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Verfahren zur Herstellung von 2-Styrylfuranen Die Erfindung bezieht
sich auf die Herstellung von Furanverbindungen mit Substituenten in der 2-Stellung
und 5-Stellung.
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Die Einführung von Arylgruppen in a, ß-ungesättigte Carbonylverbindungen
ist durch Arbeiten von Meerwein, Buchner und van Emster (Journal prakt. Chem. 152,
237 [r9391, britische Patentschrift 480 617 und USA.-Patentschrift 2 292 461) bekanntgeworden.
Nach diesen Arbeiten konnte bisher nur die Einführung einer Arylgruppe erzielt werden,
die im allgemeinen an das a-Kohlenstoffatom, d. i. das der Säuregruppe bzw. Carbonylgruppe
benachbarte Kohlenstoffatom, tritt. Die Säuregruppe wird dabei im allgemeinen mehr
oder weniger vollständig abgespalten.
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Die Einführung von zwei Arylgruppen mit Hilfe von Diazolösungen ist
bisher nur bei Chinonen bekanntgeworden (vgl. deutsche Patentschrift 588 395, USA.-Patentschrift
1735 432 und D. E. Kvalnes, J. Am. Chem. Soc. 56, 2478 [z9341)# Es wurde
nun gefunden, daß bei der Einwirkung von Diazolösungen auf Furylacrylsäure diarylierte
Verbindungen erhältlich sind. Eine Arylgruppe tritt dabei in die 5-Stellung ein,
die andere Arylgruppe an das a-Kohlenstoffatom der Seitenkette. Die Carboxylgruppe
wird abgespalten. Als Nebenprodukt wird eine in der 5-Stellung arylsubstituierte
Furylacrylsäure erhalten, während das 2-(4-Nitrostyryl)-furan, das auf Grund bekannter
Veröffentlichungen als Hauptprodukt erwartet werden konnte, gewöhnlich nur in ganz
untergeordneten Mengen erhalten wird.
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Die 5-Aryl-2-styrylfurane zeigen im allgemeinen starke Fluoreszenz.
Die 5-Aryl-furan-(2)-ß-acrylsäuren zeigen diese Eigenschaften nicht.
Das
Verfahren wird mit Vorteil in schwach saurem Medium, z. B. bei pH-Werten von etwa
6, durchgeführt. Man verfährt z. B. derart, daß die Diazolösung zu einer Lösung
von Furylacrylsäure in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Aceton, in der ein
Mittel zur Einstellung auf den gewünschten pH-Wert, wie z. B. kristallisiertes Natriumacetat,
vorhanden ist, hinzugefügt wird. Im übrigen kann der Vorgang durch Katalysatoren,
z. B. durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von Kupferchlorid, in Gang gesetzt bzw.
begünstigt werden.
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An Stelle der Diazoacetate aromatischer Amine können die diesen isomeren
Acetylnitrosoverbindungen als Reaktionskomponenten auf Furylacrylsäure zur Einwirkung
gebracht werden, wobei dieselben Reaktionsprodukte entstehen. Es vollzieht sich
bei der Reaktion eine intramolekulare Umlagerung, wobei nicht gesagt werden kann,
ob z. B. Benzoldiazoniumacetat als solches unmittelbar in Reaktion tritt oder in
der isomeren Form des Acetylnitrosoanilins. Beispiele i. 13,8 g p-Nitranilin (1/1o
Mol) werden mit 7,3 g (< 1/1o Mol) NaN02, gelöst in 2o ccm Wasser, und 43 ccm
HCl (25 °/o) in üblicher Weise diazotiert. Die Diazolösung wird filtriert und zu
einer Lösung von 13,8 g Furylacrylsäure ('/1o Mol) in Zoo ccm Aceton, in der etwa
40 g kristallisiertes Natriumacetat suspendiert sind, gegeben. Nachdem sich der
pH-Wert auf etwa 6 eingestellt hat, wird eine Lösung von 4,2 g Kupferchlorid in
12 ccm Wasser hinzugegeben. Hierbei setzt unmittelbar Gasentwicklung ein, die so
heftig wird, daß das Reaktionsgefäß zweckmäßig in Eiswasser gekühlt wird. Trotz
Kühlung steigt die Reaktionstemperatur im allgemeinen auf etwa 23 bis 24°. Ein fester
Körper beginnt sich abzuscheiden. Nachdem die Gasentwicklung aufgehört hat (etwa
