OTRZYMYWANIE POCHODNYCH KWASU FENYLOBURSZTYNOWEGO. I. OTRZYMYWANIE KWASÓW p-chlorowcofenylobursztynowych

Transkrypt

1 ROCZNIKI CHEMII 33, 197 (1959) OTRZYMYWANIE POCHODNYCH KWASU ENYLOBURSZTYNOWEGO. I. OTRZYMYWANIE KWASÓW p-chlorowcoenylobursztynowych PREPARATION O DERIVATIVES O PHENYLSUCCINIC ACID. I. PREPARATION O p-halophenylsuccinic ACIDS Tadeusz URBAŃSKI i erzy LANGE Katedra Technologii Organicznej II Politechniki, Warszawa W toku prowadzonych przez nas prac nad syntezą związków o spodziewanej czynności fizjologicznej, a w szczególności przeciwgruźliczej i prze- ciwgrzybiczej, wyłoniło się zagadnienie otrzymania szeregu pochodnych kwasu fenylobursztynowego, zawierających różne podstawniki w pierścieniu benzenowym. Z preparatywnego punktu widzenia jako ewentualne metody otrzymania tego typu związków w grę wchodziły dwie zasadnicze drogi, rozwinięte w literaturze na przykładzie niepodstawionego kwasu fenylobursztynowego: metoda wychodząca z estru cyjanooctowego, opisana przez Lapwortha i współpr ', oraz metoda wychodząca z estru mai on owego, opisana przez edta i Kallena 3> i rozwinięta następnie przez Allena i ohnsona 4). Z uwagi na bardziej dogodną stronę manipulacyjną oraz korzystniejsze wydajności wybrano drugą z wymienionych dróg, nie wykorzystywaną dotychczas do otrzymywania podstawionych w pierścieniu benzenowym pochodnych kwasu fenylobursztynowego. Wybrana metoda opiera się na kondensacji estru malonowego z aldehydem benzoesowym według Knoevenagela 5) do estru benzylidenomalonowego, który działaniem cyjanowodoru przeprowadza się w ester P-cyjanohydrocynamonowy; ten ostatni zmydlany w środowisku kwaśnym daje odpowiedni kwas fenylobursztynowy. Reakcje powyższe przebiegają wg następującego schematu (1):

2 198 T. Urbański i. Limge (Ij CHO + CH 2 SSr* O CH==c x N>OR HCN CHtCOOR ~,COOR S COOR CH COOH (1) ĆN CHCOOH W pierwszym etapie pracy, objętym niniejszą publikacją, otrzymaliśmy racematy wszystkich czterech p-chlorowcopodstawionych pochodnych kwasu fenylobursztynowego, a więc: kwas p-buorofenylobursztynowy, kwas p-chlorofenylobursztynowy, kwas p-bromofenylabursztynowy i kwas p-jodofenylobursztynowy oraz ich estry dwumetylowe. Z wyjątkiem drugiego z wymienionych związków, otrzymanego już uprzednio przez M i 11 e r a i L o n g a G) wg metody Lapwortha 3 ', pozostałe związki nie zostały dotąd opisane. To samo dotyczy prawie wszystkich produktów pośrednich zastosowanej syntezy, tj. odpowiednich estrów p-chlorowcobenzylidenomalonowych (p-chlorowoobenzalomalonowych) oraz estrów p-chlorowco-p-cyjanohydrocynamonowych. Kondensację estru malonowego z odpowiednimi p-chlorowcobenzaldehydami prowadziliśmy stosując jako katalizatory piperydynę oraz kwas p-chlorowcobenzoesowy, odpowiadający użytemu do kondensacji aldehydowi; właściwym katalizatorem kondensacji była więc sól piperydynowa danego kwasu. Katalizator ten stosowaliśmy w ilości 1,5 2,0%. Wydajność reakcji kondensacji dla poszczególnych chlorowcopochodnych była tego samego rzędu i zawierała się w granicach 77 85%>. "Własności otrzymanych tą drogą związków podano w tablicy 1. Tablica 1 Estry dwuetylowe kwasów p-chlorowcobenzylidenomalonowych ' V ycooci.hr, Wydainość t. wrz. t.t. C H 80% 77% 85% 80% o /0,2 mm /2 mm* mm mm 26-7 ** ,5237 w 20 1,5476 w 27,5 D * 68,1 59,5 51,4 44,9 63,0 59,7 51,1 45,0 5,7 5,3 4,6 5,6 5,1 4,9 tt i W e r lb 1 e') podają, t, wra. 156 '8 0 /il,5 mm; 1,5470. Związek opisany przez P a n d y a 1 Pandy a 8 ) j a'ko ester dwuetyiowy kwasu p-chlorabenzylidenomatonowego o t. t. 235 otrzymany również na drodze teondensacji Knoevenagela został przypuszczalnie błędnie zidentyfikowany i(oytowane na podstawie Chem. Abs).

