?la<:iweu ni'eojdk.fotel. Jflw. Цадш.. 4, f ^ rv

Transkrypt

1 ?la<:iweu ni'eojdkfotel Jflw Цадш 4, f ^ rv : ALINA BOJARSKA DALIG 1 ) I TADEUSZ URBAŃSKI O REAKCJAC CARAKTERYZUJĄCYC WŁASNOŚCI FENOLOWE 3-YDROKSYPIRYDYNY ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM REAKCJI REZPOŚREDNIEGO KARBOKSYLOWANIA STRESZCZENIE Stwierdzono, że działaniem dwutlenku węgla na 3-hydroksypirydynę można otrzymać kwasy hydroksypikolinowc Jeżeli na suclni sól sodową 3-hydroksypirydyny działać pod ciśnieniem atmosferycznym suchym dwutlenkiem węgla, w temperaturze 280, to powstaje kwas 3-hydroksypikolinowy z wydajnością 8 8,6% Pod ciśnieniem ok 45 atm w można osiągnąć wydajność ok 22% Stosując sól potasową w tychże warunkach otrzymano kwas 5-hydroksypikolinowy, jako produkt główny (2-1% wydajności) i kwas 3-hydroksypikolinowy jako produkt uhoczny (3%) Da'alajac dwutlenkiem węgla na mieszaninę 3-hydroksypirydyny z bezwodnym węglanem potasu pod ciśnieniem ok 45 atm w 215 osiąga się wydajność 85 87% kwasu 5-hydroksypikolinowego Otrzymano szereg nowych pochodnych wymienionych kwasów Podano proste metody przyrządzunia estrów i eterów 3-hydroksypirydyny oraz ich pochodnych, opracowując zwłaszcza dokładnie syntezę i charakterystykę eteru 3-pirydylofenylowego Przez sprzęgnięcie 3-hydroksypirydyny z chlorkiem p-nitrobenzenodwuazoniowym, a następnie redukcję tak przyrządzonego związku azowego otrzymano 2-amino-3-hydroksypirydynę Przez jodowanie 3-hydroksypirydyny w słabo alkalicznym środowisku otrzymano 2-jodo-3-hydroksypirydynç z wydajnością 90% Próby nitrozowania 3-hydrokdyprydyny, otrzymywania kwusu pirydoksyoctowego oraz syntezy aldehydu metodą Rcimera-Tiemanna wypadły negalywniei Również negatywnie wypadła próba przeprowadzenia azotanu pirydylorteciowego w pochodną hydroksynitrową WSTĘP Jedną z najważniejszych, fizjologicznie czynnych pochodnych pirydyny jest witamina B 6, czyli 2-metylo-3-hydroksy- 4,5-dwuhydroksymetylopirydyna, zwana aderminą lub pirydoksyną C 2 OII C 2 4 Nł -/C, Witamina Be jest pochodną 3-hydroksypirydyny Chociaż 3-hydroksypirydyna znana była już na parę dziesiątków lat przed wyodrębnieniem pirydoksyny, mało interesowano się jej pochodnymi ze względu (jak mniemano) na czysto teoretyczny charakter zagadnienia Pogląd ten stracił swoje podstawy w rokn 1921, gdy R W i 11 i a m s (1) poruszył sprawę pokrewieństwa 3 hydroksypirydyny z kompleksem witamin B W roku 1934 P G у б r g y (2) wyodrębnił witaminę B 6 i stwierdził, że jest ona zasadą azotową R К u h n z e współpracownikami (3,18) w hitach wyjaśnił całkowicie budowę pirydoksyny jako pochodnej 3 hydroksypirydyny Wniosek ten wyprowadzono z szeregu reakcji, w tej liczbie na podstawie reakcji z dwuazometanem,z FCCI3 i z odczynnikiem Folin-Denisa, z których wypływał wniosek, że w pozycji" 3 pirydoksyna posiada grupę o charakterze fenolowym oraz na podstawie porównania widma absorpcji 3-hydroksypirydyny z widmem absorpcji witaminy B 6 Mimo, iż 3-hydroksypirydyna jest substancją macierzystą związku tak ważnego, jak witamina B 6, nie jest ona systematycznie i dokładnie zbadana pod względem chemicznym Literatura dotycząca tego związku stanowi raczej pewien zbiór luźno związanych fragmentów Charakter fenolowy 3-hydroksypirydyny, jedna z jej najważniejszych cech, na której oparto się przy zidentyfikowaniu pirydoksyny, nie został jeszcze wszechstronnie podkreślony w literaturze Celem niniejszej pracy było właśnie zbadanie charakteru fenolowego 3-hydroksypirydyny, na podstawie niektórych reakcji typowych dla fenoli Z reakcji tych jedną z najciekawszych pod względem teoretycznym, a w przyszłości może i praktycznym, wydawała się reakcja bezpośredniego karhoksylowania 3-hydroksypirydyny za pomocą C0 2, która, według dotychczasowych wyników uzyskanych z innymi fenolami, powinna w przypadku pozytywnym prowadzić do dwóch izomerycznych hydroksykwasów: orto i para Należało się tu oczywiście spodziewać większych trudności' niż przy karboksylowaniu typowych fenoli Starano się również przeprowadzić karboksylowanie porównawcze metodą Reimera-Tiemanna, nie wiązano jednak specjalnych nadziei z tą metodą, ze względu na mało zachęcające dane z literatury odnośnie fenoli szeregu benzenu (4, 5, 9), a także odnośnie reakcji Rcimera-Tiemanna z hydroksypochodnymi chinoliny (53) Z reakcji stojących na drugim planie w opracowaniu niniejszym wybrano zastosowanie do 3-hydroksypirydyny ogólnych metod estryfikacji i eteryfikacji fenoli, chociaż niektóre z nich prowadziły do produktów już znanych, otrzymywanych innymi sposobami Niemili;-] jednak, otrzymując substancje znane już w literaturze, starano się określić możliwie dokładnie własności fizyczne i otrzymać szereg nieznanych ich pochodnych, mogących służyć do identyfikacji W ujęciu niniejszym jedną z drugoplanowych reakcji, niemniej jednak bardzo typową dla fenoli, a mianowicie sprzęganie z solami dwuazoniowymi, wykorzystano również dla silniejszego zadokumentowania charakteru fenolowego 3- hydroksy pirydyny Drobny fragment pracy stanowi jodowanie 3-hydroksypirydyny Należy wspomnieć również o próbach nitrozowania, otrzymywania kwasu pirydoksyoctowego oraz syntezy hydroksyaldehydu metodą Reimera-Tiemanna l) Praca wykonuna w latach w celu uzyskaniu atopuia dok'ora nauk technicznych Wykonanie pracy umożliwiło w pierwszym okresie ( ) itypendium Ministerstwa Oświaty, a następnie stypendium Komisji do Spraw Odbudowy Nauki Polskiej przy Prezydium Rady Ministrów 1

2 ANALOGIA MIĘDZY PIRYDYNĄ A NITROBENZENEM Jak wiadomo, analogia między pierścieniem pirydynowym, a benzenowym jest ograniczona, natomiast w wielu swych reakcjach pirydyna przypomina nitrobenzen Azot w pierścieniu pirydynowym zachowuje się podobnie, jak podstawnik drugiego rodzaju w pieścieniu benzenowym, utrudniający substytu Według nowych poglądów podstawienie kationoidowe W pierścieniu zachodzi przy tym węglu, który ma największy ładunek ujemny Z chwilą, gdy w pierścieniu znajduje się grupa o wysokim (w porównaniu z wodorem) powinowactwie elektronowym, następuje przyciąganie elektronów do tejże grupy i węgla z nią związanego, głównie od atomów węgli w pozycjach orto i para Tym samym możliwość podstawienia w wymienionych pozycjach znacznie spada, pozycja meta jest zaś także w słabym stopniu zdezaktywowana Podstawnik drugi zajmuje w tych warunkach z pewnymi trudnościami pozycję meta w stosunku do pierwszego Ponieważ grupa NO2 w pierścieniu benzenowym i azot w pierścieniu pirydynowym zachowuje się tak, jak podstawnik pierwszy w przypadku wyżej omówionym (np nitrując nitrobenzen otrzymujemy m-dwunitrobenzen), produktem nitowania pirydyny (przebiegającego z dużymi trudnościami) jest 3-nitropirydyna Reakcja np bromowania prowadzi dla nitrobenzenu do m-bromonitrobenzenu, dla pirydyny głównie do 3-bromopirydyny (obok występuje również 3,5-dwubromopirydyna) Dalszą analogię widzimy w tym, że chlorowiec w pozycji 3 pierścienia pirydynowego jest równie mało ruchliwy, w porównaniu z innymi możliwymi pozycjami, jak chlorowiec w m-chlorowconitrobenzenie Aj Tak nitrobenzen jak i pirydyna dzięki wpływowi NO2 i N, nie podlegają reakcji Friedla Craftsa, tym samym więc stają się zrozumiałe trudności przy reakcji Friesa, lub syntezie Gattermana Kocha, w której nawet nitrobenzen, podobnie zresztą jak i przy syntezie Friedla Craftsa, stosowany bywa jako rozpuszczalnik Nitrobenzen w przeciwieństwie do benzenu nie ulega reakcji hydroksynitrowania W pracy niniejszej wykazano, że pirydyna również prawdopodobnie hydroksynitrować się nie da W czasie reakcji bowiem następuje poprostu rozerwanie częściowe wiązania C g w azotanie pirydylortęciowym ]gn V; 1 Opierając się na analogii między nitrobenzenem a pirydyną można stwierdzić, że pozycja 2 i 4 w pierścieniu pirydynowym odpowiada pozycji orto i para w benzenowym, natomiast pozycja 3 odpowiada pozycji meta Tak więc trzy nitrofenole mają następujące odpowiedniki w szeregu pirydyny: 4/ NO, V N0 2 v N0 2 / 4 Znanym faktem jest, że orto i para nitrofenole podlegają przegrupowaniu układu benzoidowego w chinoidowy oraz, że 2 w przypadku m-nitrofenolu przegrupowanie takie nic zachodzi Podobne stosunki panują wśród wodorotlenowych pochodnych pirydyny: 2- i 4-hydroksypirydyny występują w równowadze z tautomerycznymi postaciami imidów pierścieniowych, pirydonów Dla 3-hydroksypirydyny tautomeria taka ze względów strukturalnych jest niemożliwa V 4 ч N0 2 N0 2 on =0 N0 2 0 и M N0 2 P ï Ц 1 0 II /\ Podczas, gdy 2- i 4-hydroksypirydyny w różnych reakcjach zachowują się raz jako rzeczywiste hydroksypochodne, drugi raz jako pirydony, w przypadku 3-hydroksypirydyny zjawisko to nie zachodzi I3iorąc za przykład reakcję alkilowania mamy co następuje: 3-hydroksypirydyna pod wpływem środków alkilujących daje wyłącznie 3-alkoksypirydynę, natomiast 2- i 4-pochodne dają równolegle dwa związki: alkoksypirydyny i N-alkilopirydony Tak więc, gdy 2- i 4-hydroksypirydyny mają bardzo słabo zaznaczone własności fenolowe, izomer z grupą w pozycji 3 przejawia te własności już w dużo większym stopniu METODY OTRZYMYWANIA 3-YDROKSYPIRYDYNY I GŁÓWNE JEJ WŁASNOŚCI Większość metod, jakimi otrzymywano 3-hydroksypirydynę, należy do typowych dla fenoli: 1 z kwasów sulfonowych lub ich soli przez stopienie z zasadami, 2 z amin przez związki dwuazonfowe i ich rozkład, 3 z chlorowcopochodnych przez hydrolizę Pierwszą syntezę 3-hydroksypirydyny wykonali O F i s- h e r i E R e n a u f (6,13) stapiając kwas pirydyno-3-suifonowy z K, rozkładając następnie sól potasową 3-hydroksypirydyny kwasem w środowisku wodnym W e i d e 1 i E M u r m a n n (7) stapiali nie sam kwas, lecz jego sól amonową z czterokrotnym nadmiarem K, w temperaturze 170, wyodrębniając 3-hydroksypirydynę w postaci chloiowotlorku rozpuszczalnego w alkoholu Wymienione prace są to prace dawne, wykonane kilkadziesiąt lat temu Niemniej jednak do chwili obecnej główna metoda otrzymywania 3-hydroksypirydyny polega na reakcji z zasadami sulfonowej pochodnej pirydyny W tym miejscu należy omówić unowocześnioną metodę produkcji fenoli z kwasów jednosulfonowych, opatentowaną przez D Tyrcra (8) w roku 1946 Metoda ta pozwala również na otrzymywanie 3-hydroksypirydyny z dobrą wydajnością Przez stałą mieszaninę kwasu sulfonowego i nieorgunicznej zasady, która w temperaturze reakcji (wynoszącej ) nie powinna ulegać stopieniu, wiążąc jednocześnie S0 2 w sposób stały, przepuszcza się parę wodną Fenol, będący produktem reakcji znajduje się w kondensacie W roku 1901 R Camps (10) opublikował jako pierwszy pracę dotyczącą przyrządzenia 3-hydroksypirydyny inną 4 N y

