187244. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 4-metil-imidazol előállítására
4 187244 5 Megemlítünk még egy eljárást, mely szerint 15-33X-OS vizes metil-glioxál oldatból kiindulva formalin és híg vizes ammónia reakciójával gyengén lúgos közegben készítenek 4-metil-imidazolt (39 828. számú európai szabadalmi bejelentés). A módszer kétségtelen hátránya, hogy a hígítás nagyobb, mint a többi esetben. Az izonitrozo-aceton savas hidrolízise, vagy savkatalizált átoximálása a metil-glioxál bomlékonysága miatt nem járhat sikerrel. A találmány célja az eddigi eljárásokkal szemben olyan előállítási mód megvalósítása, melynek során acetonból kiindulva, olcsó reagensekkel, alkil-nitritek alkalmazása nélkül könnyen és biztonságosan betartható reakciókörülmények között, egy készülékben összevontan állítjuk elő 4-metil-imidazolt, melyet hatékony extrakcióval és egyszerű vákuumdesztillációval nyerünk ki, a további gyártási célokra megfelelő tisztaságban. A találmány alapja az a felismerés, hogy két egymást követő reakciólépés; az aceton vizes közegben történő izonitrozálása és dezoximálása azonos reagenssel, sál ét romossavval, mindkét folyamat számára kedvező és azonos reakciókörülmények között hajtható végre; valamint az így nyert vizes metil-glioxél-oldat előnyösen használható fel 4-metil-imidazol előállítására. Eljárásunk alapvetően új, meglepő elemeket tartalmaz, újszerűsége egyfelől abban van, hogy az izonitrozo-acetont vizes salétromossavval bontjuk el metil-glioxállá. Ilyen eljárás nem ismeretes az irodalomban. A szűkein- és glutár-dialdehid-dloximjainak salétromossavval való bontását ugyan leírták megfelelő dialdehiddé, de a módszer kiterjesztése egy oc-helyzetben oxocsoportot is tartalmazó vegyületre, a metil-glioxál aldoximjára nem kézenfekvő. Ismeretes, hogy az «-oxo-aldehidek tulajdonságai milyen alapvetően eltérnek az oxocsoportot nem tartalmazó analógokétól. Meglepően eredményes az eljárásunk azért is, mert irodalmi előzmények alapján egyáltalán nem volt várható, hogy az izonitrozálási és a dezoximálási folyamatok számára elsősorban a hőfok szempontjából egyaránt kedvező és azonos reakciókörülményt sikerült találni. Az aceton vizes közegű izonitrozáiása ugyanis a fent idézett szabadalmi adatok szerint 20-30 °C-on történik, míg például a szűkein- és glutárdialdehid dioximját salétromsavval -5 °C- -10 °C-on bontották le a megfelelő dialdehiddé [J.Amer.Chem.Soc. 73, 3416 (1951)]. Nem volt előre várható az sem, hogy a reakcióelegy extrakciójához használt metil-etil-keton olyan kedvező eredményeket hozhat, mint amilyet sikerült eljárásunk alkalmazása során elérni. A fentiek alapján a találmány eljárás 4- -metil-imidazol előállítására aceton izonitrozálása, dezoximálása, majd a kapott metil-glioxál vizes oldatának formaldehiddel és ammóniumsókkal való ciklizációja, majd extrakciós izolálása útján, amely abban áll, hogy az aceton izonitrozálására és az izonitrozo-aceton dezoximálására egyaránt a vizes reakcióközegben felszabadított salétromossavat használjuk, a dinitrogén-oxid egyidejű képződésével nyert nagytisztaságú metil-glioxált in situ, önmagában ismert módon ciklizáljuk, a keletkező 4-metil-imidazolt metil-etil-ketonnal extraháljuk, majd a terméket izoláljuk. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös végrehajtási módja szerint úgy járunk el, hogy koncentrált sósav és aceton kevertetett elegyében vizes nátrium-nitritet csepegtetünk. Az in situ képződő salétromossav egyrészet nitrozálja az acetont, másrészt a képződő eximino-aceton aidoximesoportját dinitrogén-monoxid fejlődése közben aldehididé bontja le. Ily módon metil-glioxál nyers vizes oldata keletkezik, melyről formaldehid és ammónium-szulfát hozzáadása után atmoszferikusán ledesztilláljuk a fölös acetont. A megfelelő üsthómérséklet elérése után a gyűrűzárás teljessé tétele céljából még további hevítést és kevertetést alkalmazunk. A lehűtött és ammóniával meglúgositott reakcióelegyból metil-etil-ketonnal extraháljuk a terméket. Az extrahálószer lepárlással történő visszanyerése után a vízmentesitett maradékból egyszeri vákuumdesztillációval nyerjük ki a megfelelő minőségű 4-metil-imidazolt. Megjegyezzük, hogy az összevont eljárásunk első reakciólépésének (aceton nitrozálás) termelése igen jónak, 85-90%-osnak becsülhető. A salétromossavas izonitrozálás és dezoximálás terméke az új oxocsoporttal rendelkező szerves vegyületen kívül dinitrogén-oxid és víz. Amennyiben e folyamat során a salétromossav bomlásából származó nitrózus gázok jelennek meg, az arra utal, hogy más irányú reakció is lejátszódik. Ténylegesen ezt észleltük akkor, ha az izonitrozálást és dezoximálást szobahőmérséklet alatti tartományban végeztük. Ez természetesen a reakció hozamának meredek csökkenését is maga után vonta. Bár az optimális hőmérsékletet 20-30 °C-nak találtuk, a hőmérséklet emelése egészen az aceton enyhe forrásáig csak mérsékelten csökkenti a termelést, s a salétromossav bomlását jelző nitrózus gázok fejlődését még +50 °C-on sem észleltük. A találmány szerinti eljárás előnyei az alábbiakban foglalhatók össze: 1. Elkerülhető az eddig ismert megoldásokban alkalmazott aceton extrém nagy feleslege. 2. Oldószer-megtakarításhoz vezetett, hogy sem a rendszerben, sem azon kívül aikil-nitritet nem fejlesztettünk, amelyekhez az ismert módon alkoholra van szükség. G 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 G5 4
