NO115445B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av guanidinforbindelser der egner seg som reagenser for pikrinsyre.

Foreliggende oppfinnelses gjenstand er fremstilling av en klasse kjemiske forbindelser med den generelle formel

i hvilken R betegner en alkylrest med et antall kullstoffatomer som er større enn 4 og A betegner radikalet av en syre, f. eks. kullsyre, en halogenvannstoffsyre, salpetersyre, svovelsyre eller vinsyre, men med unntakelse av sterkt

Behandlingen med cyanamid kan utføres

i et reaksjonsmiljø bestående av oppløsnings-midler eller ved å smelte reaksjonskomponentene sammen. Som reaksjonsmiljø kan det herved

oksyderende syrer som kromsyre, permangan-syre, perklorsyre osv.

Disse forbindelser, som på grunn av sine egenskaper regnes til de kationiske overfiate-aktive stoffer, tilhører en rekke av p-guanidin-fenolalkyletere av hvilke bare p-metoksyfenyl-guanidin-nitrat (som ikke faller under foreliggende oppfinnelses område) er tidligere kjent.

Foruten fremstilling av de nevnte forbindelser omfatter oppfinnelsen også den viktige anvendelse av disse forbindelser som reagenser for pikrinsyre, således som det vil bli beskrevet i det følgende.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av forbindelser med den ovenfor angitte formel I er i sine hovedtrekk karakterisert ved at man lar p-aminofenoletere i ionisert tilstand, dvs. deres salter, reagere med cyanamid under oppvarmning.

Reaksjonen forløper etter skjemaet

brukes et enkelt oppløsningsmiddel eller en blanding av oppløsningsmidler med kokepunkt mellom ca. 50° C og 150° C.

Når man går ut fra saltene, kan man bruke alle de salter som aminer kan danne. Etrene er de angitte alkyletere. (p-aminofenoJetere fås som kjent ved reduksjon av de tilsvarende nitroderivater med Sn og HC1 eller ganske enkelt med SnCl2 eller ved katalytisk reduksjon. Nitroderivatene (02N / \ OR) fremstilles i alminnelighet ved at man lar kalium-p-nitrofenolat reagere med alkylhalogenid.)

Det er funnet at man til isolering og rensning av de forbindelser som fremstilles ifølge oppfinnelsen fortrinsvis fremstiller karbonatene ved behandling av reaksjonsproduktene opp-løst i vann med alkalimetallkarbonat eller alkalimetallbikarbonat. Karbonatene av nevnte forbindelser er nemlig i motsetning til guanidin-karbonat lite oppløselig i vann, så at de lett kan utskilles. Videre er det meget lett av karbonatene å fremstille vandige sal topp] øsninger av andre syrer som er sterkere enn kullsyre, som halogenvannstoffsyre, salpetersyre, vinsyre osv. Disse oppløsninger utgjør den fore-trukne anvende] sesform for de nevnte forbindelser ved den særlige anvendelse som oppfinnelsen omfatter. Av disse oppløsninger kan man få saltene i ren tilstand ved å fordampe vannet.

Det ble funnet at de forbindelser som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den eiendommelighet at de gir pikrater som er meget lite oppløselige i vann. Således har f. eks. den forbindelse i hvilken R er dodecyl (lauryl) en oppløselighet på under 1 del pr. million deler. Videre er det funnet at disse pikraters oppløselighet nedsettes ytterligere i nærvær av et overskudd av de foran angitte forbindelser og at pikratenes uoppløse-lighet opprettholdes i et pH-intervall mellom 2,5 og 9,0. Minskningen i disse pikraters opp-løselighet ved økende lengde av kullstoffkjeden er vist i vedføyede diagram. I dette er verdiene av log ^ avsatt på absissen, idet S er metnings-konsentrasjonen i mol/liter. På ordinaten er avsatt antallet av kullstoffatomer i kjeden be-tegnet med n (det erindres om den analoge betegnelse pH = log ^_ . Da anion og kation er enverdige er også S = Voppløselighetspro-duktet. På diagrammet er punktene for n = 1, 2, 3, 4, 8 og 12 funnet ved forsøk. Videre verdien for n = 5 når R er isoamyl. De tilsvarende verdier er oppført i følgende tabell.