3 Otrzymywanie pochodnych kwasu jenylobursztynowego. I. 199 Otrzymane estry benzylidenomalonowe przeprowadzaliśmy w odpowiednie pochodne cyjanowe działaniem cyjanku potasu w środowisku alkoholowo-wodnym. W reakcji tej szczególną uwagą zwracaliśmy na możliwie dokładne przestrzeganie stechiometrycznego niemal stosunku 1:1 mola estru i cyjanku, nadmiar bowiem tego ostatniego powoduje podwyższenie ph roztworu, co w konsekwencji prowadzi do 'Częściowego zmydlania grupy estrowej, obniżając wydajność żądanego produktu. Otrzymane dla poszczególnych chlorowcopochodnych wydajności tej reakcji wskazują na istnienie pewnej regularności, a mianowicie wydajność ta maleje w szeregu > > >. Własności otrzymanych estrów p-chlorowco-p-cyjanohydrocynamonowych podano w tablicy 2. Tablica 2 Estry etylow-e kwasów p-chloroweo-b-eyjanohydrocynamonowych >CH CH 2 COOC S H 6 i CN Wydajność -t. wrz oblicz. N 67% 61% 58% 55% mm /2mm /10 mm /3 mm ,4933 6,3 5,9 5,0 4,3 6,1 5,9 5,2 4,1 Tablica 3 Kwasy p-chlonowiccfenylobunsztyinowe CH a COOH Wydajność t. i Bównow. zob. C Obl. H 70% 74% 80% 88% * ,0 114,3 136,6 160,0 108,1 115,9 140,0 161,1 56,6 52,5 4 37,5 56,4 52,8 43,5 37,2 4,3 3,3 2,8 4,2 3,6 2,95 Mdller i L,on,g6) podają t. t

4 200 T. Urbański i. Lwnge Hydrolizę pochodnych cyjanowych prowadziliśmy przez ogrzewanie ich ze stężonym kwasem solnym. Otrzymano tą drogą z dobrymi wydajnościami kwasy p-chlorowcofenylobursztynowe, które opisano w tablicy 3. Estry dwumetylowe tych kwasów, otrzymane w warunkach standardowej estryfikacji wobec kwasu siarkowego, zestawiono w tablicy 4. Tablica 4 Estry dwumetylowe kwasów p-chlorowcofenylobursztynowych / \CH COOCH 3 CH a COOCHa "Wydajność t. wrz C -- - H " 81% 83% 72% 86% mm mm mm mm ,4894 1,5170 1,5325* 1,5630* 60,0 56,1 47,9 41,4 60,1 56,0 47,6 41,1 * Współczynnik załamania światła oznaczono dla cieczy przechłodzonej, CZĘSC DOŚWIADCZALNA 5,5 5,1 4,3 3,8 5,5 5,0 4,2 3,7 Estry dwuetylowe kwasów p-chlorowcobenzylidenomalonowych 1 mol aldehydu p-chlorowcotoenzoesowego rozpuszczono w 300 ml toluenu, dodano 1,05 mola (168 g) świeżo destylowanego estru malonowego, 0,015 mola odpowiedniego kwasu p-chlorowcoibenzoesowego oraz 0,02 mola (1,7 g) piperydyny. Mieszaninę tę ogrzewano djo wrzeriia, odbierając wytwarzającą się w reakcji wodą z pomocą specjalnej nasadki azeotropowej; jako koniec reakcji przyjmowano moment ustania wydzielania się wody. Po ostygnięciu mieszaninę reakcyjną rozcieńczono przez dodanie 200 ml czterochlorku węgla, wytrząśnięto <z 1%-owym roztworem kwasu solnego, odkwaszono nasyconym roztworem kwaśnego> węglanu sodowego i wytrząśnięto z wodą. Po wysuszeniu i oddestylowaniu rozpuszczalników pozostałość destylowano pod zmniejszonym 'ciśnieniem, zbierając frakcję główną w zakresie' ca 3 6. Z wyjątkiem estau dwuetylowego towaisu p-fluorobenzylldenomalonowego, który w normalnych warunkach jest cieczą, pozostałe trzy pochodne po pewnym czasie zestalały się i były oczyszczane dalej d'rogą kilkakrotnej krystalizacji z eteru etylowego bądź z mieszaniny eter etylowy eter naftowy. Pochodną fluorową oczyszczano dodatkowo, redestylując ją przez kolumienkę typu Vilgreux. I Estry etylowe kwasów p-chlorowco-(3-cyjanohydrocynamonowych 1 molesłru dwuetylowego kwasu p-chlorowcobenzylidenomalonowego rozpuszczono w 2000 ml 95%-owego alkoholu etylowego i dodano 1,05 mola (67 g) cyjanku potasu. Mieszaninę ogrzewano stale mieszając do 70 w ciągu 20 godz. Po ostygnięciu dodano

