CZ281994A3

CZ281994A3 - Process for preparing alkyl esters of high purity and yields from fluorobenzoic acid

Info

Publication number: CZ281994A3
Application number: CZ942819A
Authority: CZ
Inventors: Robert Dr Cosmo; Wolfgang Dr Tronich
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 1995-10-18
Also published as: CZ288836B6; DE4339208A1; DE59404088D1; EP0653414B1; CZ282094A3; JPH07206777A; US5446190A; EP0653414A1

Description

Způsob výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové s vysokou čistotou a výtěžky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové, cenných meziproduktů pro výrobu farmaceutických prostředků a prostředků pro ochranu rostlin, s vysokou čistotou a výbornými výtěžky.

Dosavadní stav techniky

Alkylestery kyseliny fluorbenzoové vzorce

ve kterém značí R alkylovou skupinu, jsou důležité meziprodukty pro výrobu farmaceutik a ochranných prostředků pro rostliny.

V literatuře jsou popsané některé způsoby výroby takovýchto esterů. Tak se například získá ethylester a methylester kyseliny 3-fluorbenzoové ze stříbrné soli kyseliny (Paterno a kol., Gazz. Chitn. Ital. 12, 90). Tento způsob je ale vzhledem k použití drahé stříbrné soli vhodný nanejvýše

- 2 pro výrobu množství v laboratorním měřítku.

Ethylester kyseliny 4-fluorbenzoové a odpovídající methylester vznikají při reakci kyseliny 4-fluorbenzoové š ethylalkoholem, popřípadě methylalkoholem za zavádění plynného chlorovodíku (Schmitt a kol,, J. Prakt. Chem. 1 (2), 400 ; Bacon a kol., J. Org. Chem. 3, 281 (1938)'; Bovden a kol., H. Chem. Soc. 1940, 1249) . Tato reakce poskytuje při dlouhých reakčních dobách pouze malé výtěžky a je kromě toho nevýhodná vzhledem k jako vedlejší reakce probíhající tvorbě alkylhalogenidů. reakcí plynného chlorovodíku s alkoholy (viz příklad 1) .

Ethylester a methylester kyseliny 2-fluorbenzoové a

4-fluorbenzoové se dále získají zahříváním 2-methoxykarbo-\ nylfenyldiazoniumtetrafluorborátu, popřípadě 4-methoxykarbonylfenyldiazoniumtetraf luorborátu (Bergmann a kol., Chem. Ber. 64, 1455 (1931) ; Schieraann a kol., Org. Synth. Coli. Vol. II, 299 (1943) ; Jap. pat. spis' 05039233) . Vzhledem k tomu, že je možno zde potřebné výchozí látky získat pouze s vysokými náklady, nejsou tyto reakce technicky snadno proveditelné a poskytují kromě toho většinou pouze nízké výtěžky.

/3

Pouze laboratorně vhodnou variantou této reakce je reakčiT ethylKitř'Ít’j.^_ s'“ethylhexafluorsil-iká-tem -kyseliny----------------4-aminobenzoové (Viley a kol., J. Am. Chem. Soc. 71, 1563 *1 (1949)) a reakce methylesteru kyseliny 2-aminobenzoové s íí nitrosoniumtetrafiuorborátem (Milner a kol. , Synth. Cominun.

(1), 73 (1992)) .

Methylester kyseliny 4-fluorbenzoové se může také vyrobit palladiem katalysovanou alkoxykarbonylací 4-jodfluorbenzenu, který je však dostupný pouze za technicky neakceptovatelnou cenu (Carpentier a kol., Tetrahedron Lett. 32 (36), 4705 (1991)). Při tom se získá ale jako vedlejší produkt 9 % methylesteru kyseliny 4-methoxybenzoové. Variantou této reakce jsou reakce 4-jodfluorbenzenu s ethylalkoholem a oxidem uhelnatým na zeolitových katalysátorech nebo za katalysy palladiem, které však poskytují pouze 62% , popřípadě 76% výtěžky (JP 04046139 ; JP 03197441) , jakož i reakce 4-fluorbrombenzenu s methyljodídem a oxidem uhelnatým na kobaltových katalysátorech (Itoh a kol., Nol. Catal. 48 (1), 11 (1988)).

Pouze pro laboratorní měřítko vhodné methody výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové jsou elektrochemické redukce esterů kyseliny 2,6-difluorbenzoové (Hebri a kol., Synth. Commun. 21 (22), 2377 (1991)) a anodická oxidace kyseliny 2-(4-fluorbenzoát) octové (4-F-C6H4CQOCH2COOH) (Thomas a kol., Chem. Ber. 118 (7), 2777 (1985)).

