Способ получения флуоранов

 

Использование: в качестве цветообразующего компонента для термохимической бумаги. Сущность: продукт - флуореноны, где R₁ этил или бутил; R₂, H, CH₃, Cl; R₃, H, Cl. Реагент 1: диалкил-м-аминофенол. Реагент 2: фталевый ангидрид. Условия реакции: в среде инертного растворителя в присутствии конц. H₂SO₄ с одновременной отгонкой выделившейся реакционной воды. Затем полученный продукт обрабатывают щелочью, далее соответствующим производным 4-метоксидифениламином, имеющим группы R₂ и R₃. Выход целевого продукта повышается на 22 процента (до 87 процентов) при упрощении процесса и снижении сточных вод. Ф-ла целевого флуорена: 1табл.

Предполагаемое изобретение касается усовершенствования способа получения флуоранов общей формулы I (I), где R= C₂H₅, -C₄H₉; R₁= H, CH₃; R₂=H,Cl, которые находят применение в качестве цветообразующих компонент в термочувствительных и чувствительных к давлению материалах.

Исходными соединениями в синтезе многих флуоранов являются 2-(2-окси-4NRRаминобензоил)бензойные кислоты и различные производные 4-оксидифениламина.

Получение 2(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты (ОДЭАББК) описано еще в прошлом веке /Герм. пат. 85931 (1896), Frdl 4, 260 (1899) /1/ герм. пат. 87068 (1896), Frdl 4, 262 (1896) /2/. Согласно этим патентам ее получали сплавлением диэтил-м-аминофенола с фталевым ангидридом с дальнейшим развариванием плава в спирте, выход не приведен. Такую кислоту использовали в синтезе красителя родамина С. Однако в последующем ОДЭАББК получали кипячением диэтил-м-аминофенола с фталевым ангидридом в толуоле (Пат. Франции 1553 291 кл. В 41 М (1969) /3/. Выход технического продукта с т.пл. 180^oC 74% выход чистой кислоты не указан. В пат. США 3769302, кл. 549-226 /4/ (1969) синтез ОДЭАББК проводили в токе азота с использованием растворителя ксилола. Технический продукт фильтровали и промывали теплым бензолом. Выход ОДЭАББК не указан, температура плавления 203-204^oC. Характерной особенностью получения 2-(2-окси-4-диалкиламинобензоил)бензойных кислот является то, что С-ацилирование диалкил-м-аминофенола фталевым ангидридом протекает без катализатора, а также то, что реакция всегда осложняется образованием красителя группы родаминов. Без очистки от родамина 2-(2-окси-4NRRаминобензоил) бензойные кислоты не могут быть использованы в синтезе флуоранов, так как требования к чистоте флуоранов очень высокие и по внешнему виду флуораны должны представлять собой белые порошки.

В патенте США 4642357 М.кл. С 07 D 493/10 /5/ (1987) синтезированные 2-(2-окси-4-метилпропиламинобензоил) и 2-(2-окси-4-этилпропиламинобензоил)бензойные кислоты очищают посредством перевода последних в натриевые соли, фильтрацией их с последующей промывкой. Затем натриевые соли растворяют в воде, подкисляют 50% серной кислотой, выпавшие кристаллы производных бензоилбензойных кислот фильтруют и промывают водой, сушат и направляют на конденсацию с 2-метил-4-этоксидифениламином в концентрированной серной кислоте.

Недостатком указанного метода является увеличение количества сточных вод при переводе натриевых солей производных бензоилбензойных кислот в кислоты, недостаточно высокий выход как производных бензоилбензойных кислот, так и флуоранов, а также то, что получаемые указанным методом флуораны обладают примесной окраской.

В пат. США 4330473 М.кл.5 C 07 D 493/10 /6/ (1982) (прототип) описано получение 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана взаимодействием 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты с 2-метил-4-метоксидифениламином в концентрированной серной кислоте. 2-метил-4-метоксидифениламин получен реакцией Ульмана между 3-метокси-6-ацетиламинотолуолом и бромбензолом с последующим деацетилированием полученного N-ацетил-2-метил-4-метоксидифениламина нагреванием в автоклаве в 6% растворе едкого натра при 180^oC.

Недостатком указанного метода является низкий выход флуорана.

Целью предполагаемого изобретения является усовершенствование способа получения флуоранов с одновременным повышением выхода.

