CZ289298A3

CZ289298A3 - Způsob výroby pentafluorpentanolu

Info

Publication number: CZ289298A3
Application number: CZ982892A
Authority: CZ
Inventors: Michael-Harold Dr. Rock; Albrecht Dr. Marhold
Original assignee: Bayer Aktiengesellschaft
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 1999-05-12
Also published as: US6002053A; HUP9802054A3; CA2247609A1; EP0909749A1; HUP9802054A2; JPH11180914A; IL126184A0; HU9802054D0; IL126184A; EP0909749B1

Description

(57) Anotace:

Způsob spočívá v tom, že se nejprve za přítomnosti radikálového iniciátoru, kterým je například směs dithioničitanu a hydrogenuhličitanu a který je prostý acylových skupin perfluorethyljodid aduje na allylalkohol. Takto získaný 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-lpentanol se potom zá přítomnosti katalyzátoru, který je oxid platičitý, palladium nebo Ranexův nikl, prostředku vázajícího kyseliny a zřetíovacího činidla hydrogenolyticky dehalogenuje.

Způsob výroby pentafluorpentanolu ·*· * t

|.

Oblast techniky

Vynález se týká zlepšeného způsobu výroby 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu z perfluoréthyljodidu.

Dosavadní stav techniky . 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanol je cenný meziprodukt pro výrobu farmaceuticky účinných látek (viz například DE-A 41 32 182 a Tetrahedron Lett. 35, 9141 (1994)).

Z literatury jsou známé tří způsoby výroby 4,4,5,5,5-pentafluor-1-pentanolu.

Dva vycházejí z perfluorethyljodidu a propargylalkoholu. Podle jednoho (Tetrahedron Lett. ,35, 9141 (1944)) vede radikálová addice, iniciovaná směsí dithioničnanu sodného a hydrogenuhličitanu sodného, v dobrém výtěžku k 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-2-penten-1-olu. Ve druhém kroku se tato sloučenina opět v dobrém výtěžku katalyticky současně hydrogenuje a dehalogenuje vodíkem za přítomnosti dvou ekvivalentů triethylaminu a oxidu platičitého. Výraznou nevýhodou tohoto způsobu je však potřebné množství drahého oxidu platičitého (2,5 g pro méně než 30 g produktu).

Podle dalšího způsobu (DE-Á 41 32 182 a VO 93/13123) se provádí ultrazvukem urychlovaná addice přes perfluoralkylkuprát, získaný za přítomnosti zinku a jodidu mědného; na

* · · * · · ·· • · · ·· » ··« • · ·

4,4,5,5,5-pentafluor-2-penten-l-ol, jak je popsáno v J. Am. Chem. Soc. 107. 5186 (1985). Na toto navazuje katalytická hydrogenace za použiti oxidu platičitého (DE-A 41 32 182) nebo Raneyova niklu (VO 93/13123) jako katalysátoru. Zatímco se zde vyskytuje pouze 5 % množství katalysátoru ve srovnání s výše uvedenou dehalogenisační hydrogenací, jsou zde horší výtěžky v prvním reakčním kroku, pouze 46 % teorie a je zde nevýhodná technicky nákladná potřeba ultrazvuku .

Dále je třeba mít u obou postupů na zřeteli nebezpečí vazbou acetylenu v propargylalkoholu, obzvláště při lokálně se vyskytujících vysokých teplotách při ozařovárií ultrazvukem .

Třetí způsob je troj stupňový a vychází rovněž z perfluorethyljodidu (Acta Chem. Scand. 47, 380 (1993)). RaJ í dikálová addice na allylacetát, iniciovaná 2,2-azo-bis-isobutyronitrilem (AIBN) , dává 5-acetoxý-4-jod-1,1,1,2,2-pentafluorpentan, který se radikálově dehalogenuje pomocí tríbutylcíhhydridu^ Získaný 5-acetoxy-l,1,1,2,2-pentafluorpentan se v navazujícím kroku zmýdelní louhem. Nevýhodou při tomto způsobu je velký počet reakčních kroků a těžko kontrolovatelná a tím i v technickém měřítku prakticky neproveditelná reakce s tributylcínhydridem.

