DE2842263A1 - Herstellung chromogener pyridinverbindungen - Google Patents

Herstellung chromogener pyridinverbindungen

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DE2842263A1 DE19782842263 DE2842263A DE2842263A1 DE 2842263 A1 DE2842263 A1 DE 2842263A1 DE 19782842263 DE19782842263 DE 19782842263 DE 2842263 A DE2842263 A DE 2842263A DE 2842263 A1 DE2842263 A1 DE 2842263A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Ve ic κ μα ν ν, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber HWEMT Dk. Ing. H. LiSKA^ 2842263
8000 MÜNCHEN 86, DEN 2. O. Sop. 1978
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
APPLETON PAPERS INCORPORATED Appleton, Wisconsin 54912, V.St.A.
Herstellung chromogener Pyridinverbindungen
9098U/1017
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 5,7-Dihydrofuro[3«4-b]pyridin-5- oder -7-on, substituiert in der 7- oder 5-Stellung, jenachdem mit einer Indol-3-yl-Gruppe und einer Dialkylamino-phenylgruppe, gemäß dem das entsprechende Chinolinsäureanhydrid und die Indo!verbindung zusammen unter Bildung des Ketosäurederivats der Indolverbindung umgesetzt werden und das Derivat dann mit einem N-Dialkylanilin umgesetzt wird, wobei die Reaktionen ohne Abtrennung der Zwischenprodukte aus dem Reaktionsgemisch durchgeführt werden und der pH-Wert schließlich auf mindestens eingestellt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer chromogenen Pyridinverbindung und Aufzeichnungsmaterialien, die in ihrem farbreaktiven System eine nach dem Verfahren hergestellte chromogene Pyridinverbindung enthalten.
Chromogene Pyridinverbindungen der Formel (I)
und/oder
9098U/1017
1 2 ^ 4
R , R , R-^ und R gleich oder unterschiedlich sind
und je ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeuten und
R^ für ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder AIkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, sind bekannt und werden z.B. in den US-PSen 3 775 424 und 3 853 869 und in der JA-PA 48/53690 beschrieben. Solche Verbindungen sind farblose Materialien, die eine Farbe bilden können, wenn sie mit einer geeigneten sauren Substanz behandelt werden. Sie finden daher Verwendung in druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien und Abdrucke bzw. Markierungen bzw. Zeichnungen ergebenden Manifoldsystemen bzw. Durchschlag- bzw. Vervielfältigungssystemen.
In der oben erwähnten Literatur werden ebenfalls Verfahren zur Herstellung chromogener Pyridinverbindungen der Formel (i) beschrieben, die im allgemeinen von Chinolinsäure . ausgehen und drei getrennte Stufen umfassen. Bei einem solchen Verfahren wird die Chinolinsäure zuerst in das Anhydrid überführt.
Stufe 1
COOH
Essigsäure
anhydrid
COOH
Dann wird das Chinolinsäureanhydrid mit einem Indol der Formel (II) unter Bildung eines isomeren Gemisch aus Ketosäuren .der Formel (III) umgesetzt.
909814/1017
Stufe 2
COOH
. und/ oder (III)
Schließlich wird die gewünschte chromogene PyridinverMndung der Formel (I) durch Kondensation der Ketosäuren der Formel (III) mit einem aromatischen Amin der Formel (IV) und Alkalischmachen des entstehenden Reaktionsgemisches erhalten.
9098U/1017
Stufe
co ο co
ik « HOOC Rl
(ra)
(IV)
(I)
In den obigen Formeln (II), (ill) und (IV) besitzen R1, R2, R-5, R^" und R5 die bei der Formel (I) gegebenen Bedeutungen. In der Vergangenheit wurden die Ketosäuren, die für die Umsetzung mit dein aromatischen Amin bei der letzten Stufe des Verfahrens verwendet wurden, immer aus dem Reaktionsgemisch zuvor entfernt, d.h. bei der zweiten Stufe des Verfahrens. In jedem der in der Literatur beschriebenen Fälle werden die Ketosäuren durch Abfiltrieren isoliert, gut gewaschen und sogar umkristallisiert, um eine Verbindung in im wesentlichen unverschmutztem oder reinem Zustand zu erhalten. Erst dann werden die Ketosäuren mit dem aromatischen Amin kondensiert.