5 Otrzymywanie pochoćmych kwasu fenylobursztynowecro. I. 201 powoli 5%-owego 'kwasu solnego do odczynu słabo kwaśnego na Kongo, odsączono wytrącony osad, z przesąezu zaś oddestylowano alkohol pod' zmniejszonym ciśnieniem. Do syropowatej pozostałości dodano wody do rozpuszczenia części stałych, po czym wydzielony olej kilkakrotni ekstraiiowano eterem. Po wysuszeniu i oddestylowaniu eteru pozostałość destylowano pod' zmniejszonym ciśnieniem. Ciekłą pochodną fluorową redestylowano przez kolumienkę typu Vigreux, zaś pozostałe trzy pochodne, będące w warunkach normalnych' ciałami stałymi, krystalizowano z eteru etylowego bądź z mieszaniny eter etylowy eter naftowy. Kwasy p-chlorowcofenylobursztynowe Mieszaninę 0,5 mola estru etylowego kwasu p-ohlorowco-p-cyjianohydrocynamonowego i 500 ml stęż. Ikwasu solnego ogrzewano do wrzenia pod; chłodnicą zwrotną aż do caffikowiteigo zaniku warstwy olejowej, W miarę ogrzewania wytrącał się osad surowego kwasu p-ahlorowcofenylobursztynowego, Po ochłodzeniu osad odsączono, przemywano wodą do zaniku kwaśnego odczynu przesączu, po czym oczyszczano przez kilkakrotną krystalizację z wody; przy pierwszej krystalizacji dodawano nieco węgla aktywnego. Estry dwumetylowe kwasów p-chlorowcofenylobursztynowych Estryfikację kwasów p-chlorowcofenylobursztynowych prowadzono metodą ischera-speiera, stosując 10-krotny nadmiar alkoholu metylowego oraz kwas siarkowy '.jako katalizator! Mieszaninę reakcyjną rozcieńczano inastejpnie wodą, eikstrahowano ester eterem, odkwaszano roztworem kwaśnego węglanu sodowego. Po osuszeniu i oddestylowaniu rozpuszczalnika otrzymane produkty oczysaczano drogą dwukrotnej destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem z użyciem kolumienki typu Vigreux. Łatwo krzepnący w warunkach temperatury pokojowej związek jodowy oczyszczano dodatkowo przez krystalizację z mieszaniny eter etylowy eter naftowy. ' )' Otrzymano 2.Y ŁlTBBlATUEiA CYTOWANA 1. Lapworth A., McRae. A.,. Chem. Soc, 121, 1699 (1922). 2. Lapworth A., Baker W., Org. Syntheses, Coli. Vol. 1, B r e d t., K a l l e n., Ann. 293, 338 (1896). 4. A Hen C.. H., ohnson H. B., Org. Syntheses 30, 8'3 1(1950). 5. Kinoeyenagel E., Ber., 31, 2606 (1898). 6. Mi.ller C. A., Long L. M.,. Am. Chem. Soc, 75, 6256 (1953). 7. Pratt E.?., Werble E. Am. Chem. Soc, 72, 4638 (1950). 8. P a n d y a K. C, P a n d y a E. B., Proc. Indian Acad. Set., 14 A, 112 (1941); Chem. Abs, 36, 1599 (1942).

6 202 T. Urbanski i. Lange SUMMARY The synthesis of phenylsuccinic acid.according to the reaction diagram (1), described originally by edt and Kallen 3> and developed by A 11 en and ohnson 4), has been adapted to the pneparation of aromatic substituted derivatives of that acid. The present paper describes preparation of all four p-halosuibstituted derivatives of phenylsuccinic acid. In the course of the synthesis the following compounds were obtained: diethyl p-fluorobenzylidenemalonate, b. p mm ng = , diethyl p-chlorobenzylidenemalonate, m. p. 26 7, diethyl p-bromobenzylidenemalonate, m. p. 42 3, diethyl p-iodobenzylidenemalonate, m. p. 54 5, ethyl p-fluoro- 3-cyanohydrocinnamate, b. p mm, n^ = 1,4933, ethyl p-chloro- ff-cyanohydrocinnamate, m. p. 56 7, ethyl p-bromo-^-cyanohydrocinnamate, m. p. 57 8, ethyl p-iodo-/?-cyanohydrocinnaniate, m. p. 64 5, p-fluorophenylsuocmc acid, m. p and its dimethyl ester, b. p mm, n^ = , p-chlorophenylsuccinic acid, m. p and its dimethyl ster, b. p mm, r = , p-bromophenylsuecinic acid, m..p and its diimethyl ester, b. p mm, m. p. 26 8, p-iodophenylsuccirdc acid, m. p and its dimethyl ester, b. p mm, m. p Department of Organie Technology, Institute of Technology, Warszawa