Konečně j e také známé, že se může nechat reagovat pentafluorethyljodid s allylalkoholem za přítomnosti benzylperoxidu (J. Org. Chem. 26, 2089 (1981)) . Výtěžek činí i při čtrnáctidenní reakční době pouze 55 % teorie.

Komerčně je dostupný pouze 4,4,5,5,5-pentafluor-1-pentanol, který má čistotu asi 95 % . Pro výrobu účin3 ných látek není takováto čistota dostačuj ící.

• · · V AAA

A · I • A A A ♦ A A A A A • A A A

A· A * A A

Podstata vynálezu

Nyní byl vypracován způsob výroby 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu z perfluorethyljodidu, jehož podstata spočívá v tom, že se nejprve (addu jetperfluorethyljodid za ý Ή 3 ‘2.

přítomnosti acylových skupin prostého radikálového iniciátoruffía allylalkohol a potom se takto získaný 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-1-pentano1 hydrogenolyticky dehalogenuje za přítomnosti katalysátoru, prostředku vázajícího kyseliny a zřeďovacího činidla.

Výchozí chemikálie perfluorethyljodid a allylalkohol, potřebné pro způsob podle předloženého vynálezu, jsou komerčně dostupné.

Radikálové iniciátory, prosté acylových skupin, jsou například směsi dithioničnanu a hydrogenuhličitanu, di-térc.-butylperoxid, nitril kyseliny 2,2-azo-bis-ísomáselné (AIBN) nebo světlo, například světlo vysokotlaké rtuťové výbojky nebo lampy s wolframovým vláknem. Přicházejí v úvahu také jako radikálové iniciátory, prosté acylových skupin, komplexní kovové sloučeniny, například takové, které obsahují jeden nebo více centrálních atomů ze skupiny přechodových kovů, obzvláště ze skupiny železa, kobaltu a niklu a dienylové a/nebo karbonylové ligandy. Výhodný je systém dithioničnan sodný/hydrogenuhličitan sodný a dimerní kovová sloučenina cyklopentandienylželezodikarbonyl [Cp(CÓ)₂Fe]2 ·

Směsi dithioničnan/hydrogenuhličitan mohou pro jeden • · · «·«?·« * · · ··· ···· · * · « · * · -ý ·· ·* ·· ·♦ . ·' : $ · ϊί . -ť ' a mol dithioničnanu obsahovat 0,5 až 2 mol hydrogenuhličitanu. Výhodně je tento poměr 1 : 0,7 až 1 : 1,5 . Například se může použít tolik směsi dithioničnan/hydrogenuhličitan nebo komplexních kovových sloučenin, že pro jeden mol perfluorethyljodidu přísluší 1 až 5 mol, výhodně 1,1 až 3 mol, dithioničnanu.

Organické radikálové iniciátory, prosté acylových skupin, se mohou použít také v nepatrných množstvích, například 0,01 až 0,5 mol, obzvláště 0,05 až 0,2. mol, pro jeden mol perfluorethyljodidu.

Ad^dice se může provádět za přítomnosti nebo nepřítomnosti zřeďovaciho činidla. Při použití směsi dithioničnanu a hydrogenuhličitanu je výhodné používat vodu nebo Směsi ve. vodě rozpustných organických rozpouštědel s vodou (obsah vody je.výhodně alespoň 30 % objemových). Při použití organických radikálových iniciátorů, prostých acylových skupin, světla nebo komplexních kovových sloučenin, se mohou výhodně použít organická, například s vodou nemísitelná nebo mísitelná rozpouštědla, nebo se také může pracovat bez zřeďovadel. Jako s vodou mísitelná rozpouštědla přicházejí například v úvahu nitrily, jako je acetonitril, propionitril, n-butyronitril nebo isůbutyronitril a alkoholy, jako je methylalkohol, ethylalkohol, n-propylalkohol, isopropylalkohol, n-butylalkohol, isobutylalkohol, sek.-butylalkohol, terč.-butylalkohol, ethandiol, propan-1,2-diol, ethoxyethanol, methoxyethanol, diethylenglykolmonomethylester a diethylenglykolmonoethylester. Výhodné jsou směsi acetonitril/voda. Pro jeden mol pentafluorethyljodidu se může například použit 50 ml až 3 1 zřeďovaciho činidla.

