DD268699A1

DD268699A1 - Verfahren zur herstellung von triorganostannylbenzoesaeuren und ihren derivaten

Info

Publication number: DD268699A1
Application number: DD31289088A
Authority: DD
Inventors: Eckhart Nietzschmann; Alfred Tzschach; Joachim Heinicke; Uta Pape; Ulf Thust; Hans-Dieter Pfeiffer
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triorganostannylbenzoesaeuren und ihren Derivaten, die als Zwischenprodukte fuer Wirkstoffe und Polymerzusatzstoffe anwendbar sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfachen, generell anwendbaren und als Eintopfreaktion ausfuehrbaren Syntheseweg zu diesen Verbindungen zu entwickeln. Es wurde gefunden, dass man Halogenbenzoesaeure-triorganostannylester mit Natrium oder Magnesium in aprotischen Loesungsmitteln bei Temperaturen bis 150C in Triorganostannylbenzoate ueberfuehrt und diese anschliessend hydrolysiert oder mit Dialkylsulfaten, Alkylhalogeniden oder Organoelementhalogeniden zu carboxyfunktionellen Derivaten umsetzt.

Description

I II III

2. Verfahren nach Anspruch I, gekennzeichnet dadurch, daß die Triorganostannylbenzoate de^r allgemeinen Formel Il mit Dialkylsulfaten, Alkylhalogeniden sowie Organoelementhalogeniden im Sinne ein.Ci Eintopfrenktion in die carboxyfunktionellen Derivate überführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Lösungsmittel Ether, wie Diethylether, Dioxan, Tetrahydrofuran oder aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzen, Toluen oder Xylen sowie deron Mischungen verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß unter dem Einfluß von Ultraschallwellen während der Reaktion eine höhe-.e Ausbeute und Reaktionsgeschwindigkeit erzielt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triorganostannylbenzoesäuren und ihren Derivaten. Diese sind als Zwischenprodukte zur Bereitung von Wirkstoffen und Polymerhilfsstoffen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Triorganostannylbenzoesäuren durch Oxydation von o-Triphenylstannylbenzylalkohol mittels Kaliumpermanganat liefert Triphenylstannylbenzoesäure nur in mäßiger Ausbeute (H.Gilman, C. E. Arntzen; J. Crg. Chem. 15 [1950)994) und erfordert Litniumalkyls zur Herstellung der Ausgangsverbindungen. Durch die Anwendung metallorganischer Reaktionen wird ein weiterer Zugang ;:u Triorganostannylbenzoesäuren ermöglicht, indem p-Bromphanyl-triorganostannane in einer Grignardreaktion mit Magnesium umgesetzt werden, und die erhaltene Grignardverbindung mit Kohlendioxid in das Carboxylat sowie durch Hydrolyse in die Stannylbenzoesäure überführt wird (J. Chatt, A.A.Williams; J. Chem. Soc. f 1954]

Die Darstellung des Tributylstannylbenzoesäureethylesters ist auch durch Cycloaddition des schwierig zugänglichen Tributylstannylpropinsäureethylesters mit 1,3-Dienen in einer Druckreaktion möglich, jedoch nicht detailliert beschrieben

(B. Jousseaume; J. Chem. Soc. Chem. Comm. [1984) 1452).

Die Nachteile dieser Verfahren sind im schwierigen Zugang der Ausgangsverbindungen und in den komplizierten Reaktionsbedingungen zu sehen. Zudem erfordern die oben beschriebenen metallorganischen Synthesen teilweise die Anwendung von extrem luftempfindlichen und teuren Lithiumalkylen.

Es ist allgemein bekannt, daß Carbonylverbindungen, wie Carbonsäureester, mit metallorganischen Verbindungen, wie Magnesiumorganyleo, unter Reduktion reagieren. So erhält man bei der Umsetzung von o-Brombenzoesäureethylester mit Magnesium Triphenylcarbinol als Reaktionsprodukt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Triorganostannylbenzoesäuren ur d deren carboxyfunktionellen Derivate als Zwischenprodukte für Wirkstoffe und Polymerzusatzstoffe kostenkünstig herzustei en.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Triorganostannylbenzoesäuren und ihren Derivaten zu entwickeln, das allgemein anwendbar ist.

Es wurde gefunden, daß sich die gut zugänglichen Halogenbenzoesäure-triorganostannylester der allgemeinen Formel I mit Natrium oder Magnesium in aprotischen Lösungsmitteln b^i Temperaturen bis 150⁰C zu Triorganostannylbenzoate η der allgemeinen Formel Il gemäß Gleichung (1) umsetzen lassen. Nach Protolyse resultieren daraus die Triorganostannylbenzcesäuren und die Umsetzung mit Diölkylsulfaten bzw. Alkylhalogeniden sowie Organoelementhalogeniden führt im Sinne einer Eintopfreaktion gemäß Gleichung (2) zu den entsprechenden carboxyfunktionellen Derivaten der allgemeinen Formel III.