3 metodą, a mianowicie przez dwuazonowanie 3-aminopirydyny w roztworze 2SO4, a następnie rozkład soli dwuazoniowej Metoda ta była przez wielu autorów powtarzana i modyfikowana Odnośnie do hydrolizy 3-chlorowcopochodnych pirydyny należy zaznaczyć, że chlorowiec w pozycji 3 jest stosunkowo mało ruchliwy i w konsekwencji trudno ulega wymianie Niemniej jednak w odpowiednio dobranych warunkach, stosując katalizatory, można podstawić chlorowiec grupą A BinziO Schick (11) przeprowadzili 3-bromopirydynę w 3-hydroksypirydynę z dość dobrą wydajnością przez ogrzewanie pod ciśnieniem z wodnym roztworem NaOII w obecności CUSO4 i winianu sodowo-potasowego Wśród opisywanych w literaturze związków i reakcji 3-hydroksypirydyny, charakterystycznych dla niej jako dla fenolu, na pierwsze miejsce wysuwają się reakcje eterylikacji i estryfikacji W reakcjach ze środkami alkilującymi, jak już zaznaczono powyżej, 3-hydroksypirydyna daje alkoksypochodne Tak więc np przez działanie dwuazometanu na 3-hydroksypirydynę w eterze dwuetylowym II Meyer (12) otrzymał jej eter metylowy O F i s h e r i E К e n o u f (6) otrzymali eter etylowy z soli potasowej 3-hydroksypirydyny i CotlsBr w alkoholu etylowym, w temperaturze wrzenia Estry 3-hydroksypirydyny są w literaturze nowszej lepiej opisane niż etery Niemniej jednak przy przeglądzie literatury nasuwa się pytanie, dlaczego znając charakter fenolowy 3-hydroksypirydyny nie wypróbowano do otrzymania tego typu jej pochodnych najprostszych metod, stosowanych powszechnie do cteryfikacji i estryfikacji fenoli Dla przykładu można podać w starszych pracach syntezę octanu 3-hydroksypirydyny O Fishera i E Renoufa (6) przez ogrzewanie 3-hydroksypirydyny z bezwodnikiem kwasu octowego Mniej zrozumiałe jest, dlaczego benzoesan 3-hydroksypirydyny powstaje z 3-hydroksypirydyny i chlorku benzoilu w bezwodnej pirydynie, według С С a v a 11 i t o i T II a s- k e 11 a (14), zaledwie z 66% wydajnością Z estrów 3-hydroksypirydyny ciekawszy jest ester kwasu sulfanilowego, przyrządzony przez uczonych duńskich (15) z soli sodowej 3-hydroksypirydyny i p 2NO0II4SO2F, ze względu na swoje słabe in vitro działanie bakteriostatyczne w stosunku do pneumokokków Reakcja sprzęgania 3-hydroksypirydyny z solami dwuazoniowymi opisana jest w literaturze (16) dla przypadku zastosowania zdwuazonowanej "aniliny Otrzymuje się produkt stosunkowo trudny do oczyszczenia, o tt Pozycja sprzęgnięcia nie została określona Charakterystyczną dla fenoli reakcją jest kondensacja r formaldehydem, prowadząca do związków zawierających grupy metylowe, zwana reakcją Lederera-Manasse'a W przypadku fenolu reakcja ta, jak wiadomo, nie zatrzymuje się na pierwszym stadium hydroksymetylofenolu lecz prowadzi do powstawania żywic o dużej cząsteczce Reakcję kondensacji 3-hydroksypirydyny z formaldehydem opracował jeden z autorów niniejszej pracy (17) otrzymując w wyniku reakcji, prowadzonej w wodnym, alkalicznym środowisku, 3-hydroksy-2-hydroksymetylopirydynę w postaci chlorowodorku o tt 206 Położenie grupy C 2 w stosunku do określono przez utlenienie jej do grupy kwasowej i identyfikację produktu jako kwasu 3-hydroksypikołinowego 3-ydroksypirydyna daje reakcje barwne z odczynnikami charakterystycznymi dla fenoli Z FeCl 3 daje zabarwienie pomarańczowo-czerwone, z odczynnikiem Fołin-Denisa niebieskie (13) W roku 1943 F Emerson, В e а с h a m i L, Becgle (19) opublikowali pracę, omawiającą nową reakcję barwną dla fenoli, polegającą na tworzeniu związków barwnych z aminoantypiryną Jak autorzy wspominają, 3-hydroksypirydyna daje wynik pozytywny KARBOKSYLOWANIE FENOLI Ponieważ główna część pracy niniejszej poświęcona jest karboksylowaniu 3-hydroksypirydyny, wydaje się stosowne omówieme w tym miejscu niektórych ważniejszych danych, dotyczących tej reakcji ogólnej dla fenoli Ostateczne wyjaśnienie mechanizmu bezpośredniego karboksylowania fenoli jest ciągle zagadnieniem otwartym W chronologicznym porządku pierwsza zasługuje na uwagę hipoteza W cintschla (20), według której w pierwszym stadium reakcji syntezy kwasu salicylowego następuje utworzenie fenylowęglanu sodowego, który reaguje w drugim etapie z fenolanem sodu, dając pochodną sodową kwasu salicylowego i fenol R S с h m i 11 (21, 22, 23) na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdził, że fenylowęglan sodowy w temperaturze , pod ciśnieniem atmosferycznym, rozkłada się na komponenty, natomiast w tej samej temperaturze, pod ciśnieniem, daje salicylan sodowy Jednocześnie ten sam autor stwierdził, że przy gwałtownym podniesieniu temperatury do , fenylowęglan sodowy pod ciśnieniem atmosferycznym tworzy salicylan sodowy Ze względu na wyniki karboksylowania 3-hydroksypirydyny, które będą później omawiane, ten ostatni fakt zasługuje na specjalne podkreślenie Według Schmitta w pierwszej fazie reakcji, tak jak i według e i n t s с h 1 a, tworzy się fenylowęglan sodowy, który następnie ulega już przegrupowaniu na sól sodową kwasu salicylowego C LobrydeBruyn is Tijmstra (24) zwalczali tę teorię W oparciu o niektóre fakty doświadczalne T i j m- s t r a wysunął hipotezę bezpośredniego przyłączenia C0 2 do pierścienia Omawianie innych dawnych hipotez nic ma celu, gdyż niektóre z nich prowadziły do nieprawdopodobnych wniosków, jak np powstawania produktu pośredniego (którego wyizolować się oczywiście nie dało), o następującej budowie:, OC 0 5 xona -ONa Jedna z najnowszych prób wyjaśnienia mechanizmu reakcji karboksylowania fenoli metodą Kolbego-Schmitta opiera się na teorii wiązań wodorowych Ponieważ podstawnik ma tutaj budowę odpowiednią do utworzenia sześcioczlonowego pierścienia z charakterystycznym układem O < O, możemy dla kwasu salicylowego wytłumaczyć następująco przebieg syntezy Kolbego-Schmitta: O =0 4 \Na- W 4 a^^ 0 \C=Ó/ \ _ 0 / - é N a 11 Il 0 O O To tłumaczenie, w oparciu o hipotezę Sidgwicka (26), możemy związać z następującymi faktami doświadczalnymi, potwierdzającymi istnienie pierścienia sześcioczłonowego w kwasie salicylowym, w odróżnieniu od izomeru, kwasu p-hydroksybenzoesowego : 1 brak w widmie absorpcyjnym kwasu salicylowego w podczerwieni charakterystycznego obszaru dla grupy hydroksylowej, 2 gorsza rozpuszczalność w wodzie izomeru orto (1,32 g w 100 g 2 0 w 70") w porównaniu z izomerem para (2,74 g w 100 g II 2 0 w 55 ) о н I C=0 % 1 б ipoteza powyższa jednak, jak widać, jest niewystarczająca jeżeli chodzi o wytłumaczenie mechanizmu reakcji w przypadku zastosowania fenolanów potasu, z których na ogół otrzymuje się izomery nie orto, lecz para, a więc takie, które według danych doświadczalnych, przede wszystkim widma absorpcyjnego w podczerwieni, nie są zdolne do wytworzenia pierścieni chelatowych Bardzo ciekawą modyfikacją karboksylowania fenoli jest metoda S Marassego (27) Polega ona na wprowadzeniu do reakcji K 2, jednocześnie zaś nie stosuje się fenolanu, lecz sam fenol Jak widać więc, operacje są tu znacznie pro-

4 stsze odpada kłopotliwie na ogół przygotowanie bezwodnego fenolami, co jest specjalnie ważne W niektórych przypadkach, jak np dla o-krezolanu sodu, który jest samozapalny Wydajność reakcji, po ustaleniu przede wszystkim takich parametrów, jak ciśnienie i temperatura, zależy od ilości zastosowanego K a W roku 1940 chemik radziecki W Rodionow (28) opublikował dokładne badania odnośnie zastosowania K 2 do otrzymywania hydroksykwasów z fenoli Ze względu na specjalny nacisk położony w naszej pracy na zastosowanie modyfikacji Marassego do 3-hydroksypirydyny i ciekawe wyniki, które będą omówione w dalszym ciągu, wydaje się celowe dokładne podanie wyników badań Rodionowa Wyniki ujęto w zamieszczonej poniżej tablicy Ogólnie należy zaznaczyć, że Rodionow stosował potrójną ilość odwodnionego K 2 N Worożcow i A Troszczcnko (29) również pracowali nad karboksylowanicm fenoli tą metodą Poniżej podajemy zestawienie ich wyników Wyniki badań W Rodionowa nad karboksylowanicm fenoli według modyfikacji Marassego Fenol Cr nr W! 1 M P Ц^осн3 ^JIOC 2 5 Temp c Clin CO, w atm 8-9 f\oa Produkt Ц^СООН соон i и г vv соон ^ \ о н!^j OC 3 соон -^\он 1 II V O C 2 5 'f ООН Wyniki prac N Worożcowa i A Troezczenko uad karboksylowaniem pochodnych dwufenylu wediug modyfikacji Marassego Fenol O-O" o-o Temp 'C Ciśnienie C02 w atm Czas trwania reakcji w godz Produkt \= 5 0 CO ^_^ _ ^> 5 Wydajność hydrok* CO \=/ \=/ Wydajność w % W roku 1950 pojawiła się publikacja D Camerona i współpracowników (30), dotycząca karboksylowania p-krezolu różnymi metodami Z tego względu praca ta będzie nieco szerzej omówiona Najlepsze wyniki dało karboksylowanie p-krezolu za pomocą K 2 i C0 2 Poniżej 100 otrzymywano wydajności mniejsze niż 1% kwasu 2-hydroksy-5-metylobenzocsowego W temperaturze 125 i pod ciśnieniem CCs około 16 atm, przy czasie trwania reakcji 8 godzin, osiągnięto wydajuość 79% W temperaturze wyższej 175 i pod niższym ciśnieniem 6 atm przy tym samym czasie trwania reakcji otrzymano wydajność identyczną Stosunek КгС do p-krezolu wynosił 2:1 Dalsze zwiększanie ilości КгС nie wywierało wpływu na wydajność Istotną sprawą jest tu specyficzność działania różnych metali Gdy potas w węglanie zastąpiono sodem, litem, magnezem lub wapniem, wynik reakcji był całkiem negatywny Przy zastąpieniu potasu rubidem i cezem uzyskiwano wydajności rzędu 20% Klasyczną metodą Kolbcgo-Schmitta otrzymywano wydajności mniejsze niż przy zastosowaniu modyfikacji Marassego, przy czym wydajności były mniejsze dla p-krezolanu potasu, niż dla odpowiedniej soli sodu, najmniejsze zaś dla p-krezolanu litu Niektóre próby z p-krezolanami nie dały się powtórzyć; jak autorzy przypuszczają, grał tu decydującą rolę sposób przyrządzania tych związków Danych dotyczących bezpośredniego karboksylowania pochodnych pirydyny i chinoliny mamy w literaturze bardzo niewiele Na pierwszym miejscu należy wymienić pracę oraz patent A Cziczibabina i А К i r s a n o w a (31), dotyczącą karboksylowania 2-pirydonu Reakcję prowadzono pod ciśnieniem około 20 atm СОч, używając albo soli sodowej 2-pirydonu, albo pirydonu samego i K2COY Produktem reakcji jest kwas 2-hydroksypirydyno-5-karboksylowy Jest faktem charakterystycznym, że węgiel w pozycji 3 nie reaguje z CO2 Dla karbostyrylu, w którym pozycja 5 jest zajęta przez węgiel pierścienia benzenowego, reakcja karboksylowania w ogóle nie zachodzi Z dalszych prac należy wymienić karboksylowanie 8-hydroksychinoliny (32) Z jej soli sodowej i CO2 pod ciśnieniem otrzymuje się kwas 8-hydroksychinolino-7-karboksylowy Ciekawa jest reakcja karboksylowania 6-hydroksychinoliny (33) Po związku tym możnaby się spodziewać pewnych analogii z 2-naftolem, z którego soli sodowej, zależnie od temperatury, otrzymujemy kwas z grupą CO w pozycji 1 lub 3, natomiast z 2-naftolanu potasu otrzymujemy izomer z grupą CO w pozycji 6 Z soli potasowej 6-hydroksychinolifty otrzymuje się jednak izomer orto, a więc kwas 6-hydroksychinolino-5-karboksylowy, co stanowi jeden z wyjątków ze znanej reguły empirycznej, dotyczącej wpływu jonu potasowego w fenolanie na tworzenie izomeru para, podczas gdy z fenolanów sodowych powstają izomery orto Starając się wytłumaczyć to zjawisko, możemy oprzeć się na mczomerii jonu fenolanu, reagującego raz w postaci aromatycznej, a raz w postaci chinoidowej, orto, lub para, jak np dla fenolu: -C- I >=0* 0" = 0 SC" I Dlaczego jednak jon potasowy sprzyja tworzeniu się pochodnej formy p-chinoidowej, a sodowy pochodnej o-chinoidowej, jest sprawą dotychczas niewyjaśnioną Г OPIS WYNIKÓW PRACY Pracę niniejszą rozpoczęto od otrzymania 3-hydroksypirydyny Sulfonowanie pirydyny przeprowadzano według metody opracowanej dawniej przez jednego z autorów (34), za pomocą oleum 65%, używając rtęc ; jako katalizatora Osiągano przeciętnie wydajności do 75%, w przeliczeniu na czystą, uwodnioną sól amonową kwasu pirydyiio-3-sulfonowego Sulfonowanie wykonane w sposób identyczny, jednak bez katalizatora, przebiegało ze znacznie gorszą wydajnością, bo około 20% Sól amonową można dokładnie oczyścić przez krystalizację z wody Oznaczono nie wymienioną w literaturze wartość jej tt (z rozkładem) Dla porównania można przytoczyć dane odnośnie sulfonowania pirydyny innymi metodami 1 r

