WO1991011436A1 - Verfahren zur reinigung von 7-chlor-chinolin-8-carbonsäuren - Google Patents
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- C07D215/48—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen
Definitions
- the present invention relates to an improved process for the purification of 7-chloro-quinoline-8-carboxylic acids of the general formula I.
- X denotes hydrogen, halogen or a lower alkyl group.
- EP-A 282 778 that the compounds of type I serving as active ingredients in the crop protection area can be prepared by oxidation of corresponding 8-methyl, 8-halomethyl or 8-dihalomethyl compounds with nitric acid.
- the water-moist raw products are usually purified by recrystallization from lower alcohols such as methanol, isopropanol (EP-A 277 631, EP-A 282 778) or methyl glycol (EP-A 060 429).
- the object of the invention was therefore to remedy this deficiency.
- Suitable bases are primarily the alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, but the alkali metal and alkaline earth metal salts of weak acids, for example carbonic acid and acetic acid, and high-boiling tertiary atynes such as triisobutyla are also suitable.
- the alkali metal hydroxides in particular sodium and potassium hydroxide, are particularly preferred.
- the base can be used in solid form or as an aqueous solution.
- Suitable solvents for recrystallization are primarily water-miscible lower alcohols with up to 4 carbon atoms, including e.g. Alkanols such as methanol, ethanol, isopropanol and alkoxyalkanols such as methyl glycol and especially l-methoxypropan-2-o.
- Alkanols such as methanol, ethanol, isopropanol
- alkoxyalkanols such as methyl glycol and especially l-methoxypropan-2-o.
- the amount of the solvent used is to be measured so that the quinoline carboxylic acid (raw substance) to be purified completely dissolves when heated. It is often advisable to use twice to 10 times the amount of solvent, based on the weight of the water-moist raw substance I.
- the recrystallization is carried out as usual by dissolving the water-moist quinolinecarboxylic acid I to be cleaned with vigorous heating and stirring together with the mineral base in the alcoholic solvent and then slowly dissolving the solution to about 20 can cool down to 25 ° C.
- a linear cooling gradient of approximately 10 to 20 ° C / h is recommended.
- the crystalline quinolinecarboxylic acid which has been separated off is separated off in a customary manner, for example by filtration or centrifugation, and can then be washed free of surface impurities from the mother liquor using small amounts of fresh, possibly ice-cooled, solvent.
- a particularly expedient embodiment consists in bringing the raw substance I to be cleaned into solution at temperatures above 100.degree. If a solvent is used which boils below this temperature, the process is carried out in a closed vessel under the autogenous pressure of the solution - at about 3 to 4 bar. The method is particularly recommended in the case of 2-methoxypropan-2-ol as a solvent. It is advantageous to dissolve the raw substance at a temperature of 130 to 170 ° C.
- the process improved according to the invention can be successfully applied to all quinolinecarboxylic acids I as defined, especially to those compounds in which X has the following meaning
- Halogen preferably fluorine, chlorine and bromine, especially chlorine or -CC 4 -alkyl such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl and tert-butyl, preferably methyl.
- the undesirable impurities in the raw substances mainly result from the formation of by-products both in the chlorination of the 8-methylquinolinecarboxylic acid serving as starting substance on the ring system and on the methyl group, and in the subsequent oxidation of these compounds to the quinoline-8-carboxylic acids.
- the water content of the 7-chloro-quinoline-8-carboxylic acids to be purified is generally between 1 and 50% due to the manufacturing process.
- the 7-chloroquinoline-8-carboxylic acids to be purified with higher yields by the process according to the invention serve, for example, as crop protection agents.
- a suspension of 100 g of a water-moist, contaminated 7-chloroquinoline-8-carboxylic acid I (crude product) in 400 g of 1-methoxypropan-2-ol was mixed with 1 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution and made up to 150 in a closed apparatus ° C heated, with an overpressure of about 3.1 bar. After the carboxylic acid had completely dissolved, the mixture was allowed to cool to about 25 ° C. in the course of about 7 hours and the product which had crystallized out was then filtered off. It was washed with 100 ml of solvent and dried.
- the purity of the recrystallized product was about 97 to 98% in each case.
