CH630877A5

CH630877A5 - Verfahren zur herstellung von aromatischen fluorverbindungen.

Info

Publication number: CH630877A5
Application number: CH1394877A
Authority: CH
Inventors: Heinz Dr Foerster; Hans Dr Klusacek; Arthur Wenz
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1976-11-20
Filing date: 1977-11-15
Publication date: 1982-07-15
Also published as: IT1089305B; DE2652810B2; NL186763C; BR7707697A; FR2371404A1; NL7712691A; DK513977A; IL53417A; NL186763B; US4194054A; DE2652810C3; FR2371404B1; DK144881C; GB1555170A; JPS5365831A; AT350521B; DE2652810A1; BE860955A; IL53417A0; JPS6113446B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von teilweise bekannten aromatischen Fluorverbindungen, welche als Zwischenprodukte für die Synthese z.B. von insektiziden und akariziden Wirkstoffen und/oder Pharmazeutika verwendet werden können (vergleiche z.B. deutsche Offenlegungsschrift 2 547 534).

Es ist bereits bekannt, dass aromatische Fluorverbindungen mit kerngebundenem Fluor technisch aus den aromatischen Aminen durch Diazotierung z.B. mit Natriumnitirt in wasserfreier Flusssäure bei 5 °C und anschliessendem Erwärmen der Diazoniumfluoridlösung hergestellt werden (vergleiche deutsches Reichspatent 600 706).

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass 2 Mol Reaktionswasser pro Mol gebildetem Fluoraromaten entstehen, die zur verstärkten Bildung von phenolischen Verunreinigungen führen können, wodurch die Ausbeute sinkt und die Reinheit nicht den geforderten Ansprüchen entspricht. Bei diesem Verfahren muss mit einem grossen Überschuss an Flusssäure gearbeitet werden, um die Bildung der unerwünschten Phenole zurückzudrängen. Die Rückgewinnung der überschüssigen Flusssäure in wasserfreier Form ist nur unter grossem Zeit- und Kostenaufwand möglich.

Weiterhin ist bekannt, dass aromatische Fluoride erhalten werden, wenn man N-Aryl-triazene mit wässrig-konzen-

50

65

(I)

in welcher

R für Alkyl, Alkoxy, Nitro, Halogen, Amino, Acylamido, Carboxy, Benzyloxy oder Aryloxy, wobei der Benzyl-bzw. Arylrest gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden substituiert sein kann durch Alkyl, Alkoxy, Halogen und/oder Halogenalkyl,

R1 für Alkyl und/oder Halogen und n für null oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 stehen, mit besonders guten Ausbeuten und in hoher Reinheit erhalten werden, wenn man N-Aryl-N',N'-dialkyl-triazene der Formel

35

40

-N=N-N(Alkyl)2 (II)

in welcher

R, Rj und n die oben angegebene Bedeutung haben und Alkyl für Niederalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, steht,

45 unter Verwendung eines 5 bis 25fachen molaren Überschusses mit wasserfreier Flusssäure bei Temperaturen zwischen — 20 und 150 °C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels und gegebenenfalls unter Stickstoff bei Normaldruck oder unter erhöhtem Druck, umsetzt.

Die gewünschten Endprodukte der Konstitution (I), die bisher nach den oben angeführten Verfahren nur in schlechten Ausbeuten und in verunreinigter Form hergestellt werden konnten, werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren in sehr guten Ausbeuten und hoher Reinheit gewonnen. Obwohl bei dem erfindungsgemässen Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren zwei Reaktionsstufen durchlaufen werden müssen, ist der Mehraufwand gegenüber den Vorteilen gering zu achten. Bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise wird der wasserbildende Schritt - die Diazotierung -von der Umsetzung in Flusssäure abgetrennt. Daher kann die Umsetzung mit Flusssäure in homogener, flüssiger Phase durchgeführt werden. Die Korrosionsprobleme werden durch das Arbeiten in wasserfreiem Medium vermieden und ausserdem wird die Bildung von Phenolen zurückgedrängt. Der Überschuss an Flusssäure kann durch einfache Destillation wasserfrei zurückgewonnen und erneut der Reaktion zugeführt werden. Nicht zuletzt soll die breite Anwendbarkeit des Verfahrens hervorgehoben werden.

