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Verfahren zur katalytischen Reduktion von schwer reduzierbaren Verbindungen
Die katalytische Reduktion einer Reihe von organischen Verbindungen ist mit guten
Ausbeuten überhaupt nicht oder doch nur bei Verwendung großer Mengen Katalysator
durchführbar. Dies trifft beispielsweise zu für die katalytische Reduktion von Nitrilen
der a-Ketonsäuren (R - C O - C N) zu Aminen (R-CH2CH2-NH2 und R-CH(OH),CH2# N H2),
von Aroylessigesterri (Ar - C O - C H2 -C O O R) zu Hydrozimtsäureestern (Ar -C
H2 C H2 - C O O R) und von Estern der Mandelsäurenitrile (Ar - CH [00C - R] - CN)
zu (3-Aryläthylaminen.- Die letzte Reduktion ist allerdings von Hartung (vgl. Am.
Chem. S0c. 50 119281 S. 3370 bis 3374) mit zwei Estern des Mandelsäurenitrils
selbst durchgeführt worden. Die von Hartung benutzte Methode läßt sich jedoch nach
den Ergebnissen eigener Untersuchungen mit keinem guten Erfolg anwenden zur Reduktion
größerer Mengen solcher Derivate des Mandelsäurenitrils, die im aromatischen Rest
Methoxy- bzw. Methylendioxygruppen aufweisen. Es besitzen aber gerade die Reduktionsprodukte
solcher Nitrite praktische Bedeutung.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sowohl bei den angeführten Fällen als
auch bei sonstigen schwer durchführbaren Reduktionen sehr gute Ausbeuten an Reduktionsprodukt
erzielt werden, wenn man dafür sorgt, daß von der Lösung der zu reduzierenden Substanz
stets nur sehr kleine Mengen mit dem Katalysator zusammentreffen. Dies läßt sich
beispielsweise dadurch erreichen, daß man -die Lösung der zu reduzierenden Substanz
allmählich zutropft zu dem mit Wasserstoff behandelten Katalysator, der in dem gleichen
Lösungsmittel suspendiert ist, in dem sich die zu reduzierende Substanz gelöst befindet.
Dieser Suspension wird im Falle der Darstellung von Aminen. der allgemeinen Formel
Ar -CH,CH2-NH2 aus Mandelsäurenitrilen, aus Estern von Mandelsäurenitrilen und aus
Aroylcyaniden Schwefelsäure zugefügt, und zwar in nur kleiner Menge. Beispiele r.
Homopiperonylamin aus 3, q.-MethYlendi0xyacetylmandelsäurenitril Obiges Nitril läßt
sich nach den Angaben von Albert (B, 48, 471) mit sehr guter Ausbeute aus Piperonal
darstellen. 40 g dieses Nitrits werden in 2öo cms Eisessig gelöst. Diese Lösung
läßt man innerhalb von 3 Stunden zu einer Suspension von 2 g Palladiummohr in einem
Gemisch von zoo cm3 Eisessig und 2 cms konzentrierter Schwefelsäure zutropfen. Diese
Suspension wird unter Schütteln oder Rühren bei etwa o° mit Wasserstoff behandelt,
und zwar unter einem Druck von etwa 3 Atm. Während des Reduktionsvorganges
wird
aus einem zweiten Tropftrichter die dem entstehenden primären Amin äquivalente Menge
Schwefelsäure (versetzt mit Eisessig) zugetropft.
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Nach beendigter Reduktion wird im Filtrat des Katalysators die freie
Schwefelsäure durch die äquivalente Menge Pottasche neutralisiert, das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt und aus dem Rückstand das entstandene Amin in
der üblichen Weise isoliert. Das Amin siedet entsprechend den Angaben der Literatur
(vgl. Rosenmund, B. 43, 344, unter einem Druck von 2o mm bei i66° und ergibt ein
Chlorhydrat vom Schmelzpunkt zo8 bis 2o9°. Ausbeute etwa 861/o der Theorie.
