DE515991C

DE515991C - Verfahren zur Darstellung von 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsaeurenitril und dessen Abkoemmlingen

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Publication number: DE515991C
Application number: DESCH81405D
Authority: DE
Original assignee: GEORG SCHROETER DR
Current assignee: GEORG SCHROETER DR
Priority date: 1927-01-18
Filing date: 1927-01-18
Publication date: 1931-02-06

Description

Verfahren zur Darstellung von 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitril und dessen Abkömmlingen Die 2, 4-Dioxy-6-halogenpyridin-3-carbonsäurenitrile, welche sich durch freiwillige Kondensation von Halogeniden der Cyanessigsäure bilden (vgl. auch Patent 453 36s), sind nach den Angaben des Schrifttums sehr widerstandsfähig gegen die Einwirkung von z. B. Alkalien, wie Natronlauge oder Ammoniak.
Es wurde nun gefunden, daß in nicht stark alkalischen Medien diese Haftfestigkeit erheblich herabgemindert wird, und ferner, daß die Lockerung der Halogenbindung eine noch viel stärkere ist, wenn das Pyridinderivat durch N-Alkylierung in die desmotrope Pyridonform umgelagert wird.
Behandelt man z. B. die Lösung des 2, 4-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitrils in verdünnten Säuren mit Metallen, wie Zinkstaub, so wird das Chloratom glatt durch Wasserstoff ersetzt, und es entsteht 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitril, oder läßt man Anilin, Piperidin usw. auf 2, 4-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitril mit oder ohne Zusatz von Essigsäure einwirken, so entsteht glatt 2, 4 Dioxy-6-phenylamino-, -piperidino-usw.-pyridin-3-carbonsäurenitril.
Behandelt man ferner das 2, 4-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitril in alkalischer Lösung mit genau z Mol. eines Alkylierungsmittels, wie Dimethylsulfat, bei einer 50' nicht übersteigenden Temperatur, so entsteht x-Methyl-4-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitril dessen Zusammensetzung daraus hervorgeht, daß beim Erwärmen mit wässeriger jodwasserstoffsäure kein Methyljodid abgespalten wird, also keine Methoxylgruppe im Molekül vorhanden ist. Wendet man bei der Methylierung einen Überschuß von Dimethylsulfat an, so entsteht zum Teil eine in Alkali unlösliche Verbindung, die sich als =-Methyl-4-methoxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitril erweist, auch durch weiteres Methylieren des abgeschiedenen z-Methyl-4-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitrils gewonnen werden kann, bei der Zeiselbestimmung nur eine Methoxylgruppe ergibt und deren Zusammensetzung auch daraus hervorgeht, daß ihre Lösung in verdünnten Säuren beim Behandeln mit Metallen, wie Zinkstaub, unter Ersatz des Chloratoms durch Wasserstoff das Pflanzenalkaloid Ricinin ergibt, dessen Struktur feststeht.
In diesen somit in die oc-Pyridonforrn umgelagerten Derivaten des 2, q. Dioxy-6-halogenpyridin-3-carbonsäurenitrils ist das Halogen nicht nur in sauren und schwach alkalischen, sondern auch in stärker alkalischen Medien leicht durch andere Substituenten ersetzbar; z.B. liefert das i-Methyl-q.-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitril bei kurzem Kochen mit Natronlaugeglatti-Methyl-4, 6-dioxy-2-pyridon-3-carbonsäurenitril, mit Alkalisulfhydraten wird das Chloratom durch die Sulfhydratgruppe (S H), durch Erwärmen mit Ammoniak durch die leicht abspaltbare Aminogruppe ersetzt usw.
