PL200082B1 - Sposób wytwarzania 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości, znamienny tym, że surowy, zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikiem zawierającym związek, którego cząsteczka zawiera co najmniej jeden atom tlenu wybranym z grupy obejmującej etery, ketony, alkohole alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i cykloalifatyczne o 4 do 6 atomach węgla, alkoksyetery o 1 do 6 atomach węgla lub ich mieszaniną oraz rozpuszczalnikiem zawierającym związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, to jest fluoru, chloru, bromu lub jodu, wybranym z grupy obejmującej halogenki alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i halogenki aromatyczne stanowiące pierścień sześcioczłonowy podstawiony jednym lub kilkoma halogenami lub ich mieszaniną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości.

W szczególności wynalazek nadaje się do stosowania do wyodrębniania czystego 2-hydroksykarbazolu z mieszaniny, w której uprzednio biegła reakcja przeprowadzenia prekursora 2-hydroksykarbazolu w 2-hydroksykarbazol.

Znane są różne sposoby wytwarzania 2-hydroksykarbazolu. Według opisu patentowego USA nr 4 137 238 2-hydroksykarbazol otrzymuje się przez cyklizację 2-chloro-3'-hydroksy-dwufenyloaminy w obecności zasady. Wadą tego sposobu jest konieczność operowania rozcieńczonymi roztworami, czego skutkiem jest mały stopień wykorzystania przestrzeni reakcyjnej, a w konsekwencji mała zdolność produkcyjna aparatu. Ponadto jako produkt uboczny otrzymuje się duże ilości roztworu chlorku sodowego. W literaturze (J. Am. Chem. Soc., str. 3475 (1955) opisano sposób polegający na ogrzewaniu 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu z katalizatorem w postaci palladu osadzonego na węglu w atmosferze dwutlenku węgla w temperaturze 270°C. 2-Hydroksykarbazol wyodrębnia się z mieszaniny reakcyjnej traktując ją rozcieńczonym roztworem wodorotlenku sodowego, odsączając katalizator, zakwaszając przesącz i odsączając wytrącony tak 2-hydroksykarbazol. Jedną z istotnych wad tego sposobu jest bardzo mała szybkość filtracji katalizatora zanieczyszczonego smolistymi substancjami powstającymi podczas reakcji odwodornienia 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu oraz również mała szybkość sączenia 2-hydroksykarbazolu po wytrąceniu go kwasem z przesączu po oddzieleniu katalizatora. Również i w tym przypadku operuje się rozcieńczonymi roztworami, czego skutkiem jest mały stopień wykorzystania przestrzeni reakcyjnej, a w konsekwencji mała zdolność produkcyjna aparatu oraz duże ilości roztworu soli kuchennej otrzymywanego jako produkt uboczny. W zgłoszeniu patentowym niemieckim nr DE 3410232 A1 z 1984 r. przedstawiono sposób polegający na katalitycznym odwodornieniu 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu w obecności obojętnego rozpuszczalnika organicznego, takiego jak eter, węglowodór alifatyczny lub aromatyczny, alkohol, alkoksyeter lub ich mieszanina. Odwodornienie prowadzi się w wysokiej temperaturze, korzystnie 170-190°C, w obecności konwencjonalnego katalizatora uwodornienia i/lub odwodornienia, takiego jak pallad, ruten, rod, iryd, platyna lub nikiel. Powszechnie wiadomo, iż ogrzewanie związków o złożonych cząsteczkach w wysokiej temperaturze prowadzi do powstania smolistych substancji, trudnych do oddzielenia od innych składników mieszaniny reakcyjnej. Natura tych związków nie jest znana, a zatem nie jest oczywiste, jak je oddzielić od pożądanego produktu. Wprawdzie we wspomnianym zgłoszeniu patentowym podaje się że, po odparowaniu lotnych składników mieszaniny reakcyjnej otrzymuje się 2-hydroksykarbazol o czystości od 96,4% do 98,5%, jednak przykładów ilustrujących wynalazek według tego zgłoszenia nie daje się odtworzyć i zawartość 2-hydroksykarbazolu w produkcie wynosi mniej niż 95%. Trudno jest także wyodrębnić 2-hydroksykarbazol z mieszaniny poreakcyjnej przez zatężanie, krystalizację i sączenie: szybkość sączenia jest niewielka, a tak otrzymany produkt jest zanieczyszczony smolistymi substancjami.

Nieoczekiwanie, okazało się że sposobem według wynalazku możliwe jest wytworzenie 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości, zwłaszcza powyżej 99%, z uniknięciem wymienionych wyżej niedogodności. W szczególności wynalazek dotyczy wyodrębniania czystego 2-hydroksykarbazolu z mieszaniny poreakcyjnej uzyskanej przez odpowiednią obróbkę prekursora 2-hydroksykarbazolu, np. przez katalityczne odwodornienie 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że surowy, zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikiem zawierającym związek w którego cząsteczce znajduje co najmniej jeden atom tlenu, wybranym z grupy obejmującej etery, ketony, alkohole alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i cykloalifatyczne o 4 do 6 atomach węgla, alkoksyetery o 1 do 6 atomach węgla lub ich mieszaniny oraz rozpuszczalnikiem zawierającym związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, to jest fluoru, chloru, bromu lub jodu, wybranym z grupy obejmującej halogenki alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i halogenki aromatyczne stanowiące pierścień sześcioczłonowy podstawiony jednym lub kilkoma halogenami lub ich mieszaniną.

