DE63534C - Verfahren zur Darstellung von Camphocarbonsäure aus Campher - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Nach Baubigny (Zeitschr. für Ch. 1
S. 482) wird Camphocarbonsäure in der Weise dargestellt, dafs eine Lösung von Campher (1 Mol.) in Toluol mit Natrium (1 Atom) bis zur Lösung des Metalles erhitzt wird und alsdann in die heifse Lösung trockene Kohlensäure bis zur Sättigung eingeleitet wird. Die erkaltete Masse wird mit kaltem Wasser ausgeschüttelt und die wässerige Lösung einige Zeit stehen gelassen. Die Lösung scheidet nach einigen Tagen wenn kalt, rascher wenn warm, Borneol aus. Wenn das Filtrat sich beim Stehen nicht weiter trübt, wird es mit verdünnter Schwefelsäure versetzt, wodurch die Camphocarbonsäure gröfstentheils ausgefällt wird; der in Lösung gebliebene Theil kann durch Ausschütteln mit Aether gewonnen werden.

Bei diesem Verfahren machen sich verschiedene ungünstige Factoren geltend. Selbst beim Arbeiten mit geringen Mengen (23 g Natrium auf 152 g Campher) bedarf es verhältnifsmäfsig langer Zeit (5 bis 8 Stunden), bis das Natrium verschwunden ist; die Lösung ist tief braun. Leitet man nun Kohlensäure ein, so dauert es wieder cä. 5 Stunden, bis zur Sättigung. Bei weiterer Verarbeitung erhält man unreines Borneol als bräunliche Masse in leidlich befriedigender Ausbeute, Camphocarbonsäure dagegen nur in unverhältnifsmäfsig geringer Menge, meist harzig und nur durch häufiges Umkrystallisiren und anderweitige Behandlung (vgl. K a chi er und Spitzer, Monats-

H. d. Ch. II, S. 237) zu reinigen. Ein grofser Theil des Camphers bleibt unangegriffen in der abgeschiedenen Toluollösung zurück.

Nach Baubigny findet die Reaction nach folgender Gleichung statt:

a) 2 C₁₀ H₁₆ O +2 Na

■s= C₁₀ H₁₅ NaO + C₁₀ H₁, O Na,

b) C₁₀ H_ls NaO+ C₁₀ H₁₇ ONa+ 2 CO₂ = (C₁₀ H₁₅ O) CO₂ Na + C₁₀ H₁₁ 0-CO₂ Na.

Diese Gleichungen sind nicht richtig, wie aus dem Nachstehenden hervorgeht, und auch schon daraus, dafs nach dem Baubigny'sehen Verfahren eine grofse Menge Campher unangegriffen bleibt, die Ausbeute an Borneol nur mäfsig und diejenige an Camphocarbonsäure, wie erwähnt, sehr mangelhaft ist.

Neuere Untersuchungen haben ergeben, dafs der Campher unter geeigneten Bedingungen nicht nur ein, sondern zwei Atome Natrium aufzunehmen vermag, und da der freiwerdende Wasserstoff vollständig zur Bildung von Natriumborneolat verbraucht wird, so findet die Reaction thatsächlich nach folgenden Verhältnissen statt:

= c_u

3 C₁₀ H₁₆ O

Na

O + 2 C₁₀ H₁₇ O Na.

Diese Reactionsproducte werden indessen, und das ist das Wesentliche und Neue des Verfahrens, nicht besonders dargestellt, sondern sie wirken in statu nascendi auf Kohlensäure ein, und zwar bei so niederer Temperatur, dafs das Metall in fester Form und also mit grofser

Oberfläche zur Anwendung kommen kann. Da nach diesem Verfahren, ungeachtet der niederen Temperatur, der Procefs aufserdem sehr rasch verläuft, so fehlt der, wie es scheint, leicht zersetzlichen Camphernatriumverbindung die Gelegenheit und die Zeit zur Zerlegung, und ehe diese stattfinden kann, erfolgt die Umsetzung mit der Kohlensäure zu Camphocarbonsäure. Das Resultat ist eine nahezu theoretische Ausbeute an Camphocarbonsäure wie an Borneol; dabei werden diese beiden Producte sofort, ohne irgend welche Reinigungsproceduren, im Zustande chemischer Reinheit gewonnen.