630 877

Verwendet man N',N'-Dimethyl-N-(2-methyl-phenyl)-triazen und wasserfreie Flusssäure als Ausgangsstoffe, so

CH3

<f^N=N-N(CH3)2i n-HF

-N„

kann der Reaktionsverlauf durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden:

€K3

+ hn(ch3)2-

(HF),

'm

Die verfahrensgemäss einzusetzenden Ausgangsstoffe sind durch die Formel (II) allgemein eindeutig definiert. Vorzugsweise steht darin jedoch

R für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, Kohlenstoffatomen, geradkettiges oder verzweigtes Alkoxy mit 1 bis 4, insbesondere 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom, Amino, Acet-amido, Propionamido, Butyrylamido, Carboxy, Benzyloxy oder Phenyloxy, wobei der Phenylrest vorzugsweise ein-oder mehrfach, gleich oder verschieden substituiert sein kann durch Fluor, Chlor, Trifluormethyl und/oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Nitro, insbesondere Methyl oder Äthyl,

R1 für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl oder Äthyl, oder Chlor und n für zwei oder höher m für eins oder zwei.

Die als Ausgangsstoffe zu verwendenden N-Aryl-N',N'-dialkyl-triazene können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden, indem man aromatische Amine z.B. mit Natriumnitrit diazotiert und die entstehenden Aryl-diazoniumsalze mit Dialkylaminen in wässriger Lösung umsetzt.

Als Beispiel seien im einzelnen genannt:

N-[3-Methoxy-, 4-Methoxy-,3-Äthoxy-, 4-Äthoxy-,

3-Methyl-, 4-Methyl-, 3-Äthyl-, 4-Äthyl-, 4-Acetylamido-,

4-Propionamido-, 4-Butyrylamido-, 2-Carboxy-, 3-Carboxy-, 4-Carboxy-, 2-Chlor-, 2-Brom-, 2-Fluor-, 2-Amino-,

3-Nitro-, 4-Nitro-, 4-Chlor-2-methyl-, 4-Chlor-2-äthyl-,

4-Brom-2-methyl-, 4-Brom-2-äthyl-, 2,4-Dimethyl-, 2,4-Di-äthyl-, 2,6-Dimethyl-, 2,6-Diäthyl-, 2,6-Dichlor-, 2,6-Di-brom-, 2-Fluor-6-methyl- oder 3-BenzyIoxyphenyl]-, ferner N-[3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethylphenoxy)-phenyl]-, N-[4-(3-Methylphenoxy)-phenyl]- bzw. N-[3-(2,6-Dichlor-4-tri-fluormethylphenoxy)-6-methyl-phenyl]-N',N'-dimethyl-triazen.

Die weiterhin als Ausgangsmaterial zu verwendende wasserfreie Flusssäure ist ein technisches Produkt mit einer Reinheit von über 93%.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist ohne oder unter Mitverwendung geeigneter Lösungs- oder Verdünnungsmittel durchführbar. Hierzu gehören vor allem Pyridin und Di-methylsulfoxid.

Bevorzugt wird jedoch ohne Verwendung eines Lösungsoder Verdünnungsmittels gearbeitet.

Die aus den erfindungsgemäss verwendbaren N-Aryl-N'N'-dialkyl-triazenen bei der Umsetzung mit wasserfreier Flusssäure entstehenden Diazoniumfluoride werden zu den Fluorverbindungen der Formel (I) gespalten. Diese Spaltung erfolgt zwischen — 20 und +150 °C, bevorzugt zwischen —10 und +110 °C. Besonders vorteilhaft jedoch zwischen 0 und 80 °C.

Wird über dem Siedepunkt von Fluorwasserstoff (ca. 20 °C) gearbeitet, wird die Reaktion unter dem Eigendruck der Fluorwasserstoffe, d.h. bei erhöhtem Druck und ohne Lösungsmittel durchgeführt. Diese Reaktionsbedingungen sind am vorteilhaftesten.

10 Es ist jedoch auch möglich unter Normaldruck und in Anwesenheit eines Lösungs- und Verdünnungsmittels zu arbeiten.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Triazenkomponente und die wasserfreie Fluss-15 säure bevorzugt bei —10 bis 0 °C gemischt und zwar, indem man insbesondere einen 10-20fachen molaren Überschuss an wasserfreier Flusssäure vorlegt und die Triazenkomponente gewöhnlich unter Kühlung einträgt. Die Umsetzung kann nun erfolgen, indem man das Gemisch auf die Reak-20 tionstemperatur in einem Autoklaven aufheizt oder indem das Gemisch durch eine auf Reaktionstemperatur vorgeheizte Reaktionszone geführt wird.

