Uprawniony z patentu: Toms River Chemical Corporation, Toms River, (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób wytwarzania 2,3,3-trójmetyloindolenin Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zwiazków indoleninowych. Wiadomo, ze opracowa¬ na przez Fischera synteza indofliu moze równiez sluzyc do syntezy indolenin. Zastosowanie tej me¬ tody syntezy do wytwarzania 2,3,3-trójmetyloindo¬ leniny przez cyklizacje fenylohydrazonu metyloizo- propylo-ketonu w absolutnym alkoholu w obecnos¬ ci chlorku cynku zostalo opisane przez Planchera w Berichte 31, stor. 1496. Sposób ten jednak w wy¬ konaniu na skale techniczna wykazuje wady, po¬ niewaz oddzielenie soli cynku jest uciazliwe, a prócz tego wydajnosc procesu jest mala.W niemieckim opisie patentowym nr 238.138 opi¬ sano ulepszenie procesu Planchera, polegajace na prowadzeniu reakcji w obecnosci wysoko wrzacego rozpuszczalnika. Produkt koncowy otrzymuje sie w postaci o wiele lepszej od saczenia i z wydaj¬ noscia wieksza niz u Planchera. Konieczne jest jed¬ nak dlugotrwale ogrzewanie pod chlodnica zwrot¬ na, a mimo to wydajnosc nie przewyzsza 75#/o. Wy¬ konanie ostatniego sposobu wymaga bardzo wiele czasu i skutkiem mniej dogodnego sposobu pracy i dodatkowo potrzebnych aparatów, powoduje opóz¬ nienia niepozadane w procesie technicznym. Oka¬ zalo sie wiec konieczne opracowanie taniego, latwo wykonalnego w technice sposobu wytwarzania 2/3,3- -itrógmetyloindoleniii z dobra wydajnoscia o wyso¬ kim stopniu czystosci i w postaci latwej do oddzie¬ lania.Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia 2,3,3-trójmetyloindolenin przez cyklizacje w podwyzszonej temperaturze fenylohydrazonów metylo-izopropyloketonu, przy czym pierscien fe- nylowy musi posiadac co najmniej jeden atom wo- 5 doru znajdujacy sie w polozeniu orto wzgledem grupy hydrazynowej, polegajacy na tym, ze hydra- zon w obecnosci 1 do 10-krotnej ilosci molowej kwasu o wartosci pK ponizej 1,3 ogrzewa sie w temperaturze od okolo 65 do 100°C, zachowujac w stosunek miedzy molowa iloscia kwasu a stezeniem kwasu taki, jak to wskazano na zalaczonym wy¬ kresie.Wartosc pK kwasu HA okreslona jest nastepu¬ jacym równaniem: 15 (H+MA-) pK = (—log K), przy czym K = —-^ x~ (HA) Zalaczony rysunek przedstawia wykres wydaj¬ nosci 2,3,3-trójmetyloindoleniny w zaleznosci od 20 liczby molowych równowazników kwasni siarkowe¬ go przy rozmaitych stezeniach kwasu. Wydajnosc procentowa 2,3,3-trójmetyloindoleniny w zaleznosci od ilosci równowazników molowych kwasu siarko¬ wego wzgledem uzytej ilosci hydrazonu metylo- 25 -izopropyloketonu. Wszystkie krzywe na wykresie odnosza sie do rozmaitych stezen kwasu siarkowe¬ go. Linie kreskowane AB, DC, CD, DE, i EA okre¬ slaja powierzchnie, wskazujaca najkorzystniejsze kombinacje stezenia kwasu i stosunku molowego 30 kwasu do hydrazonu. 