DE3910648A1

DE3910648A1 - Verfahren zur herstellung von 2-nitrobrombenzaldehyden sowie von 6,6'-dibromindigo

Info

Publication number: DE3910648A1
Application number: DE19893910648
Authority: DE
Inventors: Hans Jakob Prof Dr Gerlach
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1989-04-01
Filing date: 1989-04-01
Publication date: 1990-10-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 2-Nitrobrombenzaldehyden durch Umsetzung von Dibromnitrobenzolen zunächst mit Phenyllithium oder Butyllithium und anschließend mit einem Formamidderivat sowie ein Verfahren zur Herstellung von 6,6′-Dibromindigo durch Addition von Nitromethan an 2-Nitro-4-brombenzaldehyd und anschließender Behandlung des Additionsproduktes mit einem Reduktionsmittel.

2-Nitrobrombenzaldehyd dient als Ausgangsprodukt für die Herstellung von 6,6′-Dibromindigo, dem klassischen Purpur (Educ. Chem. Vol. 16, S. 144 und 145, 1979). Der Aldehyd wird dort in sehr aufwendiger Weise aus p-Toluidin in vierstufiger Synthese hergestellt. Die weitere Umsetzung zu 6,6′-Dibromindigo erfolgt mit Aceton in alkalischem Milieu, wobei die Ausbeute unbefriedigend ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein neues Verfahren zur Herstellung von 2-Nitrobrombenzaldehyden, insbesondere von 2-Nitro-4-brombenzaldehyd, sowie ein neues Verfahren zur Herstellung von 6,6′-Dibromindigo, ausgehend von 2-Nitro-4-brombenzaldehyd bereitzustellen, wobei die jeweiligen Zielprodukte in guter Ausbeute und in einfacher Weise anfallen sollten.

Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von 2-Nitrobrombenzaldehyden der Formel I

in der einer der beiden Reste R¹ und R² Wasserstoff und der andere Brom bedeutet, vorteilhaft gelingt, wenn man ein Nitrobrombenzol der Formel II

in der R¹ und R² jeweils die obengenannte Bedeutung besitzen, in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei einer Temperatur von -110 bis -70°C mit Phenyllithium oder Butyllithium behandelt und anschließend bei einer Temperatur von -80 bis -70°C mit einem Formamidderivat der Formel III

in der R³ Methyl oder Phenyl bedeutet, umsetzt.

Als Ausgangsprodukt für das neue Verfahren dient 2,5-Dibromnitrobenzol der Formel IIa

oder 2,4-Dibromnitrobenzol der Formel IIb

Bei beiden Komponenten handelt es sich um an sich bekannte Verbindungen, die durch Nitrieren von 1,3- oder 1,4-Dibrombenzol erhältlich sind (J. Chem. Soc. Perkin Trans. II 1976, S. 1089 bis 1100).

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der 2-Nitrobrombenzaldehyde wird zweckmäßig so durchgeführt, daß man zunächst eine Lösung des Nitrobrombenzols der Formel II in einem inerten organischen Lösungsmittel bereitet. Als inerte organische Lösungsmittel kommen z. B. Ether, wie Diethylether, Methyl-tert-butylether, Ethylenglykoldimethylether, Tetrahydrofuran oder Dioxan oder in Betracht.

Diese Lösung wird dann, zweckmäßig unter Schutzgasatmosphäre, z. B. unter Stickstoff, auf eine Temperatur von -110 bis -70°C, vorzugsweise -110 bis -100°C, und insbesondere -110 bis -105°C, abgekühlt und mit Phenyllithium oder Butyllithium versetzt. Die Zugabe von Phenyllithium oder Butyllithium erfolgt üblicherweise als Suspension in Hexan oder in einem Gemisch aus Benzol und Diethylether. Solche Suspensionen sind handelsüblich. Die Verwendung von Phenyllithium ist bevorzugt.

Im allgemeinen verwendet man Nitrobrombenzol II und organische Lithiumverbindungen im Molverhältnis von 1 : 1,1 bis 1 : 1,15.

Nach einer Nachrührphase von ca. 15 bis 25 Stunden/Minuten bei der obengenannten Temperatur wird anschließend das Formamidderivat der Formel III zugegeben und danach ca. 20 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von -80 bis -70°C, vorzugsweise -78 bis -75°C nachgerührt.

Je Mol Nitrobrombenzol werden dabei üblicherweise 4 bis 5 Mol des Formamidderivats III zugesetzt.

Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch angesäuert, z. B. mit verdünnter Schwefelsäure oder verdünnter Salzsäure, und auf Raumtemperatur gebracht. Danach wird ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel, z. B. Toluol, zugegeben und das Volumen des Reaktionsgemisches unter vermindertem Druck eingeengt. Nach Waschen mit Wasser wird die organische Phase getrocknet und von Lösungsmittel befreit, wobei der 2-Nitrobenzaldehyd I in festem Aggregatzustand anfällt und gegebenenfalls noch durch Umkristallisieren gereinigt werden kann.

Das neue Verfahren liefert die 2-Nitrobrombenzaldehyde in einfacher Weise und in guter Ausbeute. Bei den 2-Nitrobrombenzaldehyden der Formel I handelt es sich um wichtige Zwischenprodukte für die Synthese von Farbstoffen oder Wirkstoffen. Insbesondere 2-Nitro-4-brombenzaldehyd ist ein wertvolles Zwischenprodukt für die Herstellung von Purpur.

Es wurde weiterhin gefunden, daß man 6,6′-Dibromindigo der Formel IV

ausgehend von 2-Nitro-4-brombenzaldehyd vorteilhaft erhält, wenn man Nitromethan in Gegenwart einer Base an 2-Nitro-4-brombenzaldehyd addiert und das Additionsprodukt anschließend mit einem Reduktionsmittel behandelt.

Die Herstellung von 6,6′-Dibromindigo erfolgt zweckmäßig so, daß man den 2-Nitro-4-brombenzaldehyd der Formel Ia

zusammen mit Nitromethan in einem inerten organischen Lösungsmittel, z. B. in einem Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol oder Butanol, vorlegt und bei einer Temperatur von 0 bis 5°C eine Base zugibt. Geeignete Basen sind z. B. Alkalialkanolate, insbesondere Natriumalkanolate, wie Natriummethanolat oder Natriumethanolat. Die Zugabe der Base erfolgt zweckmäßig als Lösung, wobei als Lösungsmittel vorteilhaft der der Base zugrundeliegende Alkohol dient.

Nach einer Nachrührphase von ca. 20 Minuten bei einer Temperatur von ca. 0°C und ca. 50 Minuten bei einer Temperatur von ca. 20°C ist die Reaktion beendet und man kann das Additionsprodukt durch Absaugen und/oder Verdampfen des Lösungsmittels isolieren.

Das Molverhältnis von Nitromethan : 2-Nitro-4-brombenzaldehyd beträgt im allgemeinen 2,6 : 2 bis 3 : 2.

Je Mol 2-Nitro-4-brombenzaldehyd werden üblicherweise 2,6 bis 3 Mol Base zugegeben.

Das Additionsprodukt wird dann in wäßrig-alkalischem Milieu, z. B. in verdünnter Natronlauge oder verdünnter Kalilauge mit einem Reduktionsmittel, z. B. mit Natriumdithionit, bei einer Temperatur von 0 bis 15°C behandelt, wobei 6,6′-Dibromindigo als Feststoff aus dem Reaktionsmedium ausfällt und abgesaugt werden kann.

Im allgemeinen werden dabei 5,2 bis 6 Mol eines Reduktionsmittels, bezogen auf 1 Mol 2-Nitro-4-brombenzaldehyd verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert 6,6′-Dibromindigo auf einfache Weise in hoher Reinheit und guter Ausbeute. 6,6′-Dibromindigo, bei dem es sich, wie oben bereits ausgeführt, um den klassischen Purpur handelt, ist ein wertvoller Küpenfarbstoff.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

Eine Lösung von 1,492 g (5,31 mmol) 2,5-Dibromnitrobenzol in 100 ml Tetrahydrofuran wurde unter Stickstoff auf -105°C abgekühlt. Dann wurden innerhalb von 1 bis 2 Minuten aus einer Spritze 2,9 ml (5,8 mmol) 2 M Phenyllithium in Benzol/Ether (70 : 30) zugetropft und 25 Minuten bei -105°C gerührt. Anschließend wurden auf einmal 1,5 ml (20 mmol) N,N-Dimethylformamid zugegeben. Nach 30 Minuten Nachrühren bei -78°C wurden 10 ml 1 N Schwefelsäure zugegeben, das Kühlbad entfernt und das Gemisch im Wasserbad auf ca. 0°C erwärmt. Nach Zugabe von 100 ml Toluol wurde unter vermindertem Druck auf ca. 1/4 des ursprünglichen Volumens eingeengt, 200 ml Ether zugegeben und die Lösung dreimal mit 30 ml Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über Natriumsulfat getrocknet, unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand mit Cyclohexan/Essigsäureethylester (9 : 1) an 200 g Kieselgel chromatographiert. Man erhielt 1,130 g (92%) 2-Nitro-4-brombenzaldehyd (R_f=0,35).