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Abstract
Reinigung von 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren (I) (X = H, Halogen, niedere Alkylgruppe) durch Umkristallisation aus mit Wasser mischbaren niederen Alkoholen, indem man die Umkristallisation in Gegenwart geringer Mengen einer Base vornimmt. Die Chinolincarbonsäuren (I) sind wertvolle Pflanzenschutzmittel.
Description
Verfahren zur Reinigung von 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren der allgemeinen Formel I
Es ist allgemein bekannt (z.B. EP-A 085 182, EP-A 277631 und
EP-A 282 778), daß die als Wirkstoffe auf dem Pflanzenschutzgebiet dienenden Verbindungen vom Typ I durch Oxidation entsprechender 8-Methyl-, 8-Halogenmethyl- oder 8-Dihalogenmethylverbindungen mit Salpetersäure hergestellt werden können. Die wasserfeucht'en Rohprodukte werden üblicher- weise durch Umkristallisation aus niederen Alkoholen wie Methanol, Iso- propanol (EP-A 277 631, EP-A 282 778) oder Methylglykol (EP-A 060 429) gereinigt.
Nachteilig bei diesen Reinigungsverfahren ist jedoch, daß die Chinolin- carbonsäuren durch das alkoholische Lösungsmittel zum Teil verestert werden, was zu Carbonsäureverlusten von bis zu ca. 10 % führen kann.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Reinigung von 7-Chlor-chinolin-8-carbon- säuren der Formel I gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umkristallisation in Gegenwart geringer Mengen einer Base vornimmt.
Als Basen eignen sich in erster Linie die Alkalimetall- und Erdalkali- metallhydroxide, jedoch kommen auch die Alkalimetall- und Erdalkali- etallsalze von schwachen Säuren, beispielsweise Kohlensäure und Essig¬ säure sowie hochsiedende tertiäre Atnine wie Triisobutyla in in Betracht.
Unter den Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxiden werden die Alkali- metallhydroxide, insbesondere Natrium- und Kaliumhydroxid, besonders bevorzugt.
Die Base kann in fester Form oder als wäßrige Lösung eingesetzt werden.
Im allgemeinen ist es ausreichend, 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 0,6 Gew.-% an Base, bezogen auf die zu reinigende (wasserfeuchte) Chinolincarbonsäure, einzusetzen.
Als Lösungsmittel für die Umkristallisation eignen sich vornehmlich mit Wasser mischbare niedere Alkohole mit bis zu 4 C-Atomen, darunter z.B. Alkanole wie Methanol, Ethanol, isopropanol und Alkoxyalkanole wie Methylglykol und vor allem l-Methoxypropan-2-o .
Die Menge des verwendeten Lösungsmittels ist so zu bemessen, daß sich die zu reinigende Chinolincarbonsäure (Rohsubstanz) beim Erhitzen vollständig löst. Häufig empfiehlt es sich, die doppelte bis 10-fache Menge an Lösungsmittel, bezogen auf das Gewicht der wasserfeuchten Rohsubstanz I, zu verwenden.
Bei Verwendung von l-Methoxypropan-2-ol als Lösungsmittel wird im allgemeinen etwa die 2- bis 6-fache Menge, bezogen auf das Gewicht der wasserfeuchten Rohsubstanz I, benötigt.
Sieht man von der erfindungsgemäßen Verbesserung ab, so wird die Um¬ kristallisation wie üblich vorgenommen, indem man die wasserfeuchte, zu reinigende Chinolincarbonsäure I unter starkem Erwärmen und Rühren zusammen mit der Mineralbase in dem alkoholischen Lösungsmittel löst und die Lösung dann langsam bis auf etwa 20 bis 25°C abkühlen läßt. Um langsames Kristallwachstum und damit eine hohe Reinheit der kristallinen Endprodukte zu erreichen, empfiehlt sich ein linearer Abkühlgradient von etwa 10 bis 20°C/h. Die abgeschiedene kristalline Chinolincarbonsäure wird in üblicher Weise, z.B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt und kann anschließend mit geringen Mengen an frischem, eventuell eisge¬ kühltem Lösungsmittel von oberflächlichen Verunreinigungen aus der Mutter¬ lauge freigewaschen werden. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, die zu reinigende Rohsubstanz I bei Temperaturen über 100°C in Lösung zu bringen. Verwendet man ein Lösungsmittel, das unterhalb dieser Temperatur siedet, so nimmt man das Verfahren im geschlossenen Gefäß unter dem Eigendruck der Lösung - bei etwa 3 bis 4 bar - vor. Die Methode empfiehlt sich besonders im Falle von 2-Methoxypropan-2-ol als Lösungsmittel. Dabei ist es vorteilhaft, die Rohsubstanz bei einer Tem- r peratur von 130 bis 170°C zu lösen.