Цель достигается тем, что необходимые для синтеза флуоранов 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойную кислоту (ОДЭАББК) (I) и 2-(2-окси-4-дибутиламинобензоил)бензойную кислоту (ОДБАББК) (II) получали кипячением предварительно тщательно обезвоженных диэтил-м-аминофенола и дибутил-м-аминофенола с фталевым ангидридом в осушенном толуоле с одновременной отгонкой выделяющейся в процессе реакции воды. Этот простой прием позволил увеличить выход и качество кислот. Повышение выхода и качества кислот I и II в данном случае связано, вероятно, с образованием ε-лактонов, которые препятствуют протеканию побочной реакции получения красителей группы родамина.

Но так как и в этом случае полностью исключить образование красителей не представляется возможным, то предпринимается очистка через натриевую соль. Однако натриевую соль не переводят в кислоту, а направляют на конденсацию с производными 4-метоксидифениламина.

Использование в синтезе флуоранов Na-солей кислот I и II упрощает технологический процесс за счет исключения технологических стадий растворения Na-солей в воде, выделения кислот I и II подкислением серной кислотой, фильтрации, промывки до нейтральной реакции и, как следствие, уменьшение количества необходимого оборудования, уменьшение трудозатрат и электроэнергии, и, что очень важно, уменьшает количество сточных вод.

Кроме того, использование в синтезе флуоранов не самих кислот I и II, а их солей неожиданным образом позволило повысить выход флуоранов.

Предполагаемое изобретение иллюстрируется примерно и таблицей.

Пример 1. Синтез 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана.

1.1. Синтез натриевой соли 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты (Na ОДЭАББК).

В трехгорлую круглодонную колбу вместимостью 500 см³, снабженную мешалкой, термометром, обратным водяным холодильником, сообщенным с колбой насадкой Дина и Старка, вливают 300 см³ толуола, вносят 33 г диэтил-м-аминофенола и полученную смесь нагревают до кипения и кипятят до прекращения выделения воды в насадку. Таким образом обезвоживают толуол и диэтил-м-аминофенол. Охлаждают реакционную массу до 80-90^oC и при размешивании загружают 35,5 г фталевого ангидрида. Использованную насадку Дина и Старка меняют на сухую, нагревают реакционную массу до кипения и кипятят 8 часов. За 8 часов в насадке Дина и Старка конденсируется 3 см³ воды. Реакционную массу охлаждают до 50-60^oC и при размешивании медленно вливают 240 см³ 10% едкого натра, размешивают при 50-60^oC 1 час, обогрев прекращают и при размешивании оставляют реакционную массу для кристаллизации натриевой соли 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты (Na ОДЭАББК). Фильтруют выпавший осадок, промывают холодным толуолом, сушат в вакуум-сушильном шкафу. Получают 60,1 г светло-желтых кристаллов.

Аналогично получают 2-(2-окси-4-дибутиламинобензоил)бензойной кислоту, вводя в конденсацию с фталевым ангидридом дибутил-м-аминофенол. Температура плавления 2-(2-окси-4-дибутиламинобензоил)бензойной кислоты 198-200^oC, выход 78,8% (см. Таблицу).

1.2. Определение содержания 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты (ОДЭАББК) в Na ОДЭАББК.

Навеску 0,1346 г Na ОДЭАББК растворяют в 15 см³ воды, осторожно подкисляют 10% серной кислотой до рН 4-5 (по универсальной индикаторноу бумаге), выпавший осадок ОДЭАББК отфильтровывают, промывают водой, сушат, взвешивают. Получают 0,1108 г ОДЭАББК, плавящейся при 207-208^oC.

Определяют содержание ОДЭАББК в Na ОДЭАББК 0,1346-0,1108 60,1-x Теоретический выход ОДЭАББК 62,2 г в пересчете на диэтил-м-аминофенол.

Выход ОДЭАББК 100 79% 1.3. Получение 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана.

В трехгорлую круглодонную колбу вместимостью 50 см³, снабженную мешалкой и термометром вносят 15 см³ х.ч. H₂SO₄ и затем 3,8 г Na ОДЭАББК, содержащей 3,13 г ОДЭАББК, размешивают 30 минут до полного растворения, после чего вносят 2,56 г 2-метил-4-метоксидифениламина, размешивают 15-20 минут для растворения и гомогенную массу оставляют при температуре 20-25^oC на 26 часов.

