***.* dr«-'; i Doty£H&d8CBi| znano wskazników pH, które obok latwej dostepnosci spelniaja wymienione wyzej wymagania widmowe i równoczesnie wykazuja dostateczna rozpuszczalnosc i odpowiednia wartosc pK.Dwa znane zwiazki, a mianowicie szescionitrofenylometan i ester etylowy kwasu 2-bis-(2,4- dwunitrofenylo)-octowego, wykazuja wprawdzie uzyteczna absorpcje, ale z drugiej strony za mala rozpuszczalnosc wzglednie za wysoka wartosc pK.Innych znanych wskazników pH nie mozna wykorzystac, poniewaz albo zarówno kwasowa, jak tez zasadowa postac absorbuje w szerokim zakresem fal dlugich i dlatego fotometr reemisyjny nie rozdziela ich ostro, albo zabarwiona postac absorbuje tylko w wiecej albo mniej stromym piku tak, ze pomiar prostymi przyrzadami, które obejmuja tylko szeroki zakres fal dlugich, jest niemozliwy.Zadaniem omawianego wynalazku jest opracowanie wskazników pH, które w kwasowej postaci sa bezbarwne, a w postaci zasadowej sa silnie zabarwione, przy czym zabarwienie musi odznaczac sie szerokim pasmem absorpcyjnym. Przynajmniej jedna postac tych wskazników musi wykazywac dostateczna rozpuszczalnosc tak, aby mozna bylo zastosowac ja przy wytwarzaniu pasków testowych. Poza tym wskazniki te powinny wykazywac dostatecznie niska wartosc pK, np. 5-10,5, która umozliwi ustawienie rozsadnego dla pasków testowych na mocznik, to znaczy pozwalajacego na oznaczenie amoniaku, zakresu pH.Stwierdzono, ze wymagania te spelniaja zwiazki bis-(2,4^wunitrofenylo)-metylopirydyniowe o wzorze ogólnym 1, w którym jedna z grup Ri i R2 oznacza grupe bis-(2,4-dwunitrofenylo)- metylowa, a druga oznacza nizsza grupe alkilowa, zwlaszcza grupe metylowa lub III- rzed.butylowa, albo w przypadku gdy R2 oznacza atom wodoru wzglednie grupe trójfluorometylowa, zas R3 i R4 oznaczaja atomy wodoru albo razem z atomami wegla, do których sa przylaczone, pierscien benzenowy, natomiast Xe oznacza odpowiedni anion kwasowy wzgled¬ nie zwiazek wystepuje jako betaina.Sposób wytwarzania wedlug wynalazku nowych zwiazków o wzorze ogólnym 1 polega na tym, ze w przypadku, gdy Ri oznacza grupe bis-(2,4 ogólnym 2, w którym X oznacza atom chloru, bromu lub jodu, poddaje sie reakcji i ze zwiazkiem o wzorze ogólnym 3, w którym R2 oznacza atom wodoru albo nizsza grupe alkilowa, a R3 i R4 maja wyzej podane znaczenie, przy czym grupe Xe ewentualnie zastepuje sie w znany sposób inna grupa Xe albo wprowadza sie grupe alkilowa Ri.Reakcje zwiazków o wzorach 2 i 3 prowadzi sie przewaznie w nadmiarze zwiazku 3 jako rozpuszczalniku, ale mozna tez stosowac inny rozpuszczalnik obojetnyjak aromatyczne weglowo¬ dory, eter, dioksan, aceton itd. Zwiazek o wzorze 2 wytwarza sie albo z odpowiedniego, znanego karbinolu przez reakcje z kwasem chlorowcowodorowym albo ze zwiazku metylenowego przez reakcje z odpowiednim chlorowcem elementarnym w obojetnym rozpuszczalniku. Sposoby te mozna takze stosowac do wytwarzania zwiazków wyjsciowych o wzorze 1', o ile nie sa one znane z literatury.Szczególnie korzystne jest takie postepowanie, ze odpowiadajace zwiazkowi o wzorze 2 zwiazki metylenowe o wzorze 2', które mozna wytworzyc przez nitrowanie dwufenylometanu120352 3 wedlug K. Matsumura, J. Am. Chem. Soc. 51, 817 (1929), rozpuszcza sie w nadmiarze pirydyny o wzorze 3 i zwiazek o wzorze 2 wytwarza sie in situ przez powolne dodawanie molowych ilosci bromu albo jodu. Ewentualnie