Das erfindungsgemäß verbesserte Verfahren läßt sich mit Erfolg auf alle definitionsgemäßen Chinolincarbonsäuren I anwenden, vor allem auf solche Verbindungen, bei denen X die folgende Bedeutung hat
- Wasserstoff;
Halogen, bevorzugt Fluor, Chlor und Brom, insbesondere Chlor oder Cι-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, Propyl, isopropyl, Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl, vorzugsweise Methyl.
Die unerwünschten Verunreinigungen der Rohsubstanzen resultieren haupt¬ sächlich aus der Bildung von Nebenprodukten sowohl bei der Chlorierung der als Ausgangssubstanz dienejiden 8-Methylchinolincarbonsäure am Ringsystem und an der Methylgruppe, als auch bei der anschließenden Oxidation dieser Verbindungen zu den Chinolin-8-cärbonsäuren.
Der Wassergehalt der zu reinigenden 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren liegt herstellungsbedingt im allgemeinen zwischen 1 und 50 %.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit höheren Ausbeuten zu reinigenden 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren dienen beispielsweise als Pflanzenschutzmittel.
Beispiele
Eine Suspension von jeweils 100 g einer wasserfeuchten, verunreinigten 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäure I (Rohprodukt) in 400 g 1-Methoxypropan- 2-ol wurde mit 1 g 50 %iger wäßriger Natronlauge versetzt und in einer geschlossenen Apparatur auf 150°C erhitzt, wobei sich ein Überdruck von ca. 3,1 bar einstellte. Nach vollständigem Auflösen der Carbonsäure ließ man im Verlauf von ca. 7 Stunden auf etwa 25°C abkühlen und filtrierte anschließend das auskristallisierte Produkt ab. Es wurde mit 100 ml Lösungsmittel nachgewaschen und getrocknet.
Zum Vergleich wurden diese Umkristallisationen unter identischen Be- dingungen, aber ohne Zusatz einer Base, wiederholt.
Die Reinheit des umkristallisierten Produktes betrug jeweils etwa 97 bis 98 %.
Die folgende Tabelle zeigt für Chinolincarbonsäuren I mit unterschied¬ lichem Gehalt an Wasser und Verunreinigungen (= Rohprodukt Rw) den wesentlich geringeren Verlust an Wertprodukt bei Zugabe von Alkali- metallhydroxid.
In der Tabelle bedeuten:
W den Wassergehalt des Rohproduktes Rw Rg das getrocknete Rohprodukt, ohne Wasseranteil I/Rg den Anteil an Chinolincarbonsäure I am getrockneten Rohprodukt Rg (ohne Wasseranteil).
Tabelle
Verlust an Chinolincarbonsäure I bei Umkristallisation aus 1-Methoxy- propan-2-ol mit und ohne Zusatz von Natronlauge.
Bsp. X W I/Rg Verlust an I bei der Umkristallisation [Gew.-%] [Gew.-%] [Gew.-%] mit NaOH ohne NaOH
24 24 19 20
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Claims
1. Verfahren zur Reinigung von 7-Chlor-chinolin-8-carbonsäuren der allge¬ meinen Formel I
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Base ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man l-Methoxypropan-2-ol als Lösungsmittel verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die umzukristallisierenden Chinolincarbonsäuren bei 130 bis 170°C unter dem Eigendruck des Systems in Lösung bringt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,1 bis 1 Gew.-% an Base, bezogen auf die zu reinigende 7-Chlor-8-chinolincarbonsäure, verwendet.
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