203535. lajstromszámú szabadalom • Eljárás piridin-2,3-dikarbonsavak előállítására
1 HU 203 535 B 2 A 3 027 380 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból is ismertté vált olyan oxidativ módszer, amelynek során 3-fluor-kinolint naszcens vagy atomos oxigénnel oxidálnak 5-fluor-piridin-2,3- dikarbonsawá. Bár a fentiekben ismertetett szakirodalmi publikációk kétségkívül leírnak módszereket permanganátok, salétromsav és ózon alkalmazásával a piridingyűrűn helyettesítőként például metü- vagy etücsoportot vagy klóratomot tartalmazó piridin-2,3-dikarbonsavak előállítására, ezek az ismert módszerek nem teljesen megfelelők nagyipari alkalmazásra, mert nem eléggé szelektívek. Célul tűztük ki tehát a piridin-2,3-dikarbonsavak előállítására olyan új módszer kidolgozását, amelynél a piridingyűrű helyettesítőként oxidálható alldlcsoportot is tartalmazhat. A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás az (I) általános képletű, helyettesítetlen vagy helyettesített piridin-2,3-dikarbonsavak - a képletben Rj jelentése hidrogénatom vagy 1-4 szénatomot tar • talmazó alkilcsoport valamint N-oxidjaik előállítására. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy valamely (II) általános képletű helyettesített kinolin-származékot - a képletben R, jelentése az (I) általános képletnél megadott és X, jelentése hidroxücsoport - vagy N-oxid ját bázikus közegben hidrogén-peroxiddal oxidáljuk. Meglepő módon felismertük ugyanis, hogy a (II) általános képletű kinolinok és ezek közül is előnyösen a 8-szubsztituált kinolinok könnyen piridin-2,3-dikarbonsavakká oxidálhatok hidrogén-peroxiddal vizes bázis jelenlétében, azaz olyan körülmények között, amelyeknél normál esetben a hidrogén-peroxidot nem-stabilnak tartják. A találmány szerinti eljárás megvalósításához vizes bázisként célszerűen alkálifém- és földalkálifém-hidroxidokat és -karbonátokat, így például nátrium-, kálium-, lítium- és kalcium-hidroxidokat, vagy -karbonátokat, illetve ezek elegyeit használhatjuk. Előnyös a vizes nátrium-hidroxid-oldat és kálium-hidroxid-oldat használata. Általában a reakciósebesség és termelékenység maximálása céljából előnyös 15-35 tömeg%-os bázis-koncentrációkat biztosítani. Nagyobb koncentrációk is előnyösek lehetnek a kiindulási lanolin oldékonyságának függvényében, de rendszerint nincs szükség nagyobb koncentrációkra. Tapasztalataink szerint az oxidálás végbemegy 1 mól (II) általános képletű kinolin-származékra vonatkoztatva 1 mól vizes bázis jelenlétében, de mindazonáltal előnyös optimális hozamok és tisztaság biztosítása céljából 4-7 mólekvivalens mennyiségben használni a bázist. A találmány szerinti eljárásnál a (II) általános képletű kinolin-származék oxidációjának teljessé tétele céljából legalább 8 mólekvivalens mennyiségben kell használni a hidrogén-peroxidot, jellegzetesen 8- 20 mólekvivalenst és előnyösen 9-14 mólekvivalenst használunk 30-50 tömeg%-os vizes hidrogén-peroxidból, hozzáadva ezt a kinolin-szánnazéknak a vizes bázissal készült oldatához olyan sebességgel, amely lehetővé teszi a hőmérsékletnek egy előnyös tartományon belül tartását. Végbemegy ugyan a reakció 8 mólekvivalensnél kevesebb mennyiségű hidrogén-peroxiddal is, ilyenkor azonban csökkentek a hozamok. A reakcióhőmérséklet tapasztalatunk szerint viszonylag csekély hatású a reakció hozamára. Általában 75 °C és 90 ÓC között dolgozunk. Gyakorlati felső határérték a rakcióelegy forráspontjának megfelelő hőmérséklet Természetesen magasabb hőmérsékletek is elérhetők zárt, nyomás alatti rendszerben, azonban ügyelnünk kell arra üyenkor, hogy a hidrogén-peroxid bomlásának következtében nagy térfogatmennyiségben oxigéngáz szabadulhat fel. Alacsonyabb hőmérsékleteken fölös hidrogén-peroxid jelentkezik a rendszerben az alacsonyabb reakciósebességek következtében, ami tűzveszélyességi gondot jelenthet. 50 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten ugyanakkor a bázis koncentrációjától függően szüárd-folyadékkeverékekképződhetnek. Ha a kiindulási anyagnak az oldékonysága a vizes bázisban problematikus, akkor a reakciókörülmények között közömbös, vízzel elegyedő ko-oldószereket, például terc-butanolt használunk a reakcióban abból a célból, hogy a kiindulási helyettesített kinolinszármazéknak a szolubilizálását a reakcióelegyben elősegítsük. Gondot kell azonban arra fordítanunk, hog^ egy adott reakcióban a ko-oldószerek alkalmazhatósagát előzetesen gondosan ellenőrizzük. . Az említett reakciók hozama tapasztalatunk szerint nagy mértékben befolyásolható különböző fémekkel és fémionokkal. Olyan fémionoknak, mint például % króm és a nikkel nincs vagy csak csekély a hatásuk, azonban a reakcióelegybe kis mennyiségű vas(III)-klórid (így például közel 10 ppm koncentrációjú) bejutása csökkentheti a hozamokat A reakcióelegynek olyan fémekkel való érintkezése, mint például a 304 vagy 316 számú rozsdamentes acél és Hastelloy C nevű ötvözet a hozamokat csökkentette, ugyanakkor olyan fémekkel, mint a nikkel és a cirkónium, illetve ötvözetekkel, mint az Inconel nevű, nincs hatással vagy csak csekély hatással van a hozamra. Á találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként használt (II) általános képletű 8-szubsztituált-kinolin-származékokat a szakirodalomból jól ismert módszerekkel, például Skraup-reakcióban, Doebner- Miller-reakcióban vagy kinolinok szulfonálása útján egyszerűen előállíthatjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja értelmében 5-etüpiridin-2,3-dikarbonsavat állíthatunk elő úgy, hogy 3-etü-8-hidroxi-kinolin- 4-7 mólekvivalens 15-35 tömeg%-os vizes nátriumvagy kálium-hidroxid-oldattal készült oldatához 75 °C és 90 9C közötti hőmérsékleten 0,5-5 órás időszakaszon belül 8-20 mólekvivalens 30-50 tömeg%os vizes hidrogén-peroxid-oldatot adagolunk. A peroxid adagolásának befejezését követően a reakcióelegyet a reakcióhőmérsékleten addig keverjük, míg a reakció befejeződik (ehhez rendszerint 1-2 órára van szükség), majd a reakcióelegyben a peroxidok jelenlétét vizsgáljuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
