NO831362L - Fremgangsmaate ved fremstilling av o-nitrobenzaldehyd. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ny fremgangsmåte fer fremstilling av o-nitrobenzaldehyd.

Den organiske kjemiker blir stadig konfrontert med ube-hagelige overraskelser når han for en syntese har behov for å anvende en forbindelse som har vært kjent i årevis, og som har et enkelt oppbygget molekyl, og så må konstatere at det ikke er kjent noen fremgangsmåte for fremstilling av denne forbindelse/som er anvendelig i teknisk målestokk eller er akseptabel i økonomisk henseende. Et typisk eksempel på en slik forbindelse er o-nitrobenzaldehyd. En oppfinnerisk fremgangsmåte for fremstilling av denne forbindelse ble beskrevet allerede i tysk patentskrift nr. 48722 fra 1889, og likeledes er det i sveitsisk patentskrift nr. 597141 fra 1978 beskrevet en syntese for fremstilling av o-nitrobenzaldehyd, ved hvilken det hevdes å oppnåes et overraskende godt utbytte, om enn det i beskrivelsen rent konkret kun anføres et utbytte på 40,3%.

Etter fremgangsmåten ifølge nevnte sveitsiske patentskrift nr. 597141 blir o-nitrotoluen overført til den tilsvarende ester av o-nitro-fenylpyrodruesyre eller dennes alkalimetallenolat ved kondensasjon med en oxalsyrediester i nærvær av alkalimetallmethylat eller -ethylat, hvorpå den erholdte forbindelse hydrolyseres til o-nitrofenylpyrodruesyre, respektive dennes alkalimetallsalt. Ut fra denne forbindelse fåes så o-nitrobenzaldehyd ved oxydasjon med kaliumpermanga-nat.

I det sveitsiske patentskrift nr. 619206 beskrives en modifikasjon av denne fremgangsmåte, ved hvilken man ved omsetning av et alkalimetallsalt av o-nitrofenylpyrodruesyre med vandig alkalihypoklorittoppløsning får o-nitrobenzyliden-klorid, ut fra hvilket o-nitrobenzaldehydet fåes ved hydrolyse. For denne fremgangsmåte oppgis totalutbytter, beregnet på o-nitrotoluen, av størrelsesordenen 60 - 65%.

En fremgangsmåte ved hvilken det på tilsvarende måte startes med o-nitrotoluen, og som oppgis å gi o-nitrobenzaldehyd i et utbytte på 76%, er beskrevet i sveitsisk patentskrift nr. 5 97142. Ved denne fremgangsmåte er det ved broir.e-ring av o-nitrotoluen under innvirkning av synlig lys mulig å fremstille en blanding av o-nitrobenzylbromid og o-nitro-benzalbromid, som under innvirkning av alkalimetallformiat går over til en blanding av o-nitrobenzaldehyd og o-nitrobenzyl-formiat. I denne blanding blir deretter o-nitrobenzylformiatet hydrolysert under innvirkning av salpetersyre og den resul-terende o-nitrobenzylalkohol oxydert til aldehydet, slik at det til slutt fåes et enhetlig produkt bestående av o-nitrobenzaldehyd. Fremgangsmåten er elegant, men den er forbundet med en rekke produksjonsteknisk lite attraktive., forholdsregler betingelser og ledsagende fenomener, såsom intens lysbe-stråling, irriterende virkning av bromidblandingen, utførelse av prosessen under nitrogenatmosfære og forholdsvis lang pro-sesstid.

I alle de tre ovenfor omtalte, nyere sveitsiske patentskrifter er det redegjort inngående for den temmelig omfangs-rike litteratur som omhandler vanskelighetene ved fremstil-lingen av o-nitrobenzaldehyd, slik at det ikke skulle være nødvendig å komme ytterligere inn på disse her.

Det har nu vist seg:at den lenge kjente reaksjon mellom o-nitrotoluen og en oxalsyrediester, som det gjøres bruk av også ved de fremgangsmåter som er beskrevet i de to først-nevnte sveitsiske patentskrifter, kan benyttes som utgangs-punkt for en fremgangsmåte for fremstilling av o-nitrobenzaldehyd som er vesentlig forenklet og gir vesentlig bedre utbytte.