5 О Fisher i E R e n o u f (13) otrzymywali 50% wydajności kwasu pirydyno-3-sulfonowego, po dwudziestodniowym ogrzewaniu pirydyny z dymiącym kwasem siarkowym W e i d e 1 i E M u r m a n n (7) przez zastosowanie dużo ostrzejszych warunków reakcji oraz Al 2 (SO,,) 3 jako katalizatora, uzyskali skrócenie czasu trwania reakcji do godzin i podniesienie wydajności do 65% Meyer iritter (35,36) stosowali jako katalizator siarczan wanadylu, osiągając wydajność do 50% Stosując jako katalizator, według DRP (37), rtęć lub jej sole, otrzymuje się w temperaturze % wydajności produktu sulfonowania, przy czym 58% użytej pirydyny można zregenerować i zawrócić do reakcji Stapianie soli amonowej kwasu pirydyno-3-sulfonowego wykonano według Weidla i E Murmanna (7), wyprowadzając odmienny sposób wyodrębniania produktu, co pozwoliło na uzyskanie wydajności przeciętnie ponad 80% Otrzymano produkt czysty, o tt 124,5 125 W celu bliższego scharakteryzowania 3-hydroksypirydyny otrzymano sole: 1 chlorowodorek (13), dla którego zastosowano nowy sposób oczyszczania przez destylację pod zmniejszonym ciśnieniem, 2 pikrynian (13), który był wymieniony w literaturze, z pominięciem jednak wszelkich bliższych danych, a następnie 3 pikrolonian 4 związek z gcl 2 5 związek z Cu(COOC 3 ) 2 wszystkie trzy dotychczas nieznane Jeden z autorów pracy niniejszej (TTJ) przeprowadził przed paroma laty próby reakcji Kolbego z 3-hydroksypirydyną, otrzymując w niektórych doświadczeniach niewielkie ilości kwasu, dającego czerwone zabarwienie z FcCl 3 i FeS0 4 Barwna reakcja z FeCl 3 świadczyła o obecności grupy fenolowej, a reakcja z FeS0 4 o obecności grupy karboksylowej w oc-pozycji Pracę nad karboksylowaniem 3-hydroksypirydyny rozpoczęliśmy obecnie od prowadzenia reakcji metodą Kolbego, a więc od działania C0 2 na sól sodową 3-hydroksypirydyny pod ciśnieniem atmosferycznym, opierając się na danych z doświadczeń wstępnych, wspomnianych wyżej Wykonano szereg doświadczeń, zmieniając kolejno warunki, jak czas trwania reakcji,temperaturę, rozcieńczając substancję reagującą Stwierdzono, iż przy prowadzeniu reakcji pod ciśnieniem atmosferycznym decydującym momentem jest sposób podnoszenia temperatury Mianowicie, gdy w trakcie reakcji podnosimy temperaturę stopniowo, nie otrzymujemy w ogóle kwasu liydroksypirydynokarboksylowego, natomiast w przypadku gwałtownego podniesienia temperatury do 280 i następnie prowadzenia reakcji w tej temperaturze otrzymujemy maksymalną, wydajność 8,6% kwasu, zidentyfikowanego następnie jako 3-hydroksypikolinowy Wynik ten rzuca pewne światło na przypuszczalny mechanizm reakcji Mianowicie, przez analogię z syntezą kwasu salicylowego i pracami S с h m i 11 a nad jej wytłumaczeniem możemy przyjąć możliwość powstawania w czasie reakcji pirydylowęglanu sodowego, który ogrzewany powoli pod ciśnieniem atmosferycznym, podobnie jak fenylowęglan sodowy ulega rozkładowi, natomiast przy gwałtownym podniesieniu temperatury ulega przegrupowaniu na sól sodową kwasu 3-hydroksypikolinowego К ^ ONa 4 N 4 COONa Ponieważ reakcja pod ciśnieniem atmosferycznym nie dala wydajności zadawalającej, zastosowano do reakcji karboksylowania 3-hydroksypirydyny modyfikację Schmitta, pracując w obszarze ciśnień przeciętnie około 40 atm Sól sodowa 3-hydroksypirydyny dała w wyniku reakcji (zgodnie z ogólnymi regułami dla reakcji karhoksylowania fenoli) kwas 3-hydroksypikolinowy, (będziemy go dalej nazywali izomerem orto) z maksymalną wydajnością 22% Przy użyciu soli potasowej otrzymywano ślady, względnie bardzo małe wydajności izomeru orto, natomiast głównym produktem był kwas 5-hydroksypikolinowy (izomer para) otrzymywany z maksymalną wydajnością do 24% Izomery rozdzielano na podstawie różnic rozpuszczalności w wodzie Usiłowano przez podwyższanie temperatury, tak jak w przypadku kwasu p-łrydroksybenzoesowego, spowodować całkowite przesunięcie równowagi na stronę izomeru para Na skutek jednak podwyższenia temperatury od 230 do 240, wydajność izomeru para spadła mniej więcej dziewięciokrotnie, w porównaniu z wydajnością w temperaturze 230, jednocześnie zaś wykrywaliśmy ciągle ślady izomeru orto Jak widać z powyższych wyników, w przypadku 3-hydroksypirydyny możemy również (w oparciu o mezomerię jonu fenolanowego") przypisać powstawanie kwasu 3-hydroksypikolinowego formie o-chinoidowej, a kwasu 5-hydroksypikolinowego formie p-chinoidowej, - с I 0 -o 4 =0! - c - Najlepsze i najciekawsze wyniki uzyskano przez zastosowanie modyfikacji Marassego do karhoksylowania 3-hydroksypirydyny Głównym produktem reakcji jest kwas 5-hydroksypikolinowy Jest to fakt tym bardziej godny podkreślenia, iż R o d i o n o w, a także Worożcow itroszczcnko w cytowanych uprzednio pracach, w reakcji pomiędzy fenolami, K 2 a C0 2, otrzymywali wyłącznie izomery orto Pracując w tym samym, co uprzednio obszarze ciśnień, (około 40 atm), przez stopniowe podwyższanie temperatury, a następnie zwiększenie wartości stosunku molowego K 2 do 3-hydroksypirydyny udało się podwyższyć wydajność kwasu 5-hydroksypikolinowego z 1,4% na 85 87% Ciekawym faktem jest, że przy wartości wymienionego stosunku równej 1, obok izomeru para występują ślady izomeru orto W miarę wzrostu temperatury równowaga reakcji przesuwa się całkowicie na stronę izomeru para Równowagę reakcji można również przesunąć na stronę izomeru para dla danej temperatury przez zwiększenie wartości stosunku molowego K 2 do 3-hydroksypirydyny Optymalna wartość tego stosunku dla temperatury 215 wynosi 1,5 i dalsze jej zwiększenie żadnego wpływu już nie wywiera Podobnie, jak to miało miejsce w przypadku omówionej poprzednio pracy nad karboksylowaniem p-krezolu (30), stwierdzono również pewną selektywność, zależną od rodzaju kationu w węglanie mianowicie reakcja 3-hydroksypirydyny z Na 2 i z C0 2 dała wynik całkowicie negatywny Opracowana metoda otrzymywania kwasu 5-hydroksypikolinowego przez karboksylowanic 3-hydroksypirydyny za pomocą K 2 i C0 2 pod ciśnieniem ma o tyle duże znaczenie, że dotychczas istniały jedynie dwie opracowane drogi dojścia do tego związku: 1 według starej metody Bellmanna (38), z kwasu 4-chloro- 5- hydroksypikolinowego, 2 według T Urbańskiego, (39) przez utlenienie 3-hydroksy- 6- pikoliny Oprócz mało skomplikowanych operacji przy otrzymywaniu kwasu 5-hydroksypikolinowego nową metodą, gra tu rolę jeszcze ta dobra jej strona, że produkt jest stosunkowo wysokiej czystości Otrzymane wartości temperatury topnienia po jednokrotnej krystalizacji z wody są wyższe, niż cytowane w literaturze; oznaczono tt W związku z ewentualnymi tłumaczeniami przebiegu reakcji karhoksylowania 3-hydroksypirydyny należy zazna; czyć, że hipoteza S i d g wieka o gorszej rozpuszczalności w wodzie izomeru orto w porównaniu z izomerem para, jako o dowodzie powstawania dzięki wiązaniu wodorowemu pierścienia sześcioczlonowego, nie znajduje potwierdzenia w przypadku kwasów 3- i 5-hydroksypikolinowcgo Izomer orto jest dość łatworozpuszezalny w wodzie, podczas gdy izomer para rozpuszcza się bardzo trudno W celach porównawczych starano się wykonać karboksylowanic 3-hydroksypirydyny metodą Reimera-Tiemanna Próby reakcji wypadły negatywnie Dalszą część pracy poświęciliśmy na scharakteryzowanie otrzymanych w wyniku karboksylowania 3-hydroksypirydyny kwasów 3- i 5-hydroksypikolinowego Literatura dotycząca pochodnych tych związków jest bardzo uboga Otrzymaliśmy pikrynian i związek kwasu 3-hydroksypikolinowego z gcl, nie opisane w literaturze