nach 40 Minuten), läßt man das Reaktionsgemisch noch einige Stunden stehen. Der
feste Körper wird alsdann abfiltriert, mit etwas Alkohol gewaschen, dann mit verdünntem
Ammoniak behandelt und hierauf mit Wasser und nochmals mit Alkohol gewaschen und
nunmehr getrocknet. Der getrocknete Körper wird mit einer kleinen Menge Aceton verrieben,
filtriert, getrocknet und aus Eisessig umkristallisiert. Hierbei scheidet sich ein
Körper in Form kleiner roter Nadeln ab, die bei 236° schmelzen. Beim Lösen des Körpers
in aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Benzol, zeigt sich starke grüne Fluoreszenz,
die jedoch unter der Einwirkung von Tageslicht vollkommen verschwindet. Durch Anwendung
einer verhältnismäßig größeren Menge von diazotiertem p-Nitranilin, z. B. einer
Menge, die doppelt so groß ist wie die vorstehend angegebene Menge, kann man den
in Form roter Nadeln anfallenden Körper als Hauptprodukt gewinnen. Diese Verbindung
ist 5-(4-Nitrophenyl)-2-(4-nitrostyryl)-furan.
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Das Filtrat von diesem Körper, die wäßrige Acetonlösung, kann derart
«=eiterverarbeitet werden, daß man es einer Wasserdampfdestillation unterwirft oder
es in einer großen Schale so lange stehenläßt, bis alles Aceton verdunstet ist.
Die sich abscheidende dunkle, etwas harzige Masse wird zunächst mit verdünnter Säure
behandelt, um das Kupferchlorid zu entfernen, alsdann mit Natriumbicarbonatlösung
behandelt, um nicht umgesetzte Furylacrylsäure zu beseitigen, und hierauf mit Wasser
und verdünnter Ammoniaklösung behandelt, wobei die Ammoniaklösung eine Orangefärbung
annimmt. Die verschiedenen Ammoniakauszüge werden filtriert, miteinander vereinigt
und mit Salzsäure angesäuert. Der hierbei entstehende Niederschlag wird abfiltriert,
getrocknet und aus Eisessig umkristallisiert. Hierbei scheidet sich die 5-(4-Nitrophenyl)-furan-(2)-ß-acrylsäure
in dunklen rotbraunen Prismen vom Schmelzpunkt 262° ab.
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Die feste Masse, die nach den Extraktionen mit verdünntem Ammoniak
verbleibt, wird lufttrocken gemacht und, falls keine Wasserdampfdestillation vorher
stattgefunden hat, zwecks Entfernung von p-Chlornitrobenzol mit Petroläther behandelt.
Die nunmehr verbleibende feste Masse wird dreimal mit kaltem Alkohol ausgezogen.
Die alkoholischen Lösungen läßt man verdunsten und kristallisiert die zurückbleibende
feste Masse erst aus Petroläther und dann aus Alkohol um, aus dem sich das 2-(4-Nitrostyryl)-furan
in gelben Nadeln vom Schmelzpunkt 131 bis 132° abscheidet.
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2. 12,75 g p-Chloranilin (1/1a Mol) werden mit 42 ccm
HCl (25 0/0) und 3,7 g Na N02, (< 1/1o Mol) in üblicher Weise diazotiert und
die filtrierte Diazolösung zu einer Lösung von 13,8 g (1/1o Mol) Furylacrylsäure
und Zoo ccm Aceton, in der etwa 45 g kristallisiertes Natriumacetat suspendiert
sind, gegeben. Nachdem sich der p11-Wert auf etwa 6 eingestellt hat, wird eine Lösung
von 3 g Kupferchlorid in 1o ccm Wasser zugefügt. Die Gasentwicklung wird so heftig,
daß Kühlung des Reaktionsgefäßes mit Eiswasser angebracht ist. Nach etwa 45 Minuten
hört die Gasentwicklung auf. Man läßt noch einige Zeit stehen und unterwirft alsdann
das Reaktionsgemisch einer Wasserdampfdestillation, durch welche Aceton, p-Dichlorbenzol
und Chloraceton entfernt werden. Alsdann geht eine ölige Substanz über, die fest
wird. Durch Umkristallisieren aus Alkohol oder besser aus Petroläther erhält man
schwachgelbliche Nadeln vom Schmelzpunkt 97 bis g8°, die in verdünntem Ammoniak
unlöslich sind. Die so erhaltene Verbindung ist 2-(4-Chlorstyryl)-furan.