Som man ser tilsvarer de verdier som er funnet ved forsøk meget godt en oppløselig-hetslov som er uttrykt i ligningen: 1

log — = 0,027 n<2> + 3,1

S

Av dette kan det forutsees at det er praktisk umulig direkte å fastslå S-verdien for den forbindelse i hvilken n = 16, hvilket også ble funnet å være tilfelle.

Forgreningen av kullstoffkjeden medfører en ytterligere minskning av S, hvilket vises av det punkt på diagrammet som ble funnet for den forbindelse hvor R = isoamyl sett i for-hold til kurvens forløp.

Disse særlige egenskaper hos de foran angitte forbindelser som ikke var å forutse be-grunner forbindelsenes anvendelse som reagens på pikrinsyre. Denne anvendelse er av betyd-ning da det ikke finnes noen enkel og. rask metode til kvantitativ bestemmelse av pikrinsyre tiltross for at den har forskjellige anvend-elser i laboratorier, forskning og i kjemisk praksis. Ifølge oppfinnelsen bestemmes pikrinsyre kvantitativt på en enkel måte ved at man frembringer dannelse av pikratet av et av stoffene ifølge oppfinnelsen, fraskiller dette pikrat, tørrer og veier det.

Som bekjent brukes pikrinsyre i stor ut-strekning ved isolering og rensning av organiske stoffer med basiske egenskaper, da de organiske pikrater ofte er godt krystalliserte og ikke overdrevent oppløselige stoffer.

Når det foreligger pikrater av en ukjent base (av hvilken den prosentvise sammenset-ning er kjent), tillater stoffene ifølge oppfinnelsen å bestemme deres pikrinsyreinnhold og — når vedkommende pikrat er rent •—• straks å slutte seg til den virkelige bruttoformel eller i alle fall minstebruttoformelen for den ukjente base. Dette er av grunnleggende viktighet for utforskning av selve basens kjemiske konsti-tusjon.

Det fremheves videre at forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse tillater mulig-heten av å overføre pikratet av organiske stoffer av basisk beskaffenhet til tilsvarende salter med andre syrer og særlig salter med mineralsyre. Dette kan med stoffene ifølge oppfinnelsen utføres på enkel måte med høyt utbytte og under unngåelse av behandlinger med sterke syrer eller alkalier. Dette er mulig ved at vedkommende karbonater fremstilles ved en utvekslingsreaksjon. Når basen ikke er istand til å danne salter med kullsyre (som det er tilfelle f. eks. med betainene og aminosyrene) og er tilstrekkelig oppløselig i vann, får man den frie base.

Når man f. eks. vil fremstille det tilsvarende organiske klorvannstoffsalt av et organisk pikrat, består den metode man bruker i praksis i at pikratet behandles med høyt konsentrert saltsyre, i noen tilfelle i varmen, at pikrinsyren ekstraheres med oppløsningsmidler (denne opera-sjon lykkes aldri fullstendig) og at den sure vandige oppløsning inndampes. Pikrinsyren kan også oppløses i en alkalisk oppløsning og basen ekstraheres med oppløsningsmidler eller avdrives ved destillasjon i dampstrøm (disse operasjoner anvendes ikke alminnelig). Det er heller ikke noen mulighet for å løse oppgaven hvis det foreligger et pikrat hvis base lett for-andrer seg i surt og/eller alkalisk miljø.

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen tillater å oppnå dette formål på en meget fullkommen måte ved enkel behandling av det pikrat som skal omvandles med den støkiometriske mengde av et klorvannstoffsalt av et stoff ifølge oppfinnelsen i varm vandig oppløsning. Man lar så bunnfallet avkjøle og filtrerer. Etter inn-dampning av oppløsningen får man tilbake basens klorvannstoffsalt som om nødvendig kan krystalliseres. Utbyttene kommer meget nær opp til de teoretiske.