V literatuře jsou dále popsané způsoby výroby alkylesterů kyseliny 4-fluorbenzoové reakcí odpovídajících chloridů kyseliny fluorbenzoové s alkoholy (FR 2541282 ; Smith a kol., J. Am. Chem. Soc. 79. 875 (1957) ; Sprart a kol., Anal. Chem. 56 (12), 2038 (1934)). Při této reakci se však jako vedlejší reakce vyskytuje tv/ :a alkylchloridů (' příklad 1) , což snižuje výt.žky a vede k ekolczřcky n_Ltjatelným odpadním plynům. krčně toho probíhá tato reakce často pomalu a vyžaduje vyšší teploty, které ještě zvýhodňují tvorbu alkylchloridů. Použití aminů ve formě rozpouštědel jako katalysátorů, jak je popsáno v této literatuře, urychluje sice reakci, je však vzhledem ke tvorbě aminhydro chloridů z aminů a vznikající kyseliny chlorovodíkové technicky nevhodné. Hydrochlorídy se musejí totiž nákladné regenerovat na volné aminy. Kromě toho je potom kvalita produktu tak špatná, že je nutné nákladné deštilativní zpracování (viz příklad 2) .

Vzhledem k uvedenému je tedy potřebné vypracovat nový způsob výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové, který by neměl popsané nevýhody, který by vycházel z lehce dostupných surovin, požadované sloučeniny by se získávaly ve vysokých výtěžcích a způsob by se dal technicky realisovat bez vysokých nákladů.

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu tedy je způsob výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové obecného vzorce I

(I) ve kterém

R-- značí-aikylovou skupinu -a----------------------—........F_n značí 1 až 4 atomy fluoru, které jsou nezávisle na sobě vázané na aromatickém kruhu, l

jehož podstata spočívá v tom, že se nechá reagovat fluorbenzoylchlorid obecného vzorce II

(li) ve kterém má F_n výše uvedený význam, s alespoň, stechiometrickým množstvím alkoholátu alkalického kovu vzorce

R - OM ve kterém má R výše uvedený význam a M značí alkalický í kov ze skupiny zahrnující lithium, sodík a draslík, *· ,-S v odpovídajícím alkoholu R - OH při teplotě v rozmezí

-10 °C až 150 °C , rozpouštědlo se potom popřípadě oddestiluje a vytvořený chlorid alkalického kovu se oddělí zpracováním s vodou nebo filtrací.

Reakce s účelně provádí tak, že se pro jeden mol reagovaného chloridu kyseliny použije 1,0 až 5,0 mol, obzvláště 1,0 až 3,0 mol , výhodně 1,0 až 1,5 mol alkoholátu.

Tento se výhodně předloží v takovém mrožství odpovídaj íczíio alkoholu^’aby“ obsah”alkohoiátu“ v roz toku—by-l—v—rozmezí--l-až_.-------— % , obzvláště 10 až 50 % , výhooně 20 až 40 % . Chlorid kyseliny se přikapává za případného chlazení při teplotě v rozmezí -10 °C až teplota varu použitého alkoholu, obzvláště 10 °C až teplota varu použitého alkoholu. Potom se reakční směs dále míchá při teplotě v rozmezí -10 °C až teplota varu reakční směsi pod zpětným chladičem, obzvláště v rozmezí 10 °C až teplota varu pod zpětným chladičem, vý

(Η) ve kterém má F_n výše uvedený význam, s alespoň stechiometrickým množstvím alkoholátu alkalického kovu vzorce

R - QM ve kterém má R výše uvedený význam a M značí alkalický kov ze skupiny zahrnující lithium, sodík a draslík, v odpovídajícím alkoholu R - OH při teplotě v rozmezí -10 °C až 150 °C , rozpouštědlo se potom popřípadě oddestiluje a vytvořený chlorid alkalického kovu se oddělí zpracováním s vodou nebo filtrací.

Reakce s účelně provádí tak, že se pro jeden mol reagovaného chloridu kyseliny použije 1,0 až 5,0 rol, obzvláště 1,0 až 3,0 mol , výhodně 1,0 až 1,5 mol alkoholátu. Tento se výhodné předloží v Takovém mrožství odpcvídajíc:uo alkoholu, aby obsah alkoholátu v roz^-cku byl v rozmezí 1 až 60 % , obzvláště 10 až 50 % , výhocně 20 až 40 % . Chlorid kyseliny se přikapává za případného chlazení při teplotě v rozmezí -10 °C až teplota varu použitého alkoholu, obzvláště 10 °C až teplota varu použitého alkoholu. Potom se reakční směs dále míchá při teplotě v rozmezí -10 °C až teplota varu reakční směsi pod zpětným chladičem, obzvláště v rozmezí 10 °C až teplota varu pod zpětným chladičem, vývídajících fluortoluenu a následujícím zmýdelněním.