W sposobie według wynalazku jako rozpuszczalnik, zawierający związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom tlenu, korzystnie stosuje się aceton, keton metylowo-etylowy, alkohole alifatyczne zawierające 1-5 atomów węgla w cząsteczce, takie jak metanol, etanol, /-propanol, n-butanol, 2-etyloheksanol, eter 2-metoksyetylowy lub cykloheksanol.

PL 200 082 B1

W sposobie według wynalazku jako rozpuszczalnik zawierający związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca korzystnie stosuje się chlorometan, chlorek metylenu, chloroform, czterochlorek węgla i chlorobenzen.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku najpierw zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikiem zawierającym związek w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom tlenu, a następnie rozpuszczalnikiem zawierającym związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca.

Alternatywnie w sposobie według wynalazku, zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się mieszaniną wyżej wymienionych rozpuszczalników.

Zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się wymienionymi rozpuszczalnikami w temperaturze od - 20°C do temperatury wrzenia rozpuszczalników lub ich mieszaniny pod ciśnieniem atmosferycznym.

Według korzystnej odmiany sposobu według wynalazku zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol rozpuszcza się co najmniej częściowo w rozpuszczalniku zawierającym związek, którego cząsteczka zawiera co najmniej jeden atom tlenu, ewentualnie w podwyższonej temperaturze, po czym do tak otrzymanej mieszaniny, schłodzonej do temperatury otoczenia lub niższej dodaje się rozpuszczalnik, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca.

Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku, smoliste substancje zanieczyszczające 2-hydroksykarbazol uzyskiwany różnymi metodami, zwłaszcza przez odparowanie do sucha sposobem opisanym w zgłoszeniu patentowym RFN nr DE 3410232 A1, a także inne zanieczyszczenia pozostają w roztworze, podczas gdy czysty 2-hydroksykarbazol wytrąca się z tego roztworu jako wspomniany osad, zawierający 98-99,5% 2-hydroksykarbazolu.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku do mieszaniny poreakcyjnej stanowiącej zanieczyszczony roztwór 2-hydroksykarbazolu w rozpuszczalniku zawierającym związek, którego cząsteczka ma co najmniej jeden atom tlenu, dodaje się rozpuszczalnik będący związkiem, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, tj. fluoru, chloru, bromu lub jodu, wybranym z grupy obejmującej halogenki alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i halogenki aromatyczne o 6 atomach węgla. Pozwala to na wytrącenie od razu 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości.

Czyszczenie surowego 2-hydroksykarbazolu lub wytrącanie go z roztworu zachodzi z odpowiednio dużą wydajnością jeżeli stosunek wagowy 2-hydroksykarbazolu do rozpuszczalnika zawierającego związek, którego cząsteczka zawiera co najmniej jeden atom tlenu, jest większy niż 1:20. Stosunek masy rozpuszczalnika zawierającego atom lub atomy chlorowca w cząsteczce do masy 2-hydroksykarbazolu powinien wynosić od 1:1 do 40:1, najkorzystniej od 15:1 do 25:1.

Poniższe przykłady ilustrują sposób według wynalazku.

P r z y k ł a d l. 16 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 92,7% (HPLC) ogrzewano, mieszając, z 40 g acetonu i 55 g chlorku metylenu do temperatury wrzenia, w której całość utrzymywano przez pół godziny. Po schłodzeniu do temperatury otoczenia zawiesinę sączono a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 13,5 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 99,1% (HPLC).

P r z y k ł a d II. 18 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 84,6% (HPLC) ogrzewano, mieszając, z 75 g eteru 2-metoksyetylowego do temperatury 60°C, w której całość utrzymywano przez 2 godziny. Po schłodzeniu do temperatury otoczenia do roztworu dodano 300 g chlorku metylenu i pozostawiono na 4 godziny. Otrzymaną tak zawiesinę sączono, a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 12,9 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 99,2% (HPLC).

P r z y k ł a d III. 16 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 92,4% (HPLC) ogrzewano, mieszając, z 40 g acetonu do temperatury 50°C, w której całość utrzymywano przez 1,5 godziny. Po schłodzeniu do temperatury otoczenia, do roztworu dodano 55 g chlorku metylenu i pozostawiono na 3 godziny. Otrzymaną tak zawiesinę sączono, a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 12,5 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 98,5% (HPLC).