Denne nye fremgangsmåte, som er gjenstand for den foreliggende oppfinnelse, utmerker seg ved at o-nitrotoluen i nærvær av et metallalkoxylat med formel

omsettes med en oxalsyredialkylester med formelen i hvilke formler R og R<1>betegner alkylgrupper med 1-4 carbonatomer, og M betegner et alkalimetall- eller jordalkali-metallatom,- fortrinnsvis natrium, kalium eller magnesium, eller et aluminiumatom, og n alt etter metallets valens er 1, 2 eller 3 ,til et o-nitrofenylpyrodruesyreester-salt med formelen og denne forbindelse oxyderes med hydrogenperoxyd til o-nitrobenzaldehyd, idet det unngåes å benytte betingelser under hvilke det vil kunne skje en forsåpning. Som oxalsyredialkylester med formel (2) benyttes hensiktsmessig diethyloxalatet. Som alkylgruppe R' kommer spesielt methyl, ethyl, isopropyl og tert.-butyl i betraktning. Estersaltet med formel (3) som fåes som produkt av oxalester-kondensasjonen av o-nitrotoluenet kan underkastes oxydasjon med hydrogenperoxyd enten i isolert form eller etter forut-gående acetylering til mellomproduktet med formel

eller - såfremt det arbeides tilstrekkelig hurtig til at en vesentlig grad av hydrolytisk avspaltning av gruppen R

kan unngåes - også uten isolering, hvilken oxydasjon fortrinnsvis utføres i alkalisk miljø og hensiktsmessig i et to-fase-system med f.eks. toluen eller methylenklorid som organisk fase.

Trekket ved hvilket fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skiller seg fra de i faget kjente fremgangsmåter, består deri at det i henhold til den foreliggende oppfinnelse er den uforsåpede o-nitrofenylpyrodruesyreester, respektive dens alkalimetallenolat, som underkastes oxydasjonen.

Det må ansees som overraskende og særpreget at det

i henhold til oppfinnelsen lykkes å oxydere det ved oxalester-kondensasjonen med o-nitrotoluen dannede produkt til o-nitrobenzaldehyd under anvendelse av hydrogenperoxyd, og at det således blir mulig å gjøre bruk av denne med hensyn til renhet

og kontrollerbarhet overlegne cxydasjonsmetcde og derved å spare inn et reaksjonstrinn.

Ut fra de på det foreliggende fagområde normgivende arbeider av Mayer og Balle, Ann. 403, 167 (1917), Bachmann og Hoaglin, J. Org. Chem. 8, 300 (1943) og May og Mosettig, J. Org. Chem. 11, 435 (1946) måtte man nemlig gå ut fra at anvendelse av hydrogenperoxyd for oxydasjon av o-nitrofenylpyrodruesyre og dens salter uomgjengelig ville måtte føre til o-nitrofenyleddiksyre. Det kunne derfor ikke forutsees at man ved anvendelse av esteren ville forårsake spaltning på

et annet sted i kjeden enn ved anvendelse av den frie syre eller én av dennes salter.

O-nitrobenzaldehyd anvendes blant annet som mellompro-dukt ved fremstilling av coronardilatatorisk og periferidilata-torisk virksomme, blodtrykksenkende farmasøytika (jfr. tysk offentliggjørelsesskrift nr. 1 670 827). Således fåes der f.eks. ved omsetning derav med (3-dicarbonylforbindelser og aminer farmakologisk virksomme 1,4-dihydropyridiner.