Die Gesamtausbeute bei diesem Verfahren kann bis zu 48%, bezogen auf die Chinolinsäure,betragen. Jedoch sind bei den oben erwähnten, bekannten Verfahren die Ausbeuten für die zweite und dritte Stufe allein und getrennt nur etwa 48% bzw. 58Ja, was eine Gesamtausbeute von 28%, bezogen auf das Chinolinsäureanhydrid, ergibt, \feuxi die Ausbeute für die erste Stufe in Betracht gezogen wird, wird die Ausbeute von 28% noch tiefer liegen. Die Gesamtausbeuten der chromogenen Pyridinverbindungen der Formel (I) sind somit sehr niedrig, wenn solche Verbindungen nach dem obigen Verfahren hergestellt werden.
Es wurde nun gefunden, daß eine wesentlich bessere Gesamtausbeute aus Chinolinsäureanhydrid (und Chinolinsäure) für die chromogene Pyridinverbindung der Formel (I) erhalten werden kann, wenn das oben erwähnte, bekannte Verfahren ohne Entfernung der Ketosäuren der Formel (III) aus dem Reaktionsgemisch der Stufe 2 und bevorzugt ohne Entfernung des Chinolinsäureanhydrids aus dem Reaktionsgemisch der Stufe 1 durchgeführt wird. Das entstehende Verfahren ist besonders dazu geeignet, daß es in einem einzigen Reaktor und ebenfalls kontinuierlich durchgeführt wird. Dadurch wird ein einfacheres
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Verfahren möglich, und die Reaktionszeit wird verkürzt,und im Gegensatz zu dem oben beschriebenen, bekannten Verfahren, bei dem nach jeder Stufe die Zwischenprodukte tatsächlich aus den Reaktionsgemischen der Stufen 1 und 2 entfernt werden und dann gewaschen und in einigen Fällen umkristallisiert werden, ist dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel (I), wie zuvor definiert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Chinolinsäureanhydrid mit einer Indolverbindung der Formel (II), wie zuvor definiert, unter Bildung eines isomeren Gemisches aus Ketosäuren der Formel (III), wie zuvor definiert, umsetzt und dann ohne Entfernung der Ketosäuren aus dem Reaktionsgemisch diese mit einer aromatischen Aminoverbindung der Formel (IV), wie zuvor definiert, umsetzt und den pH-Wert des entstehenden Reaktionsgemisches auf mindestens 8 einstellt.
Die Umsetzung zwischen dem Chinolinsäureanhydrid und der Indolverbindung der Formel (II) wird optimal bei einer Temperatur von etwa 65 bis 750C durchgeführt. Unter etwa 650C tritt ein zweiphasiges Gemisch auf, wohingegen über dieser Temperatur eine Lösung erhalten wird, in der die Reaktion schnell abläuft. Über 750C kann eine nachteilige Menge an ~ Nebenprodukten gebildet werden.
Im allgemeinen ist die Indolverbindung der. Formel (II) im Überschuß vorhanden, und die Umsetzung mit Chinolinsäureanhydrid wird während etwa 3 Stunden durchgeführt.
Die Umsetzung zwischen den nichtisolierten Ketosäuren der Formel (III) und der aromatischen Aminoverbindung der Formel (IV)· wird optimal bei einer Temperatur von etwa 45 bis 55°C, z.B. 500C, durchgeführt. Unter 450C ist.die Reaktionsgeschwindigkeit zu langsam, und über 55°C können die Keto-
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säuren unter Bildung unerwünschter Nebenprodukte gespalten werden.