Begrensningene i bruken av stoffer ifølge oppfinnelsen som reagenser for pikrinsyre er omtrent de samme som for et hvilket som helst annet reaksjonsmiddel til utfelning, nemlig: 1) Det pikrat som skal behandles må ha en viss oppløselighet i vann. I praksis er det tilstrekkelig at denne oppløselighet er tilstrekkelig til å gi væsken en gul farve. 2) Det stoff som frigjøres ved behandlingen må være oppløselig i vann og må hverken virke kjemisk (f. eks. ved omvandling av pikrinsyre) eller peptiserende (ved å forhindre adskillelsen ved filtrering) på bunnfallet.

Eksempel I.

Bestemmelse av pikrinsyren.

Det ble anvendt en forbindelse ifølge formel I i hvilken R er oktyl og A- er en l/2 CO:,—.

Fremstilling av reaksjonsmidlet.

0,2944 g av ovennevnte forbindelse ble brakt i en 100 cm<3> målekolbe hvorpå det ble ifyllt 11 cm<3> n/10 HC1 og 10—15 cm<3> destillert vann. Det ble oppvarmet på vannbad inntil det faste stoff var fullstendig oppløst og derpå påfylt destillert vann nesten til 100 cm<3>. Man lot derpå oppløsningen avkjøle og fylte helt opp til 100 cm<3>.

Dan erholdte oppløsning er n/100 med hensyn til forbindelsen:

På grunn av overskudd av HC1 er oppløsningen svakt sur.

Forsøk med bestemmelse av pikrinsyre.

Operasjonen utføres på følgende måte: Pikrinsyreoppløsningen oppvarmes i en Erlen-meyerkolbe til 40—70 ° C. Deretter tilsettes reaksjonsmidlet litt etter litt under omrøring. Man avkjøler derpå. Etter noen timer frafiltreres bunnfallet i en trakt med porøst filtermateriale eller enklere i en trakt forsynt med glassperler og papirskive. Erlenmeyerkolben vaskes gjen-tatte ganger med destillert vann som likeledes filtreres. Imidlertid forblir en viss mengde bunnfall heftet til kolbens vegg.

Kolben og trakten med bunnfallet tørres i tørreskap en time ved 105° C. Derpå vaskes bunnfallet med destillert aceton med hvilket på forhånd det bunnfall som heftet til Erlen-meyerkolbens vegg ble løsnet og vasket bort. Acetonoppløsningen oppsamles i en beholder som er justert etter forskriftene for kvantitativ analyse (som en liten kapsel, et filterveieglass e. 1.). Acetonet fordampes ved 50—60° C. Derpå tørrer man til konstant vekt. En del av bunnfallet er lik 0,465 deler pikrinsyre.

Erholdte resultater:

140 cm<3> destillert vann -|- 5 cm<3> n/100 pikrinsyreoppløsning = omkring n/3000 11,45 mg pikrinsyre og 24,62 mg bunnfall.

Av de foranstående resultater fremgår det klart at overskudd av reaksjonsmidler gjør utfelningen fullstendig.

Forsøk med utfelning av reaksjonsmidlet med pikrinsyre ved forskjellige pH- verdier.

140 cm<3> destillert vann + 5 cm<3> reaksjons-

middel ble utfelt med 5,5 cm<3> n/100 natrium-pikrat (pH = 6,32). Forandringene i pH-verdien ble foretatt ved tilsetning av små mengder HC1 og NaOH i destillert vann før operasjonen.

Som man ser tilsvarer gjennomsnittet den gjennomsnittlige feil og den gjennomsnittlige avvikelse omtrent disse avvikelser i den første serie av de ovenfor anførte forsøk i hvilke det ikke er tilstede noe overskudd av reaksjonsmidlet. Det viser seg i hvertfall at det intervall for pH-verdien i hvilket bunnfallet danner seg i det minste ligger mellom 2,5 og 9,2.

Eksempel 2.

Bestemmelse av pikrinsyreinnholdet i organiske pikrater.

a) Mureksindipikrat.

21,2 mg henh. 20,9 mg mureksindipikrat

ble hver for seg løst i 100 cm<3> varmt destillert vann og hver porsjon tilsatt 12 cm<3> av det ovenfor angitte reaksjonsmiddel. Man fikk bunnfall på 30,5 mg henh. 20,1 mg.

b) Herzynin- dipikrat.