COOSnR₅ ^<^ ^COOM

2 M -* R' —U- +MX (1)

\^^ Si

II III

R = C-C₈ Alkyl, Aryl R' = H, Alkyl, Aryl

X = Cl,Br M «Na.VzMg E = H,Alkyl,SiR₃,SnR₃

In den allgemeinen Formeln I bis III steht R für einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder einen Arylrest, R' für Wasserstoff, Alkyl- oder Arylreste, M für Natrium bzw. Magnesium und X für ein Halogenatom. E entspricht einem Wasserstoffatpm, einer Alkylgruppe oder einer Organoelemontgruppe.

Die Umsetzung gemäß Gleichung (1) erfolgt zunächst unter Metall-Halogen-Austausch und im zweiten Schritt unter Umlagerung der Stannylgruppe in diese Position.

Für die Umsetzung der Halogenbenzoesäure-triorganostannylester mit dem Metall gemäß Gleichung (1) verwandet man letzteres in geringem Überschuß bezogen auf die äquivalente Menge Natrium oder Magnesium. Als Lösungsmittel eignen sich Ether, vorzugsweise Diethylether, Dioxan oder Tetrahydrofuran, sowie aromatische Kohlenwasserstoffe wie Banzen, Toluen und Xylen, aber auch deren Gemische. Es erwies sich als günstig, die Reaktion zunächst bei Temperaturen von 40°C bis 6O⁰C auszuführen und erst später das Reaktionsgemisch zum Rückfluß zu erhitzen.

Eine wesentliche Steigerung der Ausbeute und der Reaktionsgeschwindigkeit kann erzielt werden, wenn das Fleaktionsgemisch im Glaskolben Ultraschallwellen ausgesetzt ist, die man z. B. mit einem üblichen Ultraschallbad erzeugt.

Die nach der oben beschriebenen Umsetzung gemäß Gleichung (1) erhaltenen Triorganostannylbenzoate der allgemeinen Formol Il werden im Sinne einer Eintopfreaktion hydrolysiert oder mit Organoelementhalogeniden, insbesondere des Siliziums und Zinns, umgesetzt. Die Veresterung mit Dialkylsulfaten oder Alkylhalogeniden erfordert Reaktionszeiten von 3 bis 10 Stunden unter Rückflußbedingungen.

Bei der Umsetzung der Triorganostannylbenzoate sollte gegebenenfalls zunächst vom Niederschlag und unumgesetztem Natrium abfiltriert oder das Natrium durch Zugabe der erforderlichen Menge eines Alkohols zersetzt werden, um störende Nebenreaktionen zu vermeiden.

Zur Aufarbeitung wird über Kieselgur filtriert, im Falle hydrolysestabiler Produkte nach Zugabe von Eiswasser mit Ether oder einem anderen mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel extrahiert und nach Trocknung und Entfernen des Lösungsmittels destilliert oder umkristallisiert.

Die Umsetzung gemäß Gleichung (1) erfolgt unter Schutzgasatmosphäre. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß gegenüber den bekannten Methoden zur Herstellung von Triorganostannylbenzoesäuren von den leicht zugänglichen Chlor- und Brombenzoesäurestannylestern sowie von den gut verfügbaren Metallen Natrium und Magnesium ausgegangen werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß spezielle carbofunktinnelle Derivate im Sinne einer Eintopfreaktion zugänglich sind.

Ausführupgsbeispiele

Im folgenden wird die Erfindung an Beispielen erläutert.

Beispiel 1: o-Tributylstannylbenzoesäure

Zu 2,43g (0,1 g-Atom) Magnesium in 25ml THF werden 49g (0,1 mol) o-Brombenzo .säuretributylstannylester in 100ml THFso zugetropft, daß die Reaktionstemperatur bei 40⁰C liegt. Nach beendeter Zugabe wird noch 2-3 h am Rückfluß erhitzt und anschließend die Reaktionsmischung mit 50ml Wasser versetzt und vorsichtig mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Die organische Phase wird abgetrennt und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird aus Petrolether umkristallisiert. Es resultieren 18,5g (45% d. Th.) o-Tributylstannylbenzoesäure vom Fp. 105-135°C (Zersetzung).