Die Reaktion mit den nichtisolierten Ketosäuren der Formel (III) wird vorteilhafterweise in Anwesenheit von Essigsäureanhydrid und während einer Zeit von etwa 4 Stunden durchgeführt.
Die Einstellung des pH-Wertes des entstehenden Reaktionsgemisches auf mindestens 8, d.h. auf die alkalische Seite, wird bevorzugt mit Natriumhydroxid durchgeführt, das irgendwelches vorhandenes Essigsäureanhydrid hydrolysiert und die Bildung des Lactonrings der chromogenen Pyridinverbindung der Formel (I) erlaubt. Gegebenenfalls kann das Reaktionsgemisch zuerst mit Wasser verdünnt werden.
Durch die Einstellung des pH-Wertes auf mindestens 8 fällt die gewünschte Verbindung der Formel (I) aus, die dann aus dem Reaktionsgemisch durch Filtration entfernt werden kann, um z.B. irgendwelches Natriumacetat zu entfernen, und die dann zur Entfernung anderer Verunreinigungen gewaschen werden kann. Beispielsweise kann ein Waschen mit einem geeigneten Kohlenwasserstoff zur Entfernung von nichtumgesetztem aromatischem Amin der Formel (IV) durchgeführt werden, während ein Waschen mit Wasser-Alkanol mit geeigneten Verhältnissen zur Entfernung stark gefärbter, unerwünschter Nebenprodukte verwendet werden kann. Das verwendete Alkanol ist bevorzugt Methanol, Äthanol oder Isopropanol und kann in Verhältnissen von 30 bis 50?£ in Wasser verwendet werden. Jedoch kann irgendein Anteil verwendet werden, solange man damit die gefärbten Nebenprodukte entfernen kann, ohne daß überschüssige Mengen an Pyridinverbindung der Formel (i) aufgelöst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt weiterhin die Möglichkeit, daß ein Waschen der Ketosäuren, wie ein Waschen
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in einem Siphon, mit Benzol oder Chlorbenzol durchgeführt wird. Ein solches Vorgehen ist in der Tat von Vorteil, da dadurch irgendwelche überschüssige Indolverbindung der Formel (II) entfernt wird, die dann wie der gewonnen v/erden kann, und weiterhin irgendwelche nützlichen chromogenen Bisindolylpyridinverbindungen der Formel (V)
worin R und R die für Formel (I) gegebenen Definitionen besitzen, die als Nebenprodukte erzeugt werden können,isoliert werden können. Wenn die überschüssige Indolverbindung der Formel (II) nicht entfernt wird, kann sie bei der nachfolgenden Stufe des Verfahrens mit den isomeren Ketosäuren der Formel (III) bei der Reaktion mit dem aromatischen Amin der Formel (IV) konkurrieren. Eine Mitverwendung bei dem Verfahren einer Waschstufe der Ketosäuren der Formel (III) ergibt eine noch größere Verbesserung der Gesamtausbeute und ermöglicht weiterhin eine geeignete Entfernung des chromogenen Nebenproduktes .
Eines der Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren, das Chinolinsäureanhydrid, kann durch Umsetzung zwischen im Handel erhältlicher Chinolinsäure und Essigsäureanhydrid entsprechend der ersten Stufe des bekannten Verfahrens gebildet werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß das entstehende Chinolinsäureanhydrid nicht aus dem Reaktionsgemisch vor der darauf folgenden Reaktion mit einer Indolverbindung der Formel (II) entfernt wird.
Die Herstellung des Chinolinsäureanhydrids wird zweckdienlich bei einer Temperatur von etwa 120 bis 1300C durchge-
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führt. Die Reaktion verläuft unter 1200C nicht mit zufriedenstellender Reaktionsgeschwindigkeit, wohingegen eine obere Grenze von 1300C wegen der Tatsache geeignet ist, daß der Siedepunkt von Essigsäureanhydrid bei 14O°C erreicht wird.