Příklad 1 (srovnávací)

Reakce alkoholů s 3-fluorbenzoylchloridem

a) 600,0 g (3,78 mol) 3-fluorbenzoylchloridu se předloží při teplotě místnosti. V průběhu 3 hodin se přikape 130,0 g (4,06 mol) methylalkoholu, přičemž se teplota udržuje chlazením na 30 °C , Po asi 15 minutách nastane vyvíjení chlorovodíku. Během dávkování se v odpadních plynech zjistí pomocí plynové chromatografie > 10 % objemových methylchloridu. Po ukončení dávkování se reakční směs míchá ještě po dobu 15 minut při teplotě 30 °C a potom k dosažení úplné přeměny ještě po dobu 30 minut za varu pod zpětným chladičem. Potom se přebytečný methylalkohol a rozpuštěná kyselina chlorovodíková oddestilují.

Výtěžek : 537,1 g (3,48 mol) methylesteru kyseliny 3-fluorbenzoové (92,2 % teorie) .

t

b)	638,0 g (4,02	mol)	3-fluorbenzoylchlor
	ží při teplotě	místnosti.	V průběhu 2 ;
	kape 195,0 g	(4,22	mol)	ethylalkoholu
	teplota zvýší na 52	°C .	řo asi id ni:

vyvíjení chlorovodíku. Eéhem dávkování se v odpadních plynech zjistí pomoci plynové chromatograf ie > 0.5 objemových ethylchloridu. Po ukončení dávkování se reakční směs míchá po dobu 12 hodin při teplotě 55 °C bez toho, že by se dosáhlo úplné přeměny na chlorid kyseliny. Po dalších 2 hodinách při teplotě 95 °C je přeměna kvantitativní. Potom se přebytečný ethylalkohol a chlorovodík oddestilují ve vakuu.

?

t

Výtěžek : 642,1 g (3,82 mol) ethylesteru kyseliny ;

3-fluorbenzoové (95 % teorie) .

c) V dalších pokusech se předloží methylalkohol, popřípadě ethylalkohol a dávkuje se chlorid kyseliny, mění se teploty a doby, přičemž se vždy pozoruje tvorba methylchloridu, popřípadě ethylchlóridú. Výtěžky se nezlepší.

Příklad 2 (srovnávací)

Reakce za přítomnosti tributylarainu

Při teplotě místnosti se předloží 112,0 g (3,5 mol) methylalkoholu a 583,0 g (3,15 mol) tri-n-butylaminu.

Během 2 hodin se při teplotě místnosti přikape 500,0 g (3,15 mol) 3-fluorbenzoylchloridu, přičemž není pozorován vývin žádného plynu. Po ukončení dávkování se reakční směs míchá po dobu 20 minut při teplotě 80 °C . Po této době je přeměna kvantitativní. Směs se zředí 1500 ml vody a 100 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové, organická fáze se oddělí a promyje se 100 ml vody do neutrální reakce.

Výtěžek : 468,2 g surového methylesteru kyseliny 3-fluorbenzoové (82 % teorie) o čistotě 91,5 % a obsahu tributylarainu 6,4%.

........Zálkálisováňíravodné fáze”a následujícím' oddělením fází se získá zpět 600 g vodného tributylaminu, který se 7.

však musí pro další pokusy ještě vysušit.

' ' ί

Příklad 3

Reakce methylátu sodného s 3-fluorbenzoylchloridem

I *

a) Při teplotě místnosti se předloží 1427 g (7,66 mol)

29% roztoku ethanolátu sodného v methylalkoholu a během 3 hodin, se přikape 1200 g (7,56 mol) 3-fluorbenzoylchloridu, přičemž se teplota udržuje chlazením na teplotě místnosti. Tvoří se při tom suspense bezbarvých krystalů. Není pozorována tvorba žádných odpadních plynů. Obsah methylchloridu v plynovém prostoru v baňce je hluboko pod 0,1 % objemových. Reakční směs se míchá po dobu 30 minut při teplotě místnosti, přičemž po této době je přeměna kvantitativní.

Potom se přebytečný methylalkohol za normálního tlaku oddestiluje a získaný zbytek se smísí s 1500 g vody.

Organická fáze produktu se oddělí.

Výtěžek : 1131 g (7,33 mol) methylesteru kyseliny 3-fluorbenzoové (97 % teorie)

Čistota : 99,9 % (plynová chromatografie, organické součásti)

Obsah vody : 0,5%.

b) Analogický experiment při teplotě varu pod zpětným chladičem dává stejné výsledky.

