden
im absoluten Äthanol (Gewichtsverhältnis des Formazans zum Äthanol von 1:15 bis
1:25 entsprechend) beim Durchlassen durch Äthanol von gasförmigem Chlor (Molverhältnis
des Formazans zum Chlor von 1:2 bis 1:5 entsprechend) bei einer Temperatur von (-5)
- (+20°C) vermischt. Von der Beendigung der Reaktion zeugt die Entfärbung des Reaktionsgemisches.
Hinterher nimmt man die Abscheidung des Endprodukt es unter Einsatz von bekannten
Methoden vor. So wird das angefallene Reaktionsgemisch beispielsweise mit Aktivkohle
vermischt, abfiltriert, das Filtrat eingedampft, das Produkt mit Wasser extrahiert
und der wässerige Extrakt eingedampft, wodurch man ein Endprodukt (2H-Tetrazoliuschlorid-Hydrogenchlorid)
in kristalliner Form erhält.
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Zu einem besseren Verständnis dieser Erfindung werden folgende Beispiele
der Herstellung von 2H-Tetrazoliumchlorid und 2H-Tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
angeführt.
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Beispiel 1 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid -Hydrogenchlorid
In einem Rundkolben werden 5 g (0,015 Mol) 1,3,5-Triphenylformazan in 100 ml Essigsäureäthylester
unter Durchlassen 1 Liter gasförmigen Chlors (0,043 Mol) bei einer Temperatur von
OOC während einer Stunde gelöst. Das Reaktionsgemisch
gießt man
in 1 1 absoluten Diäthylester ein. Das als amorpher Niederschlag angefallene Produkt
wird mehrere Male aus Äthanol mit Diäthylester umgefällt und in einem Vakuumexsikkator
getrocknet. Die Ausbeute an Produkt beträgt 4,2 g (70%) bei einem Gehalt an Grundsubstanz
von 96%.
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Gefunden, %: C 60,20; 59,87; H 4,70; 4,45; Cl 16,46; 16,70; N 14,65;
14,53; C19H15N4Cl . 0,75 HCl . H20.
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Berechnet, %: C 60,00; H 4,71; Cl 16,30, N 14,75.
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Beispiel 2 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid.
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In einem Rundkolben werden 5 g (0,015 Mol), l,3,5-Triphenylformazan
in 100 ml absolutem Äthanol bei intensivem Rühren und Durchlassen 0,96 1 (0,042
Mol) gasförmigen Chlors bei einer Temperatur von 20 0C während 40 Minuten bis zum
Verschwinden der roten Färbung gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit 0,5 g Aktivkohle
vermischt, filtriert, das Filtrat in 1 Liter Diäthylester eingegossen. Dadurch fällt
ein amorpher Niederschlag von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
in einer Menge von 4,5 g (Ausbeute 75%) aus.
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Das polarographische Potential der Halbwelle der zweiten Welle der
Reduktion bis Formazan beträgt E 1/2 = - 0,7 Vol.
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Gefunden, %: C 60,20; 59,87; H 4,70; 4,45; Cl. 16,46;
16,70;
N 14,65: 14,53. C19H15N4Cl. 0,75 HCl.H2O.
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Berechnet, »o': C 60, 00; H 4,71; Cl 16,30; N 14,75.
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Bei einer Temperatur von 150-165° spaltet sich das Hydrogenchlorid
ab, was das Aufschäumen des Pulvers aes genannten Salzes in der jeweiligen Kapillare
hervorruft; bei einer Temperatur von 227-228°C schmilzt das Pulver unter Zersetzung.
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Beispiel 3 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid 2,3,52Iriphenyltetrazoliuachlorid-Hydrogenchlorid,
gewonnen wie in Beispiel 2, wird in Äthanol gelöst und mit Äthanollösung des Ätzkaliums
bei äquimolekularem Verhältnis des Ätzkaliums zum Hydrochlorid behandelt. Dann filtriert
man die Lösung ab und gießt das Filtrat in Diäthylester ein. Das ausgefallene Produkt
wird abfiltriert. Der Schmelzpunkt des Produktes (unter Zersetzung) ist gleich 230-231°C.
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Das polarographische Potential der Halbwelle der zweiten Welle der
Reduktion zu Formazan beträgt E 1/2 = - 0,73 Volt.
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Gefunden, %: C 64,34; 64,15; li 4,44; 4,33; Cl 10, 00; 10,04; N 15,92;
15,80. C19H15N4Cl . H2O.
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Berechnet, %: G 64,40; H 4,85; Cl 10,04; N 15,88.
Beispiel
4 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Trihydrogenchlorid Das Endprodukt
wird analog dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren lediglich mit dem Unterschied
gewonnen, daß das gasförmige Chlor in einer Menge von 3,5 l (0,15 Mol) genommen
wird. Die Ausbeute an Produkt beträgt 5,0 g (69%).
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Gefunden, %: Cl 32,15; 31,98; C19H15N4Cl . 3HCl.
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Berechnet, »: Cl 32,35.
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Bei der Unikristallisation spaltet sich das zum jvlolekül des Endproduktes
gehörende Hydrogenchlorid aus Dimethylformamid ab.