Die anschliessende Aufarbeitung kann bei allen Varianten durch Abdestillieren der überschüssigen Flusssäure und 25 Destillation des Reaktionsgemisches erfolgen. Zur Abtrennung von Dialkylaminhydrofluorid kann das Destillat auch mit Wasser gewaschen werden oder das Reaktionsgemisch wird in Wasser gegeben, die wässrige Phase mit einem organischen Lösungsmittel, z.B. Methylenchlorid, ausgeschüt-30 telt und die organische Phase wie üblich durch Waschen, Trocknen und Destillation aufgearbeitet.

Die Verfahrensprodukte stellen meist farblose bis schwach gelb gefärbte Flüssigkeiten dar, die durch ihren Brechungsindex, ihren Siedepunkt oder gaschromato-35 graphisch identifiziert und charakterisiert werden können.

Wie oben bereits erwähnt, dienen die verfahrensgemäss herstellbaren aromatischen Fluorverbindungen z.B. als Zwischenprodukte für Synthesen von insektiziden Wirkstoffen und /oder Pharmazeutika. Die folgenden Beispiele erläutern 40 das erfindungsgemässe Verfahren näher.

Herstellungsbeispiele Beispiel 1:

45

Cl ,N=N-N(CH3)2

107 g (0,3 Mol) 2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-3'-amino-diphenyl-äther-hydrochlorid werden in 400 ml Wasser gelöst 55 und mit 30 ml konzentrierter Salzsäure versetzt. Hierzu tropft man unter Kühlen bei 0 °C eine Lösung von 20,7 g (0,3 Mol) Natriumnitrit in 100 ml Wasser. Es wird eine Stunde nachgerührt. Anschliessend lässt man unter Kühlen bei 0 °C diese Lösung zu einer Mischung aus 39,2 g (0,35 Mol) 60 40%iger Dimethylaminlösung, 60 g Soda, 210 ml Wasser und 300 ml Chloroform allmählich zulaufen. Es wird mindestens 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschliessend werden die Phasen getrennt, die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und ein-65 geengt. Es verbleiben 99 g (88% der Theorie) N-[3(2,6-Di-chlor-4-trifluormethylphenoxy)-phenyl]-N',N/-dimethyltri-azen gelbbrauner Kristalle mit dem Schmelzpunkt von 123 °C.

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4

b)

In einen 21 Rührautoklaven werden 300 ml wasserfreier Flusssäure vorgelegt und bei — 5 bis °C 140 g (0,37 Mol) der unter a) hergestellten Verbindung zugegeben. Der Autoklav wird verschlossen, 3 bar Stickstoff werden aufgedrückt und es wird langsam erhitzt.

Zeit

Temperatur

Druck-Diagramm

(Min.)

(°C)

(bar)

0

24

3

28

50

3,75

35

78

5,5 entspannt auf 5,2

36

78

5,9 entspannt auf 5,2

37

78

5,7 entspannt auf 5,2

39

80

5,7 entspannt auf 5,2

54

80

5,35

79

80

5,35

10

Anschliessend wird abgekühlt, entspannt und die Mischung in eine Destillationsapparatur aus Edelstahl überführt. Der Überschuss Flusssäure wird bis zu einer Badtemperatur von 100 °C abdestilliert (248 g), dann wird im Vakuum destilliert. Einheitlicher Übergang eines farblosen, zweiphasigen Destillats bei 132-135 °C/3-5 mm Hg (120 g), Rückstand 18,5 g. Das Destillat wird in Methylenchlorid aufgenommen, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt (101 g). Im Vakuum wird fraktioniert destilliert und man erhält 95 g (80% der Theorie) an laut Gaschromato-gramm 99,6%igem 2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-3'-fluor-di-phenyläther mit dem Siedepunkt 109-111 °C/0,08 mm Hg.

Beispiel 2: F CHj cy°-Q-F

Zu 200 ml 100%iger Flusssäure werden bei — 5 bis 0 °C 126 g N-[4-(3-Fluorphenoxy)-2-methylphenyl]-N',N'-dime-

thyl-triazen getropft und anschliessend wird die Reaktionsmischung im Autoklaven auf 100 °C erhitzt. Es wird 1 Stunde bei 100 °C belassen, wobei ein Druckanstieg auf 12,3 atm eintritt. Nach dem Abkühlen werden die 154 g des dunkelge-farbten, zweiphasigen Rückstandes in Methylenchlorid aufgenommen und die organische Phase mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt. Die 96 g Substanz werden im Vakuum destilliert und so 75 g (74% der Theorie) an 3-Fluor-4'-fluor-3'-methyldiphenyläther mit dem Siedepunkt von 114°C/0,25 Torr erhalten.

ch3

Beispiel 3

15

400 ml (20 Mol) wasserfreie Flusssäure werden in einem 3-1-Autoklaven auf ca. — 30 °C gekühlt, dann gibt man un-20 ter weiterer Kühlung 485 g (1,9 Mol) N-[4-(3-Methyl-phen-oxy)-phenyl]-N',N'-dimethyl-triazen im Verlaufe von 30 Minuten unter Rühren hinzu. Anschliessend wird langsam bei geschlossenem Autoklaven auf ca. 100 °C erhitzt.