6 Z pochodnych kwasu 3-hydroksypikolinowego znany jest jego ester metylowy, otrzymany przez jednego z autorów (17) między innymi także i metodą podwójnej wymiany soli srebrowej 3-ydroksypikolinian metylu otrzymano tą samą metodą, w trochę jednak innych warunkach, mianowicie w roztworze benzenowym W wymienionym źródle spotykamy wzmiankę 0 nierozpuszczalności estru w benzenie Wzmiankę tę należy obecnie skorygować, gdyż bliższe badanie 3-hydroksypikolinianu metylu wykazało rozpuszczalność tej substancji w benzenie Wydajność reakcji otrzymano nieznacznie większą, niż podana w pracy poprzedniej (17) Stwierdzono, że 3-hydroksypikolinian metylowy, tak jak i większość pochodnych pirydyny, daje nieznany dotychczas związek z gci 2, na podstawie którego można go łatwo zidentyfikować Tą samą metodą soli srebrowej otrzymano 3-hydroksypikolinian etylu, z wydajnością 76,5% Ponieważ związek ten nie był dotąd opisywany w literaturze, oznaczono jego temperatury wrzenia pod różnymi ciśnieniami Podczas, gdy ester metylowy jest ciałem stałym o tt , ester etylowy jest wysoko wrzącą cieczą o zbliżonym do estru metylowego charakterystycznym zapachu W celu scharakteryzowania estru etylowego kwasu 3-hydroksypikolinowego, otrzymano jego pochodne: pikrynian i związek z gcl 2 Literatura nie opisuje pochodnych kwasu 5-hydroksypikolinowego W pracy niniejszej otrzymano jego związek z gcl 8 1 pikrynian Ester metylowy otrzymano metodą soli srebrowej, z małą wydajnością Temperatura topnienia tego estru jest bardzo nieznacznie niższa od temperatury topnienia estru metylowego kwasu 3-hydroksypikolinowego, wynosi bowiem 71,5 73 W przeciwieństwie do izomeru orto, izomer para jest nierozpuszczalny w wodzie, posiada on podobny do izomeru orto charakterystyczny zapach 5-ydroksypikolinian etylu daje związek z gcl 2, który może służyć do łatwej jego identyfikacji Bezpośrednia estryfikacja kwasu 5-hydroksypikolinowego alkoholami wobec C1 nie dała wyniku, podobnie jak próba estryfikacji bezpośredniej kwasu 3-hydroksypikolinowego opisana w pracy poprzedniej (17) W dalszym ciągu pracy, jak zaznaczono we wstępie, zbadano możliwości zastosowania ogólnych metod estryfikacji i eteryfikacji fenoli do otrzymywania prostych pochodnych 3-hydroksypirydyny Octan 3-hydroksypirydyny otrzymano według F С h a t- t a w a y a (40), acetylowaniem w wodnym, alkalicznym środowisku, za pomocą bezwodnika octowego Reakcja daje wydajność bliską teoretycznej Octan oczyszczano przez destylację pod zmniejszonym ciśnieniem, oznaczając temperatury wrzenia (co do których brak danych w literaturze), w celu wykreślenia krzywej zależności temperatury wrzenia od ciśnienia Dla celów identyfikacji octanu 3-hydroksypirydyny, otrzymano nieopisane w literaturze: pikrynian,pikrolonian i związek z gcl 2 Jednocześnie stwierdzono, że octan 3-hydroksypirydyny tworzy z octanem miedziowym związek kompleksowy, pięknie krystalizujący po dłuższym czasie z roztworów wodnych Benzoesan 3-hydroksypirydyny otrzymano z 3-hydroksypirydyny przez poddanie jej reakcji S с h o t t e n-b a u- manna (41) Otrzymano 81% wydajności produktu już oczyszczonego, o tt50 50,5 Wydajność jest więc znacznie wyższa w tym przypadku, w porównaniu z omawianym poprzednio otrzymywaniem benzoesanu według С С a v a 1-1 i t o i T a s к e 11 a Dla celów identyfikacyjnych otrzymano nieznane dotąd: związek benzoesanu 3-hydroksypirydyny z gcl 2 oraz jego pikrynian Przeprowadzone z benzoesanem wstępne próby reakcji Friesa dały wynik negatywny Należy wspomnieć, że w roku 1949 ukazała się praca dotycząca reakcji Friesa z benzoesanem 2-hydroksypirydyny (42) Po pokonaniu wielu trudności autorzy otrzymali 0,81% wydajności, w przeliczeniu na surową 5-benzoilo-2-hydroksypirydynę, którą zidentyfikowano z substancją zsyntetyzowaną na innej drodze Eter 3-pirydylometylowy otrzymano z 3-hydroksypirydyny przez działanie siarczanu dwumetylowego na jej alkaliczny roztwór, a więc metodą analogiczną do otrzymywania anizolu Wydajność reakcji jest wysoka i zgodna z danymi M e y e- ra (36) Syntezę eteru 3-pirydylofcnylowego, substancji dotychczas nie opisanej w literaturze, wykonano w oparciu o znaną metodę otrzymywania eteru dwufenylowego Produktami wyjściowymi była sól potasowa 3-hydroksypirydyny i bromobenzen Reakcję prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym, stosując Cu jako katalizator Okazało się, po ustaleniu temperatury optymalnej, że czynnikiem decydującym jest czas trwania reakcji Po przekroczeniu pewnej granicy (18 godzin w 180 ), dalsze przedłużanie czasu trwania reakcji w bardzo nieznacznym stopniu wpływa na wydajność Ustalono zależność temperatury wrzenia eteru 3-pirydyIofenylowego od ciśnienia Dla celów identyfikacji i scharakteryzowania nowego związku otrzymano nieznane dotąd: chlorowodorek, pikrynian, pikrolonian, związek z gcl 2, a także sulfonamid, o tt 262,5 265 i o bardzo dobrej rozpuszczalności w wodzie, w którym nie oznaczono jednak położenia grupy S0 2 N 2 z powodu jego odporności na działanie J, analogicznej zresztą do zachowania się eteru dwufenylowego Z dalszych charakterystycznych reakcji fenolowych zbadano sprzęganie 3-hydroksypirydyny z solami dwuazoniowymi na przykładzie sprzęgania z chlorkiem p-nitrobciizenodwuazoniowym Zanalizowano nie opisany dotąd związek azotowy o tt W celu ustalenia pozycji sprzęgania, wykonano redukcję związku azowego na aminy Wyodrębnioną hydroksyaminę pirydynową zidentyfikowano na podstawie jej własności i własności jej pikrynianu, jako znaną w literaturze 2-amino-3-hydroksypirydynę Związek ten otrzymali po raz pierwszy E Płażek i Z Rodewald (13) przez redukcję powstającej na drodze nitrowania 3-hydroksypirydyny 2-nitro-3-hydroksypirydyny Produkt otrzymany tą drogą miał tt Wobec powyższych danych doświadczalnych możemy dla związku azowego, powstającego przez sprzęgnięcie 3-hydroksypirydyny z chlorkiem p-nitrobenzenodwuazoniowym, jako dla 3-hydroksy-2-pirydylo-azop-nitrobenzenu, przyjąć następujący wzór budowy: //\ 4 N >= N ê V 0 : Jodowanie 3-hydroksypirydyny opisali po raz pierwszy E P ł a ż e к i Z Rodewald (43) W pracy niniejszej ulepszono metodę jodowania; mianowicie przez zastosowanie lekko alkalicznego środowiska i niewielkich w stosunku do ilości stechiometrycznej nadmiarów jodu od razu otrzymywano substancję dość czystą, krystaliczną, w przeciwieństwie do opisanego w literaturze czarnego, mazistego produktu Substancja otrzymana posiada opisane w literaturze własności 2-jodo-3-hydroksypirydyny Wydajność reakcji jodowania dochodzi do 90% Próby innych reakcji fenolowych, jak nitrozowania kwasem azotawym, otrzymywania hydroksyaldehydu i kwasu pirydoksyoctowego wypadły negatywnie Jak już wspomniano, reakcja hydroksynitrowania pirydyny ma stanowić pewien przyczynek do wykazania odrębności pierścienia benzenowego od pirydynowego oraz podobieństwa pomiędzy pirydyną, a nitrobenzenem Próby reakcji Wolfensteina hydroksynitrowania pirydyny przeprowadzano w oparciu o prace M С a r m а с к а (44), dotyczące hydroksynitrowania soli fenylortęciowych, w wyniku którego osiągano jednoczesne wprowadzenie i N0 2 do pierścienia benzenowego Azotan pirydylortęciowy, nie wymieniony w literaturze, przygotowywano według znanej metody otrzymywania octanu pirylortęeiowego (49) Reakcja pomiędzy IINO3 a azotanem pirydylortęciowym dała wynik negatywny Część azotanu ulegała w czasie reakcji rozkładowi z wydzieleniem pirydyny CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA I Otrzymywanie 3-hydroksypirydyiiy 1 Sól amonowa kwasu p i r y d y n o-3-s u 1 f o n o- wego Pirydynę techniczną suszono nad Na i frakcjonowano Do sulfonowania użyto frakcję wrzącą w temp g (3 mole) pirydyny wkraplano do 355 ml 65% oleum r

