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Verfahren zur Herstellung von ,7-Dibrom-R-oxychinolin hoher einheit
Die Verbindung 5,7-Dibrom-ö-oxychionil ist seit langer Zeit bekannt. Bereits 1881
wird von Bedall und Fischer in den "Bereichten der Deutschen Chemischen Gasellschaft"
Band 14, seite 1367 ihre Bildung aus 8-Oxychinolin in wäßriger oder salzsaurer Lösung
mit überschüssigem Bromwasser beschrieben. Eine weitere Bildungsweise ist in den
"Konatsheften für Chemie" 3 /1882) 543 von Skraup angegeben, nach der 8-Oxychinolin
in Äthylalkohol mit elementarem Brom umgesetzt wird Beide Bildungsweisen haben jedoch
nicht zu einem großtechnisch anwendbaren Herstellungsverfahren geführt.
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Die Umsetzung von 8-Oxychinolin in salzsaurer Lösung mit Brcmwasser
wird noch einmal von Lapkina im "Journal für allgemeine Chemie" 16 [78] (1946) 1737
- 1740 als Verfahren zur Ansnutzung der Abfälle aus der o-Oxychinolin-Produktion
empfohlen. Zur Reinigung muß das hierbei anfallende rohe Dibromoxychinolin nach
dem Waschen mit sodalösung in konzentrierter Chlorwasserstoffsäure gelöst werden.
Aus dieser Lösung wird es mit Wasser gefällt und nach Abtrennung von der jutterlauge
aus Aceton oder Benzol umkristallisiert. Dieses umständliche Reinigungsverfahren
ist offenbar deshalb erforderlich, weil sich -insbesondere bei größeren Ansatzmengen
- aus dem suspendierten Oxychinolin bei Zugabe des Rromwassers mehr oder weniger
große Klumpen bilden, die wesentliche Menge an nicht oder nur teilweise bromierter
Ausgangssubstanz einschließen. Die bereits hierdurch bedingte schlechte Ausbeute
wird dann durch die erforderliche und technisch aufwendige Reinigung des rohen-
Endrodukts weiter vermindert. Für viele Anwendungszwecke des 5,7-Dibrom-8-oxychinolins,
wie beispielsweise die Herstellung vcn human-und veterinärmedizinischen Erzeugnissen
oder von analytischen Reagenzien, ist jedoch eine hohe Reinheit des Endprodukts
eine unbedingte Voraussetzung.
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Damit war die Aufgabe gegeben, ein ilerstellungsverfahren für 5,7-Dibrom-8-oxychinolin
zu finden, nach dem mit einfachen technischen Lifaßnahmen in guter Ausbeute ein
Endprodukt mit hohem Reinheitsgrad anfällt.
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Es wurde ein Verfahren zur Herstellung v-on 5,7-Dibrom-8-oxychinolin
aus 8-Oxychinolin und elementarem Brom gefunken. Dieses Verfahren zeichnet sich
dadurch aus, daß das 8-Oxychinolin in wäßriger Suspension mit einer Lösung von elementarem
Brom in wäßriger Bromwasserstoffsäure umgesetzt wird.
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Wenn nach der vorbekannten Arbeitsweise wäßrige oder chlorwasserstoffhaltige
Bromlösungen zur Umsetzung mit 8-Oxychinolin verwendet werden, dann ernthalten diese
Lösungen, die fUr Brom nur eine geringe löslichkeit haben, stets noch beträchtliche
engen an ungelöstem Brom. Bei der Umsetzung dieses ungelösten Broms mit dem Oxychinolin
tritt jedoch die unerwünschte und für den Gesamtablauf der Umsetzung nachteilige
Klumpenbildung auf, die nur bei Einsatz weitgehand oder völlig homogener Lösungen
ausbleibt. Bei Anwendung solcher Lösungen in wasser wären jedoch derartig große
Flüssigkeitsmengen zu verarbeiten, daß das Verfahren praktisch undurchführbar ist.
Eei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Zugabe von Bromwasserstoff zu
der Bromierungslösung deren löslichkalt für Brom soweit erhöht, daß eine lösung
mit ausreichender Konzentration an gelöstem Brom entsteht. Natürlich ist es auch
möglich, die Löslichkeitssteigerung durch andere inerte Zusatzstoffe, wie beispielsweise
Eisessig, zu erreichen. Da jedoch im Verlauf der Bromierungsreaktion weitere Menge
an Bromv;asserstoff entstehen und sich in z Reaktionsgemisch lösen, ist es wesentlich
vcrteilhafter, gleich von wäßriger Bromwasserstofflösung als Lösungsmittel für das
einzusetzende Brom auszugehen.
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In diesem Fall laßt sich das Filtrat nach Abtrennung des bndrrodukts
chne weiteres für einen neuen Ansatz als Reaktionsmedium wiederverwenden. Es besteht
aber auch die Möglichkeit, den Bromwasserstoff aus dem Filtrat abzudestillieren
und als Nebenprodukt zu gewinnen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst eine
wäßrige Suspension der einzusetzenden enge an 8-Oxychinolin hergestellt. Die dazu
erforderliche Wassermenge beträgt etwa 3.000 bis 5.000 ml Wasser pro «lol 8-Oxychinolin.