mozna dodac obojetny rozpuszczalnik jak benzen, eter itd. Poza¬ dane zwiazki o wzorze 1 wypadaja przy tym w postaci trudno rozpuszczalnych halogenków.Wprowadzenie grupy alkilowej R* do zwiazku wyjsciowego o wzorze 1' nastepuje w znany sposób przy uzyciu srodka alkilujacego, na przyklad halogenku alkilowego, siarczanu dwualkilo- wego albo estru kwasu alkanosulfonowego, w obojetnych rozpuszczalnikach,jak toluenie, eterze, dioksanie, acetonie itd.Wymiane grupy Xe na inna prowadzi sie droga reakcji z odpowiednim nadmiarem odpowied¬ niego kwasu HX albo zwlaszcza jego soli, której kation z majaca byc usunieta grupa Xrt tworzy trudno rozpuszczalna, latwa do oddzielenia sól. Poza tym przez dodanie zasady jak wodnego roztworu amoniaku albo wodorotlenków metali alkalicznych mozna wytworzyc betaine, która ewentualnie przez dodanie innego kwasu przeprowadza sie ponownie w nowa sól czwartorzedowa.Zwiazki wytwarzane sposobem wedlug wynalazku znajduja zastosowaniejako wskazniki pH przy wytwarzaniu pasków testowych do oznaczania mocznika. Przy uzyciu zwiazków wytworzo¬ nych sposobem wedlug wynalazku udaje sie wytworzyc do oznaczania ilosciowego mocznika papierek testowy, który obejmuje 66,5% zakresu pomiarowego fotometru reemisyjnego. Przy stosowaniu dotychczasowego wskaznika pH, np. blekitu bromofenolowego, otrzymuje sie tylko dajacy sie odczytac wizualnie test pólilosciowy, poniewaz zabarwia on tylko okolo 23% zakresu pomiarowego. Nowe zwiazki nadaja sie oczywiscie do stosowania jako wskazniki pH same, ewentualnie takze razem z innymi wskaznikami w postaci mieszaniny wskaznikowej, w celu zwiekszenia zakresu pH.Ponizsze przyklady blizej objasniaja sposób wedlug wynalazku.Przyklad I. Wytwarzanie bromku l-(bis-/2,4 pirydyniowego. 26,4g 0,076 mola bis-(2,4-dwunitrofenylo)-metanu rozprasza sie w 125ml — 114,38g (0,976 mola) 4-III-rzed.butylopirydyny i przy mieszaniu w temperaturze 0-5°C wkrapla powoli 12,4g = 4ml (0,155 mola) suchego bromu. Potem miesza sie calosc przez 6 godzin w temperaturze pokojowej, wydzielony produkt reakcji odsacza mocno pod zmniejszonym cisnieniem, przemywa go 10 ml 4-III-rzed.butylopirydyny, otrzymany placek filtracyjny miesza sie ze 100 ml 10% kwasu brornowodorowego, chlodzi przez wstawienie do lazni z lodem i znowu mocno odsacza pod zmniejszonym cisnieniem. Pozostalosc filtracyjna rozpuszcza sie przy podgrzaniu w 200 ml meta¬ nolu, ewentualnie obecne nie rozpuszczone czesci odsacza pod zmniejszonym cisnieniem, i wytraca bromek przez dodanie 50 ml eteru. Po wymieszaniu z 50 ml acetonu otrzymuje sie 12,42 g czyli 31,5% czystego bromku l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)-4-IH-rzcd.butylopirydyniowego o temperaturze topnienia 204-206°C. Z zatezonego przesaczu oraz z lugu macierzystego przerobio¬ nego przez zakwaszenie nadmiarem 10% kwasu bromowodorowego i odsaczenie pod zmniejszo¬ nym cisnieniem wytraconego produktu, po przekrystalizowaniu z ukladu metanol-eter i wymieszaniu z acetonem otrzymuje sie dalsze 4,1 g, czyli 9,6% wymienionego wyzej zwiazku.Chromatografia cienkowarstwowa: gotowe plytki z zelu krzemionkowego 60 F 254 firmy Merck.Eluent: izopropanol-octan etylu woda w stosunku 5:3:2, wartosc RF=0,6 toluen-aceton w stosunku 3:7, wartosc RF = 0,6 (obydwa eluenty w obecnosci gazowego amoniaku) Wywolywanie: gazowy amoniak.Wytwarzanie jodku