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Beispiel 5 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
Man vermischt 5 g (0,015 Mol) 1,3,5-Triphenylformazen und 0,7 g (0,015 Mol) Ätznatron
in 100 ml absolutem Äthanol beim Durchlassen von 0,96 1 (0,042 Mol) gasförmigem
Chlor während 45 Minuten bei einer Temperatur von (-5)°C. Danach gibt man dem Reaktionsgemisch
Aktivkohle zu und mischt.
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Das Gemisch wird abfiltriert, ctas Filtrat eingedampft, der Rückstand
in Wasser gelöst, mit Aktivkohle behandelt, abfiltriert und das Filtrat eingedampft.
Lian gewinnt das Endprodukt in Borm von weißen Kristallen mit cremefarbener
Schattierung.
Die Ausbeute an Produkt beträgt 4,8 g (85%).
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Beispiel 6 Herstellung von 2,3, 5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid.
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Der Versuch wird genauso wie im Beispiel 5 lediglich mit dem Unterschied
durchgeführt, daß die Temperatur der Oxydationsreaktion (-1)°C und die Zeit des
Durchlassens des gasförmigen Chlors 35 Minuten gleich ist. Als polares organisches
Lösungsmittel wird Methanol genommen. Die Ausbeute an Endprodukt beträgt 4,8 g (85%)
bei einem Gehalt an Grundsubstanz von 92%.
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Beispiel 7 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hemihydrogenchlorid
In einem Glaskolben mit Glasrührer werden 25 g (0,08 Mol) l,3,5-Triphenylformazan,
550 ml absolutes Äthanol und 3,64 g (0,086 Mol) Ätznatron beim Durchlassen von 4,8
g (0,21 Mol) gasförmigen Chlors während 35 Minuten bei einer Temperatur von (-1)°C
gerührt. Danach gibt man dem Reaktionsgemisch, das 2,3, 5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
(n-0,75) enthält, Aktivkohle zu und mischt. Das Gemisch wird abfiltriert, das Filtrat
eingedampft, der Rückstand mit Wasser extrahiert, der wässerige Extrakt mit Aktivkohle
behandelt und filtriert. Das Filtrat wird mit wässeriger Ammoniaklösung bis zum
Erzielen eines pH-Wertes von 8 bearbeitet.
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Danach behandelt man die Lösung mit Aktivkohle, filtriert ab und
dampft das Filtrat ein. Die Ausbeute an Produkt beträgt 86»o bei dem Gehalt an Hauptsubstanz
(2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hemihydrogenchlorid mit n=0,5) 96%. Das Produkt
stellt weiße Kristalle mit cremefarbener Schattierung dar.
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Beispiel 8 Herstellung von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Hemihydrogenchlorid
Der Versuch wird wie im Beispiel 7 lediglich mit dem Unterschied durchgeführt, daß
anstelle des Reaktionskolbens aus Glas mit Glasrührer ein Reaktor mit Diffuseur
und Turbinenrührer, ausgeführt aus Titan, eingesetzt wird. Die Oxydationszeit beträgt
18 Minuten. Die Ausbeute an kristallinem Produkt beträgt 83% bei dem Gehalt an Xauptsubstanz
96%.
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Beispiel 9 Herstellung von 2-(2-Carboxymethoxyphenyl)-3-(2-carboxymethoxy-4-nitrophenyl)-5-phenyltetrazoliumchlorid-Hemlhydrogenchlorid
In einem Glas werden 5 g (0,01 Mol) 1-(2-Carboxymethoxy--4-nitrophanyl ) -3-phenyl-5-(
2- carb oymethoxyphenyl )-formazan und 120 ml absoluten Äthanol beim Durchlassen
von 1,2 Liter (0,05 Mol) gasförmigem Chlor bei einer Temperatur von 0°C
während
20 Minuten vermischt. Danach gibt man dem Reaktionsgemisch 0,5 g Aktivkohle zu,
mischt während 15 Minuten und filtriert. Das Filtrat gießt man in 4 1 Diäthylester
ein. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert und aus Äthanol mit Diäthylester
umgefällt. Die Ausbeute an Produkt beträgt 4,2 g (75%).
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Gefunden, /o: C 49,14; 48,70; H 3,38; 3,)7; Cl 9,98; 9,72; N 11,78;
12,0; C23H18N5O8Cl. 0,5 HCl . H2O.
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Berechnet, %: C 48,98; H 3,66; Cl 9,43; N 12,41.
