Изобретение относится к способу получения натриевых солей 8-меркаптохинолина или его производных, которые применяются в качестве аналитических реагентов.
Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса.
Согласно предлагаемому способу восстанавливают 8-хинолинсульфохлорид или его производные смесью гипофосфита натрия и соляной кислоты, взятых в молярном соотношении (NaHaP02 -H20):HCI 1:(0,8- 1,2) в смеси хлороформа и воды, взятых в объемном соотношении (2,2-1,5): 1 при кипении или при кипении в воде.
Пример 1. -Способ получения 8-меркаптохинолина.
К 50 мл хлорсульфоновой кислоты при комнатной температуре медленно по каплям добавляют 10 г свежеперегнанного хи- нолина. реакционную смесь выдерживают с обратным холодильником при 150-160°С 4 ч. После охлаждения смесь медленно выливается на 0,5 кг измельченного льда с пере- мешиванием.Белыйосадок
8-хинолинсульфохлорида отфильтровывают, промывают холодной водой, переносят в реакционную колбу и при перемешивании в течение 5 мин растворяют в 55 мл хлороформа.
О
ел ю
&
VJ
Готовят раствор, содержащий 19,5 г (0,185 мол ь) гипофосфита натрия, 19 мл (0,23 моль) концентрированной соляной кислоты и 25 мл дистиллированной воды. Растворы смешивают, добавляют 0,01 г катализатора тетрабутиламмония бромистого и нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 2 ч. При этом цвет водной фазы постепенно становится желтым, а потом оранжево-красным. Реакционную смесь охлаждают без отделения хлороформного слоя, водную фазу нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия (65 мл) до рН 4-6 и встряхивают в течение 1 мин для более полной экстракции 8-меркаптохинолина хлороформом.
Для перевода свободного 8-меркаптохинолина в натриевую соль к полученному Хлороформному раствору прибавляют 5%- ный раствора NaOH в этаноле (27-30 мл). Образовавшийся желтый осадок натриевой соли 8-меркаптохинолина отфильтровывают и сушат в вакуумном шкафу. Выход 6,1 г (36% к исходному хинолину).
Пример 2. Способ получения 4,6-ди- метил-8-меркаптохинолина.
К 10 г(0,035моль)4,6-диметилхинолина при охлаждении небольшими порциями прибавляют к 50 мл хлорсульфоновой кислоты и нагревают с обратным холодильником в течение 3 ч при 150°С. После охлаждения реакционную смесь выливают на 500 г измельченного льда. Белый осадок 4,6-диметил-8-хинолинсульфохлорида промывают охлажденной водой, переносят в колбу и растворяют в 30 мл хлороформа, Добавляют в эту же колбу 0,01 г катализатора тетрабутиламмония хлористого. В колбу добавляют раствор, содержащий 14 г (0,13 моль) гипофосфита натрия, 13 мл (0,16 моль) концентрированной соляной кислоты и 19 мл воды. Колбу с реакционной смесью нагревают на водяной бане с обратным холодильником в течение 2 ч. Хлороформный слой становится интенсивно красным. После охлаждения реакционную смесь нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия до рН 4-6 (около 40 мл), интенсивно встряхивают, добавляют около 20 мл 5%-но- го этанольного раствора NaOH. Сразу же выделяется желтый осадок натриевой соли 4,6-диметил-8-меркаптохинолина, Образовавшийся осадок соли отфильтровывают и сушат в вакуумном шкафу,
Выход 7,7 г (48% к исходному 4,6-диме- тилхинолину).
Аналогичным способом получают другие метильные производные 8-меркаптохи- нолина риведенные в табл. 1,
Пример 3. Способ получения 5- бром-8-меркаптохинолина.
К 50 г хлорсульфоновой кислоты при комнатной температуре небольшими порциями добавляют 10 г(0,048моль)5-бромхи- нрлина и нагревают с обратным холодильником 3 ч при 130-150°С. После охлаждения реакционую смесь медленно выливают на 250 г измельченного льда. Осадок отфильтровывают, промывают водой, переносят в химический стакан, растворяют в 30-35 мл хлороформа и отделяют хлороформный слой от водной суспензии и нерастворяющейсявхлороформе
5-бром-8-хинолинсульфокислоты. Хлороформный раствор сушат над безводным NaaS04 и выпаривают. Получают 9,2 г 5- бром-8-хи.нолинсульфохлорида.
