186367. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-hidroxi-benzofurán előállítására
3 186367 4 A találmány tárgya új eljárás 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-hidroxi-benzofurán előállítására. Ezt a vegyületet a találmány szerint izobutenil-pirokatechin és metallil-pirokatechin elegyéből állítjuk elő. A 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-hidroxi-benzofurán (más néven 7-hidroxi-2,2-dimetil-kumarán ; a továbbiakban : DDHB) az (1) képletnek felel meg. Az (I) képletű vegyületet elsősorban az inszekticid hatással rendelkező 2,3- -dihidro-2,2-dimetil-benzofuranil-metil-karbamát (carbofuran) szintézisében használják fel közbenső termékként. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként felhasznált izobutenil-pirokatechin (vagy 3-izobutenil-1,2-dihidroxi-benzol) a (II) képletnek felel meg. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként felhasznált metallil-pirokatechin (vagy 3-metallil-l,2- -dihidroxi-benzol) a (III) képletnek felel meg. A metallil-pirokatechin orto-(metallil-oxi)-fenol termikus izomerizációjával állítható elő. Az izomerizáció során a kiindulási anyagot rendszerint 150—250 °C-on, előnyösen oldószeres közegben hevítik. Az izobutenil-pirokatechin előállítása során a metallil-pirokatechint hígítatlan állapotban, előnyösen fémfelület jelenlétében huzamosabb ideig hevítik, majd az adott esetben jelenlévő átalakulatlan metallil-pirokatechint eltávolítják. A metallil-pirokatechin például kémiai úton úgy távolítható el, hogy a vegyületet víz jelenlétében, 100—250 °C-on hevítve DDHB-ná alakítják. A találmány új, gazdaságos eljárásra vonatkozik DDHB előállítására izobutenil-pirokatechin és metallil-pirokatechin elegyeiből. Az alkenil-fenolok heterociklusos aril-vegyületekké alakulásának folyamata ciklizációs izomerizációnak vagy izomerizációs ciklizációnak tekinthető. Az alkenil-fenolok ciklizációs izomerizációja régóta ismert reakció. Az 1913-ban megjelent 279 864 sz. német szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint allil-fenolt vagy allil krezolt hidrogén-bromid vagy piridin-hidroklorid jelenlétében végzett ciklizációs izomerizálással alakítanak át metallil-kumaránná. Az alkenil-fenolok benzofurán-típusú vegyületekké alakítása azonban az allil-fenolok egyszerű ciklizációs izomerizációjával lényegesen több problémát vet fel, elsősorban azért, mert az izomerizáció során számos melléktermék képződésére van lehetőség. Claisen és munkatársai [Ann. 442, 228 (1925)] általánosságban megállapították, hogy noha az egyszerű allil-fenol izomerizációja az (1) reakcióegyenleten bemutatottak szerint benzofurán- vagy kumarán-típusú vegyületek képződéséhez vezet, abban az esetben, ha a kettős kötést hordozó terminális szénatomhoz szubsztituens kapcsolódik, már kromán-típusú végtermékek képződnek, azaz a (2) reakcióegyenleten bemutatott folyamat zajlik le. Ez a reakció megy végbe akkor is, ha a kiindulási anyagban szereplő R csoportok egyike hidrogénatomot jelent. A fenti megállapítást későbbi kutatások eredményei is alátámasztják (lásd például Frater és munkatársai: Helv. Chim. Acta 40, 255—256 (1967) és Piccardi és munkatársai: J. Chem. Soc. Perkin I, 1977, 624]. Egyes metallil-monofenolokból, így izopropil-metallil-fenolból (3 876 667 és 3 816 473 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) és acetil-metallil-fenolból (3 419 579 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) savas közegben végzett katalitikus izomerizációval előállítottak már benzofurán-vegyületeket, azt tapasztalták azonban, hogy 150 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten a reakció már elfogadhatatlanul kis sebességgel megy végbe. Ennek megfelelően az idézett közlemények szerint a reakciót 175 °C-ot meghaladó (3 419 579 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), sőt 200 °C-ot is meghaladó hőmérsékleteken (3 876 667 és 3 816 473 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) célszerű végrehajtani. A nitro-csoporttal vagy brómatommal szubsztituált monofenolok reakcióinak vizsgálata során megállapították, hogy a megfelelő metallil-fenolok és izobutenil-fenolok 100 °C-ot meghaladó hőmérsékleten, katalizátor jelenlétében ciklizációs izomerizációba léphetnek (1 139 001 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás, 1 472 283 sz. francia szabadalmi leírás). Az idézett szabadalmi leírások szerint a reakciót ebben az esetben is 150 °C-ot meghaladó hőmérsékleten célszerű végrehajtani. Ezek a szabadalmi leírások az izobutenil-fenolok ciklizációs izomerizációját nem ismertetik ; csupán a nitro- vagy bróm-metallil-fenol átalakulását írják le hidrogén-bromid/ecetsav típusú katalizátor jelenlétében. Nyilvánvaló, hogy a metallil-fenol izomerizációja során lényegesen kevesebb probléma lép fel, mint az izobutenil-fenol izomerizációja esetén, mert — miként Claisen és munkatársai kimutatták — a kettős kötést hordozó terminális szénatomhoz kapcsolódó szubsztituensek hatására fokozódik annak a valószínűsége, hogy a ciklizációs izomerizációban benzofurán-típusú vegyületektol eltérő szerkezetű termékek képződnek. Az izobutenil-fenolok izomerizációja során számos nehézség származik abból is, hogy az izobutenil-oldalláncban lévő kettős kötés az aromás gyűrűhöz viszonyítva konjugált helyzetben helyezkedik el. Ez a kémiai szerkezet, amely a sztirol szerkezetére emlékeztet, az izomerizációs reakciók rovására a polimerízációs reakcióknak kedvez. Az izobutenil-fenol ciklizációs izomerizációját Martini és munkatársai ismertették [J. Org. Chem. 35, (9), 2904—2906 (1970)]. A szerzők megállapították, hogy elfogadható (84%-os) hozam elérése céljából a kiindulási izobutenil-fenol-vegyületet (5-metil-2-izobutenil-fenolt) magnézium-klorid jelenlétében 8,5 órán át 184— 194 °C-on kell hevíteni. Megállapítható, hogy az idézett közlemények szerzőinek álláspontja megegyezik abban, hogy —• a kettős kötést hordozó terminális szénatomon szubsztituált alkenil-fenolok izomerizációja komoly problémát jelent ; — egyes speciális szubsztituensek elősegíthetik ugyan az izomerizációt, a jelenlegi ismeretek alapján azonban csak a nitro-csoport és a brómatom rendelkezik ilyen hatással ; — az izobutenil-fenolok rendszerint csak viszonylag szűk. speciális hőmérséklet—idő viszonyok között alakíthatók át benzofurán-vegyületekké ; és — az izobutenil-fenolok ciklizációs izomerizációja során lényegesen több nehézség merül fel, mint az allil-fenolok megfelelő reakcióiban. Valamennyi eddig idézett közlemény alkenil-monofenolok reakcióival foglalkozik. Az alkenil-pirokatechinek izomerizációjáról a szakirodalomban csak igen kevés információ található. Az 1 430 952 sz. francia szabadalmi leírás allil-pirokatechin ciklizációját ismerteti; az ott közöltekből azonban az izobutenil-pirokatechin 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
