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Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Chinoxalingruppe finit
sauerstoffhaltigen Seitenketten Es ist seit langem bekannt, daß Glucose (I) mit
o-Phenylendi.amin (III) das 2-(d-arabo-Tetraoxybutyl)-chinoxalin (IV) bildet (vgl.
Griess und Harrow, Ber. .d. Deutschen Chem. Ges. 20, 2205 [i887]; H i n s -berg
und Funke, .ebenda 26, 3093 [18931. Die Ausbeute an IV ist aber so schlecht,
etwa 501o der Theorie, daB diese Verbindung für praktische Zwecke bisher nicht zu
verwenden tvar. Benutzt man Fructose als Ausgangsmaterial, so ist die Ausbeute an
IV etwas besser, übersteigt aber auch nicht io°Jo der Theorie (vgl. Ohle, Ber. d.
Deutschen Chem. Ges.67, 161 (1934]; Maurer und Schiedt, ebenda 6@7, 1982 [19341).
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Die Reaktion, die vom Zucker zum Chinoxa.linderivat führt, läBt sich
durch folgende Gleichung summarisch wiedergeben:
| Cr, H12 Dic + Ce H8 N2 = C12 Hl 4 04 N2 + 2 H20 +:z H |
Der Wasserstoff wird selbstverständlich nicht in elementarer Form frei, sondern
von anderen Reaktionsprodukten aufgenommen. Demnach muß .der eigentlichen Kondensationsreaktion
eine Dehydrierung des Zuckers zum Gluco-
| son (II) vorausgehen, dessen Kondensation |
| mit o-Phenylendiamin bereits von E. F i s c h e r |
| (B.er. @d. Deutschen Chem. Ges. 23, 212I |
| [i89o]) erwähnt worden ist. |
Man kann also die Reaktion in die beiden folgenden
| CHO CHO |
| ! I |
| H-C-OH C=O |
| HO -C-H -üH HO-C-H |
| I |
| 11-C-OH H-C-OH |
| H--C-OH H-C-OH |
| l |
| CH.=011 y CH..OH |
| I II - |
| H"N- |
| 2 c; |
| - |
| `-N = CH HC= N-NH.C,;H: |
| i I |
| -N = c' C-N-NH.C,;H5 |
| I h ! |
| HO--C-H HO--C-H |
| ! |
| H-C-OH H-C-OH |
| ! I |
| 1I-C--OH H-C-OH |
| CH.,OH CH.,OH |
| IV V |
| Stufen zerlegen: |
| C,HI20a --. A = C,:HIn0, -1- A H, ti) |
| (A = Wasserstoffakzeptor) |
| CVHi00, , C,HsN2 = CI,2 H"0,2 "" H20 (2) |
Demgemäß müßte die Ausbeute an Tetr aoxyb.utylcliino@alin (IV) sehr verbessert werdcn,
wemi man die Osonbildung nach Gleichung i durch Zusatz eines milden Dehydrierungsm.ittels
erleichtert. Dieses darf aber das o-Phenvlendiamin nicht angreifen. Es wurde nun
gefunden, daß das Hvdrazin und seine Derivat, für diesen Zweck besonders geeignet
sind, trotzdem sie, wie bekannt, mit den Osonen leicht unter Bildung vom Osazonen
weiterreagieren:
| C;,HIO0,; -f- =C,;H;NH - NH.=-CI"H.=204N4 (V)'+ 2H.,0 (3) |
Da die Kondensation des Osons mit dem Plienylliydrazin viel rascher erfolgt als
mit dem o-Plieny lendiamin, so scheidet sich Zunächst das Glucosazon V aus dein
Reaktionsgernisch in fester Form ab. Beinißt man aber die Phenvlhydrazinnienge so,
daß auf i Mol Zucker nur i Mol Phenylhydrazin kommt, so wird die Reaktion 3 rückläufig,
sobald etwa ein Drittel des Zuckers ins Osazon verwandelt worden ist. Das Osazon
geht dann allinählich wieder in Lösung unter Aufspaltung in Phenylhvdrazin und Osan,
welches dann finit dem o-Phenylendiamin nach Gleichung -2 reagieren kann, während
das frei werdende Plienylhydrazin den überschüssigen Zucker im Sinne der Gleichung
i weiterdehydriert.
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Man kann daher auch so arbeiten, daß man an Stelle der Zucker ihre
Aldazine bzw. Ketazine, Hydrazone oder Osazone mit o-Plienylen:d,iamin umsetzt.
Auf je i Mol Osazo_a kann man dann noch 2 Mol Zucker hinzufügen. Dabei ist zu beachten,
daß das Osazon und der zugesetzte Zucker vom C-Atom 3 an die gleiche Konstitution
und Konfiguration haben müssen. Man kann also mit Glucosazon zusammen nur Glucose,
Mannose oder Fructose umsetzen, sinngemäß mit Galactosazon nur Galactose, Talose
oder Tagatose USW.
Dadurch ist nunmehr die Möglichkeit gegeben,
die bisher ungenutzten Osazone der Zucker einer praktischen Verwendung zuzuführen.