l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)-4-III-rzed.butylopirydyniowego.Postepuje sie w sposób analogiczny do podanego wyzej z tym, ze zamiast elementarnego jodu stosuje sie jego roztwór w 4-III-rzed.butylopirydynie. Otrzymuje sie jodek z wydajnoscia 25,6% o temperaturze topnienia 217°C.Wytwarzanie chlorku l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)-4-III-rzed.butylopirydyniowego.Postepuje sie w sposób analogiczny do poprzedniego z tym, ze zamiast elementarnego chlorku stosuje sie jego roztwór w lodowatym kwasie octowym. Z wydajnoscia 31,6% otrzymuje sie chlorek o temperaturze topnienia 172-173°C. W chromatografii cienkowarstwowej jodek i chlorek zacho¬ wuja sie tak samo jak bromek, jezeli stosuje sie eluenty podane przy bromku.4 120 352 Przyklad II. Wytwarzanie bromku l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)-pirydyniowego.Postepuje sie w sposób opisany w przykladzie I, stosujac pirydyne zamiast 4-III- rzed.butylopirydyny. Otrzymuje sie jednorodny wedlug chromatografii cienkowarstwowej bromek !-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/metylo)-pirydyniowy z wydajnoscia 25,6% o ciezarze czasteczkowym 506,24 i temperaturze topnienia 199-200°C.Z metanolowego roztworu bromku wytraca sie 35% kwasem czterofluoroborowym cztero- tluoroboran o ciezarze czasteczkowym 513,26 i temperaturze topnienia 190-191°C Chromatogra¬ fia cienkowarstwowa: gotowe plytki z zelu krzemionkowego 60 F 254 firmy Merck.Eluent: aceton, wartosc RF = 0,4 Wywolywanie: UV, gazowy amoniak Przyklad III. Wytwarzanie bromku l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)-chinoliniowego.Reakcje i przerób prowadzi sie sposobem podanym w przykladzie I, lecz zamiast 4-III- rzed.butylopirydyny stosuje sie chinoline. Przezfrakcjonowana krystalizacje z ukladu metanol-eter oraz aceton-eter otrzymuje sie z wydajnoscia 25,2% jednorodny wedlug chromatografii bromek l-(bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylochinoliniowy o temperaturze topnienia 186-188°C Chroma¬ tografia cienkowarstwowa: gotowe plytki z zelu krzemionkowego 60 F 254 firmy Merck Eluent: aceton, wartosc RF = 0,6 Wywolywanie: gazowy amoniak Przyklad IV. Wytwarzanie jodku (dwufenylometylo)-1-metylopirydyniowego, 0,1 mola dwufenylopirydylometanu rozprasza sie w 200ml toluenu, dodaje 51,25g=45ml (0,36 mola) jodku metylu i calosc ogrzewa przez 2 godziny w temperaturze wrzenia pod chlodnica zwrotna. Mieszanine reakcyjna oziebia sie do temperatury pokojowej i dodaje do niej 50 ml eteru, po czym wydzielone krysztaly odsacza pod zmniejszonym cisnieniem, przemywa dokladnie eterem i suszy tlenkiem fosforowym. Zaleznie od pozycji podstawienia zwiazku wyjsciowego otrzymuje sie produkty o wzorze ogólnym 4, przedstawione szczególowo w tablicy I. Ciezar czasteczkowy: 387,2 Wytwarzanie azotanu (dwufenylometylo)- 1-metylopirydyniowego. 0,1 mola przedstawionego wyzej jodku (dwufenylometylo)-1-metylopirydyniowego rozpu¬ szcza sie w 500ml metanolu, dodaje roztwór 0,1 mola azotanu srebra w mieszaninie 400 ml metanolu i 100 ml wody i miesza przez 1 godzine w temperaturze pokojowej,po czym odsacza pod zmniejszonym cisnieniem utworzony jodek srebra i przesacz zateza w wyparce obrotowej. Pozosta¬ losc po destylacji rozpuszcza sie w malej ilosci metanolu i wytraca azotan przez dodanie eteru. Po odsaczeniu pod zmniejszonym cisnieniem, przemyciu