167928. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-hidroxi-kinoxalin előállítására

3 167928 4 A monoklórecetsav kis szénatom számú alkilésztere 1 -A szénatomos alkilészter, előnyösen metil- vagy etilészter lehet. A 2-hidroxi-kinoxalin termelése és minősége döntő módon függ a közbensőként előállított 2-hidroxi-3,4-dihidrokinoxalin minőségétől. Ha monoklórecetsavésztert o-feniléndiaminnal reagáltatunk, igen nagy a veszélye annak, hogy nagy molekulasúlyú polimerek, kátrányos melléktermékek keletkeznek, mivel mindkét kiindulási anyag bifunkciós vegyület. Azt találtuk, hogy megfelelő hozammal és jó minőségben akkor állíthatunk elő 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalint, ha úgy vezetjük a reakciót, hogy először moláris mennyiségű monoklórecetsav alkilészter egy mólnyi o-feniléndiaminnal reagáljon (a keletkező sósavat folyamatosan megkötjük), majd lúgos közegben kinoxalin gyűrűt alakítunk ki. A reakcióban keletkező sósav megkötésére, nátronlúg helyett nátrium-hidrogén-karbonátot, vagy nátrium-hidrogén-karbonátot katalitikus mennyiségű szerves bázis pl. morfolin jelenlétében, illetőleg nátriumhidrogén-karbonát és nátriumacetát elegyét célszerű használni. A savmegkötőszert előnyösen a reaktánsokra vonatkoztatott kis moláris feleslegben adjuk a reakcióelegyhez. Azt találtuk, hogy a fenti puffer rendszerek alkalmazása mellett a sósavkilépéssel járó reakció egyértelműen, kátrányos polimer termékek keletkezése nélkül játszódik le. Az így kialakuló pH-érték (mely méréseink szerint pH 5—6 között van) egyben biztosítja, hogy a közbenső termékként keletkező N-karbalkoxi-metil-o-fenüéndiaminból a gyűrűzárási reakció (2-hidroxi-3,4-dihidrokinoxalin képződés) nem következik be. kívánság szerint ez az irodalomban le nem írt új közbenső termék kipreparálható. Eljárásunk előnyös foganatosítási módjánál a mono klórecetsavból katalitikus mennyiségű kénsav jelenlétében a reakcióedényben monoklór-ecetsavésztert állítunk elő, melyet közvetlenül o-feniléndiaminnal reagáltatunk. Ennél a munkamódnál a két reakciólépés (sósav behasadás és gyűrűzárás) még jobban elkülöníthető és a kapott 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin minősége javul. Az észterképzést célszerűen benzolos közegben végezzük, előnyösen katalitikus mennyiségű kénsav jelenlétében. Az így kapott reakcióelegyben, kikeverés nélkül, a katalitikus mennyiségű kénsav közömbösítése után, benzolos közegben o-fenilén-diaminnal az előzőekben ismertetett körülmények között reagáltatjuk a monoklór-ecetsavésztert. Azt találtuk, hogy az aprotikus oldószer a kívánt reakció szempontjából előnyös. Azt találtuk, hogy az o-feniléndiaminból és monoklór-ecetsavészterből pH 5-6 tartományban keletkező N-karbalkoximetil-o-feniléndiaminból a 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin csak akkor keletkezik, ha pH értékét 12—14-re állítjuk be. Ezen a pH értéken a gyűrűzárás 40-80 °C közötti hőmérsékleten igen gyorsan (10-60 perc alatt) quantitativ lejátszódik. Ezt követően moláris mennyiségű lúg hozzáadásával a 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin nátriumsóját állítjuk elő. Eljárhatunk úgy is, hogy az első lépésben keletkező N-karbalkoximetil-o-feniléndiaminból a gyűrűzárást lúgfelesleg jelenlétében hajtjuk végre. Ismeretes a modern nagyipar