Man verfährt wie folgt:

In ein mit Zu- und Ableitungsrohr versehenes Gefäfs, welches ca. 200 Th. absoluten Aether (oder Ligroin) und 9,1 Th. haarfeinen Natriumdraht enthält, werden 45,6 Th. Campher in nufsgrofsen Stücken hineingeworfen. Eine Reaction ist kaum wahrnehmbar. Das Natrium würde zwar allmälig (wie besondere Versuche ergaben) verzehrt und in eine weifse Gallerte verwandelt werden, doch würde es sehr lange, viele Tage dauern, bis die Reaction beendet wäre. Auf dieses Reactionsproduct wirkt, wie ebenfalls festgestellt worden ist, Kohlensäure weder in der Kälte noch in der Wärme in einigermafsen befriedigender Weise ein. Rascher wird das Metall angegriffen, wenn sofort nach dem Eintragen des Camphers trockene Kohlensäure eingeleitet wird, jedoch findet bei gewöhnlicher Temperatur (15 bis 20 ° C.) immerhin nur eine sehr langsame Veränderung statt. Erwärmt man aber nach dem Einwerfen des Camphers den Kolbeninhalt sofort auf ca. 30⁰, unter gleichzeitigem Einleiten eines starken Stromes trockener Kohlensäure, so vollzieht sich eine äufserst lebhafte Reaction. Binnen ι ο Minuten etwa ist alles Natrium verschwunden, und die Lösung ist vollkommen klar und wasserhell. Wenn dieselbe im Sieden erhalten wird, unter gleichzeitigem andauernden Einleiten eines lebhaften Kohlensäurestromes, so trübt sich der Kolbeninhalt nach weiterem Verlauf von etwa 10 Minuten, und es scheidet sich fast momentan in reichlicher Menge ein schneeweifser Niederschlag ab. In einer halben Stunde nach Beginn kann der Procefs als beendet betrachtet werden. Man läfst dann im Kohlensäurestrom erkalten, giebt ca. ¹Z₂VoI. Th. kalten Wassers in den Kolben, schüttelt im Scheidetrichter möglichst rasch aus und läfst die getrennte wässerige Lösung stehen.

Beim Verdunsten des ,abgehobenen Aethers bleibt fast kein Rückstand, falls die obigen Verhältnisse angewendet wurden. Hat man dagegen auf ι Mol. Campher nur 1 Atom Natrium genommen, so hinterläfst der Aether eine beträchtliche Menge unangegriffenen Camphers.

Die wässerige Lösung des Reactionsproducts ist absolut farblos und scheidet sehr bald chemisch reines, vollkommen farbloses, in Tafeln krystallisirtes Borneol aus (durch spontane Zerlegung des borneolkohlensauren Natriums). Nach etwa 24 Stunden wird filtrirt, das Filtrat auf höchstens 50° angewärmt, um den Rest des Borneols abzuscheiden, und wieder filtrirt. Die klare Lösung wird hierauf mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert, wobei sofort ein reichlicher schneeweifser Niederschlag von Camphocarbonsäure ausfällt. Das Filtrat enthält noch geringe Mengen der Säure, die durch Extraction mit Aether gewonnen werden können. Der mit kaltem Wasser gewaschene Niederschlag löst sich in warmem Wasser (Kochen ist zu vermeiden) sehr leicht auf (zum Unterschied von nach Baubigny erhaltener unreiner Camphocarbonsäure), und beim Erkalten krystallisirt die Säure alsbald in absolut ungefärbten, prächtigen Nadeln. Die Ausbeute sowohl an Borneol als auch an Camphocarbonsäure ist eine nahezu theoretische. Beide Körper können auf diese Weise in kürzester Zeit und in beliebigen Quantitäten erhalten werden.

Die Reaction kann fast ebenso gut in leichtflüchtigem Ligroin wie in Aether vorgenommen werden. Die Einwirkung erfolgt dann bei ca. 60° und vollzieht sich ebenfalls sehr rasch. Auch hier sind die Producte sofort rein und die Ausbeute läfst nichts zu wünschen übrig.