In diese Suspension wird unter Rühren eine lösung eingetropft, die elementares Erom
in einer
wäßrigen Bromwasserstofflösung homogen gelöst enthält.
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Diese Lösung wird hergetsellt, indem elementares Brom in etwa der
gleichen Gewichtsmenge einer wäßrigen Bromwasserstofflösung mit 48 Gew. % HBr gelöst
und die Lösung anschließend mit Wasser bis auf etwa das doppelte iolumen verdünnt
wird. In besonderen hallen kann auch eine noch stärkere Verdünnung mit Wasser zweckmäßig
sein. Die anzuwendende enge dieser Lösung Kann dabei so bemessen erden, daß etwa
1 Gew % mehr Brom zugesetzt wird, als der in bezug auf die eingesetzte Menge an
8-Oxychinolin stöchiometrischen menge entspricht.
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Die Umsetzung verläuft bereits bei Raumtemperatur mit ausreichender
Geschwindigkeit, so daß die Zufuhr größerer Warmemengen nicht erforderlich ist.
Nachdem die vorgesehene ;emge an bromwasserstoffhaltiger Bromlösung zugegeben worden
ist, kann vorteilhaft eine Nachreaktionszeit bis etwa 30 Minuten eingehalten werden.
Zur vellständigen Abtrennung des entstandenen 5, 7-Dibrom-8-oxychinoline wird das
Reaktionsgemisch etwas unter Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Dabei fällt
als Filterrückstand ein feinteiliges, gleichmäßig blaßgelb gefärbtes Kristallisat
ohne Bildung von Klumpen oder Einschlüssen an. Es wird mit kaltem Wasser brom- und
bromidfrei ewaschen und bei leichter Erwärmung getrocknet.
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Die Ausbeute an 5,7-Dibrom-8-oxychinolin mit einem Schmelzpunkt von
201 bis 20400 liegt nach dieser Arbeitsweise bei über 90% der Theorie.
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Das Filtrat enthalt praktisch die Gesamtmenge der eingesetzten wä.ßrien
Bromwasserstofflösung, vermehrt um die bei der Bromierungsreaktion als Nebenprodukt
anfallende Bromwasserstoffmenge. Die Lösung kann durch Destillation auf reine Bromwasserstoffsäure
aufgearbeitet oder nach entsprechender Verdünnung fr einen neuen Ansatz cereitgestellt
werden.
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Las erfindungsgemäße Verfahren ist nicht daran gebunden, daß die Reaktionskomponente
Brom dem Reaktionsgemisch in elementarer Form zugegeben wird. Es können vielmehr
ebensogut der Suspension von 8-Oxychinolin in wasser solche stoffe zugesetzt werden,
die unter Bildung von freiem Brom miteinander reagieren. so Xann beispielsweise
der wäßrigen suspension eine wäßrige Natriumbromatlösung und eine wäßrige Bromwasserstofflösung
in dem zur Brombildung erforderlichen Mengenverhöltnis und in der zur Qibromierung
des eingesetzten Oxychinolins erforderliehen enge zugegeben erden.
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Es sind jedoch auch Umsetzungen von Bromwasserstoff mit enderen Oxidationsmitteln,
wie beispielsweise Hypochloriten, möglich, die das zur Libromierung von 8-Oxychinolin
erforderliche Brom direkt in der Bromierungslösung oer in der wäßrigen Suspension
des Gxychinolins entstehen lassen.
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Durch zwei Beispiele sollen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
gegenüber der bisher bekannten Arbeitsweise dargestellt werden.
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B e i s p i e l 1 (Stand der Technik) In einem Reaktionsgefäß werden
14,5 = 8-Oxychinolin in 400 ml wasser von Raumtemperatur aufgeschlämmt. Unter intensivem
Führen erden dieser Suspension tropfenweise 32,0 g Brom zugegeben. Dabei steigt
die Temperatur auf 28°C. Während des Zutropfens ballt sich das Oxychinolin zu einer-
Menge kleiner brauner Klumpen zusammen und das Reaktionsgemisch färbt sich leicht
grün. Daraufhin wird der Versuch abgebrochen.
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B e i s p i e l 2 (erfindungsgemäß) In dem gleichen Reaktionsgefäß
werden wiederum 14,5 O 8-Oxychinolin in 400 ml Wasser von Raumtemperatur aufgeschlämmt.
Unter intensivem Rühren wird dieser buspension eine Mischung aus 32,3 g Brom, 30,0
g 48 %iger wäßriger Bromwasserstoffsäure und 30,0 ml Wasser zugetropft. Dabei steigt
die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 330 C. Nach beendeter Zugabe und einer
Nachreaktionszeit von 30 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 15°C abgekühlt und
das entstandene feinteilige, blaßgelabe Produkt abfiltriert. Der Filterrückstand
wird mit wasser gewaschen, bis das faschwasser brom- und bromidfrei abläuft. Dann
wird der Rück stand im Trockenschrank bei eier Temperatur von 50°C getrocknet.
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Es fallen 29,8 g oder 98,4 % der Theorie an 5,7-Dibromd-oxychinolin
mit einem Schmelzpunkt von 201°C an. Das Produkt hat einen Bromgehalt von 52,2 Gew%
und entspricht in diesem wert fast dem theoretischen Bromgehalt von 52,8 Gew%.