törekvése, hogy minél kisebb térfogat és élőmunka-ráfordítás mellett rövid átfutási idővel állítsa elő a kívánt minőségű terméket jó fajlagos anyagfelhasználással. Ezt a törekvést kívántuk megvalósítani, amikor olyan technológiát dolgoztunk ki 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin előállítására, hogy azt kipreparálás nélkül közvetlenül szuszpenzióban 2-hidroxi-kinoxalinná oxidálhatjuk. A ,152 705 számú magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárás továbbfejlesztéseként azt találtuk, hogy a vegyértékváltozásra képes fémek ionjainak jelenlétében végrehajtott oxidációt 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin nátriumsó vizes-metanolos szuszpenziójában is végrehajtjuk; az oxidációnak nem feltétele a metanolos oldatban való munkamód. Ez a reakcióvitel azzal a további előnnyel is jár, hogy nem szükséges a metanolt ledesztillálni, hanem a terméket vizes hígítás után pH beállítással kinyerhetjük. A 2-hidroxi-3,4-dihidrokinoxalin oxidációját vizes közegben szerves oldószer jelenléte nélkül is végrehajthatjuk. A monoklór-ecetsavészterből kiinduló szintézis előnye az oxidációs lépésnél is jelentkezik. A 152 705 sz. magyar szabadalmi leírás 3. oldalán a 43. sorban a következőket írja: „Az eljárás foganatosításának egyszerű és az oxidáció teljessége szempontjából biztonságos módszere, ha az ekvivalens peroxid hozzáadása után a reakcióelegyet 6—24 órán át állni hagyjuk és a hidrogénperoxid felesleget (0,05-0,5 mól) az állási időt követően visszük be." Azt találtuk, hogy az utóoxidációra akkor van szükség, ha a kiindulási 2-hidroxi-3,4-dihidro-kinoxalin kátrányos melléktermékekkel szennyezett. Ha az utóoxidációt elhagyjuk, a kapacitás jelentősen növekszik. Az általunk előállított 2-hidroxikinoxalin minősége kiváló; ezt a következő tények bizonyítják: a százalékos tartalma 98% felett van (spektrofotometriás meghatározás), a nedvesség- és hamutartalma 0,5% alatt, mikroanalízis eredmények csaknem elméleti értéket mutatnak. A minőségre jellemző a lúgoldhatóság: az általunk készített 2-hidroxi-kinoxalinból 0,1 g 6 ml 1%-os nátronlúgban élesen feloldódik. A minőségre legjellemzőbb a vékonyréteg-kromatográfiás módszer. Ezt a következőképpen végezzük: a réteglapot úgy készítjük, hogy 100 g Kieselgel HF254 -t elkeverünk 230 ml vízben. Sűrű szuszpenzió alakul ki, amit felviszünk egy tiszta üveglapra. 30 percig szobahőmérsékleten állni hagyjuk, majd 90 percig 115 C°-os szárítószekrényben aktiváljuk. A vizsgálandó anyagokat a következő módon visszük fel a fenti módon előkészített réteglapra: 0,1 g anyagot oldunk 5 ml 2% nátrium-hidroxidot tartalmazó metanolban és ebből 0,02 ml-t viszünk fel pipettával a réteglap startvonalára. Közben 4 rész n-butanolból, 1 rész ecetsavból és 1 rész vízből futtató elegyet készítünk, egy órán át állni hagyjuk, majd ezután tesszük be az előzőleg elkészített, vizsgálandó anyagot tartalmazó réteglapot. A felfutás magasságát 16—17 centiméterben választjuk meg. A megszárított réteglapot p-dimetilamino-benzaldehiddel hívjuk elő. A rétegkromatográfiás kép azt mutatja, hogy a termék egységes; csak a 2-hidroxi-kinoxalinnak megfelelő helyen kapunk jól definiált foltot. 1. példa 500-as lombikba, mely keverővel, vízleválasztó-feltéttel, hűtővel, hőmérővel és csepegtetővel van ellát-2