In Toluollösung scheint der Procefs (ebenfalls auch bei gleichzeitiger Einwirkung der Reagentien) viel weniger günstig zu verlaufen. Die Reactionstemperatur liegt dann nämlich gegen 8o°, also in der Nähe des Schmelzpunktes des Natriums. Dasselbe verflüssigt sich daher sehr leicht und reagirt alsdann wegen der geringen Oberfläche nur träge und bei viel höherer Temperatur. Qualität und Quantität der Producte sind demgemäfs viel weniger befriedigend.

Der Vorgang bei gleichzeitiger Einwirkung von Campher, Natrium und Kohlensäure ist in folgender Weise zu erklären:

CH₂

H-O-CO₂Na

Ferner die Einwirkung des Wassers auf die Producte: CH₂ CH₂

JJ

—O — \C O₂Na

HO\H

+ HCO₃Na

ZH-OH

Borneol.

nach Baubigny.

C—CO»Na

-"U S

C—CO«Na

C TLI /

+ HCO₃Na

— O — YCO₁Na +HO\H C-OH

tau'tomere Form des

camphocarbonsauren

Natriums.

C —	CO2Na	CH-CO2Na
	OH	C=O
c—		camphocarbonsaures
		Natrium.

Die Gründe, welche zu dieser Annahme führten, sind folgende:

Der aus der Camphocarbonsäure erhältliche, von Roser entdeckte Camphocarbonsäureäthylester hat, wie die chemische Untersuchung und namentlich auch das spectrometrische Verhalten ergab,' die Formel

CH-CO₂C₂H₅ H₂C

= 0

H₂C

C₃H₇ C CH-CO₂C₂H, C=O

Der Camphocarbonsäureäthylester bildet mit Natrium und Chlorkohlensäureester ein flüssiges, wohlriechendes Product, welches sich vom ersteren Körper durch Ersatz eines Wasserstoffatoms gegen die Gruppe CO₂ C₂ H_h ableitet. Es ist aber kein Bicarbonsäureester, sondern ein Carbonsäurekohlensäureester. Es geht dies aus seiner Molecularrefraction und Moleculardispersion hervor und auch daraus, dafs er bei der Verseifung nicht eine Bicarbonsäure liefert, sondern Camphocarbonsäure regenerirt. Diese Thatsachen werden durch folgende Formeln erklärt.
i. Bildung:

CH-CO₂C₂H₅ H₂C

+ Na+ ClCO₂C₂H, ' = C=O ■ H₂C

C₃H_n

C-CO₂C₂H₅

+ NaCl +H

C-O-CO₂C₂H₅

C ¹CH

2. Verseifung:
C₃H₇

H0\H

H, C

C—0—[CÖ71|C₂g₅ H0\H

C C

tautomere Form der
Camphocarbonsäure.

H₂C

C-CO₂H

.,C-OH

C-CH

CH₃ '
Camphocarbonsäure.

Hiernach wird es also verständlich, dafs bei gleichzeitiger Einwirkung von Natrium und Kohlensäure auf Campher unter den angegebenen Umständen sich die Reaction, wie vorher formulirt, vollzieht, und dafs schliefslich, obwohl 2 Atome Natrium in den Campher eintreten, und also auch 2 CO₂, doch die Monocarbonsäure des Camphers erhalten wird.

Das im Vorstehenden beschriebene Verfahren unterscheidet sich von dem von Baubigny durch zweckentsprechende Vermehrung der angewendeten Natriummenge und ferner wesentlich dadurch, dafs nicht erst erhitzt wird, bis das Natrium in Lösung gegangen, sondern direct Kohlensäure eingeleitet wird, wodurch der Procefs aufserordentlich beschleunigt und die Ausbeute qualitativ und quantitativ eine vorzügliche wird.

Die Camphocarbonsäure soll als Medicament Verwendung finden. .

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Darstellung von Camphocarbonsäure, darin bestehend, dafs man eine Lösung von 3 Mol. Campher in Aether (Ligroin, Benzol, Toluol) mit 4 Atomen Natrium versetzt und direct unter Erwärmen Kohlensäure einleitet.