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2. Homoveratrylamin aus 3, 4-Dimethoxyacetylmandelsäurenitril 3, 4-Dimethoxymandelsäurenitril
läßt sich durch Umsetzung der Bisulfitverbindung des Methylvanillins mit Kaliumcyanid
in fast quantitativer Ausbeute erhalten. Dieses Nitril ergibt bei 3stündigem Kochen
mit überschüssigem Essigsäureanhydrid 3, 4-Dimethoxyacetylmandelsäurenitril (Siedepunkt
2o7° bei 15 mm); von dem 4o g in analoger Weise wie 3, 4-Methylendioxyacetylmandelsäurenitril
reduziert werden. Das erhaltene Amin siedet unter einem Druck von 12 mm bei 16o°
und ergibt beim Erhitzen mit der äquivalenten Menge Homoveratrumsäure Homoveratroylhomoveratrylamin
vom Schmelzpunkt 12q.°. Den gleichen Schmelzpunkt geben P i c t e t und Finkenstein
(B.42, 1979) an. Ausbeute nahezu quantitativ.
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3. Tyraminmethyläther aus p-Methoxyacetylmandelsäurenitril Eine Lösung
von 12o g p-Methoxyacetylmandelsäurenitril in 6oo cm3 Eisessig läßt man unter kräftigem
Rühren und unter Einleiten von Wasserstoff (Überdruck etwa o,2 Atm.) in eine mit
Eis gekühlte Suspension von 5 g Palladiummohr in einem Gemisch von ioo cm3 Eisessig
mit 1 cms Schwefelsäure eintropfen. Während der Hydrierung wird dem Reaktionsgemisch
aus einem zweiten Tropftrichter die -dem entstehenden Amin äquivalente Menge Schwefelsäure
(versetzt mit Eisessig) zugeführt. Sobald 2o g Nitril zugetropft sind, werden beide
Tropftrichter geschlossen, es wird hydriert, bis kein Wasserstoff mehr aufgenommen
wird und die Lösung des entstandenen Amins abgehebert. In analoger Weise werden
die restlichen ioo g Nitril in 5 Portionen von je 2o g hydriert. Die vereinigten
Aminlösungen werden in der im ersten Beispiel beschriebenen Weise aufgearbeitet.
Hierbei erhält man in einer Ausbeute von 88 % der Theorie reinen Tyraminmethyläther,
der entsprechend den Angaben der Literatur (vgl. Rosenmund, B.42, q.782) unter einem
Druck von 18 mm bei i37° siedet.
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4. Tyraminmethyläther aus p-Methoxybenzoylcyänid Die Reduktion dieses
leicht zugänglichen Cyanids (vgl. B. 42, i go) erfolgt, wie im. ersten Beispiel-angegeben
ist. Auch das Mengenverhältnis ist gleich. Man erhält aus 4 g Cyanid 3 g Tyraminmethyläther.
Siedepunkt 137° (18 mm). a 5. Homoveratrylamin aus 3, 4-Dimethoxymandelsäurenitril
Mengenverhältnisse und Versuchsbedingungen wie im ersten Beispiel. Man erhält in
einer Ausbeute von 6o 0/0 der Theorie reines Homoveratrylamin vom Siedepunkt 16o°
(12 mm). Die Identifizierung geschieht wie im zweiten Beinspiel. 6. Hydrozimtsäureäthylester
aus Benzoylessigester Eine Lösung von 45 g Benzoylessigester in 125 cm3 Eisessig
läßt man innerhalb von etwa 2 Stunden zu einer Suspension von 2 g Palladiummohr
in einem Gemisch von ioo cm3 Eisessig und io ezn3 konzentrierter Schwefelsäure zutropfen.
