Гидроксилирование ароматических ядер через нитро/амино/диазо-соединения.
Предоставлено MoonLight, Chemister
См. оригинал

1. Восстановление бисульфитом.

MoonLight:

Известно, что существует такой вариант: нитровать субстрат, восстановить в анилин, диазотировать и обменять диазогруппу на гидроксил (притом, если диазосоль выделить в свободном виде и разлагать в метаноле, то можно получить прямиком метокси-соединение).

Только некоторые вопросы делали всё это не более чем теоретической мечтой: во-первых, тот факт, что аминобензальдегиды обожают полимеризоваться и их выделение всегда связано с ещё большей трахотнёй, чем вышеописанные способы; во-вторых, непонятностию того как поведёт себя диазогруппа по отношению к реактивному карбонилу.

И вот, представьте себе, что - ОКАЗЫВАЕТСЯ - можно сырой, неочищенный нитробензальдегид восстановить в водной среде бисульфитом, там же, ин ситу, диазотировать и всё это немедленно разложить в гидрокси-альдегид.

В общем, нитроБА в гидрокси-БА за один шаг - притом всё это происходит в течении двух-трёх часов, а все реактивы - дёшевы и доступны как грязь.

--------------------------------------------------------------------------------

Patent GB232392

15 частей по весу бензальдегида - нитруют обычным способом смесью азотных и серных кислот при низкой температуре (см. http://hyperlab.rhodium.ws/syntheses/nitrobenzaldehyde.htm для процедуры нитрования бензальдегида, приводящей к 92-95% выходу нитроБА с очень небольшим кол-вом примеси орто-изомера), и грязный продукт промыт водой, содой, опять водой до нейтрального рН. Смесь o- и м- нитробензальдегидов размешивается в 200 частей воды, содержащей около 96 ч. гидросульфита натрия. Происходит экзотермичная р-ция – смесь даже может закипеть.

Этому позволяют происходить четверть часа, после чего реакция спадает; тогда настолько быстро, насколько возможно, продукт реакции охлаждают до 0 C и аминобензальдегид диазотируют. Для этой цели добавляют приблизительно 200 частей конц. соляной кислоты или 120 частей 50% серной кислоты, то есть достаточно для нейтрализации аминов и нитрита, который будет добавлен потом, а также с 50% избытком гидросульфита и продуктами окисления, содержащихся в жидкости. Около 43 ч. нитрита натрия добавляют в форме концентрированного раствора. Диазо раствора должен быть бледно-красным.

Если охлаждение аминоальдегида занимает слишком долго, получается более глубокий оттенок красного и меньший выход конечного продукта.

К концу диазотирование происходит медленно; когда оно завершено, раствор разлагают прикапыванием его в кипящий раствор приблизительно 90 частей конц. H2SO4 в 400 ч. воды, через который пропускают энергичный поток пара, при этом салицилальдегид и антранил отгоняются, а м-гидроксибензальдегид остается в растворе.

Альдегиды экстрагируют из растворов. В случае салицил альдегида, он должен быть отделен от антранила р-рением в щелочи, отделением нерастворимого антранила и последующим осаждением кислотой.

--------------------------------------------------------------------------------

Ещё пара заметок:

1. Вся фишка в том, чтобы диазотировать р-р НЕМЕДЛЕННО после восстановления - иначе выйдет г-но.

2. Можно сделать из альдегида ацеталь (особенно циклический - хорошо кристаллизуется) и произвести все эти стадии по отдельности. Тогда полимеризация не страшна. Ацетальная защита выдерживает, как ни странно, даже процесс диазотирования, хоть оный и проходит при кислом рН.

Описание см. в Patent GB884765. Там, правда, восстанавливают кат. гидрированием - но такие вещи можно проделывать и сульфидом натрия, и хлористым оловом (из не кислых путей).

3. Есть ещё Patent US2027066, который утверждает, что соли диазония можно просто высолить из р-ра поваренной солью. Правда, описываются вполне конкретные соли диазония, и будет ли этот способ применим в нашем случае, неизвестно.

4. Это я к тому, что для получения, нпрмр, гидроксиванилина, нитроспособ тоже не вполне хорош, потому как в конце мы опять имеем много воды и мало продукта, хорошо в оной р-римого. Отсюда вопрос - можно ли как-то урезать кол-во воды, используемое для разложения диазониевой соли?