De følgende eksempler vil ytterligere illustrere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

a) Kaliumsaltet av o-nitrofenylpyrodruesyre-ethylester

I en 4,5 liters sulfoneringskolbe anbringes 360 g (2,63 mol) o-nitrotoluen og 500 g (3,42 mol) oxalsyrediethylester i 2000 ml toluen. Under omrøring tilsettes så i to porsjoner 236 g (2,81 mol) kaliumethylat. Temperaturen stiger derved til 80°C, og kaliumsaltet tar til å krystallisere. Blandingen tillates å avkjøles til romtemperatur, hvorpå det frafiltreres og-vaskes med toluen. De vinrøde krystaller tørres i et tørke-skap med sirkulerende luft. Utbytte 704 g (2,56 mol) = 97,3%, beregnet på o-nitrotoluenet. Spaltningspunkt 178°C. b) 2-acetoxy-3-(2-nitrofenyl)-acrylsyre-ethylester

I en 1,5 liters sulfoneringskolbe oppslemmes 275,3 g (1 mol)

av kaliumsaltet av 2-nitrofenylpyrodruesyreethylester i 800 ml diklormethan, og oppslemningen kjøles i et isbad. I løpet av 1 time tilføres så ved 5 - 10°C 78,8 g (1 mol) acetylklorid. Deretter oppvarmes blandingen i 1 time ved 40°C. Reaksjonsblandingen rystes med 500 ml vann. Den organiske fase inndampes til tørrhet i en roterende inndamper og tilsettes 300 ml absolutt ethanol. Krystallene frafiltreres og vaskes med ethanol. Utbytte 178,7 g (0,64 mol) = 64%. Smeltepunkt 9 3,5 - 94,5°C.

c) o-nitrobenzaldehyd

5,6 g (0,02 mol) av den i henhold til foregående eksempel erholdte acetoxyforbindelse omsettes i 30 ml ethanol og under intens omrøring med 5 g 50%'ig hydrogenperoxyd og 6,5 g 30%'ig natronlut. Temperaturen øker derved til 40°C. Etter avkjøling tilsettes 50 ml toluen. Det tilsettes deretter så mye vann at det dannes to klare faser (ca. 150 ml). Vannfasen fraskilles, og toluenfasen utvaskes enda en gang med litt vann. Den organiske fase inndampes og gir således 1,9 g (0,013 mol) o-nitrobenzaldehyd med smeltepunkt 41,5 - 4 2,5°C. Utbytte 63%, beregnet på acetoxyforbindelsen.

Eksempel 2

o-nitrobenzaldehyd

Til 27,5 g (0,1 mol) av det ifølge eksempel 1 a) erholdte kaliumsalt tilsettes i små porsjoner en blanding av 100 ml toluen, 12 g 30%'ig natronlut og 20 g 50%'ig hydrogenperoxyd under kontinuerlig omrøring. Temperaturen holdes mellom 10 og 15°C ved hjelp av et isbad. Tilsetningen tar ca. 20 minutter. Det tilsettes så mye vann at det foreligger to klare faser, hvoretter den vandige fase fraskilles og toluenfasen vaskes ytterligere en gang med litt vann. Toluenfasen inndampes, hvorved det fåes 7,6 g (0,05 mol) o-nitrobenzaldehyd med smeltepunkt 41 - 43°C. Utbytte 50%, beregnet på kaliumsaltet.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av o-nitrobenzaldehyd, karakterisert ved at o-nitrotoluen i nærvær av et metallalkoxylat med formel

omsettes med en oxalsyredialkylester med formelen

i hvilke formler R og R' betegner alkylgrupper med 1-4 carbonatomer, og M betegner et alkalimetall- eller jordalkali-metallatom, fortrinnsvis natrium, kalium eller magnesium, eller et aluminiumatom, og n alt etter métallets valens er 1, 2 eller 3 ;, til et o-nitrofenylpyrodruesyreester-salt med formelen

og denne forbindelse oxyderes med hydrogenperoxyd til o-nitrobenzaldehyd, idet det unngåes å benytte betingelser under hvilke det vil kunne skje en forsåpning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at o-nitrofenylpyrodruesyreester-saltet med formel (3), før det underkastes oxydasjonen, overføres ved acetylering til en forbindelse med formel

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oxydasjonen utføres med hydrogenperoxyd i alkalisk miljø.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at oxydasjonen utføres i et to-fase-system.