166205. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú metil-/2-kinoxalinil-metilén/-karbazát-N1,N4-dioxid előállítására
166205 izonitrozoacetonból lehasadő hidroxilamin és még lereagálatlan izonitrozoaceton között. Ez utóbbi eredményeképpen metüglioxaldioxim képződik. Alapvető volt annak felismerése, hogy a protonkoncentráció növelése lehetővé teszi a dioxim és o-feniléndiamin közötti, az izonitrozoaceton-o- feniléndiamin reakcióval csaknem azonos sebességi 5 állandójú reakció lejátszódását. A sav-hozzátét ilyen kedvező hatása előre nem volt látható, hiszen az irodalomban a 2-metil-kinoxalin savérzékenységét említik meg [Ber. 46, 3084 (1913)]. A fenti kínérietek és elméleti megfontolások eredményeképpen az említett gyűrűzárási reakciót gyakorlatilag kvantitatívvá tettük (szemben az izonitrozoacetonra leírt 42%-os hozammal). Kinetikai méréseink során megállapítottuk, hogy az ásványi sav katalízis a fellépő megnövekedett 10 protonaktivitás következtében igen előnyösen befolyásolja a metilglioxál, dialkilacetálja, vagy diacetátja és az o-feniléndiamin reakcióját. A sebességi állandók ilyen körülmények között is azonos nagyságrendben vannak a korábban említettekkel, ami azt jelenti, hogy a reaktánsok már egy óra alatt gyakorlatilag teljesen 2-metil-konoxalinná alakulnak, (UV tartalmi meghatározás alapján). A találmány szerint rendkívül tiszta (I) képletű metil-{2-kinoxalinil-metilén)- karbazát -N1, N 4 15 -dioxidot állítunk elő, részben a fenti eljárás alkalmazásával, oly módon, hogy a (II) képletű o-feniléndiamint valamely (III) képletű dikarbonilvegyülettel vagy származékával reagáltatjuk ásványi sav jelenlétében, 20-70 C° közötti hőmérsékleten - a képletben R^ jelentése oxigén vagy -NOH-csoport, R2 pedig oxigént, KC-Alk^, =(0-COCH3 ) 2 csoportot jelent, ahol Alk legfeljebb 3 szénatomos alkilgyököt jelent, e reagensek új, először általunk előállított vegyületek, de jelenthet =NOH~ csoportot is, s ez esetben 20 ismert reagensről van szó - s a kapott 2-metil-kinoxalin N1 , N 4 -dioxiddá oxidálását* 7-11,5% hatóanyagtartalmú, célszerűen magában a reakcióelegyben képzett perecetsawal, ugyancsak 20-70 C° hőmérsékleten végezzük. Az ezt követő szelektív oxidáció a vegyület rnetil-csoporíjának formillé történő alakítására szolgál, amelyet ismert módon a szeléndioxid ekvimoláris vagy igen kis fölöslegben alkalmazott mennyiségével végezzük. Az ezt követő kondenzációt - ugyancsak ismeretes módon - a metilkarbazát 25 nagyon kis fölöslegével hajtjuk végre. A kiindulóanyagokat az alábbi irodalmi helyeken ismertetett módon állítjuk elő: metüglioxaldioxim: Ber. 151165; metilglioxáldimetilacetál: Ber. 47 3356; metilglioxáldiacetát: Ber. 62 863. 