7 chłodząc w strumieniu wody Dodano 5,5 g g Sulfonator zamknięto chłodnicą powietrzną i powoli podnoszono temperaturę do 280, utrzymując na tym poziomie w ciągu 8 godzin Po rozpuszczeniu produktu reakcji w wodzie, usunięto SO4" za pomocą C0 2, alkalizując uprzednio ciecz amoniakiem wobec fenolftaleiny Z przesączu krystalizowała po zatężeniu sól amonowa Otrzymano 398 g, co stanowi 75,4% wydajności Po przekrystalizowaniu substancji z wody (rozpuszczalność dobra), otrzymano bezbarwne kryształy o tt z rozkładem przy szybkim ogrzewaniu Substancja ogrzewana z roztworem Na wydziela N 3 Spala się całkowicie, również wydzielając N 3 Nie stosując podczas sulfonowania g jako katalizatora otrzymano jedynie 21,2% wydajności 2 3-ydroksypirydyna Stapianie soli amonowej kwasu pirydyno-3-sulfonowego z KOII przeprowadzano opierając się na danych z literatury, stosując jednak drobne modyfikacje, zwłaszcza przy wyodrębnianiu 3-hydroksypirydyny, co pozwoliło na podniesienie wydajności Na 1 mol (176 g) soli amonowej używano prawie 9 moli (500 g) KOII Czas trwania reakcji wynosił 3 godziny, temperatura 180 Stop po rozpuszczeniu w wodzie zadawano stężonym C1 do p ok 10 (słabo alkaliczna reakcja na fenolftaleinę), a następnie 98% C 3 CO do p = 4,5 (kwaśna reakcja na lakmus) Oddzielono wytrąconą wraz z solami nieorganicznymi 3-hydroksypirydynę i wyekstrahowano ją z osadu za pomocą acetonu Otrzymano produkt surowy o tt ,5, w ilości odpowiadającej przeciętnie 60% wydajności Przesącz macierzysty po zatężeniu do konsystencji gęstego syropu poddano ekstrakcji acetonowej Otrzymano produkt surowy w ilości odpowiadającej średnio 20% wydajności Sumaryczna wydajność reakcji wynosiła przeciętnie 80% Produkt surowy po odbarwieniu węglem aktywowanym i po dwukrotnym przekrystalizowaniu z w r ody, dawał duże, bezbarwne kryształy o tt 124, Charakterystyka 3-h ydroksypirydyny W celu scharakteryzowania 3-hydroksypirydyny sporządzono jej sole Dwie z nich, chlorowodorek i pikrynian, znane w literaturze scharakteryzowano dokładniej, inne substancje były dotychczas nieznane a Chlorowodorek Substancję otrzymano przez działanie stężonego C1 na wodny roztwór 3-hydroksypirydyny i przez odparowanie Oczyszczono przez destylację pod zmniejszonym ciśnieniem Pmm g tw C ,5-209 d Sól podwójna z gcl2 Substancję otrzymano zadając wodny roztwór 0,095 g (0,001 mola) 3-hydroksypirydyny wodnym roztworem gcl 2 w ilości 0,271 g (0,001 mola) Strąca się biały osad, trudnorozpuszczalny w zimnej wodzie, rozpuszczalny w gorącej wodzie, w pirydynie oraz nierozpuszczalny w większości rozpuszczalników organicznych Osad przekrystalizowano z wody, otrzymując po jednej krystalizacji białe, jedwabiste igły, 0 tt ,5 Znaleziono: 3,7% N Dla związku C 5 5 ON g Cl 2 obliczono 3,8 N e Sól podwójna z octanem miedzi 0,095 g (0,001 mola) 3-hydroksypirydyny rozpuszczono w 6 ml wody, zakwaszonej wobec lakmusu za pomocą C 3 CO i dodano 0,181 g (0,001 mola) octanu miedzi Ogrzano na łaźni wodnej do rozpuszczenia, pozostawiono następnie do krystalizacji Wydzielone kryształy odsączono 1 przemyto dokładnie wodą destylowaną Otrzymano szafirowe kryształy substancji o dość dobrej rozpuszczalności w wodzie gorącej, dużo gorszej w zimnej W roztworze wodnym, zakwaszonym C 3 CÔ związek ulega pod wpływem 2 S rozkładowi, dając 3-hydroksypirydynę Produktem termicznego rozkładu substancji jest CuO i 3-hydroksypirydyna Przy powolnym ogrzewaniu tt wynosi с rozkładem, przy jednoczesnym zciemnieniu i zlepieniu eię eubstancji Przy bardzo szybkim ogrzaniu substancja zaczyna ciemnieć około 180 i topi się przy Cu oznaczano metodą jodometryczną, używając do miareczkowania 0,1 n Na 2 S 2 Ó 3, otrzymując wyniki zgodne dla różnych próbek substancji Znaleziono: 18,0% Cu, 7,8% N Dla związku 2 C 5 5 ON Cu(COOC 3 ) 2 obliczono 17,1% Cu, 7,5% N II Karboksylowanie 3-hydroksypirydyny Wykonano próby karboksylowania 3-hydroksypirydyny za pomocą C0 2 według następujących metod: 1 Reagenty: sól sodowa 3-hydroksypirydyny, CO,; ciśnienie atmosferyczne (według klasycznej metody Kolbego) 2 Reagenty: sól sodowa lub potasowa 3-hydroksypirydyny, C0 2 ; pod ciśnieniem (według modyfikacji Schmitta) 3 Reagenty: 3-hydroksypirydyna, K 2 lub Na,, C0 2 ; pod ciśnieniem (według modyfikacji Marassego) 1 Metoda I Według klasycznej metody Kolbego Sél sodową 3-hydroksypirydyny przygotowywano do kaidej próby osobno w sposób następujący: 3-hydroksypirydynę w parownicy niklowej mieszano z 40% roztworem Na, w stosunku molowym 1 : 1,025, odparowywano do sucha, b Pikrynian Pikrynian otrzymywano w roztworze CC1 3 Osad suszono w 60 Wykazywał tt Substancja przekrystulizowana z alkoholu tworzy długie, żółte igły o tt ,5 Znaleziono: 17,2% N Dla związku C 5 5 ON C 0 3 O,N 3 obliczono 17,4% N c P i к r o 1 o n i a 11 Roztwór alkoholowy 3-hydroksypirydyny zadano równą objętością roztworu alkoholowego kwasu pikrolonowego Ogrzewano do wrzenia w ciągu 1/2 min Po ostygnięciu krystalizuje żółty osad, który po odsączeniu przekrvstalizowano z alkoholu; tt 241,5-243 Znaleziono: 16,1% N Dla związku 10 C 5 6 ON-C O 5 N 4 obliczono 16,0% N Dla związku 9 CJL,ONC O,,N 4 obliczono 16,2% N Rys 1 schemat aparatury ciągle mieszając, w celu uzyskania produktu sypkiego W niektórych doświadczeniach odparowywanie wody praeprowadzano od razu z kolbki, w której następnie prowadzono reakcję, ogrzewając na łaźni metalowej Suchą sól sodową umieszczono w kolbce zaopatrzonej w chłodnicę powietrzną, zamkniętą rurką z żelem krzemionkowym oraz doprowadzeniem C0 2 Kolbkę ogrzewano w łaźni metalowej CO, doprowadzano z butli, susząc w płuczce ze stężonym 2 SOj i w dwóch wieżach: z CaCI 2 i z żelem krzemionkowym W czasie reakcji na ściankach kolby osiadała 3-hydroksypirydyna 7

8 Po reakcji zawartość kolbki rozpuszczano w wodzie, zakwaszano za pomocą stężonego C1 do reakcji kwaśnej na Kongo i sączono od wydzielanego węgla Przesącz następnie zobojętniano Na wobec lakmusu, potem, po odsączeniu wydzielonej 3-hydroksypirydyny, zakwaszano wobec tegoż wskaźnika stężonym CjCO Po ogrzaniu roztworu do wrzenia Imid kwasu chinolinowego przygotowano opierając się na metodzie E Suchardv (17) z wynikiem analogicznym, tt Degradację na kwas aminopikolinowy przeprowadzano również metodą E Sue hardy (47) z tą różnicą, że zamiast podchlorynu użyto podbromimi; tt I Reakrju pomiędzy sola sodowa o-kydroksypirydyny a CO, pod ciśnieniem atmosferycznym Lp Stosunek molowy 3-hydroksypirydyny do Na Temp pocz»c Temp końc c Sposóh podnoszenia temp Czas trwania reakcji w 280" w godz Całkowity czas 1 trwania reakcji w godz Czynnik rozcieńczajmy Wydajność kwasu 3-hydroksypikoIinowego w % 1 1 : 1, stopniowo 5 6 o ,, 5 6,5,, ,, 6 7, , 4,5 5, , , ,, 5 7 _ ,, 9(230») 10 chinolina , gwałtownie 5 5, ,, 5, ,5 9 l _ _ (lady _ 2 8,6 8 zadawano go nasyconym roztw orem octanu miedzi \i у trącony osad pozostawiano na parę godzin Po odsączeniu rozkładano w zawiesinie wodnej, w środowisku lekko zakwaszonym C3CO, 2 S Przesącz po siarczku miedzi zatężano i pozostawiano do krystalizacji W doświadczeniach początkowych nie wyodrębniano 3-hydroksypirydyny, co przy wytrącaniu soli miedzi powodowało komplikacje z racji powstawania związku 3-hydroksypirydyny z octanem miedzi W doświadczeniach dalszych stężenie roztworu dobrano tak, aby usunąć z niego jak najwięcej nieprzereagowanej 3-hydroksypirydyny Uzyskano to, używając do rozpuszczania produktu reakcji z 4,75 g (0,05 mola) 3-hydroksypirydyny około 25 ml wody Z roztworu, j o odsączeniu siarczku miedzi, krystalizowała substancja dająca krwiste zabarwienie z FcSO, i czerwono-pomarańczowe z FeCl 3, rozkładająca Na, 0 t t około 196 Produkt surowy oczyszczano przez podwójne strącanie soli miedzi 1 jej rozkład, a następnie krystalizację substancji z wodv Otrzymano długie, białe igły, o tt ,5 Mieszany punkt topnienia z substancją wzorcową, kwasem 3-hydroksypikoIinowym o tt ", otrzymanym inną metodą, wynosił 203,5 204,5 (według literatury (17) 205, 208 ) Znaleziono: 10,2% N; równoważnik 136 (według R Bele h era i A Godberta Dla związku C e 5 N obliczono 10,1% N, równoważnik 139 W celu zidentyfikowania kwasu wykonano jeszcze jego syntezę inną metodą, na drodze następujących przemian: N IJCO COOll N 2 COOII,c=o I / - % / ć = o \ N /c=o ; ICO N- Do otrzymania bezwodnika kwasu chinolinowego metodą W Doxa (46), stosowano techniczny kwas chinolinowy; tt otrzymanego bezwodnika wynosiła ,5 Dwuazonowanie i rozkład związku dwuazoniowego wykonano metodą А К i г p а 1 а (48) Kwas З-hydroksvpikolinowy oczyszczano poprzez sól miedzi; tt Metoda II Według modyfikacji Schmitta Do reakcji używano aparatury przedstawionej na załączonym schemacie C0 2 z butli doprowadzano pod ciśnieniem Metoda A para Kys tura I i i chemat aparatury çel krzęrnion ko»^_ przez wentyl nr 1 do dna zbiornika suszącego, wypełnionego do 1/2 wysokości wyprażoną krzemionką i zaopatrzonego w manometr Osuszony CO, przez wentyl nr 2 odprowadzano ze zbiornika i przez wentyl 3 wpuszczano do autoklawu Autoklaw o pojemności około 50 ml był zbudowany z materiału kwasoodpornego, szczelność zachowano dzięki doszlifowanym powierzchniom metalowym Głowicę autoklawu zaopatrzono w wentyl doprowadzający (nr 3) i w manometr Autoklaw posiadał elektryczny płaszcz grzejny Ogrzewanie regulowano opornicą z dokładnością + 5 Pomiaru temperatury dokonywano za pomocą termopary żelazo-konstantan Substancję umieszczano w autoklawie o wymiennej gilzie szklanej, eo zwiększało znacznie szybkość wykonywania doświadczeń, gdyż usuwało konieczność mycia i suszenia autoklawu po każdej próbie Sól sodową lub potasową 3-hydroksypirydyny przygotowano analogicznie jak w metodzie I i umieszczano w autokla- 8 r

9 Па, Reakcja pomiędzy solą sodową 3-hydroksypirydyiiy а С0а pod ciśnicuiem Lp 3-hydroksypirydyna Na К mole g mole Ciśn CO, w atni Okres dogrzewania do temp głównej w godz Czas ogrzewania w temp głównej w godz Temp główna w C Produkt Wydajność w % Uwagi 1 1,9 0, , pocz 140 _ środowisko rozc: piakońc 245» sek ,02 0,82 0, , _ b duże zwęglenie 3 1,9 0,02 0,82 0, ,4 6, _ brnk zwęglenia 4 1,9 0,02 0,82 0, ,5 7,2^ kwas 3-bydroksvpikolîn 10,8-5 1,9 0,02 0,82 0, , _ zesinolenie i zwęglenie 6 1,9 0,02 0,82 0, , kwas 3-bydru- częściowe zwęglenie ksypikolin i zesinolenie 7 1,9 0,02 0,82 0, ,3 częściowe zesmolcnie i zwęglenie wie Przed rozpoczęciem ogrzewania autoklaw i przewody dwukrotnie przepłukiwano C0 2 a Reakcja z solą sodową 3-h y d г о к s y- pirydyny b Reakcja z solą potasową 3-h y d г о к s y- pirydyny Dane odnośnie poszczególnych doświadczeń przedstawiono w tablicy Substancję po reakcji przerabiano analogicznie, jak w doświadczeniach wykonywanych pod ciśnieniem atmosferycznym Maksimum wydajności kwasu 3-hydroksypikolinowego około 22% osiągnięto w temperaturze przy średnim ciśnieniu СО» = 45 atm (wahania ciśnienia w granicach paru atmosfer nie wywierają wpływu na wydajność) Poniżej temperatury optymalnej wydajność spada, można jednak zregenerować 3-hydroksypirydynę Powyżej temperatury optymalnej wzrasta coraz bardziej zwęglenie i zesmolcnie Dane co do warunków w poszczególnych doświadczeniach przedstawiono w załączonym poniżej zestawieniu Substancję po reakcji rozpuszczano w 20 ml wody, sączono od ewentualnych produktów zwęglania i zesmolenia Przesącz zakwaszono stężonym II Cl i stężonym C 3 CO Odsączano wydzieloną substancję krystaliczną o charakterze kwasowym (reakcja z NaCO,), którą zidentyfikowano na podstawie podanych niżej cech charakterystycznych jako kwas 5-hydroksypikolinowy Przesącz po kwasic 5-hydro- ksypikolinowym zobojętniono za pomocą NaII, odsączano wydzieloną niekiedy 3-hydroksypirydynę Po zakwaszeniu za pomocą C 3 CO, strącano nasyconym roztworem octanu miedzi sól kwasu hydroksypirydynokarboksy- Iowego Po rozłożeniu soli miedzi za pomocą 2 S w zawiesinie wodnej i zatężeniu roztworu, oddzielono dwie substancje o różnej rozpuszczalności w wodzie: 1 ślady trudnorozpuszczalnej substancji o tt , identycznej z wyodrębnioną na początku, którą zidentyfikowano jako kwas 5-hydroksypikolinowy, o tt po oczyszczeniu pçzcz krystalizację z wody (według literatury (38,39) 258, 260, ) Substancja tworzy bezbarwne, dobrze wykształcone kryształy Z FeSÓ, w roztworze wodnym substancja badana -daje krwisto-czerwone zabarwienie Znaleziono: 9,1% N Dla związku C c,, N 2 0 obliczono 8,9% N W celu całkowitego zidentyfikowania substancji jako kwasu 5-hydroksypikolinowego, otrzymano ten ostatni metodą T Urbańskiego (39) przez stopienie 3-hydroksy- 6-pikoliny z K 3-ydroksy-6-pikolinę otrzymano według Wulffa (tak jak w cytowanej pracy) przez stapianie z K kwasu 2-metylopirydyno-3-sulfono«ego, otrzymanego z 2- metylopirydyny Kwas 5-hydroksypikolinowy miał tt Mieszany punkt topnienia 264,5 267 wskazuje na to, iż produktem karboksylowania 3-hydroksypirydyny w omawianym przypadku jest kwas 5-hydroksypikolinowy 2 Substancję o dobrej rozpuszczalności w wodzie, o tt po krystalizacji z wody ,5, którą zidentyfikowano ll Reakcja pomiędzy solą potasową 3-hydroksypirydyny a u COs pod ciśnieniem Lp 3-bydroksypirydyna '' '#<-'' : mole S K mole Ciśn CO, w atm Okres dogrzewania do temp głównej w godz Temp główna C Czas ogrzewania w głównej temperaturze 1 w godzinach Produkt Wydajność w /Q Uwagi ,02 1,15 0, Kw 3-bydroksypikolinowy Kw 5-łiydroksypikolinowy ok ,9 0,02 1,15 0, ? Kw 3-hydroksypikolinowy Kw 5-bydroksypikolinowy ,02 1,15 0, К w 3-bydroksypikolinowy К w 5-hvdroksvpikolinowy ok 3 22 śbuły 2,5 Zesniolenie i zwęglenie częściowe Duże zwęglenie i zee* mol en i e