25 Zeit

Temperatur

Druck

(Min.)

CQ

bar)

0

20

0

30

45

0

30 60

55

0

90

75

0

120

90

5

150

100

12

180

100

25

35 210

100

29

240

100

31

270

100

34

Es wird abgekühlt (20 °C, 19 bar), die Mischung wird auf ca. 40 5 kg Eis gegeben und Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridextrakte werden getrocknet und eingeengt. Es verbleiben 362 g eines dunklen Öls, das fraktioniert destilliert wird. Man erhält 260 g (68% der Theorie) an 4-Fluor-3'-methyl-diphenyläther mit dem Siedepunkt von 45 94-97 °C/Ö, 14 mm Hg und 43 g eines schwarzen, harzartigen Rückstandes.

Analog einem der vorgenannten Beispiele können die folgenden Verbindungen hergestellt werden:

Beispiel Triazene der Formel Nr. R=N=N-N(CH3)2 R

Arylfluorid (Endprodukt)

Reaktionstemperatur, °C; Siedepunkt, °C

Ausbeute (% der Theorie)

4 H3C-<TV

HjC-^ X)-F

50-60:112 68

CH3

5 H3C-0"

, CH-

H3c-<^—^X)-F

45-50; 143-144 70

CH,

b-

CH3

€>-f

85-95; 114-115 59

5

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Beispiel Triazene der Formel Nr. R=N = N-N(CH3)2 R

Arylfluorid (Endprodukt)

Reaktionstemperatur, C; Siedepunkt, °C

Ausbeute (% der Theorie)

8

11

H,C0 • &-

10

80-85; 47

100; 155

63

56

25-30; 153-154 54

CH-

C1

2yC°-°H

F,C-</ M-O-r S)-F 25-30;

117-119/0,45 Torr

Cl F

" y-CO-OH 70-80; 114 64

12

// \\ NO,

NO,

80-90; 60

82-83/15 Torr

13

/CH3

o°-c

CH-

F 80-100; 65

83-84/0,1 Torr s

Claims

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2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung aromatischer Fluorverbindungen der Formel (I)

(I)

in welcher

R für Alkyl, Alkoxy, Halogen, Amino, Acylamido, Carboxy, Benzyloxy oder Aryloxy, wobei der Benzyl- bzw. Arylrest gegebenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Alkyl, Alkoxy, Nitro, Halogen und/oder Ha-logenalkyl substituiert sein kann,

R1 für Alkyl und/oder Halogen und n für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 stehen, aus N-Aryl-N',N'-dialkyl-triazenen der Formel

'/ \-N=N-N (Alkyl) 9 (II)

R

1

n in welcher

R, R1 und n die oben angegebene Bedeutung haben und Alkyl für Niederalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, dadurch gekennzeichnet^ dass man unter Verwendung eines 5 bis 25fachen molaren Überschusses wasserfreier Flusssäure bei Temperaturen zwischen—20 und +150 °C arbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man unter Stickstoff bei Normaldruck oder unter erhöhtem Druck arbeitet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Lösungsmittel bei erhöhtem Druck und einer Temperatur, die über dem Siedepunkt von Fluorwasserstoffsäure liegt, gearbeitet wird.

trierter Flusssäure umsetzt [vergleiche O. Wallach, Annalen der Chemie 235 (1886) Seite 255-271], z.B. wurde Phenyldi-azopiperidid mit konzentrierter wässriger Flusssäure umgesetzt und man erhielt nach dem Erwärmen des Gemisches s unter Stickstoffabspaltung Fluorbenzol und Piperidinium-fluorid. Auch dieses Verfahren weist jedoch die bereits weiter oben beim technisch durchgeführten Verfahren aufgezeigten Nachteile auf, schlechte Ausbeuten, Verunreinigung der Verfahrensprodukte vor allem durch Phenole. Darüber hinaus io treten beim Arbeiten mit wässrig-konzentrierter Flusssäure Korrosionsprobleme auf.

Es besteht daher ein grosses Interesse an einem Verfahren, das keines dieser Mängel besitzt und die Produkte nicht nur in guten Ausbeuten sondern auch in hoher Reinheit lie-15 fert.

Es wurde nun gefunden, dass aromatische Fluorverbindungen der Formel _

20

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