30 Az 1. reakciólépés találmányunk szerinti módon történő végzésének előnyeit összefoglalva megállapítható, hogy az ásványi sav katalízis alkalmazása következtében a metilglioxál, dialkilacetálja, illetve diacetátja és o-feniléndiamin reakciójában a reakcióidőt az irodalomban megadott 24 óráról 0,5-3 órára csökkentettük. Ezen belül az optimumot az alkalmazott hőmérséklet szabja meg. A termelés kvantitatív. A metilghoxáloximok és o-feniléndiamin reakciójában a gyűrűzárást az irodalomban megadott 42%-os 35 termelés helyett gyakorlatilag kvantitatív termeléssel oldjuk meg. Mindkét pontra vonatkozóan érvényes az a megállapításunk, hogy a kapott 2-metil-kinoxalin a savkatalizis következtében mellékreakciómentesen és gyorsan lezajló reakcióban nagytisztaságban (legalább 98%-os hatóanyagtartalommal) keletkezik, így a további reakciólépésekben már nem viszi magával az irodalomból ismert reakciókban jelenlévő (főleg az o-feniléndiaminból keletkező) melléktermékeket. 40 A 2. reakciólépésben a 2-metil-kinoxalin perecetsavas oxidációja rendkMl gazdaságos. A perecetsav töménysége bizonyos mértékig befolyásolja az N1 , N 4 -dioxid termelését és tisztaságát. Amennyiben túl híg perecetsawal dolgozunk, előtérbe kerül a mono-N-oxid keletkezése, amely alacsony olvadáspontú, olajos természetű anyag és kristályosításkor követi az 1,4-dioxidot. Teljes elválasztásuk csak kromatográfiás úton valósítható meg. Előnyös tehát, ha legalább 7-8%-os hatóanyagtartalmú perecetsavat alkalmazunk és az 45 oxidációt 20-70 C° intervallumban hajtjuk végre. Ez esetben mintegy 85—90% termeléssel jutunk az N1 ,N 4 -dioxidhoz. A 2. reakciólépésben tehát a találmányunk szerinti eljárásban a következő előnyök mutathatók ki: az irodalmi 65%-os termeléssel szemben 85—90%-os hozamot érünk el; az irodalmi 180—181 C°-os olvadáspontú termék helyett 187—188 C°-os o.p.-ju terméket kapunk, amely melléktermékek szennyezé-50 sétől mentes, rétegkromatográfiásan egységes. A 3. reakciólépésben alkalmazott szeléndioxidos reakció a 2-metil-kinoxalin-N1 N 4 - dioxid metil-csoportjának szelektív oxidációjára szolgál és így kinoxalin-2- karboxaldehid-N1 ,N -dioxid képződik. A találmányunk szerinti eljárásban ekvimoláris vagy nagyon kis fölöslegben alkalmazott szeléndioxiddal dolgozunk, ami a gazdaságosság javulásán kívül jelentősen megnöveli a kihozatali, mivel a reakcióban nem 55 zajlanak le oxidációs mellékreakciók és a keletkező fém-szelén elválasztása is könnyebb. A termelés az irodalmi 62,5%-kal szemben 70—75% között mozog; a kapott termék minősége lényegesen jobb (rétegkromatográfiásan egységes), bomláspontja mintegy 10 C°-kál magasabb. Az utolsó reakciólépésben történik a metilkarbazát és kinoxalin^-karboxaldehid-N^N4 - dioxid kondenzációja. Ezt ekvimoláris mennyiségű vagy minimális metilkarbazát fölösleggel hajtjuk végre és 60 szemben az irodalmi 88%-os termeléssel, 98%-os hozammal kapjuk az (I) képletű végterméket. Minőségét kiválóan jellemzi, ha csak bomláspontját említjük: 258-59 C° (szemben az irodalomban szereplő tisztított termék 239-40 C°-os bomláspontjával). De tisztasága minden igényt kielégít, mert rétegkromatográfiásan egységes. Találmányunk előnyeit tehát az alábbiakban összegezhetjük: °5 Az (I) képletű végterméknek az o-feniléndiaminra — mint kiindulási anyagra — vonatkoztatott irodalomból ismert (4 reakciólépést magában foglaló) 33%-os termelését 60%-ra növeltük. Az össz-reakcióidőt mintegy 42%-kal csökkentettük. Jelentős élőmunka és készülék megtakarítás mutatkozott. Olyan melléktermékektől szabadultunk meg, amelyek az irodalom szerinti módszernél végigkövették a terméket és