Při ad/fici se může teplota pohybovat v širokém rozΦ 99 ♦

« «

£.

’’S £

ůi • · · * «·» * ·** · mezí. Výhodně se pracuje při použití směsí dithioničnanu a hydrogenuhličitanu při teplotě v rozmezí -50 °C až 25 °C, obzvláště výhodně -20 °C až 25 °C . Pří tom se pracuje obvykle za normálního tlaku. Je ale také možné pracovat za sníženého nebo zvýšeného tlaku. Při použiti jiných radikálových iniciátorů je možno případně volit jiné teploty. ale třeba v každém případě dbát na to, aby se z radikálového iniciátoru dostatečně tvořily radikály.

Pentafluorethyljodid a allylalkohol se mohou použít například v molárním poměru 1 : 0,7 až 1 : 20 . Výhodně činí tento poměr .1:0,9 až 1:2.

Po ukončení adjíice se může reakční směs zpracovat například extrakcí s vhodným rozpouštědlem. Vhodnými rozpouštědly jsou pro to například ethylester kyseliny octové a methyl-terč.-butylether. Do reakční směsi se může přidat také voda a za sníženého tlaku odtahovat lehce těkavé součásti .

Jako katalyzátor pro druhý reakční krok, hydrogenolytickou dehalogenaci, se mohou použít například heterogenní hydrogenačni katalyzátory, jako je oxid platičitý, palladium na uhlí nebo Raneýův nikl. Výhodně se používá palladium na uhlí s obsahem 2 až 10 % hmotnostníchpalladia. Množství katalyzátoru se může pohybovat v širokém rozmezí. Například se může použít 0,001 až 1 % hmotnostní , výhodně 0,01 až 0,1 % hmotnostních katalyzátoru (počítáno jako kov), vztaženo na 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanol.

Jako Činidla vázající kyseliny pro hydrogenolytickou dehalogenaci přicházejí v úvahu například anorganické a organické base. Příkladně je možno uvést hydrogenuhličita• · · ·

Λ • · · • ··· • · ·· • *·· · * • · · ·♦ ·· ny, jako je hydrogenuhličitan sodný a draselný, primární, sekundární a terciární aminy, jako je methylamin, dimethylamin, ethylamin, diethylamin, trimethylamin, triethylamin, tributylamin, Ν,Ν-dimethylanilin, Ν,Ν-dimethylbenzylamin, pyridin, N-methylpyridin, N-methylmorfolin, N,N-dimethylaminopyridin, diazabicyklooktan (DABCO), diazabicyklononen (DBN) a diázabicykloundecen (DBU), nebo alkanolaminy, jako je methylolamin, dimethylolamin, trimethylolamin, ethanolamin, diethanolamin, triethanolamin a odpovídající alkanolaminy se 3 až 6 uhlíkovými atomy. Výhodně se používá triethylamin nebo monoalkanolaminy.