19 г(0,19 моль) гипофосфита натрия растворя ют в 30 мл воды, добавляют 20 мл (0,24 моль) концентрированной HCI, 9,2 г (0,03 моль) 5-бром-8-хинолинсульфохлорида и нагревают. Реакционная смесь закипает, становится желтой, потом красной. Весь
5-бром-8-хинолинсульфохлорид растворяется. Кипятят еще 15 мин. За это время цвет реакционной смеси меняетсмя на оранжевый и выпадает желтый осадок гидрохлорида 5-бром-8-меркаптохинолина. К
реакционной смеси добавляют 600 мл воды и подщелачивают 20%-ным раствором NaOH до рН 10. Осадок растворяется. Полученный раствор натриевой соли 5-бром- меркаптохинолинафильтруют,
нейтрализуют ледяной уксусной кислотой до рН 4-6. Выделяется почти бесцветный осадок 5-бром-8-меркаптохинолина, который отфильтровывают, промывают водой, сушат в вакуумном шкафу. Выход 3,8 г (33%
к исходному 5-бромхинолину).
Нейтрализацией этанольного раствора 5-бром-8-меркаптохинолина гидроксидом натрия получают натриевую соль реагента. Пример 4. Аналогично примеру 1
готовят раствор 8-хинолинсульфохлорида. Готовят раствор, содержащий 19,5 г (0,184 моль) гипофосфита натрия, 12 мл (0,15 моль) концентрированной соляной кислоты и 25 мл дистиллированной воды. Растворы смешивают, добавляют 0,01 г катализатора тетрабутиламмония бромистого и нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 2 ч. При этом цвет водной фазы постепенно становится желтым, а потом оранжево-красным. Реакционную смесь охлаждают без отделения хлороформного слоя, водную фазу нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия (65 мл) до рН 4-6 и стряхивают в течение 1 мин
для более полной экстракции 8-меркаптохи- нолина хлороформом.
Для перевода свободного 8-меркапто- хинолина в натриевую соль к полученному хлороформному раствору прибавляют 5%- ный раствор NaOH в этаноле (27-30 мл). Образовавшийся желтый осадок натриевой соли 8-меркаптохинолина отфильтровывают и сушат в вакууме. Выход натриевой соли 8-меркаптохинолина по отношению к хино- лину составляет 36%. Выход натриевой соли 8-меркаптохинолина по отношению к сульфохлориду составляет 60%.
Пример 5. Аналогично примеру 2 готовят раствор 4,6-диметил-8-хинолин- сульфохлорида. Добавляют в этот раствор 0,01 г катализатора тетрабутиламмония хлористого. Готовят раствор, содержащий 14 г (0,13 моль) гипофосфита натрия и 8,5 мл (0,11 моль) концентрированной соляной кислоты и 19 мл дистиллированной воды. Растворы смешивают. Колбу с реакционной смесью нагреваютна водяной бане с обратным холодильником в течение 2 ч. Хлороформный слой становится интенсивно красным. После охлаждения реакционную смесь нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия до рН 4-6 (около 40 мл), интенсивно встряхивают, добавляют около 20 мл 5%-ного этанольного раствора NaOH. Выделяется желтый осадок натриевой соли 4,6-диметил-8-меркаптохинолина. Образовавшийся осадок отфильтровывают и сушат в вакуумном шкафу. Выход натриевой соли 4,6-диметил-8-меркаптохинолина по отношению к сульфохлориду и к хинолину 80 и 48% соответственно.
Пример 6. Аналогично примеру 3 готовят раствор 5-бром-8-хинолинсульфо- кислоты. Хлороформный раствор сушат над безводным N32S04 и выпаривают. Получают 9,2 г 5-бром-8-хинолинсульфохлорида.
19 г(0,18 моль) гипофосфита натрия растворяют в 30 мл дистиллированной воды, добавляют 11,5 мл (0,14 моль) кон центрированной соляной кислоты, 9.3 г (0,03 моль) 5-бром-8-хинолинсульфохлорида и нагревают. Реакционная смесь закипает, становится желтой, поток красной. Весь 5-бром-8-хинолинсульфохлорид растворяется. Кипятят еще 15 мин. За это время цвет реакционной смеси меняется на оранжевый и выпадает желтый осадок гидрохлорида 5- бром-8-меркаптохинолина. Аналогично примеру 3 из гидрохлорида 5-бром-8-мер- каптохинолина получают 5-бром-8-меркап- тохинолин, выход которого составляет по отношению к сульфохлориду и к хинолину, соответственно 53 и 33%.
Катализатор мало влияет на выход продукта, поэтому можно проводить реакцию и без катализатора.
Пример 7. Проведение синтеза без катализатора.