Hierzu ist zu bemerken, daß Schroeter und Seidler (vgl. Journ. f. prakt. Chem. N. F. Bd. io5, S. 175) aus DiQxychlorpyridincarbonsäurenitril durch Behandlung mit Dimethylsulfat unter nicht genau angegebenen Bedingungen, jedenfalls aber mit einem Uberschuß von Dimethylsulfat (1,5 g Chlornitril mit 2,25 g Dimethylsulfat, Theorie: z,5 Teile zu 1,15 Teilen), eine Verbindung erhalten haben, für die sie die Formeln angaben. Die physikalischen und analytischen Daten sind a. a. 0. nicht genau, besonders liegt analytisch nur eine Titration vor, während in dieser an feineren Isomerien reichen Substanzgruppe nur eine eingehende chemische, analytische und physikalische Charakterisierung den Identitätsnachweis und die Einheitlichkeit von Verbindungen gewährleistet. Jedenfalls ist sicher, daß zur Herstellung des oben beschriebenen und seiner Zusammensetzung nach völlig gesicherten i-Methyl-q.-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitrils ein Überschuß von Dimethylsulfat nicht notwendig ist, vielmehr ein solcher Überschuß bereits einen Teil des N-Methylderivates weitermethyliert. Auch wenn das obenerwähnte 2, 4.-Dioxypyridin-2-carbonsäurenitril mit zunächst genau i Mol. Dimethylsulfat methyliert wird, liefert es das entsprechende N-methylierte a-Pyridonderivat, dessen Zusammensetzung daraus hervorgeht, daß es identisch ist mit der aus dem Pflanzenalkaloid Ricinin durch Verseifen erhaltenen Ricininsäure, und daß es bei weiterer Methylierung in dieses Alkaloid selber übergeht. Durch diese Auffindung der Substituierbarkeit des Halogenatoms in den 2, 4.-Dioxy-6-halogenpyridin-2-carbonsäurenitrilen ergeben sich also einfache Verfahren, um von jenen synthetischen Produkten zu andersartig und einfacher sub-' stituierten Abkömmlingen des I, 3-Dioxypyridins bzw. der entsprechenden Oxypyridone zu gelangen, die teils als Naturprodukte (Ricinin), teils als Zwischenprodukte zur Herstellung von Arzneistoffen, Reizstoffen, Giftstoffen, Farbstoffen wichtig sind und technische Verwendung finden. Beispiel I i Teil 2, 4.-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitril wird in 3o Teilen 2n-Schwefelsäure heiß gelöst und mit i Teil Zinkstaub gekocht. Nachdem das Zink in Lösung gegangen und damit die Reaktion beendet ist, kristallisiert beim Erkalten 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitril mit i Mol. Kristallwasser in farblosen langen, seidenglänzenden Nadeln aus. Es zersetzt sich beim Erhitzen auf höhere Temperatur, zeigt daher keinen Schmelzpunkt, titriert sich scharf als einbasische Säure, ist in heißem Wasser ziemlich leicht, in kaltem schwer löslich. In konzentrierter Schwefelsäure löst es sich leicht; wird die schwefelsaure Lösung mit Natriumnitrit versetzt, so entwickelt sich Stickstoff, und beim Verdünnen fällt 2, q.-Dioxypyridin-3-carbonsäure aus, die sich einbasisch titriert, beim Erhitzen unter C 02-Abspaltung schmilzt, dabei das bekannte 2, q.-Dioxypyridin, F. 265', bildend. Letzteres ist durch ein Pikrat, F.187 °, charakterisiert. Beispiel 2 i Teil 2, 4.-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitril wird mit i Teil Anilin in Eisessig gelöst und gekocht. Beim Versetzen mit Wasser kristallisiert 2, 4-Dioxy-6-phenylaminopyridin-3-carbonsäurenitril in gelblichen Nadeln aus, die nach Umkristallisieren z. B. aus 5o°/oigem Alkohol bei 265' unter Zersetzung schmelzen. Die sauren Eigenschaften sind in diesem Dioxypyridinderivat stark abgeschwächt, jedoch titriert es sich in alkoholischer Lösung mit alkoholischer Lauge noch als einbasische Säure. Wird dieses Produkt mit überschüssigem unverdünntem Anilin erwärmt, so tritt ein zweiter Anilinrest in das Molekül ein, es entsteht 4, 6-Bisphenylamino-2-oxypyridin-3-carbonsäurenitril, das nach Umkristallisieren aus Anilin bei 2q.¢,5 'schmilzt und auch aus Dioxychlorpyridincarbonsäurenitril unmittelbar durch Erwärmen mit Anilin gewonnen werden kann. Die Anilinreste sind in diesen Produkten sehr fest gebunden. Beispiel 3 i Teil Dioxychlorpyridincarbonsäurenitril wird mit i Teil Piperidin erwärmt. Die Schmelze löst sich klar in Wasser und scheidet beim Stehen, schneller beim Versetzen mit Mineralsäuren 2, 4-Dioxy-6-piperidinopyridin-3-carbonsäurenitril in quantitativer Ausbeute ab, das nach Umkristallisieren aus Ameisensäure farblose Kristalle mit i Mol. Kristallwasser, F. 26o' unter Zersetzung, bildet und sich auch in wässeriger Lösung scharf als einbasische Säure titriert. Beispiel 4 ioo Teile 2, 4-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitril werden im sechsfachen Volum 8 °/oiger Natronlauge gelöst und bei gelinder, 50° nicht übersteigender Temperatur mit 77 Teilen Dimethylsulfat versetzt. Nach