Beispiel 2: o-Tributylstannylbenzoesäure-trimethyisilylester

0,75g (O,03g-Atom) Magnesium in 25ml THF worden mit 15,1 g (0,03 mol) o-Brombenzoesäuretributylstannylester gelöst in 50 ml THF umg-aselzt, wobei der Reakticnskolben versehen mit Rückflußkühler und Tropftrichter in ein Ultraschallbad gehängt wird. Nach 60 bis 90min Beschallung ist alles Magnesium umgesetzt. Anschließend tropft man 3,2g (0,03mol) Tri.nethylchlorsilan zu und erhitzt 3 h am Rückfluß, filtriert vom Niederschlag ab und entfernt das Lösungsmittel im Vakuum. Die fraktionierte Destillation liefert 10,3g (71 % d. Th) o-Tributylstannylbenzoesäure-trimethylsilylester vom Kp. 104-105°C/3Pa.

Beispiel 3: o-Trimethylstannylbenzoesäure-trimothylsilylester 1,86g (0,081 g-Atom) Natrium werden in 30 ml siedendem Toluen suspendiert und nach dem Abkühlen mit 50ml Ether versetzt u " Λ mit 12,9 g (0,04 mol) o-Chlorbenzoesäuretrimethylstannylester gelöst und teilweise !suspendiert in Toluen umgesetzt. Der Reaktionsansatz wird mit Ultraschall behandelt. Nach 7 bis 8h ist das Natrium weitgehend abreagiert und ein weißer Niederschlag ausgefallen. Man tropft 4,4g (0,04mol) Trimethylchlorsilan zu und erhitzt anschließend 3h am Rückfluß. Nach dem Abfiltrieren wird das Lösungsmittel im Vakuum eingeengt und der Rückstand fraktioniert destillier:. Es resultieren 8,6g (60% el. Th.) o-Trimethylstannylbenzoesäure-trimethylsilylester vom Kp. 82-83°C/ 50Pa.

Beispiel 4: o-Tributylstannylbenzoesäure

1,5g (0,065g-Atom) Natrium werden in 50ml siedendem Dioxan suspendiert und die Suspension mit 13,6g (0,03mol) o-Chlorbenzoesäuretributylstannylestor, gelöst in 50ml Dioxan, umgesetzt, so daß schwacher Rückfluß erhalten bleibt. Nach dem Abkühlen werden 3,3g (0,03mol) Trimethylchlorsilan zugegeben und 3h am Rückfluß erhitzt. Anschließend wird vom Niederschlag abfiltriert, das Lösungsmittel im Vakuum entfer.it und das verbleibende Öl mit 15ml Methanol versetzt. Nach Trocknen im Vakuum resultieren 5,6g (46% d. Th.) o-Tributylstannylbenzoesäurevom Fp. 105-135⁰C (Zersetzung).

Beispiels: o-TributylstannylbenzoesäureDutylsster

0,72g (0,03g-Atom! Magnesium werden in 25ml THF mit 14,7g (0,03mol) o-Brombenzoesäuretributylstannylester, in 50ml THF gelöst, umgesetzt. Anschließend setzt man 5,5g (0,04mol) Butylbrornid zu und erhitzt 10h am Rückfluß. Nach Filtration und fral. ^:onierter Destillation resultieren 6.1g (48% d. Th.) o-Tributylstannylbenzoesäurebutylestervom Kp. 118-120°C/20Pa.

Beispiel6: o-Triburylstannylbenzoesäure-tributylstannylester

Wie im Beispiel 4 beschrieben, werden 1,5g (O,065g-Atom) Natrium in Dioxan suspendiert und mit 13,6g (0,03mol) 0-ChlorbenzoesäL.retributylstannylester in das Natriumcarboxylat überführt. Anschließend gibt man 9,7g (0,03mol) Tributylzinnchlorid zu, rührt 5 Stunden, filtriert vom Niederschlag und entfernt das Lösungsmittel im Vakuum. Der o-Tributylstannylbenzoesäure-tributylstannylester resultiert als viskoses Öl, das sich beim Destillationsversuch zersetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Triorganostannylbenzoesäuren und ihren Derivaten der allgemeinen Formel III, gekennzeichnet dadurch, daß Halogenbenzoesäure-triorganostannylester der allgemeinen Formel I mit Natrium oder Magnesium in aprotischen Lösungsmitteln bei Temperaturen bis 150⁰C in Triorganostannylbenzoato der allgemeinen Formel Il überführt und anschließend hydrolysiert oder mit Organoelementhalogeniden, Dialkylsulfaten bzw. Alkylhalogeniden zu den carboxyfunktionellen Derivaten umgesetzt werden, wobei in den allgemeinen Formeln I bis III Rfüreinen Alkylrest mit 1 bis8 Kohlenstoffatomen oder Arylrest steht, X ein Halogenatom und M Natrium oder Magnesium bedeutet und E einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe oder Organoelementgruppe entspricht und R' ein Wasserstoffatom, eino Alkyl- oder Arylgruppe ist.

COOSnR₃