К 50 мл хлорсульфоновой кислоты при комнатной температуре медленно по каплям добавляют 10 г свежеперегнанного хи- нолина. Реакционную смесь выдерживают с
0 обратным холодильником 4 ч при 150- 160°С. После охлаждения смесь выливают на 0,5 кг льда при перемешивании. Осадок 8-хинолинсульфохлорида отфильтровывают, промывают ледяной водой, переносят в
5 реакционную колбу и растворяют в 55 мл хлороформа.
Готовят раствор, содержащий 19,5 г (0,185 моль) гипофосфита натрия в 25 мл воды, и добавляют 19 мл (0,23 моль) концен0 трированной соляной кислоты. Растворы смешивают и нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 4 ч. При этом цвет водяной фазы постоянно становится желтым, а потом ме5 няется на оранжево-красный. Реакционную смесь охлаждают без отделения хлороформного слоя и нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия (л/65 мл) до рН 4-6. Реакционную смесь встряхивают в те0 чение 1 мин для более полной экстракции 8-меркаптохинолина хлороформом.
Для перевода 8-меркаптохинолина в натриевую соль к хлороформному раствору добавляют 5%-ный раствор NaOH в этаноле
5 (л ЗО мл). Образовавшийся желтый осадок натриевой соли отфильтровывают и сушат. Получают 5,3 г натриевой соли 8-меркаптохинолина, что составляет 52% от теоретическогопоотношениюк
0 8-хинолинсульфохлориду и 31 % по отношению к хинолину.
Найдено, %: S- 14,50. CgHeNSNa -2H20 Вычислено, %: S 14.63.
5 5-Бром-8-хинолинсульфохлорид в двухфазной системе вода - хлороформ при температуре кипения хлороформа восстанавливается с низким выходом. Поэтому восстановление проводят при более
0 высокой температуре в водном растворе. Так как система однофазная межфазный катализатор не требуется.
Пример 8. Проведение процесса получения 5-бром-8-меркаптохинолина в
5 среде вода - хлороформ.
К 50 мл хлорсульфоновой кислоты при комнатной температуре небольшими порциями добавляют 10 г(0,048 моль) 5-бромхи- нолина и нагревают с обратным холодильником 3 ч при 130-150°С. После
охлаждения реакционную смесь медленно вливают на 250 г льда. Осадок отфильтровывают, промывают холодной водой и растворяют в 35 мл хлороформа.
Готовят раствор 19 г (0,18 моль) гипо- фосфита натрия в 19 мл воды и 19 мл концентрированной соляной кислоты. Растворы смешивают, добавляют 0,01 г катализатора - тетрабутиламмония бромистого и нагревают на кипящей водяной бане в течение 2 ч. После охлаждения реакционную смесь нейтрализуют насыщенным раствором ацетата натрия до рН 4-6. Хлороформный слой отделяют и выпаривают. Получают 0,2 г 5-бром-8-меркаптохино- лина (т. пл. 80°С), 2,8% по отношению к 5-бром-8-хинолинсульфохлориду и 1,7% по отношению к 5-бромхинолину. . Найдено, %; S 13,00.
CgHeNSBr
Вычислено, %: S 13,35.
В табл. 2 приведены данные элементного анализа и данные УФ-спектров полученных соединений.
Использование гипофосфита натрия, соляной кислоты в меньших количествах, чем в соотношении NaH2P02 H20 : HCI 1:0,8, приводит к снижению выхода целевого продукта.
Использование гипофосфита натрия и соляной кислоты в больших количествах, чем в соотношении NaHaPCte N20} 1:1,2 не увеличивает выхода целевого продукта.
Реакция восстановления 8-хинолин- суль фохлорида и его метильных производных протекает в двухфазной системе вода - хлороформ, где водная фаза - раствор гипофосфита натрия с добавлением соответствующего количества соляной кислоты и в хлороформе - раствор сульфохлорида.
В водном растворе востановление 8-хи- нолинсульфохлорида и его метильных производных не происходит из-за гидролиза 8-хинолинсульфохлоридов до 8-хинолин- . сульфокислот.
Хлороформ не смешивается с водой и хорошо растворяет сульфохлориды.
При комнатной температуре реакция восстановления не протекает и наблюдается гидролиз 8-хинолинсульфохлорида и выделение 8-хинолинсульфокислоты, поэтому
реакционную смесь доводят до кипения хлороформа 61,2°С.
Для ускорения начала реакции восстановления можно использовать катализатор
- тетрабутиламмоний бромистый.
5-Бром-8-хинолинсульфохлорид наиболее устойчив к гидролизу и его можно восстанавливать в растворе соляной кислоты при нагревании. В двухфазной системе вода
-хлороформ реакция нейдет, так как хлороформ имеет низкую температуру кипения.