15,0 mg henh. 10,8 mg ble oppløst i 50 cm<3>

destillert vann og utfelt med 10 henh. 7 cm<3>

reaksjonsmiddel hvorved man fikk bunnfall på 22,4 mg henh. 16,1 mg.

c) Cholinpikrat.

33;4 mg henh. 33,6 mg ble oppløst i 100 cm<3>

destillert vann og hver porsjon utfelt med 20 cm<3> reaksjonsmiddel. Man fikk 49,0 mg henh. 49,4 mg.

d) Glykokollpikrat.

31,4 mg henh. 30,0 mg ble oppløst i 200

cm<3> destillert vann og hver porsjon utfelt med 20 cm<3> reaksjonsmiddel. Man fikk 50,33 mg henh. 48,13 mg bunnfall.

Eksempel 3.

Overføring av organiske pikrater til tilsvarende salter av mineralsyrer eller til fri baser.

a) under anvendelse av en forbindelse ifølge formel I i hvilken R er dodecyl og A- er 1/2

C<0>3—.

Fremstilling av herzynin av dets pikrat.

0,393 g herzynindipikrat og 0,420 g reaksjonsmiddel pulveriseres og blandes intimt i er morter. Under omrøring tilsettes blandingen litt etter litt til 15 cm<3> kokende destillert vann.

Man avkjøler og filtrerer etter noen timer. Væsken avfarves ved at man lar den løpe gjennom et sjikt av 50 mg aktivt kull, hvorpå den inndampes til tørrhet. Man får 0,089 g vannfritt herzynin (histidinbetain). Utbytte 76%.

Fremstilling av tyramin- klorhydrat av pikratet.

0,366 g tyraminpikrat og 0,350 g reaksjonsmiddel blandes og pulveriseres i en morter. Blandingen ble i små porsjoner og under om-røring ført inn i 15 cm<3> to ganger destilleri kokende vann og behandlet med 1 cm<3> HC1. Man avkjøler og filtrerer etter noen timer. Den svakt gule væske lar man løpe gjennom 30 mg aktivt kull hvorved den fullstendig avfarves. Væsken inndampes derpå til tørrhet, tas opp i absolutt alkohol og felles med eter. Man får 0,153 g tyraminklorhydrat. Utbytte 88%. b) Under anvendelse av en forbindelse ifølge formel I i hvilken R er dodecyl og A- er C1-.

Fremstilling av mureksin- kloi~ idklorhydrat av dels pikrat.

3,40 g mureksin-dipikrat og 3,56 g reaksjonsmiddel blandes i en morter og pulveriseres. Blandingen tilsettes under omrøring og i små porsjoner til 100 cm<3> kokende destillert vann som er tilsatt 1 cm<3> n/HCl. Man går frem nøy-aktig som angitt i det foregående eksempel og får 1,40 g mureksinkloridklorhydrat. Utbytte 92%. c) Under anvendelse av en forbindelse ifølge formel I i hvilken R er oktyl og A- er C03—.

Fremstilling av glykokoll av dets pikrat.

1,52 g glykokollpikrat og 1,47 g reaksjonsmiddel ble behandlet nøyaktig som angitt i foregående eksempel når unntas at syre ikke ble tilsatt. Av den avfarvede og inndampede væske fikk man 0,370 g glykokoll. Utbytte 99%.

Fremstilling av cholinsulfat av pikratet.

6,64 g cholinpikrat oppløses ved koke-temperatur i 100 cm<3> vann hvorpå det tilsettes 20 cm<3> svovelsyre. 5,9 g reaksjonsmiddel tilsettes litt etter litt. Man lar væsken koke i ytterligere 15 minutter og filtrerer etter av-kjøling. Filtratet som var noe gulaktig ble konsentrert til 30 cm<3> og man lot det trekke gjen-

nom et sjikt av avfarvningskull. Væsken ble inndampet først ved 14 mm Hg og derpå under anvendelse av oljepumpe. Residuet tas opp i absolutt alkohol og felles med petroleter. Man får 2,92 g cholinsulfat. Utbytte 96%.