eterem i wysuszeniu nad tlenkiem fosforo¬ wym otrzymuje sie czysty azotan w postaci bezbarwnych krysztalów.Zaleznie od pozycji podstawienia zwiazku wyjsciowego otrzymuje sie produkty o wzorze ogólnym 4, przedstawione szczególowo w tablicy II. Ciezar czasteczkowy: 322,3.Wytwarzanie wodorosiarczanu (bis-/2,4-dwunitrofenylo/-metylo)- 1-metylopirydyniowego.W kolbie trójszyjnej o pojemnosci 500 ml, zaopatrzonej w mieszadlo, chlodnice, termometr i wkraplacz umieszcza sie 17,8ml = 27,2g (0,431 mola) kwasu azotowego o gestosci 1,52 w 90 g= 50 ml (0,98 mola) stezonego kwasu siarkowego o gestosci 1,84 i przy mieszaniu dodaje sie 16,Ig (0,05 mola) przedstawionego wyzej azotanu (dwufenylometylo)-1-metylopirydyniowego tak, ze temperatura mieszaniny reakcyjnej nie przekroczy 50°C. Nastepnie ogrzewa sie powoli do temperatury 70°C i w tej temperaturze wkrapla mieszanine 60 ml oleum o zawartosci 15% SOa i 30ml — 47,5 g (0,75 mola) kwasu azotowego o gestosci 1,52, po czym ogrzewa przez 1 godzine w temperaturze 90°C i wreszcie^wylewa na 500 ml lodu. Otrzymany surowy produkt rozpuszcza sie przy podgrzaniu w malej ilosci metanolu, traktuje weglem aktywowanym, odsacza pod zmniejszo¬ nym cisnieniem i wytraca wodorosiarczan przez dodanie eteru. Przez ponowne rozpuszczenie i wytracenie z ukladu aceton-eter otrzymuje sie jednorodne wedlug chromatografii bezpostaciowe wodorosiarczany czteronitrozwiazków o wzorze ogólnym 11 i ciezarze czasteczkowym 547,3, przedstawione szczególowo w tablicy III. * gotowe plytki z zelu krzemionkowego 60 F 254 firmy Merck Wytwarzanie bis-(2,4-dwunitrofenylo)-(l-metylo-x-pirydynio)-metanidów.Powyzej opisane wodorosiarczany rozpuszcza sie w wodzie i dodaje amoniak albo rozcien¬ czony roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego az do uzyskania pH 9-10,5. Pirydyniobetainy o zabarwieniu gleboko niebieskim do fioletowego odsacza sie pod zmniejszonym cisnieniem, prze-120352 5 - ^~v mywa woda oraz mieszanina 1:1 eteru naftowego i ligroiny, po czym suszy nad tlenkiem fosforo¬ wym. Takotrzymuje sie zwiazki o wzorze 15, które szczególowo przedstawione sa w tabliacy IV.Przy ogrzewaniu rozkladaja sie one bez topnienia. Ciezar czasteczkowy: 438,5.Przyklad V. Wytwarzanie bis-(2,4-dwunitrofenylo) -metylo) -(4-III-rzed.butylo-l-pirydy- nioAmetanidu. 40g (0,071 mola) bromku l-(bis-2,4-dwunitrofenylo/-metylo)- (4-III-rzad.butylo-l- pirydyniowego) albo czterofluoroboranu l-(bis-(2,4-dwunitrofenylo) -metylo) -4-III-rzed.butylo- 1-pirydyniowego) o temperaturze topnienia 204-205°C, wytworzonego z metanolowego roztworu surowego bromku przez dodanie 38% kwasu czterofluoroborowego, rozpuszcza sie w 300 ml dwumetyloformamidu z dodatkiem 2 ml 48% kwasu bromowodorowego i przy energicznym mieszaniu oraz sprawdzaniu za pomoca elektrody szklanej ustawia sie pH 10 przez wkroplenie 950 ml 5% etanolo wego lugu potasowego. Nastepnie odsacza sie pod zmniejszonym cisnieniem wydzie¬ lony bis-(2,4-dwunitrofenylo) -(4-III-rzed.butylo-l-pirydynio)- metanid, przemywa 31 wody i suszy betaine nad zelem krzemionkowym i tlenkiem fosforowym. Tak otrzymuje sie 33,5g co stanowi 97,8% zwiazku wymienionego w tytule w postaci krysztalów o metalicznym polysku.Zwiazek rozklada sie w temperaturze 225°C, bez topnienia. Chromatografia cienkowarstwowa: gotowe plytki z zelu krzemionkowego 60 F 254 firmy Merck.Eluent: izopropanol-octan n-butylu-woda w stosunku 5:3:2 Wartosc RF = 0,63 W celu wytworzenia pirydyniobetainy mozna równiez tak postepowac, ze roztwór odpowied¬ niej soli w dwumetyloformamidzie wprowadza sie do mieszaniny zlozonej z dwumetyloformamidu i amoniaku, ustawia pH 9-10, a nastepnie przez dodanie czterokrotnej ilosci wody powoduje sie wydzielenie betainy, która traktuje sie dalej w sposób podany wyzej.W taki sam sposób wytwarza sie betainy o wzorze ogólnym 16, przedstawione szczególowo w tablicy V.Zastrzezenia patentowe Sposób wytwarzania zwiazków bis-(2,4dwunitrofenylo)-metylopirydyniowych o wzorze ogólnym 1, w którym jedna z grup Ri i R2 oznacza grupe bis-(2,4-dwunitrofenylo)-metylowa, a druga oznacza nizsza grupe alkilowa, zwlaszcza grupe metylowa albo III-rzed. butylowa albo w przypadku gdy Ra oznacza atom wodoru wzglednie grupe trójfluorometylowa, zas Ra i R4 ozna¬ czaja atomy wodorualbo razem z atomami wegla,do których sa przylaczone,pierscien benzenowy, natomiast Xe oznacza odpowiedni anion kwasowy wzglednie zwiazek wystepuje jako betaina, znamienny tym, ze w przypadku gdy Ri oznacza grupe bis-(2,4~dwunitrofenylo)-metylowa, zwiazek o wzorze ogólnym 2, w którym X oznacza atom chloru, bromu lub jodu, poddaje sie reakcji i ze zwiazkiem o wzorze ogólnym 3, w którym R2 oznacza atom wodoru albo nizsza grupe alkilowa, a R3 i R4 maja wyzej podane znaczenie, przy czym grupe Xeewentualnie zastepuje sie w znany sposób inna grupa X albo wprowadza sie grupe alkilowa Ri.T a b I i c a I R Temperatura topnienia Wydajnosc wzór 5 228°C (rozklad) 98,1 % wzór 6 160°C (rozklad) 91,6% wzór 7 152-155°C (rozklad) 96,5%120 352 Tablica II R Temperatura topnienia Wydajnosc wzór 8 wzór 9 wzór 10 171°C 138°C 176-178°C 93.8% 88,4% 96,3% Tablica III Temperatura R topnienia Wydajnosc Chromatografia*) cienkowarstwowa Wartosc Eluent RF wzór 12 bezpostaciowe spiekanie od 70°C wzór 13 bezpostaciowe spiekanie od 120°C rozklad wzór 14 bezpostaciowe spiekanie od70°C 31,5% 25,6% 32,1% XM ksylen-metyloetylo- keton 1:1 DEW211 n-butanol-lodowaty kwas octowy-woda 2:1:1 izopropanol-octan n-butylu-woda-amo- niak 50 : 30 15:8 0,21 0,19 0,45 Tablica V R* Temperatura Wydajnosc Wartosc Absorpcja rozkladu % pK (nm) wzór 17 ciezar czasteczkowy - wzór 18 ciezar czasteczkowy - wzór 19 ciezar czasteczkowy - wzór 20 ciezar czasteczkowy - - 481,4 - 425,3 - 475,3 - 475,3 225°C 250°C 210°C 230°C Tabl 97,8 96,5 95,6 96,6 i c a IV 8,5 8,5 8 7 - ,, 400-850 widmo absorpcyjne pokazane jest na rysunku 1 400-800 400-850 400-850 Temperatura Wydajnosc Wartosc Absorpcja Pozycja x rozkladu % pK (nm) 2 3 4 225°C 238°C 233«C 90,2 93,5 95,1 9 10,5 6,5 400-800 400-900 400-810120 352 <^NS ^-R WZÓR 2 NO, NO --Ó-- NU9 -5- WZÓR 2' WZÓR 3 OrO WZÓR 4 -o N=/ j CU- WZÓR 5120 352 i_ N * J i CH, WZÓR 6 r\ j N-CH3 J WZÓR 7 CK, •I _ -i ; N°36 WZÓR 8 CH, fi—Nw ¦O N0-, WZÓR 9 -e n-ch 3 N°3 WZÓR 10 N07 NO, WZÓR 11120 352 CH3 -o HSO, WZÓR 12 CH // ^ WZÓR 13 f~\ ^=J WZÓR U N-CH3 HSCV ,-H NOj N02 / \ NO, N • I CH3 WZÓR 15 N02 N02 •<-ck-b- WZOR 16 :f\- I \ C u rn CH, WZOR 17120 352 -o WZÓR 18 WZÓR 19 WZÓR 20 Rysunek 1 Widmo absorpcyjne bisfdwunitro - fenyloHA-jj-rzed. butylo-1-pirydynio)- metanidu Stezenie C= 3,58 * 10~5 molowe Rozpuszczalnik metanol + 10% buforu fosforanowego Grubosc warstwy d- 1,0 cm pH 10 700 400 nm Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL PL