10 Reakcja pomiędzy 3-hydroksypirydyna K2C03 i CO, pod ciśnieniem Lp 3-hydroksypirydyna g mole KC0, g mole Ciśnienie CO, w atm Okres dogrzewania do temp głównej w godzinach Temperatura główna w»c Czas ogrzewania w temp głównej w godzinach kolinowy ozn orto Kwas 5-liydroksypikolinowy ozn para Produkt Kwas 3-hydroksypi- Wydaj- "% 1 1,9 0,02 2,76 0, , orto para ólady 14 brak zwęglenia 2 1,9 0,02 2,76 0, , orto para ólady 11,8 brak zwęglenia 3 1,9 0,02 2,76 0, , ,5 orto para ólady 12, ,02 2,76 0, orto para do ,9 0,02 2,76 0, ,5 orto para całkowita zwęglenie 6 1,9 0,02 4,14 0,03 38' ,5 orto 1 para 87 orto - 7 1,9 0,02 5,52 0, ,5 para 85 na podstawie mieszanego punktu topnienia z substancją wzorcową, jako kwas 3-hydroksypikolinowy Metoda a Według modyfikacji Schmitta Sól sodowa Wydajność w% 3 Metoda III Według modyfikacji Marassego Reakcje przeprowadzono w tym samym autoklawie, który stosowano w metodzie II Suchą 3-hydroksypirydyiię mieszano ze sproszkowanym, bezwodnym węglanem i umieszczano w gilzie, w autoklawie Po skończonej reakcji produkt przerabiano analogicznie, jak w metodzie II, w przypadku soli potasowej 3-hydroksypirydyny Rys 3 Wpływ temperatury nu wydujność reakcji karboksylowania 3-hydroksyp irydyny Metoda lib Według modyfikacji Schmitta Sól potasowa Wydajność w % a Reakcja z K 2 Wyniki typowych doświadczeń przedstawiono w tablicy i na wykresie Głównym produktem reakcji jest kwas 5-liydroksypikolinowy, który zidentyfikowano w sposób analogiczny, jak kwas otrzymywany w reakcji soli potasowej 3-hydroksypirydyny z C0 2 W temperaturach niższych, przy stosunku molowym 3-hydroksypirydyny do K 2 jak 1 : 1, obok kwasu 5-hydroksypikolinowcgo jako produktu głównego, występują ślady izomeru orto W miarę wzrostu temperatury izomer orto przestaje występować i jedynym produktem reakcji jest izomer para Przy stosunku molowym 3-hydroksypirydyny do K 2 jak 1 : 1,5 i 1 : 2 jedynym produktem jest kwas 5-hydroksypikolinowy, już w takiej temperaturze, w jakiej przy stosunku 1 : 1 występują jeszcze ślady kwasu 3-hydroksypikolinowego Maksimum wydajności, 85 87%, osiągnięto przy średnim ciśnieniu około 40 atm, w temperaturze 215, dla stosunku molowego 3-hydroksypirydyny do K 2 jak 1 : 1,5 Dalsze zwiększenie ilości K 2 CO s wpływu na wydajność nie wywiera t 'C Rys 4, Wpływ temperatury na wydajnoóć reakcji karboksylowania 3-hydroksypirydyny b Reakcja z Na 2 Reakcję przeprowadzano w analogiczny sposób, jak reakcję z K 2 Wykonano szereg doświadczeń w granicach temperatur , przy ciśnieniach do 50 atm Nie wykryto nawet śladów kwasu hydroksypirydynokarboksylowego W granicach dolnych temperatury żadna reakcja nie zachodziła i regenerowano 3-hydroksypirydynę W miarę wzrostu temperatury podnosił się procent zwęglenia i zesmolenia, przy czym w temperaturze 230 był on już bardzo duży 10

11 Metoda III według modyfikacji Marassego Wydajność w % Stosunek molowy Кг С Oj -j sól odsączono i przemyto wodą Do 1,43 g suchej soli srebrowej dodano 6,6 ml benzenu wysuszonego nad sodem i 1,12 g suchego C 3 J Ogrzewano na łaźni wodnej pod chłodnicą zwrotną w ciągu 8 godzin Odsączono benzen od osadu, osad wyekstrahowano benzenem Po odparowaniu rozpuszczalnika pozostaje substancja krystaliczna, w ilości 045 g, dająca czerwonopomarańczowe zabarwienie z FeCl3, o tt Po przekrystalizowaniu produktu surowego z wody otrzymano długie, bezbarwne, przezroczyste słupy, które na powietrzu tracą przezroczystość Oznaczono tt (według literatury 73 (17)) Wydajność względ(em kwasu 3-hvdroksypikolinowego wynosiła ponad 41% według literatury 39% (17)) Ester metylowy kwasu 3-hydroksypikolinowego daje w roztworze wodnym związek z gcl 2, który po przekrystalizowaniu z wody ma tt , W C 220 t 'C RyB 5 Wpływ temperatury ив wydajność reakcji kurbokeylowania 3-hydroksypirydyny 4 P r ó b y k a r b o k s y l o w a n i a 3-h y d r o k"s y- pirydyny metodą Reimera-Tiemanna Próby wykonano w tym samym autoklawie, który był używany do karboksylowania 3-hydroksypirydyny za pomocą C0 2 Na lub K rozpuszczano w wodzie na gorąco, rozcieńczano alkoholem, dodawano 3-hydroksypirydynę i CCI, Ciecz ogrzewano w autoklawie Po reakcji, po odpędzeniu CC1 4, starano się wyodrębnić ewentualnie powstały kwas w postaci soli miedzi Pomimo wykonania szeregu doświadczeń w granicach temperatur i przy ciśnieniu od 15 do 50 atm otrzymano wyniki negatywne III Charakterystyka kwasów otrzymywanych w wyniku karboksylowania 3-hydroksypirydyny 1 Kwas 3-hydroksypikolinowy a Związek z gcl 2 0,2 g kwasu 3-hydroksypikolinowego rozpuszczono w 3 ml wody i zadano na gorąco nasyconym roztworem IlgCL Po paru sekundach strąca się osad Osad odsączono, przekrystalizowano z wody Otrzymano białe kryształy, które topią się z rozkładem w temp ponad 220 Znaleziono: 3,0% N, 17,1% Cl Dla związku C e 3 N-IlgCl 2 obliczono 3,4% N, 17,1% Cl łi Pikrynian 0,2 g kwasu 3-hydroksypikolinowcgo zadano nasyconym roztworem wodnym kwasu pikrynowego Otrzymano żółte igły pikrynianu, o bardzo dobrej rozpuszczalności w rozpuszczalnikach organicznych Substancję krystalizowano z wody; tt 158,5-162 Znaleziono: 14,2% N Dla związku 2 C 5 N C 6 3 0,N s obliczono 13,8% N c 3-ydroksypikolinian metylu Związek ten otrzymano metodą soli srebrowej w następujących warunkach: Sól srebrową kwasu przygotowywano przez strącenie jej za pomocą AgN z roztworu soli amonowej; 1 g kwasu 3-hydroksypikolinowego zobojętniono za pomocą 3,5 n Nj Dodano 2,62 AgNO, w 2,6 ml wody Wydzieloną d 3-ydroksypikolinian etylu Związek ten otrzymano metodą soli srebrowej 2,6 g kwasu 3-hydroksypikolinowego zabojętniono za pomocą 3,5 n N 4 Dodano 6,8 g AgN w 6,8 ml wody Wydzieloną sól srebrową odsączono i przemyto wodą Do 5,18 g wysuszonej soli srebrowej dodano 24 ml wysuszonego nad sodem benzenu i 1,25 g C 2 5 J Ogrzewano na łaźni wodnej, pod chłodnicą zwrotną w ciągu 8,5 godzin Odsączono benzen od osadu AgJ i osad wyekstrahowano benzenem Po odpędzeniu rozpuszczalnika otrzymano 2,39 g produktu surowego, co odpowiada 76,5% wydajności Ester jest rozpuszczalny w wodzie, słabo rozpuszczalny w chloroformie, rozpuszczalny w alkoholu i w benzenie Daje reakcję barwną z FeCl3 (brunatnoczerwone zabarwienie) Posiada charakterystyczny zapach, zbliżony do zapachu estru metylowego Surowy ester poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, z kolbki na 10 ml, przez kolumnę Vigreux o wysokości 10 cm, otrzymując następujące dane: Pmm g t w C Znaleziono: 8,6% N Dla związku C 9 N obliczono 8,4% N Dla scharakteryzowania estru etylowego kwasu 3-hydroksypikolinowego otrzymano następujące jego związki: 1 Związek z gcl 2 otrzymano w środowisku wodnym Bezbarwny osad krystalizowano z wody; t t ,5 Substancja jest rozpuszczalna w pirydynie Znaleziono: 3,4 N, 15,7% Cl Dla związku C S 8 N gcl 2 obliczono 3,2% N, 16,0% Cl 2 Pikrynian otrzymano również w środowisku wodnym Substancja jest bardzo łatwo rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych Krystalizowano ją z wody, otrzymując pomarańczowe płaskie igły o t t ,5 Znaleziono: 16,0% N Dla związku C 8 8 N 2 C ; N 3 obliczono 15,7% N 2 Kwas 5-hydroksypikolinowy a Związek z gcl 2 0,1 g kwasu 5-hydroksypikolinowego rozpuszczono w gorącej wodzie i zadano nasyconym, wodnym roztworem gcl 2 Wytrącony osad odsączono i przekrystalizowano z dużej ilości gorącej wody Oznaczono tt Znaleziono: 5,4% N, 12,2% Cl Dla związku 2 C, b O,N gcl, obliczono 5,1% N, 12,9%C1 b Pikrynian 0,1 g kwasu 5-hydroksypikolinowego rozpuszczono na gorąco w wodzie i zadano nasyconym wodnym roztworem 11