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Beispiel 10 Herstellung von 2,5-Diphenyl-3-(4-nitrophenyl)-tetra
zoliumchlorid-Hydrogenchlorid In einem Glas werden 5 g (0,0145 Mol) 1-(4-Nitrophenyl)
3,5-diphenylformazan, 0,58 g (0,0145 Mol) Ätznatron und 100 ml absoluten Äthanol
unter Durchlassen von 1 Liter (0,043 Mol) gasförmigem Chlor bei einer Temperatur
von 0°G während einer Stunde vermischt. Danach wird das Reaktionsgemisch, das 2
,5-Diphenyl-3-(4-nitrophenyl)-tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid (n = 0,75) enthält,
mit Aktivkohle behandelt und abfiltriert. Das Filtrat wird eingedampft, der Rückstand
mit 100 ml destilliertem Wasser bei einer Temperatur von 70°G ext;rahiert, der wässerige
Extrakt mit Aktivkohle behandelt und abfiltriert. Das Filtrat wird mit wässeriger
Ammoniaklösung bis zum Erzielen eines pH Wertes von 8 bearbeitet. Danach wird die
Lösung mit
Aktivkohle behandelt, abfiltriert und das Filtrat eingedampft.
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Der kristalline Niederschlag wird getrocknet, verrieben und aus absolutem
Äthanol mit Diäthylester umgefällt. Die Ausbeute an kristallinem Produkt beträgt
4,4 g (80%) bei dem Gehalt an Hauptsubstanz von 98%. Der Schmelzpunkt ist (unter
Zersetzung) 210-212°C gleich.
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Gefunden, %: C 56,44; 55,82; H 3,88; 3,82; N 17,6; 17,64; Cl 11,4;
11,54; C19H14N5O2Cl . 0,25 HCl . 0,75 H2O.
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Berechnet, %: o 56,5; H 3,92; N 17,4; Cl 11,03.
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Beispiel 11 Herstellung von 2-(2-Hydroxyphenyl)-3-(2-carboxymethoxyphenyl)-tetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
5 g (0,012 Lol) 1-(2-Carboxymethoxyphenyl)-3-phenyl-5--(2-oxyphenyl)-formazan werden
in 100 ml absolutem Äthanol unter Durchlassen von 0,9 1 (0,04 ol) gasförmigem Chlor
während 10 Minuten bei einer Temperatur von (-5)°C bis Verschwinden der roten Färbung
vermischt. Dann wird dem Reaktionsgemisch 0,5 g Aktivkohle zugegeben und während
15 Minuten verrührt. Die Sohle wird abfiltriert, aus dem Filtrat mit Diäthylester
das Produkt 2-(2-Hydroxyphenyl)-3-(2 carboxymethoxyphenyl)-5-phenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
ausgefällt. Die Ausbeute beträgt 5,4 g (96%). Das genannte Produkt wird wiederholt
aus absolutem Äthanol mit Diäthylester (1:6) umgefällt. Die Ausbeute beträgt 4 g
(71%).
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Gefunden, %; C 54,14; 54,65; H 3,98; 3,98; N 11,15; 11,1; Cl 10,2;
10,87. C21H16N4O4 . 1,5HCl . 0,50H5OH.H2O.
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Berechnet, %: C 54,59; H 4,67; N 11,56; Cl 10,98.
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Das polarographische Potential der Halbwelle der zweiten Reduktionswelle
zu Formazan E 1/2 =-1,25 kolt.
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Beispiel 12 Herstellung von 2-(4-Chlor)-phenyl-3,5-diphenyltetrazoliuschlorid-Hydrogenchlorid
3 g (0,01 Mol) 1,3-(Diphenyl)-5-(4-chlor)-phenylformazin werden in 60 ml absolutem
Äthanol unter Durchlassen von 0,6 1 (0,03 Mol) gasförmigem Chlor während 10 Minuten
bei einer Temperatur von (-2)°C vermischt. Dann wird dem Reaktionsgemisch 0,3 g
Aktivkohle zugegeben und 15 Bei nuten verrührt. Die Aktivkohle wird abfiltriert,
aus dem Filtrat wird das Produkt mit Diäthylester ausgefällt und dann aus- absolutem
Äthanol mit Diäthylester zweimal umgefällt. Die Ausbeute an Produkt beträgt 2 g,
was 50,0 entspricht (weißes Pulver). Der Gehalt an Hauptsubstanz, 2-(4-Chlor)-phenyl-3,5-diphenyltetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid,
im Produkt beträgt 98%.
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Gefunden, %: C 54,92; H 3,80; N 13,29; Cl 23,70 C19H14N4C12 .0,75HCl
. H20 Berechnet:% C 55,05; H 4,06; N13,51; Cl 23,52.
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Beispiel 13 Herstellung von 2,2'-Di-/4-nitrophenyl/-5,5'-diphenyl-3,32-/3,3'-dimethoxy-4,4'-diphenylen/ditetrazoliumchlorid-Hydrogenchlorid
(Nitrotetrazolium blau) Der Versuch wird analog dem Beispiel 5 durchgeführt mit
dem Unterschied aber, daß man als Ausgangsformazan Dinitrodimethoxydiformazan in
einer Menge von 3,7 g (0,005 Mol) nimmt. Das Endprodukt wird aus Äthanol mit Diäthyläther
(1:10) wiederholt umgefällt. Die Ausbeute an Produkt beträgt 3,7 g (90%). Die Kristalle
sind etwas gelblich gefärbt.
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Gefunden, %: N 14,25; Cl 14,70.
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C40H30N1006Cl2 . 2 HCl . 4H20 Berechnet, %: N 14,55; Cl 14,74.