Diese Suspension wird während des Zutropfens unter Schütteln oder Rühren mit Wasserstoff
behandelt, und zwar bei Zimmertemperatur und eurem Druck von etwa 3 Atm. Nach vollendeter
Reduktion wird die freie Schwefelsäure mittels Natriumbicarbonats neutralisiert,
das Lösungsmittel unter vermindertem Druck bei etwa 4o' abidestilliert und der verbleibende
Rückstand mit Äther extrahiert. Der ätherische Extrakt hinterläßt nach dem Waschen
mit Bicarbonatlösung und Trocknen mit Chlorcalcium beim Eindunsten reinen Hydrozimtsäureäthylester
vom Siedepunkt 247 bis 2q:8'.
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7. R-(3, 4-Dimethoxyphenyl)-ß-oxyäthylamin aus 3, 4-Dimethoxybenzoylcyanid
Eine Auflösung von 1o Teilen 3, 4-Dimethoxybenzoylcyanid in 25o Teilen Eisessig
läßt man langsam unter Schütteln zu dem in Eisessig oder in einem Gemisch von Eisessig
und Schwefelsäure (etwa 2,5 g 1q S 04) suspendierten und mit. Wasserstoff beladenen
Katalysator zutropfen. Temperatur 18'; Druck 2 Atm. ; Katalysator: - Palladiummohr.
Nach beendeter Reduktion -wird vom Katalysator abfiltriert und das Filtrat unter
vermindertem Druck eingedunstet; der zähflüssige Rückstand wird mit gesättigter
Kalilauge und Benzol geschüttelt. Die benzolische Lösung wird abgetrennt, kurze
Zeit über festem Ätzkali getrocknet, und es wird das Lösungsmittel
unter
vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird mit Äther versetzt und die
farblosen Kristalle des ß- (3, 4-Dimethoxyphenyl)-ß-oxyäthylamins beim Abfiltrieren
mit Äther gewaschen. Schmelzpunkt 83°. Das Amin Jliefert beim Schütteln mit dem
Chlorid der Homoveratrumsäure und Bicarbonat das bekannte Homoveratroyloxyhomoveratrylamin
vom Schmelzpunkt 1.25' (s. hierzu A. Pictet und A. Gans, B.42, 2951 j 1929]). Ausbeute
75 % der Theorie.
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Beim Beispiel ? und ebenso bei der katalytischen Reduktion anderer
Aroylcyanide zu ß-Aryl-ß-oxyäthylaminenkann der Zusatz von Schwefelsäure bei sehr
langsamer Zuführung des Reduktionsgutes unterbleiben. B. Homoveratrylamin aus 3,
4-Dimethoxynitrostyrol Zur Anwendung kommen eine Lösung von 5 g 3,4-Dimethoxynitrostyrol
in Zoo cm@ Eisessig und eine Suspension von 1 g Palladiummohr in Zoo cm3 Eisessig.
Die Hydrierung und Aufarbeitung geschieht wie im ersten Beispiel. Es wird in einer
Ausbeute von 70'/,
der Theorie reines Homoveratrylamin erhalten. Seine Identifizierung
geschieht wie im zweiten Beispiel. 9. ß-(3, 4-Dimethoxyphenyl)-ß-oxyäthylamin aus
Isonitroso-3, 4-dimethoxyacetophenon Eine Lösung von 5 g Isonitroso-3, 4-dimethoxyacetophenon
in 150 cm3 Eisessig läßt man bei einem Wasserstoffüberdruck von 2 Atm. unter Schütteln
oder Rühren langsam zu einer Suspension- von Palladiummohr in Eisessig zutropfen.
Temperatur des Reaktionsgemisches 18°. Dauer der Hydrierung etwa 2 Stunden. Die
Aufarbeitung, die wie beim Beispiel 7 erfolgt, liefert in einer Ausbeute von etwa
7o % der Theorie sofort reines ß-(3, 4-Dimethoxyphenyl)-ß-oxyäthylamin, das
in das bekannte Homoveratroyloxyhomoveratrylamin vom Schmelzpunkt 12,5' (vgl. P
i etet und Gans, B. 42, 2951) umgewandelt wird. -