По истечении указанного времени реакционную массу выливают на 50 см³ ледяной воды, выпавший продукт конденсации отфильтровывают, переносят в трехгорлую кpуглодонную колбу вместимостью 250 см³, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, куда предварительно вливают 30 см³ 10% раствора едкого натра. Реакционную смесь при размешивании нагревают до 60^oC, приливают 60 см³ толуола и кипятят 2 часа. Затем толуольный слой отделяют от водного в делительной воронке вместимостью 250 см³, промывают 2 раза по 50 см³ горячей (50-60)^oC воды, толуольный раствор 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана переносят в стакан вместимостью 100 см³ и оставляют на ночь при комнатной температуре. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают холодным толуолом. Получают без дополнительной кристаллизации 4,17 г (87,5% в пересчете на ОДЭАББК и 69,13% в пересчете на диэтил-м-аминофенол) белых кристаллов 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана, плавящихся при температуре 188-190^oC.

Аналогично проведен синтез 3-диэтиламино-6-хлор-7-анилинофлуорана (пример 2), 3-диэтиламино-7-(2'-хлоранилино)флуорана (пример 3). Используя Na-соль 2-(2-окси-4-дибутиламинобензоил)бензойной кислоты (II), были синтезированы 3-дибутиламино-7-(2'-хлоранилино)флуоран (пример 4), 3-дибутиламино-6-хлор-7-анилинофлуоран (пример 5), 3-дибутиламино-6-метил-7-анилинофлуоран (пример 6) (см. Таблицу).

Сравнительный пример. Синтез 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана.

1. Синтез ОДЭАББК (загрузки ингредиентов те же, что и в примере 1.

Обезвоженные (как в примере 1) диэтил-м-аминофенол и фталевый ангидрид кипятили в высушенном толуоле без насадки Дина и Старка в течение 8 часов. Выделение Na ОДЭАББК такое же, как и в примере 1. Получают 52,3 г желтых кристаллов. Осадок растворяют в 650 см³ воды и при комнатной температуре медленно подкисляют 10% раствором серной кислоты до значения рН 5. Выпавший осадок фильтруют, промывают водой и сушат. Получают 43,05 г (68,7%) светлых кристаллов ОДЭАББК, плавящихся при температуре 203-204^oC.

2. Получение 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана в условиях примера 5 пат. США 4330473 (прототип).

1 г 2-метил-4-метоксидифениламина и 1,47 г 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил)бензойной кислоты размешивают в 5 мл х.ч. H₂SO₄ 42 часа при 20-25^oC, после чего смесь выливают на 50 см³ воды, осадок фильтруют, промывают 30 см³ 2% раствора едкого натра, сушат и кристаллизуют из 30 см³ толуола. Получают 1,44 г (64,2% в пересчете на ДЭАББК и 44,11% в пересчете на диэтил-м-аминофенол) светлых кристаллов, плавящихся при температуре 188-190^oC.

Таким образом, предлагаемый способ получения флуоранов, включающий синтез 2-(2-окси-4-диэтиламинобензоил) и 2-(2-окси-4-дибутиламинобензоил)бензойных кислот (I) и (II) ацилированием тщательно обезвоженных диэтил- и дибутил-м-аминофенолов фталевым ангидридом с отгонкой образующейся в процессе реакции воды позволяет повысить выход и качество кислот (I) и (II) за счет их ε-лактонизации, препятствующей протеканию побочной реакции образования красителей группы родамина. Перевод кислот (I) и (II) в натриевые соли и дальнейшая конденсация их с производными 4-метоксидифениламина позволяет получать флуоран высокого качества и с высокими выходами. При этом упрощается технология за счет исключения стадий растворения Na-солей I и II в воде, подкисления растворов натриевых солей (I) и (II), фильтрации, промывки кислот.

Уменьшается количество оборудования, необходимого для производства флуорана, уменьшается расход рабочего времени, уменьшаются энергозатраты, существенно уменьшается количество сточных вод. Получаемые предлагаемым способом флуораны испытаны в лабораторных образцах термочувствительных бумаг с положительными результатами.

Ниже приведены сравнительные опыты получения 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана в условиях пат. США 4642357 (аналог).

1. Синтез ОДЭАББК.