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Die nach der Dampfdestillation verbleibende feste Masse wird lufttrocken
gemacht, pulverisiert und mit verdünntem Ammoniak behandelt. Beim Ansäuren scheidet
die ammoniakalische . Lösung eine kleine Menge eines festen Körpers ab, der nach
Umkristallisieren aus Benzol bei 195 bis 1g6° nach vorhergehendem Sintern schmilzt.
Diese Verbindung ist 5-(4-Chlorphenyl)-furan-(2)-ß-acrylsäure.
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Der nach der Extraktion mit Ammoniaklösung verbleibende Körper wird
wieder lufttrocken gemacht und dann mit Petroläther vom Siedepunkt 7o bis go° extrahiert.
Aus der Lösung scheidet sich eine kleine Menge kristallisiertes Material (Schmelzpunkt
etwa 13o`) ab. Nach Umlösen aus Alkohol scheiden sich leicht gelblich gefärbte Prismen
vom Schmelzpunkt i35° ab. Die Petrolätherlösung enthält die Hauptmenge des Reaktionsproduktes.
Aus der Lösung können hellgelbe Prismen vom Schmelzpunkt
79 bis
8o° und ein Produkt vom Schmelzpunkt 124 bis 130° gewonnen werden. Das gesamte aus
der Lösung gewinnbare Material löst sich mit rötlicher Farbe und zeigt in aromatischen
Lösungsmitteln, wie Benzol, eine starke blaue Fluoreszenz, die rasch, besonders
unter der Einwirkung von ultraviolettem Licht, verschwindet. Diese Verbindung ist
5-(4-Chlorphenyl)-2-(4-chlorstyryl)-furan.
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3. 8,25 g (1/20 Mol) Äthylester der p-Aminobenzoesäure werden
mit 32 ccm H Cl (25 °/o) und 3,65 g NaN02 (< 1/2o Mol) in üblicher Weise diazotiert.
Die filtrierte Diazolösung wird einer Lösung von 6,9 g (1/2o Mol) Furylacrylsäure
in ioo ccm Aceton, in der etwa 40 g kristallisiertes Natriumacetat suspendiert sind,
zugegeben. Bei Zugabe der Diazolösung setzt sofort Gasentwicklung ein. Nachdem sich
der pH-Wert auf etwa 6 eingestellt hat, wird eine Lösung von 1,5 g Kupferchlorid
in io ccm Wasser zugegeben, wobei die Gasentwicklung heftig wird. Nachdem die Gasentwicklung
(nach etwa 30 Minuten) zum Stillstand gekommen ist, läßt man die Reaktionsmischung
noch einige Stunden stehen und unterwirft sie alsdann der Dampfdestillation.
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Das nach der Dampfdestillation verbleibende Material wird mit Natriumbicarbonatlösung
zwecks Entfernung von noch vorhandener Furylacrylsäure behandelt, alsdann mit Wasser
gewaschen und schließlich mit warmem Wasser von z. B. etwa 40°, dem etwas Ammoniak
zugesetzt ist, ausgezogen. Dieser Ammoniak-Wasser-Auszug gibt beim Ansäuern einen
festen Körper, der aus Benzol in Nadeln vom Schmelzpunkt 2o2 bis 2o3° kristallisiert.
Die so gewonnene Verbindung ist die 5-(4-Carbäthoxyphenyl)-furan-(2)-ßacrylsäure.
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Das nach der Extraktion mit Ammoniakwasser verbleibende Material wird
lufttrocken gemacht und dann mit absolutem Alkohol zum Sieden erhitzt. Nach längerem
Stehen scheidet sich eine Kristallmasse ab, die aus Methylalkohol in Prismen von
metallischem Glanz und vom Schmelzpunkt 144° kristallisiert. Aus den Mutterlaugen
kann kristallisiertes Material vom Schmelzpunkt 83 bis 84° erhalten werden. Dies
ist das 5-(4-Carbäthoxyphenyl)-2-(4-carbäthoxystyryl)-furan. Es zeigt wie die analoge
Furylverbindung stark blaue Fluoreszenz, die unter der Einwirkung von ultraviolettem
Licht schnell ausbleicht.