12 / kwasu pikrynowego Pikrynian przekrystalizowano z wody Oznaczono tt ,5 Znaleziono: 14,9% N Dla związku C 0 6 O s N C c N 3 obliczono 15,2% N a Pikrynian 0,3 g roztworu octanu 3-hydroksypirydyny w CC1 3 zadano w nadmiarze gorącym roztworem kwasu pikrynowego W CC1 3 Odsączono wytrącony po pewnym czasie osad o zabarwieniu żółtym i krystalizowano go z alkoholu etylowego Oznaczono tt 155, Y P mm g 60 Pmm g ISO Rys 6, Zależność temperatury wrzenia od eiśnienia dla 3-hydrokspikaliniaiiu etylu c 5-hydroksypikolinian metylu Ester otrzymano metodą soli srebrowej 1,57 g kwasu 5-hydroksypikolinowego zobojętniono za pomocą 3,5 n N 4 OII i dodano 3,65 g AgN w 5 ml wody Odsączono wytrąconą sól srebrową i przemyto parokrotnie wodą Po wysuszeniu zadano 2,7 g soli srebrowej 12,6 ml suchego benzenu i 0,75 g C 3 J Ogrzewano na łaźni wodnej, pod chłodnicą zwrotną w ciągu 9 godzin Odsączono benzen od osadu i osad ekstrahowano parokrotnie ogrzanym benzenem Po odpędzeniu rozpuszczalnika otrzymano 0,24 g produktu surowego o tt Odpowiadało to wydajności 15,7% Mimo przedłużania czasu reakcji wydajności nie udało się wydatnie podnieść Produkt surowy oczyszczano przez dwukrotną krystalizację z chloroformu Oznaczono t t 71,5 73 W wodzie substancja jest nierozpuszczalna 5-ydroksypikolinian metylu daje czerwone zabarwienie z FeCl 3 Znaleziono: 9,2% N Dla związku C, 7 N obliczono 9,1% N Ester metylowy kwasu 5-hydroksypikolinowego daje w roztworze 20% etanolu związek z gcl 2, który po dwukrotnej krystalizacji z wody miał tt 193,5 194,5 IV Estry 3-hydroksypirydyny 1 Octan 3-hydroksypirydyny 3,6 g (0,09 mola) Na rozpuszczono w 6 ml wody, dodano 5,7 g (0,06 mola) 3-hydroksypirydyny, następnie 30 g lodu i 7,68 g (0,075 mola) bezwodnika kwasu octowego Wstrząsano w ciągu 2 minut Wydzielony olej ekstrahowano 3 razy eterem Ekstrakt eterowy suszono nad CaCl 2 Po odpędzeniu rozpuszczalnika otrzymano 4,9 g produktu surowego, co odpowiada 95% wydajności Produkt surowy destylowano pod zmniejszonym ciśnieniem, przez deflegmator Vigreux, wysokości około 10 cm Oznaczono temperatury Wrzenia pod różnymi ciśnieniami -^mm g tw C ii i Znaleziono: 10,3% N Dla związku C N obliczono 10,2% N W celu scharakteryzowania octanu 3-hydroksypirydyny otrzymano następujące jego związki: го UD O tw C Rye 7 Zależność temperatury wrzenia od ciśnienia dla octanu 3-hydroksypirydyny Znaleziono: 16,5% N Dla związku C,,0 2 N 2 C e N 3 obliczono 16,5% N b Pikrolonian Roztwór 0,3 g cstru w CC1 3 zadano na gorąco roztworem chloroformowym kwasu pikrołonowego Ogrzewano do wrzema w ciągu 30 sekund Po ostygnięciu strąca się obfity osad, który odsączono i krystalizowano z alkoholu Oznaczono tt 166,5-167,5 Znaleziono: 17,7% N Dla związku C, N C O 5 N 4 obliczono 17,5% N c Związek z gcl 2 Roztwór 0,1 g octanu w wodzie zadano nadmiarem wodnego roztworu gclj Odsączono wydzielony osad Substancja jest nierozpuszczalna w wodzie i w większości rozpuszczalników organicznych, rozpuszczalna w pirydynie Oznaczono tt Znaleziono: 3,4% N Dla związku C 7,0 2 N gcl 2 obliczono 3,4% N 2 Benzoesan 3-hydroksypirydyny 2,5 g 3-hydroksypirydyny rozpuszczono w 50 ml 5% NaOII Dodano w 3 porcjach 5 ml (6,1 g) C r,cocl, silnie wstrząsając Po upływie minuty zapach chlorku benzoilu zniknął Wstrząsano jeszcze przez 10 minut Po odstaniu emulsji otrzymano olej, który stopniowo krzepnął Po odsączeniu substancję krystalizowano z alkoholu etylowego, otrzymując grube, bezbarwne igły o tt 50 50,5, w ilości 4,23 g, co odpowiada 81% wydajności (według literatury (14) tt 51 ) Dla zidentyfikowania benzoesanu 3-hydroksypirydyny otrzymano następujące jego związki: a Pik ryiuan 0,3 g benzoesanu 3-hydroksypirydyny rozpuszczono w CC1 3 i zadano nadmiarem chloroformowego roztworu kwasu pikrynowego Osad po odsączeniu krystalizowano dwukrotnie z CC1 3 Otrzymano długie, żółte igły o tt

13 Znaleziono: 13,2% N Dla związku C O 2 N C c N 3 obliczono 13,1% N b Związek gci 2 0,3 g estru rozpuszczono w mieszaninie etanolu z wodą 1 zadano wodnym roztworem gcl 2 Odsączono wydzielony biały osad Substancja jest drobno krystaliczna, nierozpuszczalna w większości rozpuszczalników organicznych, rozpuszczalna jedynie w pirydynie, bardzo trudno rozpuszczalna we wrzącej wodzie Oznaczono tt Znaleziono: 1,3% N Dla związku C N 3 gcl 2 obliczono 1,4% N Próby reakcji Frics a z benzoesanem 3-hydroksypirydyny Reakcję Friesa prowadzono w warunkach analogicznych do tejże reakcji z benzoesanem 2-hydroksypirydyny Wynik prób negatywny hydroksyketonu nie otrzymano V Etery 3-hydroksypirydyny 1 Eter 3-pirydylometylowy 1,9 g (0,02 mola) 3-hydroksypirydyny rozpuszczono w 10 ml 2 n Na i dodano porcjami 1,42 g (1,9 ml) siarczanu dwumetylowcgo Następnie ogrzewano na łaźni wodnej w ciągu 30 minut Zobojętniono ciecz wobec lakmusu za pomocą C 3 CO Ekstrahowano benzenem, następnie eterem dwuetylowym Oleista pozostałość po odpędzeniu rozpuszczalników ważyła 2,01 g, co odpowiada wydajności 92% Temperatura wrzenia eteru pod normalnym ciśnieniem wynosiła W celu dokładnej identyfikacji eteru otrzymano wymieniony w literaturze jego związek z gcl 2, o tt (według literatury (12) temperatura wrzenia eteru 179, temperatura topnienia jego związku z gcl ) 3 Eter 3-pirydylofenylowy Przyrządzano bezwodną sól potasową 3-hydroksypirydyny, mieszając 3-hydroksypirydynę (najczęściej używano do próby 4,75 g czyli 0,05 mola) z 50% K w stosunku molowym, odparowując wodę z kolbki na łaźni metalowej i podnosząc stopniowo temperaturę do 220 Po ostygnięciu bezwodnej soli potasowej mieszano ją z 3-hydroksypirydyną, przekroczeniu jednak pewnego optimum (18 godzin) dalsze ogrzewanie wpływało na wydajność tylko w znikomym stopniu Produkt surowy destylowano pod zmniejszonym ciśnieniem, przez deflegmator Vigreux, wysokości około 10 cm ^mm g tw C P mm a fw'c Rye 8 Zależność temperatury wrzenia od o'snienïa dla eteru 3-pirydyIofenylowcgo Otrzymywanie eteru 3-pirydylofenylowego Lp Stosunek molowy 3-bydrokiypirydyny <lo bromobenzenu Nadmiar 3-hydiuksypirvdyny w stosunku do jej soli potasowej w % Ilość katalizatora w gruntach na 1 mol soli potasowej 3-hydroksypirydyny Czas trwania reakcji w godz Temp pocz c Temp końc c VCydajnosé w % 1 1 : , : , : , : 1,4 25 2,5 12, : 1,5 25 2, : 1,5 25 2, bromobenzenem i Cu, kolbkę zamykano chłodnicą zwrotną i ogrzewano na łaźni metalowej W większości prób temperatura początkowa wynosiła 150 W ciągu 3 godzin podnoszono ją stopniowo do temperatury optymalnej 180 i w tej temperaturze trzymano do końca reakcji W niektórych doświadczeniach w ciągu ostatniej godziny podnoszono temperaturę ponad 180, nie miało to jednak wpływu na wydajność reakcji Dokładne dane co do sposobu prowadzenia reakcji podane są w zamieszczonej powyżej tablicy Po skończonym ogrzewaniu zawartość kolbki rozcieńczano wodą i dodawano 50-procentowy roztwór K w celu związania wolnej 3-hydroksypirydyny Eter pirydylofenylowy wraz z nicprzereagowanym bromobenzenem oddestylowano z parą wodną Destylat poddawano ekstrakcji eterowej Po wysuszeniu za pomocą CaCl 2 ekstraktu oddestylowywano rozpuszczalmk Bromobenzcn oddestylowywano pod ciśnieniem mm g Najlepsza wydajność produktu surowego wynosiła 56% i zależała głównie od czasu ogrzewania Po Znaleziono: 76,8% C, 5,2%, 8,0% N Dla związku CnON obliczono 77,1% C, 5,2%, 8,2% N Dla charakterystyki eteru 3-pirydyloł'enylowego otrzymano jego pochodne a Chlorowodorek 0,5 g eteru zadano nadmiarem stężonego Cl i parowano na łaźni wodnej Następnie suszono w suszarce w temperaturze około 50 Otrzymano białą, krystaliczną, silnie higroskopijną substancję Temperaturę topnienia ze względu na higroskopijność oznaczono w zatopionej rurce; tt b Pikrynian 0,5 g eteru rozpuszczono w alkoholu etylowym, zadano roztworem alkoholowym kwasu pikrynowego Po dłuższym 13

