CS245198B1

CS245198B1 - Method of 3-fluoronitrobenzene preparation

Info

Publication number: CS245198B1
Application number: CS851311A
Authority: CS
Inventors: Jiri Jilek; Josef Pomykacek; Miroslav Protiva
Original assignee: Jiri Jilek; Josef Pomykacek; Miroslav Protiva
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS131185A1

Abstract

Řešení spadá do oboru syntézy základních aromatických meziproduktů. Jeho předmětem je způsob přípravy 3-fluornitrobenzenu, který je meziproduktem výroby psyohotropně účinných léčiv. Podstatou nového způsobu přípravy je diazotace 4-fluor-2-nitranilinu kyselinou nitrosylsírovou a redukce vzniklého 4-fluor-2-nitrobenzendiazoniumsulfátu kyselinou fosfornou. Tato redukce probíhá ve směsi zředěné kyseliny octové při 30 až 40 °C a žádaný produkt se isoluje destilací s vodní parou.The solution lies in the field of basic synthesis aromatic intermediates. His subject is a process for preparing 3-fluoronitrobenzene, which is an intermediate of the production psyohotropically drugs. The essence of the new way preparation is the diazotization of 4-fluoro-2-nitraniline nitrosylsulfuric acid and the reduction formed 4-fluoro-2-nitrobenzenediazonium sulfate hypophosphorous acid. This reduction is in progress in a mixture of dilute acetic acid at 30 to 40 ° C and the desired product is isolated by distillation with steam.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy 3-fluornitrobenzenu, který je meziproduktem výroby psychotropně účinných léčiv a jako takový má technickou důležitost.The invention relates to a process for the preparation of 3-fluoronitrobenzene, which is an intermediate product for the production of psychotropically active drugs and as such is of technical importance.

Literatura popisuje přípravu 3-fluornitrobenzenu téměř výhradně za použití 3-nitranillnu jako výchozí látky. Nejstarší literatura /Holleman A. F., Beekman, Rec. Trav. Chlm.The literature describes the preparation of 3-fluoronitrobenzene almost exclusively using 3-nitranillin as starting material. The Oldest Literature / Holleman A. F., Beekman, Rec. Trav. Chlm.

Pays-Bas 23, 235, 1904; Swarts F. , Chem. Zentralbl. 1913, II, 760/ popisuje přípravuPays-Bas 23,235,1904; Swarts F. Chem. Zentralbl. 1913, II, 760] describes preparation

3- fluornitrobenzenu diazotací 3-nitranilinu a vnášením roztoku 3-nitrobenzendiazoniumsulfátu do horké koncentrované fuorovodíkové kyseliny nebo přímo diazotací 3-nitranilinu v 70% fluorovodíkové kyselině a rozkladem diazoniové soli zahřátím.3-Fluoronitrobenzene by diazotizing 3-nitraniline and introducing a solution of 3-nitrobenzenediazonium sulfate into hot concentrated hydrofluoric acid or directly by diazotizing 3-nitraniline in 70% hydrofluoric acid and decomposing the diazonium salt by heating.

Metody jsou výtěžkově chudé a nutnost používání fluorovodíkové kyseliny je činí obtížnými z hlediska nároků na aparaturu i z hlediska exhalací. Pokrokem byla Schiemannova metoda, při které se předem připraví m-nitrobenzendiazoniumfluoroborát, který se termicky rozkládá v malých šaržích bud bez přísady /Wilkinson J. H., Finar I. L., J. Chem. Soc.The methods are poor in yield and the necessity of using hydrofluoric acid makes them difficult both in terms of apparatus requirements and in terms of exhalation. An advance was the Schiemann method in which m-nitrobenzenediazonium fluoroborate was prepared beforehand, which thermally decomposes in small batches of either unadditioned (Wilkinson, J. H., Finar, I. L., J. Chem. Soc.

1947, 759/, ve směsi s pískem /Schiemann G., Pillarsky R., Ber. Deut. Chem. Ges. 62,1947, 759], mixed with sand (Schiemann G., Pillarsky R., Ber. Deut. Chem. Ges. 62,

3035, 1929; Taft R. W. et al., J. Amer. Chem. Soc. 85, 709, 1963/ nebo ve směsi s minerálním olejem /Bergmann E. D., Bentov M., J. Org. Chem. 26, 1480, 1961/. Maximální uváděné výtěžky jsou 54 až 57 % a metoda je vhodná pro malé laboratorní měřítko.3035, 1929; Taft R.W. et al., J. Amer. Chem. Soc. 85, 709, 1963] or in a mixture with a mineral oil (Bergmann E. D., Bentov M., J. Org. Chem. 26, 1480 (1961)]. The maximum yields reported are 54-57% and the method is suitable for small laboratory scale.