Bevorzugt wird Essigsäureanhydrid im Überschuß über die Chinolinsäure verwendet, und die zur Beendigung der Reaktion erforderliche Zeit beträgt im allgemeinen 10 bis 20 Minuten.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Möglichkeit, das entstehende Chinolinsäureanhydrid, insbesondere mit Tetrachlorkohlenstoff in einem Siphon, zu waschen, um irgendwelche Essigsäure und nichtumgesetztes Essigsäureanhydrid zu entfernen. Die Entfernung der letzteren Verbindung kann bevorzugt sein, da ihre Anwesenheit bei der nächsten Reaktionsstufe die Herstellung einer größeren Menge an chromogener Bis-indolylpyridinverbindung der Formel (V) erleichtert.
Die chromogene Pyridinverbindung der Formel (I), die
bevorzugt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
12^4 wird, sind solche, worin R , R , R^ und R Methyl oder Äthyl
6
bedeuten und R für Methyl, Methoxy oder Athoxy steht. Die am
2 3 4-meisten bevorzugte Verbindung ist die, worin R , R und R Je Äthyl bedeuten,- R für Methyl steht und R Äthoxy bedeutet.
Die Verbindungen der Formel (I) können im allgemeinen als Gemisch der erhaltenen Isomeren verwendet werden, und zwar als farbbildende Komponenten in kohlefreiem Kopierpapier und anderen Aufzeichnungsmaterialien. Systeme solche Komponenten sind gut bekannt und werden z.B. in den US-PSen 3 775 424, 3 853 869 und 3 627 581 beschrieben, und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen können als farblose, chromogene Verbindungen in solchen Systemen verwendet werden.
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Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Sofern nicht anders angegeben, sind die Prozentgehalte darin durch das Gewicht ausgedrückt.
Beispiel
In einen 100 ml Rundkolben gibt man 5,01 g (0,03 Mol) 2,3-Pyridindicarbonsäure (Chinolinsäure) und 9 ml (0,06 Mol) Essigsäureanhydrid; nach 20minütigem Erhitzen bei 120 bis 1300C wird eine klare Lösung erhalten. Nach dem Abkühlen werden, sobald die Kristallisation beginnt, 60 ml CCl^ zugegeben. Das Gemisch aus CCl^, Essigsäureanhydrid und Essigsäure wird mit einem Siphon abgetrennt. Man wäscht weitere drei Male mit CCl^ (jeweils 10 ml).
Zu dem Feststoff in dem Reaktionskolben gibt man 6,88 g (0,0433 Mol) i-Äthyl-2-methylindol. Das Gemisch wird 3 h bei 65 bis 700C gehalten. Während dieser Zeit liegt ein rührbares Gemisch aus Feststoff und Flüssigkeit vor. Zu dem gekühlten Reaktionsgemisch gibt man 50 ml Benzol (oder Chlorbenzol) . Das Benzol und die löslichen Komponenten werden mit einem Siphon entfernt und dann wird zwei weitere Male mit 15 ml gewaschen.