14 Staniu strąca się pikrynian w postaci żółtych podłużnych kryształów Po krystalizacji z alkoholu oznaczono tt Znaleziono: 14,2% N Dla związku СцН в (Ш C 6 3 0,N 3 obliczono 13,9% N c Pikrolonian Roztwór 0,5 g eteru w 1 ml alkoholu etylowego zadano roztworem alkoholowym kwasu pikrolonowego Ogrzano do wrzenia Po ostygnięciu krystalizuje żółty, mieniący się pikrolonian, który po jednokrotnej krystalizacji z alkoholu miał tt d Związek z gcl 0,2 g eteru rozpuszczono w rozcieńczonym (1:1) etanolu i zadano roztworem gcl 2 Odsączono wytrącony osad, przemyto wodą i alkoholem Po jednokrotnej krystalizacji z rozcieńczonego alkoholu otrzymano białe, jedwabiste igły o tt 76 77,5 Znaleziono: 5,0% N Dla związku 5 C^oON 2 gcl 2 obliczono 5,0% N VI Sprzęganie 3-hydroksypirydyny z solami dwuazoniowymi 1 Sprzęganie z chlorkiem p-nitrobenzenodwuazoniowym 3-ydroksy pirydylo - azo - p-nitrobenzen 6,9 g (0,05 mola) p-nitroaniliny zdwuazonowano według Fierza-Davida (54) Roztwór soli dwuazoniowej zobojętniono za pomocą C 3 COONa wobec czerwieni Kongo Do 4,75 g (0,05 mola) 3-hydroksypirydyny w 50 ml wody wkraplano w temperaturze 20 roztwór soli dwuazoniowej, silnie mieszając W miarę dodawania strącał się czerwony osad Pozostawiono na 1 godzinę Barwnik odsączono, przemyto wodą Suszono nad 2 S0 4, w eksykatorze próżniowym Otrzymano produktu surowego 12,1 g, co odpowiada 99,3% wydajności Substancję oczyszczono przez dwukrotną krystalizację z alkoholu Otrzymano pomarańczowe, jedwabiste igły, o tt Znaleziono: 22,7% N Dla związku Cn 8 N 4 obliczono 22,9% N W celu oznaczenia pozycji sprzęgnięcia wykonano redukcję hydroksyazozwiązku na hydroksyaminę a Redukcja za pomocą SnCl 2 dała małą wydajność, bo tylko 16,4% b Dużo lepsze wyniki uzyskano stosując redukcję w środowisku obojętnym za pomocą hydrosiarczynu Do roztworu 2,44 g (0,01 mola) hydroksyazozwiązku w wodzie, w temperaturze około 50, dodawano porcjami 11 g hydrosiarczynu Po całkowitym odbarwieniu zalkalizowano roztwór za pomocą Na Z roztworu alkalicznego odpędzono z parą wodną p-fenylenodwuaminę Roztwór następnie zakwaszono wobec lakmusu za pomocą C 3 CO i poddano wielokrotnej ekstrakcji eterem Eter odpędzono Otrzymano 0,6 g surowego produktu, co odpowiada 54,5% wydajności Produkt oczyszczano przez krystalizację z mieszaniny benzenu z alkoholem; tt ,5 (według literatury (43) dla 2-amino-3-hydroksypirydyny tt ) W celu zidentyfikowania 2-amino-3-hydroksypirydyny otrzymano w roztworze chloroformowym jej pikrynian, który po dwukrotnej krystalizacji z alkoholu tworzył pomarańczowe igły; podczas oznaczania tt pikrynian ciemnieje około 230, topi się przv szybkim ogrzaniu przy 257 (według literatury (43) 255 ) VII Jodowanie 3-hydroksypirydyny 1,9 g (0,02 mola) 3-hydróksypirydyny rozpuszczono w roztworze 1,12 g (0,02 mola) K w 10 ml wody Porcjami w ciągu 3 min dodawano 3,81 g (0,03 mola) jodu jednocześnie mieszając Po dodaniu jodu mieszano jeszcze przez 30 minut It W ciągu tego czasu strąca się stopniowo osad jasnożółty w temperaturach niższych, ciemniejszy w wyższych Po skończonej reakcji dodawano kroplami stężony C 3 C00, aż przestał się strącać osad Po paru godzinach osad odsączano i przemywano parokrotnie wodą Suszono w temperaturze około 80 W temperaturach niższych uzyskiwano lepsze wydajności Wydajność Temperatura produktu reakcji C surowego g /о 25 3, ,7 64 Po przekrystalizowaniu z alkoholu metylowego substancja posiada tt (według literatury (43) tt ) Znaleziono: 6,4% N, 57,1% J Dla związku C 5 4 ONJ obliczono 6,3% N, 57,4% J VI Próby innych reakcji fenolowych z 3-hydroksypirydyną 1 Próby nitrozowania 3-hydroksypirydyny Reakcja nitrozowania 3-hydroksypirydyny za pomocą NaN0 2 w środowisku 2 S0 4, w temperaturze 0 i 40, według przepisów dla fenoli wypadła negatywnie W reakcji pomiędzy 3-hydroksypirydyną, N, C1 i 30% II 2 0 2, przeprowadzanej tak, jak dla fenolu (51) otrzymywano ślady nitrozozwiązku, który wykrywano na podstawie reakcji Liebermanna 2 Próby otrzymywania kwasu pirydoksyoctowego Przeprowadzone w różny sposób doświadczenia pomiędzy 3-hydroksypirydyną z C 2 ClCO dawały wynik negatywny, gdyż w każdym przypadku czy prowadzono reakcję w środowisku wodnym, czy alkoholowym, czy gdy reagowały substraty stopione, czy też ich sole barowe, czy sodowe, otrzymywano wymieniony w literaturze (52) produkt przyłączenia kwasu chlorooctowego do azotu w 3-hydroksypirydynie, o tt Próby otrzymania 3-hydroksypirydyloaldehydu metodą Reimera-Tie manna Doświadczenia, przeprowadzane w sposób analogiczny jak dla fenolu, wypadły negatywnie IX ydroksynitrowanie pirydyny Świeżo przedestylowaną pirydynę o t w zadano wodnym roztworem g (N ) 2 Odsączono biały, krystaliczny osad o tt ,01 g (0,0025 mola) związku pirydyny z azotanem rtęciowym, 1,38 g (0,0175 mola) pirydyny i 0,36 g (0,02 mola) wody ogrzewano w zatopionej ampułce na łaźni metalowej w ciągu 1,75 godziny, w temperaturze 160 Ciecz po reakcji wylano na parowniczkę i ogrzewając na łaźni wodnej odpędzono składniki lotne Pozostał syrop nierozpuszczalny w większości rozpuszczalników organicznych Syrop rozpuszczono w 10 ml wody, odbarwiono przez zagotowanie z węglem aktywowanym i wytrącono za pomocą alkoholu etylowego azotan pirydylortęciowy w ilości 0,29 g Substancja ogrzewana rozkłada się wybuchowo dając pirydynę i tlenki azotu Reakcję pomiędzy N a azotanem pirydylortęciowym przeprowadzono w temperaturach 50 i 160, zarówno z kwasem stężonym, jak i z 54-oraz 54,5-procentowym Po zobojętnieniu za pomocą Na wydzielała się pirydyna, natomiast nie wykryto nawet śladów grup, o charakterze fenolowym r

15 LITERATURA 1 Williams R: J Ind Eng Chem 13, 1107 (1921) 2 Gyotrgy P: J Am Chem Soc 60, 983 ( Kuhn R, Wendt С: Ber 71, 1534 (1938) 4 Reimer К, Tiemann F: Ber 9, 1285 (1876) 5 ossę G: Ber 10, 2185 (1877) 6 Fisher O, Renouf E: Ber 17, 1896 (1884) 7 Weidei, Murmann E: M 16, 749 (1895) 8 Tyrer D: U S Pat (1946) 9 Zelmer J, Landau M: D R P (1912) 10 Camps R: Arch Pharm 240, 345 (1902) 11 Binz A, Schick O: Ber 69 В, 1527 (1936) 12 Meyer : M 26, 1311 (1905) 13 Fisher O, Renouf E: Ber 17, 755 (1881) 14 Cavallilo С, askell T: J Am Chem Soc 66, 1166 (1944) 15 Jensen К, ansen JJoergensen О, Schmid К: Dansk Tids Farm 18, 201 (1944) 16 Mills W, Widdows S: J Chem Soc 93, 1372 (1908) 17 Urbański T: J Chem Soc 1104 (1946) 18 Kuhn R, Wendt G: Ber 72 В, 305 (1939) 19 Emerson E, Beacham, Bceglc L: J Org Chem 8, 417 (1913) 20 cintchel W: J prakt Chem (2), 27, 39 (1883) 21 ScAmilt R: J prakt Chem (2), 31, 397 i 405 (1885) 22 Schmilt R: D li P (1884) 23 Tijmstra S: Ber 38, 1375 (1905) 24 Lohry de llruyn C, Tijmstra S: Rec Trav Chim, P В, 23, 385 (1904) 25 Moll van Charante J: Reo Trav Chim, P В, 27, 58 (1908) 26 Sidgwick:,,The Electronic Theory of Valency", Oxford University Press, Oxford Marasse S: D R P 78708, (1894) 28 Rodionow W: Izw Ak Nauk S S R R 3, 421 (1940) 29 Woroicow N Trosscsenko A: Ż Obszcz Chim 8, 427 (1938) 30 Cameron D, Jeskey, Baine O: J Org Chem 15 (1950) 31 Csiczibabin A, Kirsanmc- A: Ber 57, 1161 (1924) 32 Schmilt R, Engelmann F: Ber 20, 1217 i 2690 (1887) 33 Lippmann E, Flcissner F: M 8, 311 i 322 (1887) 34 Niepublikowane prace T Urbańskiego 35 Meyer : Ritter, Chem Z 34, 269 (1910) 36 Meyer : Ritter, M 35, 765 (1914) 37 Wulff 0, D R P (1928) 38 Bellmann: J prakt Chem (2), 29, 7 (1884) 39 Urbański T: J Chem Soc 132 (1947) 40 ChaUavjay F: J Chem Soc 2495 (1931) 41 Kogel A: Practical Organie Chemistry" (1948), Adams R, ine J, Campbell J: J Am Chem Soc 71, 387 (1949) 43 Plażek E, Rodevald Z: Roczniki Chem 16, 502 (1936) 44 Carmack Al i współpracownicy: J Ani Chem Soc 69, 785 (1947) 43 Belcher R, Godbert A Scmimicroquantitative Organie Analysis", (1944), Dox W: J Am Chem Soc 37, 1949, (1915) 47 Sucharda E: Ber 58, 1727 (1925) 48 Kirpal A: M 29, 227 (1908) 49 Sicaney, Skeeters, Shreve R: Ind Eng Chem 32, 360 (1940) 50 ickinbotlom W: Reactions of Organic Compounds" (1948), Wursler С: Ber 20, 2632 (1887) 52 Kirpal A: M 29, 471 (1908) 53 Bobrański В: Roczniki Chem 12, 39 (1932) 54 Fiers-David N: Farbenchcmie" (1943), Wolffenstein R Bôters О: D R P (1908) О РЕАКЦИЯХ ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ ФЕНОЛЬ 4ЫХ СВОЙСТВ 3-ОКСИПИРИДИНА С ОСОБЫМ УЧЕТОМ РЕАКЦИИ ПРЯМОГО КАРБОКСИЛИРОВАНИЯ Установлено, что действием углекислоты на З-оксипиридин можно получить оксипиколиновые кислоты При действии на сухую натриевую соль 3-оксипиридина сухой углекислотой, при атмосферном давлении, в темп 280 С получается 3-оксипиколиновая к-та с выходом в 8 8,6'/г При давлении ок 45 ат и темп С можно получить выход ок 22% Применяя в этих же условиях калиевую соль была получена, как главный продукт, 5-оксипиколиновая к-та (выход 24?ć) и 3-оксипиколиновая к-та 3%) в качестве побочного продукта Действием углекислоты на смесь 3-оксипиридина с безводным карбонатом калия под давл ок 45 ат в 215 С получается выход 85 87% 5-оксипиколиновой к-ты Был получен ряд новых производных перечисленных кислот Поданы простые методы приготовления простых и сложных эфиров 3-оксипиридина и их производных Особенно подробно был разработан синтез и характеристика 3-пиридил-фенилового эфира Путём сопряжения 3-оксипиридина с р-нитробензолдиазонии-хлоридом и последующей редукции так приготовленного азо-соединения был получен 2-амино-З- -оксипиридин Путём иодирования 3-оксипиридина в слабо щелочной среде был получен 2-иод-З-оксипиридин с выходом в 90% Не дали позитивных результатов попытки нитрозирования 3-оксипиридина, получения пиридоксиуксусной к-ты а также синтеза альдегида по методу Реймера-Тиманна Отрицательной тоже оказалась попытка перевода пиридилртутнового нитрата в оксинитро-производную ON PENOLIC REACTIONS OF 3-YDROXYPYIDINF It has been found that 3-hydroxypyridine can be subjected to direct carboxylation to yield hydroxypicolinic acids Thus the dry sodium sidt of 3-hydroxypyridinc under atmospheric pressure, at 280 C, yields 8 8,6% of 3-hydroxypicolinic acid It has been found that the rapid heating of the reaction mixture from the room temperature to the reaction temperature was essential to obtaining this yield of the acid When a slow heating has been upplied, tl e yield was much lower, or no 3-hydroxypicolinic acid was formed at all When the reaction has been carried out at a pressure of 45 atm and C, the yield was brought up to ca 22% The same reaction conditions, when applied to potassium salt of 3-hydroxypyriilinc resulted in formation of 5-hydroxypicolinic acid es a main product (24% yield) with a by-product-3-hydroxypicolinic acid (3% yield) A series of reactions according to Maraseeo) have also been carried out, i e 3- hydroxypyridine mixed with anhydrous potassium carbonate was subjected to reaction with carbon dioxide under cu 45 atm, at 215, for 8 9 hours 5-hydroxypicolinic acid was resulted potassium carbonate The ratio was critical to the yield 3-hydroxypyridine Thus, the highest yield of 85 87% was obtained at the ratio = 1,5 The ratio = 1,0 produced a decrease of the yield (ea 70%) In some instances (the ratio = 10 temperature C), a small quantity of 3-hydroxypicolinic acid was also formed (yield ca 1%) A number of new derivatives of both 3-bydroxy-and 5-hydroxypicolinic arids have also been prepared Simple syntheses are described, by means of which esters and ethers of 3- hydroxypyridinc as well as their derivatives have been prepared Especially the preparation and derivatives of 3-pyridylphcnyl ether have been studied 2- Aniino-3-hydroxypyridyne has been prepared by coupling p-nitrobenzenediazoniiim chloride with 3-hydroxypyridine, followed by reduction of the azocompoiinii with SnCl or sodium hydrosulfite Through iodination of-3-hvdroxypyridinc in a mild alkaline eolution, 2-iodo- 3- hydroxypyridinc with 90% yield has been obtained Nitrosation of 3-hydroxypyridiuc with sodium nitrite in presence of sulphuric acid, an attempt of preparing pyridoxyacetie atid and hydroxyaldehyde by Reimer Tiemann method failed to yield the expected products When pyridinemcrcuric nitrate was subjected to an action of nitric acid, no hydroxy-nitro-pyridinc was formed Thus, the Wolffenstein^) reaction does not seem to be applied to pyridine 15