P r z y k ł a d IV. 16 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 88,7% (HPLC) ogrzewano, mieszając, z 50 g metanolu do temperatury 45°C, w której całość utrzymywano przez 1,5 godziny. Po schłodzeniu do temperatury otoczenia, do roztworu dodano 60 g chlorku metylenu i pozostawiono na 3 godziny. Otrzymaną tak zawiesinę sączono, a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 11,7 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 99,1% (HPLC).

P r z y k ł a d V. 25 g 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu, 5 g katalizatora 10% Pd/C oraz 110 g eteru 2-metoksyetylowego ogrzewano, pod argonem, w temperaturze ponad 160°C przez 6 godzin. Całość ochłodzono do temperatury 50°C i odsączono katalizator przemywając osad 10 g eteru

PL 200 082 B1

2-metoksyetylowego. Przesącz schłodzono do temperatury otoczenia, dodano doń, mieszając, 240 g chlorku metylenu i pozostawiono na 5 godzin. Otrzymaną tak zawiesinę sączono, a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 20 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 98,9% (HPLC).

P r z y k ł a d VI. 19 g 5,6,7,8-tetrahydro-2-hydroksy-(9H)-karbazolu, 10 g katalizatora 5% Pd/C oraz 150 g 2-etyloheksanolu ogrzewano, pod azotem, w temperaturze ponad 180°C przez 4 godziny. Całość ochłodzono do temperatury 50°C i odsączono katalizator przemywając osad 15 g 2-etyloheksanolu. Przesącz schłodzono do temperatury otoczenia, dodano doń, mieszając, 300 g chlorku metylenu i pozostawiono na 5 godzin. Otrzymaną tak zawiesinę sączono, a osad suszono w temperaturze 50°C do stałej masy. Otrzymano 15 g 2-hydroksykarbazolu o czystości 99,4% (HPLC).

Claims (11)

1. Sposób wytwarzania 2-hydroksykarbazolu o wysokiej czystości znamienny tym, że surowy, zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikiem zawierającym związek, którego cząsteczka zawiera co najmniej jeden atom tlenu wybranym z grupy obejmującej etery, ketony, alkohole alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i cykloalifatyczne o 4 do 6 atomach węgla, alkoksyetery o 1 do 6 atomach węgla lub ich mieszaniną oraz rozpuszczalnikiem zawierającym związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, to jest fluoru, chloru, bromu lub jodu, wybranym z grupy obejmującej halogenki alifatyczne o 1 do 6 atomach węgla i halogenki aromatyczne stanowiące pierścień sześcioczłonowy podstawiony jednym lub kilkoma halogenami lub ich mieszaniną.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik zawierający co najmniej jeden atom tlenu stosuje się aceton, keton metylowo-etylowy, alkohole alifatyczne zawierające 1-5 atomów węgla w cząsteczce, takie jak metanol, etanol, /-propanol, n-butanol, 2-etyloheksanol, eter 2-metoksyetylowy i/lub cykloheksanol.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosunek wagowy 2-hydroksykarbazolu do rozpuszczalnika, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom tlenu, jest większy niż 1:20.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik zawierający związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca korzystnie stosuje się chlorometan, chlorek metylenu, chloroform, czterochlorek węgla i/lub chlorobenzen.

5. Sposób według zasfrz. j albo 4, znamienny tym, że stosunek masy sozpuszczalmka, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, dodawanego do roztworu 2-hydroksykarbazolu, do masy 2-hydroksykarbazolu wynosi od 1:1 do 40:1.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosunek masy rozpuszczalnika, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, dodawanego do roztworu 2-hydroksykarbazolu, do masy 2-hydroksykarbazolu wynosi od 15:1 do 25:1.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że najpierw zanieczyszczony 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikiem zawierającym związek, którego cząsteczka zawiera co najmniej jeden atom tlenu, a następnie rozpuszczalnikiem zawierającym związek, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, to jest fluoru, chloru, bromu lub jodu.

8. Sposób według zasł:rz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że 2-hydroksykarbazol traktuje się mieszaniną wymienionych rozpuszczalników.

9. Sposób według zasł:rz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że 2-hydroksykarbazol traktuje się rozpuszczalnikami w temperaturze od -20°C do temperatury wrzenia rozpuszczalników lub ich mieszaniny pod ciśnieniem atmosferycznym.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że do zanieczyszczonego 2-hydroksykarbazolu rozpuszczonego co najmniej częściowo w rozpuszczalniku, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom tlenu, schłodzonego do temperatury otoczenia lub niższej dodaje się rozpuszczalnik, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, ewentualnie w podwyższonej temperaturze, otrzymaną tak zawiesinę sączy się, a osad suszy.

11. Sposób wedługzashz. 10. znamiennytym, że do s1:anowiącej zanieczyszczony roztwór 2-hydroksykarbazolu w rozpuszczalniku zawierającym związek, którego cząsteczka ma co najmniej jeden atom tlenu, dodaje się rozpuszczalnik będący związkiem, w którego cząsteczce znajduje się co najmniej jeden atom chlorowca, otrzymaną tak zawiesinę sączy się, a osad suszy.