Jako zřeďovací činidla pro provádění hydrogenolytické dehalogenace podle předloženého vynálezu přichází v úvahu například voda, organická rozpouštědla a jejich libovolné směsi. Jako organická rozpouštědla je možno například uvést alifatické a alicyklické uhlovodíky, jako je petrolether, hexan, heptan, cyklohexan a methylcyklohexan, ethery, jako je diethylether, diisopropylether, methyl-terc.-butylether a methyl-terč.-amyiether, dioxan, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethan, 1,2-diethoxyethan, diethylenglykoldimethylether a anisol, estery, jako je methylacetát, ethylacetát á butylacetát a alkoholy, jako je methylalkohol, ethylalkohol, n-propylalkohol, isopropylalkohol, n-butylalkohol, isobutylalkohol, sek.-butylalkohol, terč.-butylalkohol, ethandiol, propan-1,2-diol, ethoxyethanol, methoxyethanol, diethylenglykolmonomethylether a diethyleňglykolmpnoethylether. Výhodný je methyl-terč.-butylether a ethylacetát, jakož 1 kombinace vody s alkanolaminy jako prostředky vázající vodu.

Při hydrogenolytické dehalogenaci se mohou reakční teploty pohybovat v širokém rozmezí. Může se pracovat naΊ ·

V

0 00 0·· 0

0

0 · 0 příklad při teplotě v rozmezí -20 °C až 100 °C , výhodně 0 °C až 50 °C . Tlak vodAi může být například 0,5 až 30 MPa, výhodně 2 až 10 MPa. Při použití obzvláště aktivních katalysátorů je také možné pracovat za tlaku v rozmezí 0,1 až 0,5 MPa. Během reakce se udržuje potřebný tlak vodíku popřípadě dodatečným dávkováním.

Pro jeden mol 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu se mohou použít například 0,9 až 2 ekvivalenty, výhodně 1 až 5 ekvivalentů prostředku vázajícího kyseliny a 100 až 1000 ml zřeďovacího činidla.

Podstatným znakem způsobu podle předloženého vynálezu je to, že se 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanol hydrogenuje za přítomnosti zřeďovacího činidla, katalysátorů a prostředku vázajícího kyseliny. Například se může k tomu předložit katalysátor, prostředek vázající kyseliny a zřeďovací činidlo pod vodíkovou atmosférou a k tomu dávkovat

4.4.5.5.5- pentafluor-2-jod-l-pentanol, jakož i vodík v míře spotřeby za udržování potřebného tlaku. Může se také předložit edukt, katalysátor, zřeďovací činidlo a prostředek vázající kyseliny a potom hydrogenovat natlakováním vodíkem.

4.4.5.5.5- pentafluor-+-pentanol se může takto získat ve vysokém výtěžku.

Zpracování se může například provádět přídavkem vody pro rozpuštění vzniklého jodidu ve formě soli a následující extrakcí produktu, popřípadě po odfiltrování hydrogenačního katalysátorů. Popřípadě je možno pro další čištění roztok surového produktu frakcionovaně destilovat.

Způsob podle předloženého vynálezu má řadu překvapivých výhod. Tak je zapotřebí hydrogenační katalysátor v obA A

A A

1*1 A

• · · Α·

A AAA A ·«· ₉ *

A A· A A · A

AA AA *· vyklém a ne v nesrovnatelně vysokém množství, postup poskytuje požadovaný produkt ve vysokých výtěžcích technicky jednoduchým způsobem, nevyžaduje manipulaci s chemikáliemi, které vzhledem ke své nebezpečnosti vyžadují zvláštní ohledy, vylučuje použití ultrazvuku a je proveditelný bez problémů ve větším měřítku. Především je překvapivé, že navázání pentafluorethyljodidu na allylalkohol podle předloženého vynálezu se podaří ve výtěžku přes 75 % . Kromě toho se může získat 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanol ve vyšší, pro další zpracování na účinné látky vhodných čistotách až 99,9 % . Je tedy 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanol podstatně lépe přístupný než dosud.