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Die Herstellung des Tetraoxybutylchino@xalins aus Fructose erfolgt
am besten mit Hydrazin selbst als Wasserstoffakzeptor. Die Umsetzung muß in schwach
saurem Medium, am besten in essigsaurer oder ameisensaurer Lösung erfolgen. Zur
Förderung der Reaktion ist ein Zusatz von Borsäure angebracht. Bei .der Herstellung
der gleichen Verbindung aus Glucose verwendet man mit Vorteil Methylphenylhydrazinals
Dehydrierungsmittel. Auch andere Derivate des Hydrazins, nämlich alle mono- und
asymmetrisch disubstituierten Hydrazine können zu .diesem Zweck benutzt werden.
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An Stelle des o-Phenylendiamins können seine Homologen oder Substitution.sprodukte
der allgemeinen Formel R,C, (hTHZ)2, in der R Wasserstoff, Alkylgruppen, Halogen
oder Sulfonsäuregruppen bedeutet, sowie mehrkernige aromatische o-Diamine und deren
Abkömmlinge verwendet werden.
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Von den Zuckern können alle ALdosen, K.etosen und Methylosen direkt
nach diesem Verfahren umgesetzt werden. Disaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide
müssen vorher zu den Monosacchariden hydrolysiert werden. Es ist vorteilhaft, solche
Kohlenhydrate zu wählen, die bei der Hydrolyse nur solche Monosaccharide liefern,
deren Konstitution vom C-Atom 3 an übereinstimmen, z. B. Maltose, Rohrzucker, Stärke,
Inulin.
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Die Isolierung des Chi,noxalinderivates ist meist recht umständlich
und verlustreich. Sie ist auch für manche Zwecke nicht erforderlich, insbesondere
nicht für die Weiterverarbeitung auf Flavazolderivate.
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Die nach diesem Verfahren herstellharen Verbindungen der Chinoxalingruppe
sollen als Zwischenprodukte für die Gewinnung von Farbstoffen und Heilmitteln dienen.
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Das Verfahren wird .durch folgende Beispiele erläutert: Beispiel 1
Eine Lösung von 36 9 d-Fructose (o,2 Mol), 22g o-Phenyle-ndiamin (0,2 Mol),
24 g Borsäure (o,4 Mol) und 1o g Hydr.azinhvdrat (0,2 Mol) in 360 ccm Wasser, das
o,2.Mol Essigsäure enthält, wird in einer Kohlensäureatmosphäre 4 bis 5 Stunden
auf ioo° erhitzt. Die allmählich braun werdende Flüssigkeit scheidet beim Abkühlen
das a-(Tetraoxybutyl)-chinoxalin in gelblichen, prismatischen Kristallen ab, die
z Mol Kristallwasser enthalten. Es ist zweckmäßig, nach dem Abkühlen noch 0,2 bis
0,4 MO-1 Essigsäure zuzufügen, um die Abscheitlung des Chinoxalinderivats zu beschleunigen.
Es kann durch L-mkristallisieren aus Wasser gereinigt und durch Kochen mit absolutem
Alkohol in die wasserfreie Verbindung umgewandelt werden, die in Alkohol sehr schwer
löslich ist und in feinen, biegsamen Nadeln kristallisiert. Schmelzpunkt 187 bis
r88°. [cc]n = - 176° (Pyridin; c= 1,o32). Die Ausbeute beträgt 60 bis
70110 der Theorie. Beispiel 2 18.g Glucose, 1o,8 g Phenylhydrazin,
12 ccm 5op.rozentige Essigsäure, 12 g Borsäure und 11 g o-Phenylendiamin werden
in 18o ccm Wasser gelöst und im Kohlensäurestrom unter Rückfluß gekocht. Zunächst
scheidet sich Phenylglucosazon aus, das nach etwa 2 Stunden wieder unter Braunfärbung
in Lösung zu gehen beginnt. Nachdem es sich restlos gelöst hat, kocht man noch i/2
Stunde. Beim Abkühlen in Eis scheidet sich das Tetraoxybutylchinoxalin als Dihydrat
in einer Ausbeute von 30 bis 35°/o der Theorie ab. Beispiel 3 195 g Glucosernethylphenylosazon,
0,559
o-Phenyl,endiam.in, 1o ccm n-Salzsäure und 1o ccm Wasser werden
bei Zimmertemperatur gelöst. Läßt man diese Lösung 1 bis 2 Minuten bei Zimmertemperatur
steh en, so kristallisiert das hellgelbe Hydrochlorid des Osazons aus, das sich
aber nach Zusatz von io ccm Wasser beim Erwärmen wieder auflöst. Man kocht 3 Minuten,
wobei sich die Lösung dunkelweinrot färbt, und kühlt schnell ab. Nach 2ostündigem
Aufbewahren im Eisschrank hat sich das Tetraoxybutylchinoxalin .abgeschieden. Ausbeute
73 % der Theorie. Beispiel -1 18 g Glucose, 11 g o-Phenylendiamin, 12 g Borsäure,
i2,2 g as. M:ethylphenylhydrazin, 18o ccm Wasser, 40 ccm Alkohol und 12 ccm 5o°/oige
Essigsäure werden in Kohlensäureatmosphäre qj/2 Stunden auf ioo° .erhitzt. Die Ausbeute
an Tetraoxybutylchinoxalin beträgt etwa 55 % der Theorie.