Например, в полностью аналогичном http://orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv3p0564 общий обём - 2 литра р-ра на моль альдегида. В нашем случае - почти литр на 0,1моль. Резон? Сильно ли пострадает выход, если уменьшить кол-ва?

5. Впрочем, если заняться получением различных 4-алкокси-2,5-диМеО-ФЭА или -А, то способ весьма привлекателен. Нитрование вератральдегида есть на ОргСине, хоть и проходит с невеликим выходом.

Надо вам скзааать (именно скзааать), что эта тема меня не на шутку заинтересовала. И я продолжил поиски. И наткнулся на вещь совершенно потрясающую. Вот на эту вещь: Patent US2622078

Оказывается, если к диазотируемой смеси добавить кетона - около 40 об.% - (хоть какого - обычно используется ацетон), то реакция улучшается чудесным образом, сразу в нескольких отношениях:

1. Резко снижается кол-во побочных продуктов, окрашенных веществ и т.п. Соответственно, увеличивается выход и чистота продукта.

2. Р-цию можно проводить при более высокой температуре - комнатной, в особых случаях даже при т.кип. ацетона. При этом время, необходимое для её завершения, уменьшается аж до 1/6 от обычного.

3. Забавно, что этот эффект имеет место быть при самых различных методах диазотирования (нитрит натрия, органический нитрит, нитрозные газы, при любых рН, р-рителях и т.д.) и на любых субстратах.

4. Ну и, самое главное, - если по окончании р-ции добавить ещё ацетона, то диазосоль выпадает в осадок...

MoonLight

MoonLight:

Короче, ещё один прикол.

Вы, кнчн, обратили внимание на то, что в приведённом выше Кемистером примере хлорное олово образует аддукт с диазониевой солью.

Ну так вот. Оказывается, что вообще соли диазония образуют аддукты с кислотами Льюиса (в частности, с такой доступной ктой Льюиса как хлористый цинк), притом образованные таким макаром в-ва значительно хуже растворяются в воде и могут быть из неё высолены простой поваренной солью.

И даже - более того! - эти продукты присоединения значительно более устойчивы, чем просто соли диазония (кроме тетрафторборатов, кнчн) и могут быть выделены в свободном виде, нагреты до КТ и высушены. При сушке, правда, в них лучше добавлять инертного разбавителя вроде сернокислого натрия, потому как в свободном виде некоторых взрывоопасных качеств они не лишены. Но в разбавленом виде - пожалуйста, их фактически можно не только хранить, но и продавать ж/д вагонами (на производство красок).

Узнал я это из Patent GB238676, и вот что там пишут ещё:

--------------------------------------------------------------------------------

17 частей 1-амино-2-нитро-4-хлоробензола р-ряют при охлаждении в 30ч. серной кты крепости 66 Боме (это что такое?) и р-р выливают с перемешиванием в холодную воду. Его диазотируют в обычной манере водным нитритом натрия при низкой темп. и добавляют 5ч. гидроксида цинка (или эквимолярное кол-во любой соли) и достаточное кол-во столовой соли (соль в данном случае служит источником хлорид- ионов, поэтому её ничем заменять нежелательно), чтобы осадить диазопродукт, который получается в виде практически бесцветных кристаллов. Его фильтруют, смешивают с ~50 частями безводного сульфата натрия или алюминия и сушат в вакууме при умеренной температуре.

--------------------------------------------------------------------------------

2. Через восстановление хлористым оловом.

Chemister:

Борясь со своими библиофильскими наклонностями решил позаполнять базу данных, и надо же такому случится, что на следующий день эта информация понадобилась многоуважаемому транслятору. Может уже и пролетало, но повторение - мать учения.