Příklady provedení vynálezu

Přikladl

Výroba 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu

440 g pentafluorethy1jodidu se za míchání při teplotě v rozmezí -10 °C až -5 °C přidá k roztoku 105 g allylalkoholu, 1800 ml acetonitrilu a 1400 ml vody. Potom se najednou přidá směs 335 g 95% dithioničnanu sodného a 170 g hydrogenuhličitanu sodného a reakční směs se za míchání udržuje při teplotě pod 0 °C . Po 60 minutách se nechá pomalu přejít na teplotu místnosti. Získaná suspense se vlije do 2000 ml vody a dvakrát se extrahuje vždy 750 ml ethylesteru kyseliny octové. Spojené organické fáze se vysuší a odpaří, přičemž se získá 430 g (80 % teorie)

4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu ve formě hnědé ole1 jovité látky. Podle plynové chromatografie má produkt 99% čistotu a bez dalšího čištění se může použít v postupu podle • ii • · · • ftftft ftftft • « · * • « ft ftftftft ftft ftft·· • · · · a • · i • · «· příkladu 3 .

Příklad 2

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 se nechá reagovat 130 g perfluorethyljodidu se 300 g allylalkoholu ve 380 ml vody za iniciace 100 g dithioničnanu sodného a 50 g hydrogenuhličitanu sodného. Získá se takto 97 g (61 % teorie) ‘4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu o 97% čistotě (plynová chromatografie).

Příklad 3

200 ml methylalkoholu se smísí se 240 g allylalkoholu, předloží se při teplotě 0 °C až 5 °C a přidá se 1000 g pentafluorethyljodidu. Potom se provádí přídavek 18,0 g dimerního cyklopentadienylželezodikarbonylu. reakční směs se nechá přejít na teplotu místnosti a při teplotě v rozmezí 23 °C až 26 °C se míchá po dobu 12 hodin. Zpětný chladič, pracující při teplotě -5 °C , zamezuje odpařování pentafluorethyljodidu. Pro zpracování se do reakční směsi přidá 80 g vody a potom se při 500 Pa odtáhnou lehce těkavé komponenty. Jako zbytek se získá 1120 g 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu, čistota činí 95 % (plynováchromatografie).

Příklad4

Výroba 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu

Do čtyřicetilitrového autoklávu se předloží '15 1 ethylesteru kyseliny octové, 4,5 1 triethylaminu a 100 g palladia na uhlí (5 % palladia) a tlak vodíku se nastaví • · · · * φ Φ ΦΦΦ • · ΦΦΦ φφφ φ φφφ · φ • · φφ φ φ φ · • ΦΦ φ φφ «φ ·φ φφ na 6,0 MPa. V průběhu 24 hodin se přidá 8,5 kg

4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu (získaného podle předpisu v příkladu 1) a při tom se udržuje tlak vodíku na 4,0 až 6,0 MPa. Po ukončení přídavku se reakčni směs míchá po dobu 2 odin. Reakce je potom podle analysy plynovou chromatografií ukončena. Po dekompresi se k reakčni směsi přidá 10 1 vody a katalysátor se odstraní filtrací. Filtrát se extrahuje ethylesterem kyseliny octové a spojené organické fáze se vysuší. Část rozpouštědla se odpaří snížením tlaku na 12 kPa a zbylá směs se destiluje za vakua. Takto se získá 4400 g (88 % teorie) 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu o čistotě 97 % (plynová chromatografie). Teplota varu produktu činí 134 °C až 135 °C za normálního tlaku.

Příklad 5

Analogicky jako je popsáno v příkladě 3 se předloží 1000 ml methyl-terč.-butyletheru, 270 ml triethylaminu a 100 g palladia na uhlí a pomocí vodíku se dehalogenuje 500 g 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-l-pentanolu pomocí vodíku. Získá se takto 217 g (75 % teorie) 4,4,5,5,5-pentafluor-1-pentanolu s čistotou 98 % (plynová chromatografie).