Příklady 4 až 9

Další reakce

Analogicky jako je popsáno v příkladě 3a) se provádějí následující reakce :

Příklad 4

Reakce 3-fluorbenzoylchloridu s ethanolátem sodným v ethylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 97 % teo10 rie při čistotě 99,8 96 (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,4 % ,

Příklad. 5

Reakce 3-fluorbenzoylchloridu s n-propanolátem sodným v n-propylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 97 % teorie při čistotě 99,8 96 (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,5 96 .

Příkladfi

Reakce 3-fluorbenzoylchloridu s isopropanolátem sodným v isopropylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 96 96 teorie při čistotě 99,7 96 (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,5 96 .

Příklad 7

Reakce 3-fluorbenzoylchloridu s methanolátera sodným v methylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 97 96 teorie při čistotě 99,8 96 (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,4 96 . :

Příklad8

Reakce 3-fluorbenzoylchloridu s methanoiátem sodným v methylalkoholu se provede analogicky jako je popsáno v příkladě 3a) , přičemž se před odstraněním přebytečného alkoholu odfiltruje chlorid sodný. Po oddělení alkoholu se získá produkt o stejné kvalitě při stejném výtěžku.

Příklad 9

Reakce 2,6-difluorbenzoylchloridu s methanolátem sodným v methylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 94 % teorie při čistotě 99,7 % (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,5 % .

Příklad 10

Reakce 2,4-difluorbenzoylchloridu s methanolátem sodným v methylalkoholu podle příkladu 3a) dává výtěžek 96 % teorie při čistotě 99,5 % (plynová chromatografie) , obsah vody je 0,6% .

Claims

PATE NT O V É NÁROKY

1. Způsob výroby alkylesterů kyseliny fluorbenzoové obecného vzorce I vě kterém

R značí alkylovou skupinu a

F_n značí 1 až 4 atomy fluoru, které jsou nezávisle na sobe vázané na aromatickém kruhu, vyznačující se tím, že se nechá reagovat fluorbenzoýlchlořid obecného vzorce II ve kterém má F_n výše uvedený význam, s alespoň Stechiometrickým množstvím alkoholátu alkalického kovu vzorce

R - OM ve kterém má R výše uvedený význam a M značí alkalický kov ze skupiny zahrnující lithium, sodík a draslík, v odpovídajícím alkoholu R - OH při teplotě v rozmezí

A

-10 °C až 150 *°C , rozpouštědlo se potom popřípadě oddestiluje a vytvořený chlorid alkalického kovu se oddělí zpracováním s vodou nebo filtrací.
2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že se nechají reagovat uvedené výchozí sloučeniny za vzniku sloučeniny obecného vzorce I , ve kterém značí R methylovou skupinu, ethylovou skupinu, n-propylovou skupinu nebo isopropylovou skupinu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se nechaj í reagovat uvedené výchozí sloučeniny za vzniku sloučeniny obecného vzorce I , ve kterém značí F_n 1 až 2 atomy fluoru.
4. Způsob podle alespcň jednoho z nároků 1 až 3 , vyznačující se tím, že se předloží alkoholát alkalického kovu vzorce ROM v alkoholu vzorce ’ H, ve kterých mají R a M výše uvedený význam a přikape se chlorid kyseliny při teplotě v rozmezí -10 ~C až teplota varu alkoholu, obzvláště v rozmezí 10 °C až teplota varu alkoholu.
5. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4 , vyznačující se tím, že koncentrace alkoholátu alkalického kovu v alkoholu činí 1 až 60 % hmotnost14 nich, obzvlášxě 10 až 50 % hraoxnosxních, výhodně 20 až 40 % hmoxnosxních.
6. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 5 , vyznačující se X í π , že se pro jeden mol chloridu kyseliny použije 1,0 až 5,0 mol, obzvlášxě 1,0 áž

3,0 Ίήοΐ, “výhodně 1,0 až 17,5' mol, alkoholáxu.
7. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 6 , ''j vyznačující se xím.žesě reakční směs f dodaxečně míchá při xeploxě v rozmezí -10 °C až xeploxa varu alkoholu, obzvlášxě v rozmezí 10 °C až xeploxa varu alkoholu, výhodně v rozmezí 10 až 40 °C .
8. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 7 , vyznačující se Xíra.žese rakční směs pro zpracování zředí vodou a produkx se isoluje oddělením fází.
9. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 8 , vyznačující se x í m že se před přídavkem vody přebyxečný alkohol oddesxiluje.
10. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 6 , vyznačující se x í m , že se produkx isoluje odfilxrováním soli alkalického kovu a následujícím desxilativhíia odstraněním alkoholu^ .......