7601476014 3 Stosowane jako skladniki wyjsciowe fenylohydra- zony metylo-iizopropyloketonu, które w polozeniu orto wzgledem grupy hydrazynowej musza zawie¬ rac, co najmniej jeden atom wodoru, moga w pier¬ scieniu fenylowym zawierac dalsze podstawniki nie- jonotwórcze, np. atomy chlorowca jak atomy chloru albo bromu, griipy alkilowe, zwlaszcza nizsze grupy alkilowe ^ 1 do 4 atomach wggla, takie, jak grupy, metylowe, etylowe, pro-_ pylowe, izopropylowe, i butylowe oraz grupy alkoksylowe, zwlaszcza nizsze grupy alkoksylowe zawierajace do 4 atomów wegla, takie jak grupy metoksylowe, etoksylowe, propoksylowe, izopropo- fesylowe^buioksylewer, Fenylohydrazonami metylo- izo6rflpj^4ketonu odpowiednimi jako zwiazki wyj- sciotwe sa np. nastepujace: 2-, 3- albo 4-chlorofe- nyl 4-mtetoIcsy-, 4-et&fc^y- 4-propoksy- i 4-butoksyhy- dra|oj^^=m©tylo^,-3^0tylo-, 3ipropylo- albo 4-buty- lofenylohydrazon, 4-nitrofenylohydrazon i 2,4-dwu- nitrofenylohydrazon.Jako kwasy odpowiednie do zastosowania wedlug wynalazku wchodza w rachube wszystkie kwasy 0 wartosci pK pomdzej 1,3, przy czym wartosc pK okreslona jest wyzej podanym równaniem. Zgod¬ nie z tym moga miedzy innymi znalezc zastosowa¬ nie nie podstawione i podstawione kwasy alifaty¬ czne i aromatyczne. Poniewaz jednak kwasy te sa drogie, a potrzebne sa duze ich ilosci oraz wyma¬ gany jest dluzszy czas reakcji, aby otrzymywac za¬ dowalajace wydajnosci, pierwszenstwo daje sie moc¬ nym kwasom mineralnym albo kwasom sulfono¬ wym. Jako przedstawicieli takich kwasów mozna wymienic: kwas bramowodorowy, nadchlorowy, polifosforowy, benzenosulfonowy i kwasy naftale- nosulfónowe. Szczególnie korzystne jest stoso¬ wanie kwasu siarkowego albo solnego.Stezenie kwasu moze sie., zmieniac w granicach od okolo 10 do 100°/o, a korzystnie od 15 do 75°/o.Jezeli stosoije sie kwasy o wiekszym stezeniu, do¬ brze jest prowadzic reakcje w obecnosci Obojet¬ nego rozpuszczalnika organicznego, takiego jak ksy¬ len albo chlorobenzen.Kwas stosuje sie w stosunku 1 do 10 moli na 1 mol fenylohydrazonu metyioizopropyloketonu, przy czym kazdorazowy stosunek moli dobiera sie odpowiednio do stezenia kwasu, jak to wskazuje ponizszy wykres.Reakcja zostaje zakonczona po uplywie stosun¬ kowo krótkiego czasu, zazwyczaj wystarcza czas okolo 2 godzin. Oczywiscie czas trwania reakcji mozna skracac lub przedluzac przez dobór warun¬ ków reakcji, jak temperatury.- Szczególna zaleta niniejszego sposobu polega na tym, ze wytwarzanie zadanych 2,3,3-indolenin moz¬ na prowadzic w jednym naczyniu, stosujac jako materialy wyjsciowe odpowiednia fenylohydrazyne, metyloizopropyloketon i zadany kwas, a nie jak to bylo dotychczas, wytwarzajac najpierw hydrazon w osobnym zalbiegu.W ponizszych przykladach czesci oznaczaja cze¬ sci wagowe, procenty — procenty wagowe, a tem¬ perature podano w stopniach Celsjusza, o ile nie zaznaczono inaczej. Na wykresie litery TMI ozna¬ czaja 2,3,3-tró(j(metyloindolenine, zas litery MIPKPR oznaczaja fenylohydrazon metyloizopropylokeifonti Przyklad I. 176,3 czesci fenylohydrazonu me¬ tyioizopropyloketonu sitosujac mieszanie wkradla sie 5 w ciagu 30 minut do 490 g 20°/o kwasu siarkowego (ilosc równowazna 2 molom). Nastepnie kolbe reak¬ cyjna ogrzewa sie w ciagu 1 godziny do 95°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 2 godzin.Stopiona mase zobojetnia sie roztworem 95 czesci io 50*/o lugu sodowego. Miesza sie w ciagu 15 minut, oddziela faze organiczna i destyluje ja pod cisnie¬ niem 12 mim Hg. Otrzymuje sie 140 czesci (94°/o) 2,3,3-trójmetyloindoleniny.Przyklad II. 102 czesci 96°/o kwasu siarko- 15 wego wkrapila sie do 390 czesci lodu. Nastepnie, mieszajac, dodaje sie do tego w ciagu 30 minut 108 czesci fenylohydrazyny. Temperatura wzrasta od —10 do 20°C. W ciagu dalszych 45 minut dodaje sie 92,5 czesci fenylohydrazonu metylóizopropyloke- 20 tonu, ogrzewa sie mieszanine reakcyjna w ciagu 1 godziny do 90°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 2 godzin. Stopiona mase zobojetnia sie 95 czesciami 50% lugu sodowego i miesza mieszanine w ciagu 15 minut. Nastepnie faze organiczna de- 25 styluje sie pod cisnieniem 12 mm Hg. Otrzymuje sie 135 czesci 2,3,3-trójmetyloindoleniny (85% wy¬ dajnosci teoretycznej).Przyklad III. Powtarza sie doswiadczenie wedlug przykladu I z ta róznica, ze stopiona mase 30 utrzymuje sie w ciagu 3 godzin w temperaturze 75°C.Przyklad IV. 44 czesci fenylohydrazonu me¬ tyioizopropyloketonu (1/4 mola), mieszajac, wkrapla sie do 17,5 czesci 70% kwasu siarkowego (1 mol). 35 Podczas reakcji egzotermicznej mieszanina reakcyj¬ na staje sie najpierw lepka, a po osiagnieciu tem¬ peratury 80°C zamienia sie ponownie w rzadka ciecz. Stopiona mase utrzymuje sie w ciagu 3 go¬ dzin w temperaturze 95°C. Do mieszaniny dodaje 40 sie 150 czesci lodu i zobojetnia stopiona mase 50% rozitworem wodorotlenku sodowego i miesza w cia¬ gu 15 minut. Nastepnie oddziela sie faze organi¬ czna i destyluje pod cisnieniem 12 mm Hg. Otrzy¬ muje sie 90% wydajnosc 2,3,3-trójmetyIoinodole- 45 niny.Przyklad V. 47,5 czesci p-tolilohydrazonu me¬ tyioizopropyloketonu w temperaturze 20°C podczas mieszania dodaje sie do 244 czesci 20% kwasu siar¬ kowego (4 równowazniki molowe). Mieszanine 50 ogrzewa sie do 95°p i pozostawia w tej tempera¬ turze w ciagu 3 godzin. Po ochlodzeniu do 25^0 i zobojetnieniu lugiem sodowym, wyciaga sie ksy¬ lenem -skladnik oleisty i odparowuje wyciag ksy- lenowy. Jak wykazuje analiza, otrzymuje sie 41,3 55 czesci 2,3,3,5Hczterometyloindolenifliy (wydajnosc 95°/o).Przyklad VI. Powtarza sie postepowanie we¬ dlug przykladu V z ta róznica, ze sie stosuje 37,5 czesci p-chlorofenylohydrazonu metyloizopropylo- 60 ketonu i 183 czesci 20% kwasu siarkowego. Otrzy¬ muje sie 34,4 czesci 5-chloro-2,3,3-trójmetyloindo- lenmy. Stosujac zamiast 183 czesci 20 kwasu siar¬ kowego 46,5 g 79% kwasu siarkowego otrzymuje sie 92% wydajnosc indoleniny. «5 Przyklad VII. 44 czesci fenylohydrazonu me-76014 6 tyloizopropyloketonu dodaje sie do 45,6 czesci 37% kwasu solnego (1,85 równowazników molowych) i ogrzewa mieszanine w ciagu 3 godzin dó 80°C.Po ochlodzeniu- i zobojetnieniu mieszaniny wydzie¬ la sie 30,6 g produktu oleistego, stanowiacego 2,3,3-trójimetyloindoleni'ne o 95% czystosci. PL