Příklad 6

Předloží se směs 180 ml ethanolaminu, 820 ml vody a 12 g palladia na uhlí (5 % palladia) a natlakuje se vodíkem na tlak 6,0 MPa . V průběhu 12 hodin se přidá +

600 g 4,4,5,5,5-pentaf luor-2-j,od-l-pentanolu (získaného podle příkladu 1). Teplota se udržuje na 30 °C a'tlak vodíku na 5,0 až 6,0 MPa . Po ukončení dávkování se reakčni směs míchá ještě po dobu 2 hodin a úplná konverse se • · ♦ ·

4 fcfcfc • 4 tfc fcfc* · * fc 4 ·

4« fcfc

'.á • 4 • · « · ··· 4 • fc kontroluje pomocí plynové, chromatografie. Za sníženého tlaku se z reakčni směsi oddestiluje 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanol společně s vodou. V destilátu se vytvoří dvě fáze. Organická fáze se oddělí, vodná fáze se extrahuje dichlormethaněm a extrakt se spojí s organickou fází. Spojené organické fáze se vysuší, rozpouštědlo se oddestiluje a produkt se čistí destilací. Získá se takto 237 g (88 % teorie) 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu s teplotou varu 130 °C při 101,3 kPa. Čistota je 99,9 % (plynová chromatografie).

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby 4,4,5,5,5-pentafluor-l-pentanolu z perfluorethylj odidu, vyznačující se tím, že se nejprve at^/uje perfluorethyljodid za přítomnosti acylových skupin prostého radikálového iniciátoru na allylalkohol a potom se takto získaný 4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-1-pentanol hydrogenolyticky dehalogenuje za přítomnosti katalysátoru, prostředku vázajícího kyseliny a zřeďovacího činidla.
2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že se jako radikálové iniciátory použijí směsi dithioničnanu a hydrogenuhličitanu, di-terc.-butylperoxid, nitril kyseliny 2,2-azo-bis-isomáselné (AIBN) , světlo nebo komplexy kovových sloučenin.
3. Způsob podle nároku 1 a 2 , vyznačující se tím, že se použijí směsi dithioničnanu a hydrogenuhličitanu, které pro jeden mol dithioničnanu obsahují 0,5 až 2 mol hydrogenuhličitanu a použije se tolik směsi dithioničnanu a hydrogenuhličitanu, že pro jeden mol perfluorethyljodidu připadá 1 až 5 mol dithioničnanu.
4. Způsob podle nároku 1 a 2 , vyznačující se tím, že se jako radikálové iniciátory použijí komplexy kovových sloučenin v množství 1 až 5 mol pro jeden mol perfluorethyljodidu.
5.

Způsob podle nároku 1 a 2 , • 4 4 4

4 44 4 * vyznačující se tím, že se použijí organické, acylových skupin prosté radikálové iniciátory v množ ství 0,01 až 0,5 mol pro jeden mol pentafluorethyljodidu.
6. Způsob podle nároků 1 až 5 , vyznačující se tím, že se addice provádí za přítomnosti zřeďovacího činidla.
7. Způsob podle nároků 1 až 6 , vyznačující se tím, že se addice provádí pomocí směsí dithioničnanu sodného a hydrogenuhličitanu sodného při teplotě v rozmezí -50 °C až 20 °C .

k.
8. Způsob podle nároků 1 až 7 , vyznačující se tím, že se pentafluorethyljodid a allylalkohol použijí v molárním poměru 1 : 0,7 až 1 : 20 .
9. Způsob podle nároků 1 až 8 , vyznačující se tím, že se jako katalysátor použije oxid platičitý, palladium na uhlí nebo Raneyův nikl.

I
10. Způsob podle nároků 1 až 9 , vyznačující se tím, že se jako prostředky vázající kyseliny použijí hydrogenuhličitany, primární, sekundární nebo terciární aminy nebo alkanolaminy a pracuje se za teploty, v rozmezí -20 °C až 100 °C .
11. Způsob podle nároků 1 až 10 , vyznačující se tím, že se pro jeden mol

4,4,5,5,5-pentafluor-2-jod-1-pentanolu použije 0,9 až 2 ekvivalenty prostředků vázajícího kyseliny a 100 až 1000 ml zřeďovacího činidla.