Eksempel Jf.

Utførelsesformer for fremgangsmåter til fremstilling av forbindelsene i henhold til oppfinnelsen.

a) Karbonatet av p-guanidinfenyl-isoamyleteren

(R = isoamyl og A- = 1/2 C03—.)

10 g av p-aminofenylisoamyleternes klorhydrat behandles med 3,5 g cyanamid i 30 cm<3 >etylacetat under tilbakeløpskjøling i 2—3 timer. Oppløsningsmidlet fordampes og residuet tas opp i 1000 cm<3> varmt vann, hvorpå man lar det stå 15 minutter med aktivt kull. Man filtrerer og heller væsken under omrøring ned i en oppløsning av 7 g natriumbikarbonat i 150—200 cm<3> vann. Det dannes straks et hvitt bunnfall som frafiltreres, vaske og omkrystalliseres fra vandig alkohol Den erholdte forbindelse består av silkeaktige små blad. Dens smelte-punkt er 142—147° C under spaltning.

b) Sulfatet av p-guanidinfenylisoamyleteren

(R = isoamyl A- = 1/2 S04—-.)

2,52 g av p-guanidinfenylisoamyleterens karbonat oppløses i 10 cm<3> metylalkohol, og oppløsningen tilsettes til 50 cm<3> n/5 svovelsyre. Alkoholen fjernes ved kokning hvorpå man lar væsken avkjøle. Det hvite bunnfall man herved får består av p-guanidinisoamyleteréns sulfat.

c) Klorhydratet av p-aminofenyloktyleteren (R = oktyl, A- = C1-). 25 g p-nitrofenyloktyleter oppløses i 250 cm<3> 99° alkohol og hydrolyseres ved 50 atmos-færers overtrykk og 80—90° C med Raneynik-kelkatalysator. Katalysatoren frasentrifugeres, og det tilsettes 9 cm<3> konsentrert HC1. Det konsentreres i vakuum, og ved forsiktig tilsetning av eter utfelles klorhydratet av p-aminofenyloktyleteren som farveløse små blad. Forbindelsen smelter under spaltning ved 185° C. d) Karbonatet av p-guanidinoktyleteren (R = oktyl, A- = C03—). 10 g av p-aminofenyloktyleterens klorhydrat behandles med 3 g cyanamid i 30 cm<3 >etylalkohol under tilbakeløpskjøling i 3 timer. Oppløsningsmidlet fraskilles, hvorpå man tar residuet opp i 100 cm<3> varmt vann og lar væsken koke med aktivt kull i 15 minutter. Man filtrerer og tilsettes filtratet under omrøring en oppløs-ning av 8 g natriumbikarbonat i 300 cm<3> vann. Det hvite bunnfall frafiltreres, vaskes og omkrystalliseres fra metylalkohol. Deri erholdte forbindelse består av silkeaktige blad. Den smelter under spaltning ved 130—134° C. e) Klorhydratet av p-guanidinfeny] oktyl eter (R = oktyl, A- = C1-). 2,95 g av p-guanidinfenyloktyleterens karbonat oppløses ved 90° C litt etter litt i 20 cm<3 >n/2 HC1. Etter avkjøling og podning utskillet klorhydratet. f) p-guanidinfenyloktyleterens nitrat (R = oktyl, A- = N03—). 2 g av klorhydratet av p-guanidinfenyl-oktyleteren oppløses i 50 cm<3> kokende vann, og oppløsningen helles under omrøring i 10 cm<3 >av en 10%'s NaN03-oppløsning. Etter avkjøling frafiltreres bunnfallet bestående av -guanidin-oktyleterens nitrat. g) Klorhydratet av p-guanidinfenyl-lauryl (dodecyl)-eteren (R = dodecyl, A- = C1-). 10 g av klorhydratet av p-aminofenyl-lauryleteren behandles med 2,5 g cyanamid i 30 cm<3> etylacetat i 2 timer under tilbakeløps-kjøling. Man lar væsken koke noen minutter med aktivt kull og filtrerer. Ved avkjøling skiller det ønskede klorhydrat seg ut. h) p-guanidinfenyl-lauryl(dodecyl)-eterens karbonat (R = dodecyl, A- = 1/2 C03—).