Zu den in dem Reaktionskolben verbleibenden Ketosäuren gibt man 4,63 g (0,0240 Mol) Ν,Ν-Diäthyl-m-phenetidin und 32 ml Essigsäureanhydrid. Nach 4 h bei 55°C wird die Reaktionsaufschlämmung zu 28 g Natriumhydroxid in 250 ml Wasser gegossen. Das ausgefällte Produkt wird 1 h bei 500C gerührt. Das Produkt wird abfiltriert und dann mehrere Male mit Wasser, 20 ml 30%igem Methanol-Wasser und schließlich mit 15 ml Petroläther (60 bis 1100C) gewaschen. Die Gesamtausbeute an isomeren, chromogenen Verbindungen, d.h. 7-(1-Äthyl-2-methylindol-3-yl)-7-(4-diäthylamino-2-äthoxyphenyl)-5,7-dihydrofuro[3.4-b]pyridin-5-on und 5-(1-Äthyl-2-methylindol-
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3-yl)-5-(4-diäthylamino-2-äthoxyphenyl)-5,7-dihydrofuro-[3.4-b]pyridin-7-on, beträgt 74%, bezogen auf die Menge an als Ausgangsraaterial verwendeter Pyridin~2,3-dicarbonsäure. Das Verhältnis der Isomeren in dem Produkt beträgt etwa 20:1. Weiterhin wird die Gesamtausbeute aus 2,3-Pyridindicarbonsäureanhydrid experimentell bestimmt. Sie beträgt etwa 86%, und die isolierte Ausbeute an Bis-indolylpyridinverbindung, die als Nebenprodukt gebildet wurde, beträgt 7,8%.
Ende der Beschreibung.
8098U/1017

Claims (15)

  1. Patentanwälte
    EWEMT
    Dipl.-Inc. H. Ve:cκ-\γανν, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 2842263
    8000 MÖNCHEN S6, DEN
    POSTFACH 860 820
    MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
    Patentansprüche
    f λ) Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I)
    und/oder
    worin
    R , R , R-^ und R gleich oder unterschiedlich sind und je ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeuten und
    R^' ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet,
    &098U/1017
    dadurch gekennzeichnet, daß man Chinolinsäureanhydrid mit einer Indo!verbindung der Formel (II)
    (II)
    1 ρ
    worin R und R die oben gegebenen Bedeutungen besitzen, unter Bildung eines isomeren Gemischen von Ketosäuren der Formel (III)
    COOH
    und/oder
    (in)
    1 2
    worin R und R die oben gegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt und dann ohne Entfernung der Keto säuren aus dem Reaktionsgemisch diese mit einer aromatischen Aminoverbindung der Formel (IV)
    (IV)
    umsetzt, worin
    9098U/1017
    3 4 5
    R , R und R die oben gegebenen Bedeutungen besitzen, und den pH-Wert des entstehenden Reaktionsgemisches auf mindestens 8 einstellt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chinolinsäureanhydrid mit der Indolverbindung der Formel (II) bei einer Temperatur von 65 bis 750C umgesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketosäuren der Formel (III) mit der aromatischen Aminoverbindung der Formel (IV) bei einer Temperatur von 45 bis 55°C umgesetzt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit von Essigsäureanhydrid durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des pH-Wertes mit Natriumhydroxid durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketosäuren der Formel (ΙΙΓ) in einem Siphon mit Benzol oder Chlorbenzol vor der Umsetzung mit der aromatischen Aminoverbindung der Formel (IV) gewaschen werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Chinolinsäureanhydrid durch Umsetzung zwischen Chinolinsäure und Essigsäureanhydrid gebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgende Umsetzung mit der Indolverbindung der
    9098U/1017
    Formel (II) ohne Entfernung des Chinolinsäureanhydrids aus dem Reaktionsgemisch von Anspruch 7 durchgeführt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur von 120 bis 130°C durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Chinolinsäureanhydrid in einem Siphon mit Tetrachlorkohlenstoff vor der Umsetzung mit der Indolverbindung der Formel (II) gewaschen wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem einzigen Reaktor durchgeführt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuierlich durchgeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    1 2 ^ 4 dadurch gekennzeichnet, daß R , R , R^ und R Methyl oder
    5
    Äthyl bedeuten und daß R für Methyl, Methoxy oder Athoxy
    steht.
  14. 14. Aufzeichnungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es in seinem farbreaktiven System eine Verbindung der Formel (I) enthält, die gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.
  15. 15. Verbindung der Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis hergestellt worden ist.
    9098U/1017
DE19782842263 1977-09-29 1978-09-28 Herstellung chromogener pyridinverbindungen Granted DE2842263A1 (de)

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