Jediná preparativní metoda, která nevychází z 3-nitranilinu používá fluorodenitrace 1,3-dinitrobenzenu reakcí s fluoridem draselným v N-metyl-2-pyrrolidonu nebo hexametylfosfortriamidu při 180 °C /Bartoli G. et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans. I 1972, 2671/; uváděné výtěžky jsou 40 a 45 % a pro větší měřítko je metodu nutno považovat za nebezpečnou.The only preparative method not starting from 3-nitraniline uses the fluorodenitration of 1,3-dinitrobenzene by reaction with potassium fluoride in N-methyl-2-pyrrolidone or hexamethylphosphoric triamide at 180 ° C / Bartoli G. et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1972, 2671]; reported yields are 40 and 45% and for larger scale the method has to be considered dangerous.

Nyní bylo zjištěno, že 3-fluornitrobenzen lze připravit diazotací 4-fluor-2-nitranilinú a redukcí diazoniové soli kyselinou fosfornou /tj. metodou eliminace aminoskupiny/. Výchozí 4-fluor-2-nitranilin je dobře přístupný z nejlevnějšího fluoroaromátu, kterým je fluor benzen, v několika jednoduchých a výtěžkově vydatných stupních; lze vyjít též z komerčně přístupného 4-fluoranilinu /Bll.M., Chem. Ind. 1969, 108; Chem. Abstr. 70, 106 097, 1969/.It has now been found that 3-fluoro-nitrobenzene can be prepared by diazotizing 4-fluoro-2-nitraniline and reducing the diazonium salt with phosphoric acid / i. by the amino group elimination method. The starting 4-fluoro-2-nitraniline is readily accessible from the cheapest fluoroaromatic compound, fluorine benzene, in several simple and yield-rich steps; starting from commercially available 4-fluoroaniline (B.M., Chem. Chem. Indian. 1969, 108; Chem. Abstr. 70, 106, 097, 1969].

Celý postup je schůdný v technickém měřítku, je bezpečný a poskytuje relativně vysoké výtěžky /až 75 %/. Tento postup je předmětem tohoto vynálezu. Zdrojem kyseliny fosforné je fosforan sodný, který se používá ve formě monohydrátu. Redukce diazoniové soli kyselinou fosfornou probíhá podle reakce:The entire process is feasible on a technical scale, is safe and provides relatively high yields (up to 75%). This process is an object of the present invention. The source of phosphoric acid is sodium hypophosphite, which is used in the form of the monohydrate. The reduction of the diazonium salt with phosphoric acid proceeds according to the reaction:

ArN^X + H₃PO₂ + H₂0 ArH + H₃P0₃ + HX + N₂ ArN X ^ + H ₃ PO ₂ + H ₂ 0 + Ar H ₃ P0 ₃ + HX + N ₂

Pokud je X anion kyseliny sírové HSO^, je HX rovno H₂S0^ a jedinou plynnou zplodinou je dusík; postup je tedy - při nejmenším v této fázi - velmi příznivý i z hlediska životního prostředí. V dále uvedeném příkladu popsaný postup sestává ze tří fází: a/ z přípravy roztoku kyseliny nitrosylsírové, b/ z diazotace a c/ z redukce diazoniové soli a isolace produktu. Fáze a/ je známá a představuje pouze fázi přípravnou. Nové stupně jsou: diazotaceWhen X is the anion of sulfuric acid HSO 4, HX is equal to H ₂ SO 4 and the only gas is nitrogen; the procedure is therefore - at least at this stage - very environmentally friendly. The procedure described below consists of three phases: a) preparation of a nitrosylsulphuric acid solution, b) diazotation and c) reduction of the diazonium salt and isolation of the product. Phase a / is known and represents only a preparatory phase. The new stages are: diazotation

4- fluor-2-nitranilinu kyselinou nitrosylsírovou a redukce 4-fluor-2-nitrobenzendiazoniumsulfátu kyselinou fosfornou.4-fluoro-2-nitraniline with nitrosylsulfuric acid and reduction of 4-fluoro-2-nitrobenzenediazonium sulfate with phosphoric acid.

Do 570 g 98 až 99% kyseliny sírové /310 ml, 5,8 mol/, ochlazené na 5 °C, se za míchání po částech vnese 50 g dusitanu sodného /0,72 mol/.takovou rychlostí, aby teplota reakční směsi zůstala v rozmezí 5 až 10 °C. Tato operace si vyžádá přibližně 1 h. Potom se chladicí lázeň nahradí lázní s vodou a během 30 až 60 min se zvolna vyhřeje na vnitřní teplotu 70 °c, kdy vznikne čirý roztok. Pokud po této době není všechen dusitan rozpuštěn, doba zahřívání se prodlouží. Zahřívací lázeň se odstraní a v průběhu 1 h se teplota směsi sníží na teplotu místnosti. Tím je připraven roztok kyseliny nitrosylsírové.·To 570 g of 98 to 99% sulfuric acid (310 ml, 5.8 mol), cooled to 5 ° C, 50 g of sodium nitrite (0.72 mol) were added portionwise with stirring at such a rate that the temperature of the reaction mixture remained in the range of 5 to 10 ° C. This operation takes approximately 1 hour. The cooling bath is then replaced with a water bath and warmed slowly to an internal temperature of 70 [deg.] C. over 30 to 60 minutes to form a clear solution. If all of the nitrite is not dissolved after this time, the heating time is extended. Remove the heating bath and bring the temperature of the mixture to room temperature over 1 h. This produces a nitrosylsulphuric acid solution.