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Die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen können für pharmazeutische
Zwecke oder als Zwischenprodukte für die Herstellung von pharmazeutischen Präparaten,
Farbstoffen oder plastischen Massen Verwendung finden.
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4. 11,8 g p-Aminobenzonitril (1/'1o Mol), gelöst in 40 ccm 25°/oiger
Salzsäure, zu der 2o g Eis zugefügt wurden, werden mit 7,3 g NaN 02 (1/1o Mol),
gelöst in 1o ccm Wasser, in üblicher Weise diazotiert. Die Diazolösung wird filtriert
und zu einer Lösung von 13,8 g Furylacrylsäure (1/1o Mol) in Zoo ccm reinem Aceton
hinzugegeben, in der etwa 45 g kristallisiertes Natriumacetat suspendiert sind.
Die Acetonlösung wird vorteilhaft vor Zugabe der Diazolösung auf etwa 2° gekühlt.
Sofort nach Vermischen der beiden Lösungen setzt Gasentwicklung ein, die nach Zugabe
von Kupferchlorid, gelöst in io ccm Wasser, äußerst heftig wird. Der pH-Wert ist
während der ganzen Reaktion etwa 6. Die Reaktion dauert etwa 3M-nuten. War die Lösung
der Furylacrylsäure in Aceton vor Zugabe der Diazolösung auf etwa 2° gekühlt, so
ist die Temperatur nach Beendigung der Reaktion etwa 17°. Wenn die Acetonlösung
jedoch vor der Reaktion eine Temperatur von etwa 15° hatte, so ist die Temperatur
nach Beendigung der Reaktion etwa 32°.
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Nach Beendigung der Reaktion wird die dunkel gefärbte Lösung einer
Wasserdampfdestillation unterworfen. Hierbei wird zuerst das Aceton und etwa Chloraceton
abgetrieben. Dann geht ein fester Körper über, der nach Reinigung durch Vakuumsublimation
bei 9o° schmilzt. Dieser Körper ist das 2-(4-Cyanstyryl)-furan. Der dunkel gefärbte
Rückstand, der nach der Dampfdestillation verbleibt, wird abfiltriert. Das Filtrat
ergibt nach Ansäuern etwa 3 g Furylacrylsäure. Der dunkle Rückstand wird nach dem
Erkalten pulverisiert und dann mit etwa 15°/oigem Ammoniak ausgezogen. Die ammoniakalische
Lösung ergibt nach Ansäuern 0,75 g eines festen Körpers, der nach zweimaligem
Umkristallisieren aus Eisessig sich in gelblichgrünen Nadeln abscheidet, die bei
272° schmelzen. Dies ist die 5-(4-Cyanphenyl)-furan-(2)-ß-acrylsäure.
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Der nach der Ammoniakextraktion verbleibende Rückstand wird im Vakuumextraktor
getrocknet und dann mit Benzol im Soxhlet ausgezogen. Die orangefarbene Lösung,
die tiefblau fluoresziert, wird über Aluminiumoxyd chromatographiert, wobei eine
braune Verunreinigung zurückgehalten wird. Bei Einengung scheidet die Benzollösung
1,25 g einer kristallinen Substanz ab, die bei etwa 185 bis igo° schmilzt. Die Mutterlauge
wird nochmals über Aluminiumoxyd chromatographiert und dann zur Trockne im Vakuum
eingedampft, wobei 5 g kristallisiertes Material hinterbleiben. Durch Verreiben
mit einer kleinen Menge von kaltem Äthanol wird eine rote Verunreinigung entfernt.
Durch fraktionierte Kristallisation mit Äthanol werden zwei Körper erhalten. Der
niedrigschmelzende (F. 1i3°) ist leicht löslich in siedendem Äthanol, aus dem er
sich beim Abkühlen in orangefarbenen Plättchen oder Prismen abscheidet. Der höherschmelzende
Körper (F. 213°) ist fast unlöslich in siedendem Äthanol; er scheidet sich aus Eisessig
in gelben Nadeln ab. Es handelt sich um 5-(4-Cyanphenyl)-2-(4-cyanstyryl)-furan.