Смесь 5,7 г обезвоженного диэтил-м-аминофенола и 5,6 фталевого ангидрида в 15 см³ сухого толуола кипятят 7 часов, охлаждают реакционную массу и разбавляют 50 см³ толуола. После этого прибавляют 70 см³ 10% раствора едкого натра. Выделившуюся натриевую соль ОДЭАББК после полного охлаждения фильтруют, промывают 50 см³ изопропилового спирта, осадок растворяют в 150 см³ воды и нейтрализуют 50% серной кислотой до рН 4-5, выпавшие кристаллы ОДЭАББК отфильтровывают, промывают водой и сушат. Получают 7,32 г (67,5%) светлых кристаллов, плавящихся при температуре 203-204^oC.

2. Синтез 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана.

7,32 г ОДЭАББК и 5,89 г 2-метил-4-метоксидифениламина растворяют в 40 г х.ч. H₂SO₄ и при температуре 20-25^oC выдерживают 48 часов. Затем реакционную массу выливают на 400 г ледяной воды, осадок отфильтровывают, затем его диспергируют в воде, добавляют до щелочной реакции раствор едкого натра, фильтруют, отжимают и кристаллизуют из толуола. Получают 7,25 г (65,2% в пересчете на ОДЭАББК и 44,1% в пересчете на диэтил-м-аминофенол) светлых кристаллов, плавящихся при 188-190^oC.

1'. Синтез Na ОДЭАББК в условиях пат. США 4642357, но с e-лактонизацией.

Смесь 5,7 г обезвоженного диэтил-м-аминофенола и 5,6 г фталевого ангидрида в 15 см³ сухого толуола кипятят 7 часов, собирая реакционную воду в насадку Дина и Старка (см. пример 1), затем охлаждают реакционную массу до 60^oC и разбавляют ее 50 см³ толуола. Затем к реакционной массе прибавляют 70 см³ 10% едкого натра. Выделившуюся Na-соль ОДЭАББК после полного охлаждения фильтруют, промывают 50 см³ изопропилового спирта, хорошо отжимают и сушат в вакуум-сушильном шкафу. Получают 10,53 г светло-желтых кристаллов. Анализ на содержание ОДЭАББК в Na-ОДЭАББК выполнен, как в примере 1.

В навеске 0,1417 г Na ОДЭАББК содержится 0,1166 г кислоты, а в 10,53 г Na ОДЭАББК 8,67 г кислоты.

Теоретический выход кислоты 10,81 г.

Выход кислоты в описываемом опыте 80,20% 2'. Синтез 3-диэтиламино-6-метил-7-анилинофлуорана.

10,0 г Na ОДЭАББК (содержит 8,23 г ОДЭАББК) и 6,62 г 2-метил-4-метоксидифениламина растворяют в 45 мл х.ч. H₂SO₄ и при температуре 20-25^oC выдерживают 48 часов. Затем реакционную массу выливают на 450 мл ледяной воды, осадок фильтруют, затем его диспергируют в воде, добавляют до щелочной реакции раствор едкого натра, фильтруют, отжимают и кристаллизуют из толуола. Получают 10,9 (87,1 в пересчете на ОДЭАББК и 69,85% в пересчете на диэтил-м-аминофенол) светлых кристаллов, плавящихся при 180-182^oC.

Формула изобретения

Способ получения флуоранов формулы

где R₁ C₂Н₅, C₄H₉;
R₂ H, CH₃, Cl;
R₃ H, Cl,
взаимодействием в присутствии концентрированной серной кислоты производного 4-метокси-дифениламина и 2-(2-окси-4NR₁R₁аминобензоил)бензойной кислоты, полученного ацилированием диалкил-м-аминофенола фталевым ангидридом в среде инертного растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода, упрощения технологического процесса и создания малоотходной технологии, ацилирование соответствующего диалкил-м-аминофенола фталевым ангидридом проводят с одновременной отгонкой выделяющейся после образования 2-(2-окси-4NR₁R₁аминобензоил)бензойной кислоты воды с последующей обработкой щелочью и конденсацией полученной соответствующей натриевой соли 2-(2-oкcи-4NR₁R₁аминобензоил)бензойной кислоты с производными 4-метоксидифениламина формулы

где R₂ H, CH₃, Сl;
R₃ Н, Сl.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4