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurden 2,88 g (10,25 mmol) 2,5-Dibromnitrobenzol, 5,8 ml (11,6 mmol) 2M Phenyllithium und 3 ml N,N-Dimethylformamid in 200 ml Tetrahydrofuran umgesetzt. Der Eindampfrückstand (2,4 g) wurde direkt aus Cyclohexan/Essigsäureethylester (9 : 1) umkristallisiert. Ausbeute: 2,14 g 2-Nitro-4-brombenzaldehyd in Form von gelbbraunen Kristallen (Fp. 95,3 bis 96,9°C).

Beispiel 3

Analog Beispiel 1 wurden 1,406 g (5,01 mmol) 2,5-Dibromnitrobenzol mit 3,6 ml (5,6 mmol) 1,55 M n-Butyllithium umgesetzt. Man erhielt 0,733 g (64%) 2-Nitro-4-brombenzaldehyd.

Beispiel 4

Analog Beispiel 1 wurden 1,446 g (5,15 mmol) 2,5-Dibromnitrobenzol und 2,9 ml/5,8 mmol 2M Phenyllithium bei einer Temperatur von -78°C (Dauer 10 Minuten) umgesetzt. Man erhielt 0,756 g (64%) 2-Nitro-4-brombenzaldehyd.

Beispiel 5

Analog Beispiel 1 wurden 1,44 g (5,13 mmol) 2,5-Dibromnitrobenzol mit 2,9 ml (5,8 mmol) 2M Phenyllithium und 1,5 ml (20 mmol) N,N-Dimethylformamid umgesetzt. Man erhielt 1,045 g (88%) 2-Nitro-4-brombenzaldehyd (R_f=0,40; Fp. 69,1 bis 70,8°C).

Beispiel 6

Zu einer auf 0°C abgekühlten Lösung von 460 mg (2,00 mmol) 2-Nitro-4-brombenzaldehyd und 0,14 ml (160 mg, 2,6 mmol) Nitromethan in 2,0 ml Methanol wurden unter Rühren innerhalb von 3 Minuten 1,30 ml (2,64 mmol) 2,03 M Natriummethanolat in Methanol getropft. Gegen Ende der Zugabe begann das gelbe Additionsprodukt auszukristallisieren. Nach 20 Minuten bei 0°C und weiteren 50 Minuten bei Raumtemperatur wurde das Gemisch unter vermindertem Druck bei 20°C eingedampft. Der Rückstand wurde in 8 ml 0,5 M Kalilauge gelöst, die Lösung auf 0°C gekühlt und innerhalb von 5 Minuten unter Rühren 1,12 g (5,6 mmol) Natriumdithionit (90 gew.-%ig) portionsweise zugegeben, so daß die Temperatur der Mischung 15°C nicht überstieg. Die Lösung färbte sich dunkel und es schied sich ein tiefvioletter Feststoff ab. Nach 10 Minuten Rühren wurde das Gemisch mit 15 ml Wasser in zwei Zentrifugengläser übergeführt und zentrifugiert. Der Niederschlag wurde zweimal mit 20 ml Wasser, dreimal mit 25 ml Ethanol und zweimal mit 20 ml Ether gewaschen und die Suspension jedesmal zentrifugiert. Ausbeute an 6,6′-Dibromindigo nach dem Trocknen im Hochvakuum: 278 mg (66%) - IR (KBr): =3380 cm⁻¹ (m), 1635 (vs), 1605 (vs), 1580 (s), 1440 (s), 1385 (m), 1310 (s), 1280 (m), 1245 (w), 1200 (m), 1160 (s), 1105 (w), 1080 ( m), 1040 (m), 900 (m). - MS (70 eV): m/z (%)=418 (50) [M⁺], 420 (100) [M⁺], 422 (50) [M⁺].

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 2-Nitrobrombenzaldehyden der Formel I in der einer der beiden Reste R¹ und R² Wasserstoff und der andere Brom bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Nitrobrombenzol der Formel II in der R¹ und R² jeweils die obengenannte Bedeutung besitzen, in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei einer Temperatur von -110 bis -70°C mit Phenyllithium oder Butyllithium behandelt und anschließend bei einer Temperatur von -80 bis -70°C mit einem Formamidderivat der Formel III in der R³ Methyl oder Phenyl bedeutet, umsetzt.

2. Verfahren zur Herstellung von 6,6′-Dibromindigo der Formel IV ausgehend von 2-Nitro-4-brombenzaldehyd, dadurch gekennzeichnet, daß man Nitromethan in Gegenwart einer Base an 2-Nitro-4-brombenzaldehyd addiert und das Additionsprodukt anschließend mit einem Reduktionsmittel behandelt.