Auflösung des letzteren wird die Lösung mit Mineralsäure gefällt, worauf sich i-Methyl-4-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-carbonsäurenitril ausscheidet, das nach Umkristallisieren aus Eisessig bei 2q9° unter Zersetzung schmilzt. Diese Verbindung liefert beim Kochen mit Jodwasserstoffsäure kein Methyljodid, enthält also keine Methoxylgruppe; sie liefert bei Reduktion mit Zinkstaub in saurer Lösung eine chlorfreie Säure, die sich identisch erweist mit Ricininsäure die aus dem Alkaloid Ricinin, wie bekannt, durch Verseifen der Methoxylgruppe entsteht. Auch liefert dieses N-Methyloxychlorpyridoncarbonsäurenitril durch weitere Methylierung i-Methyl-4-methoxy-6 -chlor-2 -pyridon-3 -carbonsäurenitril, welches bei der Zeiselbestimmung nur eine Methoxylgruppe ergibt und durch Reduktion mit Zinkstaub in saurer Lösung das Alkaloid Ricinin liefert, das sich in jeder Beziehung mit dem Naturprodukt identisch erweist. Letzteres kann synthetisch auch dadurch gewonnen werden, daß das gemäß Beispiel x erhaltene a, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitril zweimaliger Methylierung mit Dimethylsulfat unterworfen wird. Es kann also keinem Zweifel unterliegen, daß bei dem angegebenen Verfahren der Alkylierung diese Dioxypyridinderivate in den desmotropen oc-Pyridinformen reagieren, wodurch auch ihre sonstige Umsetzungsfähigkeit beeinflußt wird. Bewirkt man die Alkylierung des 2, 4-Dioxy-6-chlorpyridin-3-carbonsäurenitrüs oder des 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitrils mit höher homologen Alkylierungsmitteln, wie Diäthylsulfat, oder den Halogeniden des Propyl-, Isopropyl-, Butyl- oder Amylalkohols, so erhält man nach gleichem Verfahren wie oben Homologe des Ricinins : i-Methyl-4-äthoxy-2-pyridon-3-carbonsäurenitril schmilzt bei 138 bis 139' (Hg C12-Verbindung, F. i29 bis 130'), i - Methyl - 4 - propyloxy - 2 - pyridon -3 - carbon -säurenitril schmilzt bei 123 bis 12q.° (Hg C12-Verbindung, F. i29 bis 1301 i-Methyl-4-isopropyloxy-2-pyridon-3-carbonsäurenitril schmilzt bei 13o bis 131' (HgC12-Verbindung, F. 115 bis 116'), i-Methyl-4-butyloxy-2-pyridon-3-carbonsäurenitril schmilzt bei i12 bis 113', i-Methyl-4 - amyloxy - 2 - pyridon - 3 - carbonsäurenitril schmilzt bei i3o bis 131'. Beispiel 5 io Teile i-Methyl-4-oxy-6-chlor-2-pyridon-2-carbonsäurenitril werden in 6o Volumteilen 3 n-Natronlauge gelöst und einige Zeit gekocht; beim Ansäuern fallen g Teile z-Methyl-4, 6-dioxY-2-pyridOn-3-carbonsäurenitril . aus, das nach Umkristallisieren aus Wasser unter Zersetzung schmilzt. Es titriert sich scharf als zweibasische Säure mit Natronlauge und Phenolphthalein. Wird die Lösung in Ammoniak erwärmt, so färbt sie sich blauviolett bis indigoblau, indem sich eine leicht dissoziierende blaue Ammoniakverbindung bildet. Beim Kochen mit Ameisensäure oder Behandeln mit Formaldehyd lösung entstehen leicht lösliche, ungemein stark grün fluoreszierende (stärker als Fluorescein), Wolle und Seide schön orange färbende Farbstoffe. Die gleiche Dioxyverbindung entsteht auch, wenn das N-Methyloxychlorpyridoncarbonsäurenitril mit Ammoniak in essigsaurer Lösung gekocht und die zunächst entstehende Äminoverbindung durch Behandlung mit Mineralsäuren zerlegt wird. Beispiel 6 ro Teile r-Methyl-4-oxy-6-chlor-2-pyridon-3-ca.rbonsäurenitril werden in z Äquivalent 2n-Natronlauge gelöst und mit 35 Volumteilen einer zo °/oigen Natriumsulfhydratlösung gekocht, auch hier wird das Chlor quantitativ als Chlornatrium abgespalten, und es entsteht das beim Erhitzen ohne scharfen Schmelzpunkt allmählich verkohlende i-Methyl-4-oxy-6-mercapto-2-pyridon-3-carbonsäurenitril das sich gleichfalls als zweibasische Säure titriert und dadurch ausgezeichnet ist, daß es in alkalischer Lösung mit monochloressigsaurem Natrium das schwerer lösliche Natriumsalz des x-Methyl-4-oxy- 6 -thioglykolsäure -2 -pyridon-3-carbonsäurenitrüs ausscheidet, dessen Methylester bei 196' schmilzt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Darstellung von 2, 4-Dioxypyridin-3-carbonsäurenitrü und dessen Abkömmlingen,. dadurch gekennzeichnet, daß man das Halogenatom der 2, 4-Dioxy-6-halogenpyridin-3-carbonsäurenitrile in saurer Lösung oder in nicht stark alkalischen Medien nach bekannten Methoden durch andere Substituenten, wie Wasserstoff oder substituierte Aminogruppen, ersetzt oder die 2, 4-Dioxy-6-halogenpyridin-3-carbonsäurenitrile zunächst durch Behandlung mit z Molekül. eines Alkylierungsmittels in die N-alkylierte Pyridonform nmIagert und alsdann das Halogen nach bekannten Methoden durch andere Substituenten, wie Wasserstoff, die Hydroxyl-, die Sulfhydryl-, die Aminogruppe und substituierte Aminogruppen, ersetzt.