В известном способе целевой продукт содержит примесь олова, что недопустимо для аналитического реагента, применяемого для определения металлов. Поэтому проводят дополнительную очистку конечного продукта. При использовании предлагаемо- го способа целевой продукт не подвергают дополнительной очистке, а в три стадии получают 8-меркаптохинолин и его производные. В этом способе используются более дешевые восстановители по сравнению с известным способом.
Способ может быть использован в производстве аналитических реагентов.
Формула изобретения 1. Способ -получения натриевых солей 8-меркаптохинолина или его производных формулыГ
$ка
где Ri-H, СНз, R2-H, СНзВг, восстановлением 8-хинолинсульфохлорида или его производных с использованием соляной кислоты и превращением полученного продукта в его натриевую соль, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, восстановление 8-хинолинсульфохлорида или его производных проводят смесью гипофосфита натрия и
концентрированной соляной кислоты, взятых в молярном соотношении 1:(0,8-1.2) в смеси хлороформ:вода, взятых в объемном соотношении, равном (2,2-1,5):1, при кипении реакционной массы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс восстановления проводят в воде.
Таблица 1
Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности получения натри- евыхсолейпроизводных 8-меркаптохинолина, которые применяются в качестве аналитических реагентов. Цель - упрощение и удешевление процесса. Последний ведут восстановлением 8-хинолин- сульфохлорида или его производных смесью гипофосфита натрия и концентрированной соляной кислоты, взятых в молярном соотношении 1:(0,8-1,2), в смеси хлороформа и воды, взятых в объемном соотношении
8-Меркаптохинолин, натриевая
соль
2-Метил-8-мер- капт охи н оли н, натриевая соль
4-Метил-8-меркап- тохинолин, натриевая соль
6-Метил-8-мер- каптохинолин, натриевая соль
7-Метил-8-мер кап- тохинолин, натриевая соль
4,6-Диметил-8меркаптохинолин, натриевая
соль
2,7-Диметил-8-мер- каптохинолин, натриевая соль
2,5-Диметил-8- меркаптохинолин, натриевая соль
2,4,6-Триметил8-меркаптохинолин, натриевая
соль
5-Бр ом-8-меркап- тохинолин, основание
36
24
32
37
16
40
46
26
33
Суммарная , формула
Данные элементного анализа Найдено, Т.
Натриевая соль
9-мерхаптохинолина C HjNSNa 49,00 4,626,48 14,70
Натриевая сель
-м тил-8-меркапЮхинолннаC IIjMSNa 21IfO 51,64 5,285,95 I3,fl0
Натриевая соль
4-метил-8-мер аптохинолинаС)0 HaNSMa-2H 0 51,50 5,256,19 13,80
Натриевая соль
&-метил-8-мерМптохинолниас,0 HeNSNa -2UjO 51,57 5,295,99 13,85
Натриевая соль
7-мет11л-8-неркпптохннолина
Натриевая соль ,6-диметил-8- еркаптохкно пина
Натриевая соль 2,7-диметил-8- йеркаптохннолн на
Натриевая соль 2,5-дикетил-8- кврхаптохино- лика
Натриевая соль 2,4,6-триметил- 8-меркаптохино- лнна
5-Брон-8-мер- хаптохинолмн
с 1 .. 1в
49,30 4,606,3914,63
51,44 5,186,0113,75
51,44 5,186,0113,75
51,44 5,186,0113,75
51,44 5,186,0113,75
C,l NSNa-21l(051,305,096,1213,84
q,, ;y)SNa-211tO53,605,495,7313,15 С„ H,uNStJa:2НОг49,996,285,4012,29 C H NSNa-SHtO51,305,705,So13,15
53,38 5,665,66 12,95 49,80 6,075,28 12,09
53,38 5,665,66 12,95
c1tn«NSNa 2I4° 55,40 4,705,50 12,49 -55,16 4,625,36 12,27 vv
NSNa
45,31 2,706,00 13,45 33,40 45,01 2,515,83 13,35 33,28
Таблица 2
X
1в
Спектральные данные
Г
Хи Аи.
26022300
26222800
25818700
26323000
26323000
5,665,66 12,95 6,075,28 12,09
5,665,66 12,95
26019500
26724400
26618800
25716500
| Lindoy L F.,Llvingstone S | |||
| E., Austral | |||
| J | |||
| Chem., 1964, v | |||
| Печь для сжигания твердых и жидких нечистот | 1920 |
|
SU17A1 |
| Ручной насос для двух жидкостей | 1923 |
|
SU820A1 |