Источник информации: "Синтезы органических препаратов" сб.3 М.1952
В 3-литровый стакан, снабженный эффективной механической мешалкой, помещают раствор 450 г (2 моля) порошкообразного двухводного хлористого олова SnCl2 2Н2О (химически чистое) в 600 мл концентрированной соляной кислоты и охлаждают его в бане со смесью льда и соли. Когда температура раствора понизится до 5°С, охлаждающую баню отставляют и к раствору в один прием прибавляют 100 г (0,66 моля) м-нитробензальдегида. Вначале температура повышается медленно и примерно через 5 мин. достигает 25-30°С. В дальнейшем она быстро возрастает примерно до 100°С, и стакан поэтому вновь погружают в баню со льдом и солью. Перемешивание должно быть весьма энергичным, так как иначе реакционная смесь может выброситься из стакана. Во время реакции м-нитробензальдегид растворяется, причем раствор становится красным и почти прозрачным. В течение 2,5 часа последний охлаждают в смеси льда и соли при слабом перемешивании. Продукт присоединения хлорного олова к м-аминобензальдегиду, выделяющийся в виде пасты оранжевого цвета, отфильтровывают через фильтр из пористого стекла. Из полученного вещества и 600 мл концентрированной соляной кислоты приготовляют суспензию, проводя эту операцию в 3-литровом стакане, установленном в бане со льдом и солью, при перемешивании механической мешалкой. Поддерживая температуру смеси при 4-5°С, к ней медленно прибавляют раствор 46 г нитрита натрия в 150 мл воды через капельную воронку емкостью 250 мл, ножка которой должна находиться ниже поверхности суспензии. После того как прибавление будет закончено (примерно через 80 мин.), перемешивание при охлаждении в бане со льдом и солью продолжают в течение еще 1 часа, чтобы завершить кристаллизацию продукта присоединения хлорного олова к соли диазония. Красновато-бурую соль отфильтровывают через фильтр из пористого стекла.

Влажную соль осторожно прибавляют в течение 40 мин. небольшими порциями к 1700 мл кипящей воды, помещенной в 4-литровый стакан. Во время реакции возмещают потерю воды вследствие испарения. Раствор обрабатывают 4 г активированного березового угля, кипятят в течение нескольких минут и фильтруют в горячем состоянии. Фильтрат, окрашенный в красный цвет, оставляют на 12-16 часов в холодильном шкафу; в течение этого периода стенку сосуда время от времени потирают стеклянной палочкой, чтобы вызвать кристаллизацию (если не происходит кристаллизации добавляют затравку). Выход м-оксибснзальдегида, получающегося в виде кристаллов оранжевого цвета, составляет 48-52 г (59-64% теоретич.); т. пл. 99-101°С. Раствор этого вещества в 1 л кипящего бензола обрабатывают активированным березовым углем, фильтруют и упаривают до 300 мл. По охлаждении получают 41-45 г (51-56% теоретич.) светло-бурых кристаллов с т. пл. 101-102°С.

Дальнейшую очистку можно осуществлять с помощью возгонки. Для этого вещество помещают на дно эксикатора из стекла пирекс, который затем эвакуируют и оставляют в течение ночи на паровой бане. Налет из тесно переплетенных игольчатых кристаллов можно легко удалить. В результате однократной перекристаллизации из бензола получают 37-40 г (47-49% теоретич.) игольчатых кристаллов с т. пл. 103-104°С.

3. Восстановление FeSO4 в нашатырном спирте.
(без диазотирования)

http://orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv3p0056 (нужен перевод!)

(антраниловый альдегид) - однако, процедура довольно геморройна, по кр. мере, для альдегидофф - требуется большая точность в действиях и умение. Впрочем, для неальдегидных в-в этот способ будет гораздо менее щепетильным - оные куда как менее склонны полимеризоваться.

4. Восстановление железными опилками.
(без диазотирования)

Следующий вариант - восстановление по Bechamp'у, железными опилками в кислоте. Вариант этой процедуры от ЧипСкейта с солянкой (в синтезе метаквалона на Родие), оказывается, далеко не самый совершенный из существующих. В частности, выход никогда не превышает 65%.

В результате тщательного исследования был обнаружен самый совершенный из этих методофф - Patent US3798271:

--------------------------------------------------------------------------------

В аппарат, оборудованный мешалкой, были помещены:

100 л воды
900 кг железной стружки
435 технического ксилола (замените на толуол - по вкусу)
10 л 66% уксусной кислоты.

и смесь была нагрета до кипения с перемешиванием.

Горячий (90 С) р-р 1050 кг 1-нитро-2,5-диметокси-4-хлоробензола (тех. качество, содержащий 10-12% воды) в 2600 кг технического ксилола был добавлен в реакционную смесь на протяжении около 4,5 часов. По истечении 45 минут реакция была завершена. Ксилольная фаза была отделена и р-ритель отогнан с паром. После охлаждения твёрдый остаток был процежен через фильтр и высушен.

Было получено 890 кг (98,3% от теории) 1-амино-2,5-диМеО-4-хлоробензола в виде светло-серых или светло-коричневых зернистых кристаллов.

5. См. также 3-Метокси-4-метил-бензальдегид из толуальдегида

Назад к Оглавлению