Tento roztok se dále ochladí směsí ledu a vody na přibližně 10 °C /vnější chlazení/ a za míchání se k němu během 1 h přikape roztok 90 g 4-fluor-2-nitranilinu /0,57 mol/ v 590 g kyseliny octové při udržování teploty směsi na 15 až 20 °C.This solution was further cooled with an ice / water mixture to approximately 10 ° C (external cooling) and a solution of 90 g 4-fluoro-2-nitraniline (0.57 mol) in 590 g acetic acid was added dropwise with stirring over 1 h. maintaining the temperature of the mixture at 15-20 ° C.

Při této teplotě se směs míchá další 3 h. Takto se získá roztok 4-fluor-2-nitrobenzendiazoniumsulfátu.The mixture was stirred at this temperature for an additional 3 h. This gave a solution of 4-fluoro-2-nitrobenzenediazonium sulfate.

Vedle se připraví roztok 320 g fosfornanu sodného NaH₂P0₂.H₂0 /3 mol/ v 600 ml vody, přidá se 150 g 94% kyseliny sírové a ochladí se lázní voda/led na 10 °C. Za intensivního míchání a stálého chlazení se během 20 až 25 min připustí roztok diazoniové sole, popsaný v předešlém odstavci. Teplota stoupne na přibližně 35 °C a směs pění unikajícím dusíkem.Next, prepare a solution of 320 g of sodium hypophosphite NaH ₂ PO ₂ .H ₂ O (3 mol) in 600 ml of water, add 150 g of 94% sulfuric acid and cool to 10 ° C with a water / ice bath. With vigorous stirring and constant cooling, the diazonium salt solution described in the previous paragraph is allowed to be added within 20-25 minutes. The temperature rises to about 35 ° C and the mixture foams with leaking nitrogen.

Míchá se ještě 2 h za vnějšího chlazení vodou a ledem, potom se ponechá v klidu přes noc bez chlazení. Reakční baňka se umístí na vodní lázeň, která se přivede k varu' a reakční směs se podrobí destilaci s vodní parou; jímá se celkém 3,5 1 kapaliny.Stir for 2 h with external cooling with water and ice, then leave to stand overnight without cooling. The reaction flask is placed on a boiling water bath and the reaction mixture is subjected to steam distillation; a total of 3.5 liters of liquid is collected.

Destilát, který obsahuje oddělenou olejovitou vrstvu, se ochladí na 5 °C, za míchání se zalkalisuje přikapáním roztoku 420 g hydroxidu sodného ve 420 ml vody a produkt se isoluje extrakcí chloroformem /celkem 700 ml rozděleno na tři díly/. Spojené extrakty se dekantací oddělí od zbytků vodné fáze a zfiltrují se. Chloroform se oddestiluje z vodní lázně, zbytky se odstraní za mírně sníženého tlaku /26 až 30 kPa/.The distillate containing the separated oily layer was cooled to 5 ° C, made alkaline by stirring dropwise with a solution of 420 g of sodium hydroxide in 420 ml of water, and the product was isolated by extraction with chloroform (total 700 ml divided into three parts). The combined extracts were separated from the aqueous phase by decantation and filtered. The chloroform was distilled off from the water bath, and the residues were removed under slightly reduced pressure (26-30 kPa).

Odpatek váží 65 g a podle analysy je to 92,5% 3-fluornitrobenzen, který lze případně použít k dalšímu zpracování. Jeho destilací se získá čistá látka vroucí při 76 až 78 °C/ /1,6 kPa, resp. 190 až 200 °C/100 kPa ve výtěžku 60 g /74 % teorie/. Získaný 3-fluornitrobenzen je světležlutá kapalina výrazně aromatického zápachu. Je téměř nerozpustná ve vodě, dobře rozpustná v eteru, chloroformu a benzenu.The residue weighs 65 g and, according to analysis, is 92.5% 3-fluoro-nitrobenzene, which may optionally be used for further processing. Distillation yields a pure substance boiling at 76-78 ° C (1.6 kPa). 190 DEG-200 DEG C. (100 kPa) in a yield of 60 g (74% of theory). The 3-fluoronitrobenzene obtained is a pale yellow liquid with a strongly aromatic odor. It is almost insoluble in water, soluble in ether, chloroform and benzene.

Claims

Process for the preparation of 3-fluoro-nitrobenzene characterized in that 4-fluoro-2-nitraniline is diazotized with a nitrosylsulphuric acid solution, the resulting 4-fluoro-2-nitrobenzenediazonium sulfate is reduced with phosphoric acid in a mixture of dilute sulfuric acid and acetic acid at 30 to 40 ° C. and the reaction product is isolated by steam distillation.