Moderluten fra foregående forsøk inndampes og residuet tas opp i vann. Man lar oppløsningen koke i 15 minutter med aktivt kull, filtrerer og tilsetter under omrøring er oppløsning av 5—6 g natriumbikarbonat. Del filtrerte og vaskede bunnfall omkrystalliseres fra metanol. Produktet fås i form av små blad som smelter ved 125—134° C under spaltning. i) p-guanidinfenyldodecyleterens tartrat (R = dodecyl,-.A- =1/2 (C4H406).

3,5 g av p-guanidinfenyldodecyleterens karbonat oppløses i 40 cm<3> metylalkohol og opp-løsningen tilsettes en oppløsning av 0,75 g vinsyre i 5 cm<3> vann. Man inndamper til tørr-het på kokende vannbad, oppløser residuet i metylalkohol og feller med aceton. Man får p-guanidinfenyldodecyleterens tartrat som et hvitt mikrokrystallinsk pulver, j) p-nitrofenylheksadecyleter (R = heksadecyl). 25 g K-p-nitrofenat og 50 g cetylbromid blandes og oppvarmes i et stort åpent reagens-glass under omrøring med en glasstav i 2 timer på et legeringsbad som holdes på 230—240° C. Man får herved en voksaktig nesten sort masse som blandes intimt med 20 g aktivt kull og sand. Blandingen ekstraheres i Soxhlet-apparat med 600 cm<3> metylalkohol i 10—12 timer. Den varme væske dekanteres fra den olje som har samlet seg på kolbens bunn og tilsettes 150 cm<3 >varm metylalkohol. Ved langsom avkjøling utskilles den kornede som hvitt elfenben farvede p-nitrofenylheksadecyleter. Forbindelsens smel-tepunkt er 54—56 °C.

Ved ekstraksjonen av det oljeaktige resi-duum med metylalkohol får man en ytterligere fraksjon av det rene produkt. Derpå følgende ekstraksjoner gir ytterligere mengder av produktet, men i små mengder og med mindre renhet. k) Klorhydratet av p-guanidinfenylheksade-cyleteren (R = heksadecyl, A- = C1-). 5 g av klorhydratet av p-aminofenylheksa-decyleteren oppvarmes til kokning med 30 cm<3 >etylacetat og tilsettes en oppløsning av 20 cm<3 >cyanamid i 17% etylacetat. Man koker i 3 timer under tilbakeløpskjøling og avkjøler derpå. Det hvite bunnfall som herved skiller seg ut består av praktisk talt rent klorhydrat av p-guanidinfenylheksadecyleter. Forbindelsens sm.p. er 107—110° C.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av guanidinforbindelser som egner seg som reagenser for pikrinsyre, og som er overflateaktive kationiske stoffer (salter av p-guanidinfenoletere) med den generelle formel i hvilken A- betegner et syreradikal og R en alkylgruppe med flere enn 4 C-atomer, karakterisert ved at man behandler en tilsvarende p-aminofenoleter i form av et salt med cyanamid under oppvarmning.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at man som reaksjonsmiljø bruker et oppløsningsmiddel eller en blanding av opp-løsningsmidler med kokepunkt mellom ca. 50° C og 150° C.

3. Anvendelse av forbindelser fremstilt som angitt i påstand 1 eller 2 som reagens for pikrinsyre.

4. Anvendelse av forbindelser fremstilt som angitt i påstand 1 eller 2 for analyseformål til utfelning av pikrinsyre fra vandige oppløsninger av samme eller av pikrinsyrens organiske eller anorganiske salter.

6. Anvendelse av forbindelser fremstilt som angitt i påstand 1 eller 2 til overføring av pikratet av organiske baser til tilsvarende salter av andre syrer, fortrinsvis mineralsyrer, ved dobbelt omsetning av pikratet med forbindelser fremstilt i henhold til påstand 1 eller 2 i vandig oppløsning eller til av nevnte pikrater å fremstille de frie baser ved en enkel omvekslings-reaksjon.