DE10121105A1 - Preparation of aryl compounds for use as liquid crystal materials or intermediates, by adding Grignard reagent to mixture of substituted aryl compound and nickel catalyst - Google Patents
Preparation of aryl compounds for use as liquid crystal materials or intermediates, by adding Grignard reagent to mixture of substituted aryl compound and nickel catalystInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein besonders günstiges Verfahren zur Herstellung von Arylverbindungen durch Kreuzkupplungsreaktion von Arylhalogenverbindungen mit Grignard-Reagenzien in Gegenwart von Nickelkatalysatoren, deren Herstellungs verfahren ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist.The present invention relates to a particularly favorable method of manufacture of aryl compounds by cross-coupling reaction of aryl halogen compounds with Grignard reagents in the presence of nickel catalysts, their manufacture process is also the subject of the invention.
Gemäß Inorg. Chim. Acta 296, 164 (1999) wird für derartige Reaktionen ein hetero gener Nickel-auf-Kohle Katalysator eingesetzt, dem nach seiner Herstellung Aryl chlorid und dann bei -78°C das Grignard-Reagenz, z. B. 4-Methoxybenzylmagne siumchlorid, zugegeben wird. Nun wird langsam auf Raumtemperatur und dann zum Rückfluss erhitzt. Die Reaktion wird im allgemeinen in Gegenwart von Lithium bromid durchgeführt, was jedoch nicht zwingend notwendig zu sein scheint. Ein Nachteil bei dieser Arbeitsweise ist die Notwendigkeit der Zugabe des Grignard- Reagenzes bei -78°C. Derartig tiefe Temperaturen sind für ein im technischen Maß stab durchzuführendes Verfahren nahezu prohibitiv. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Reaktion nur schwierig über Wärmezu- bzw. -abfuhr gesteuert werden kann, was insbesondere bei Reaktionen mit Grignard-Reagenzien ein sicherheitstechnisches Risiko darstellt, denn beim häufig auftretenden verzögerten Anspringen der Reaktion kann viel Wärme frei werden, deren Abführung dann zu Problemen führt.According to Inorg. Chim. Acta 296, 164 (1999) becomes a hetero for such reactions gener nickel-on-carbon catalyst used, the aryl after its manufacture chloride and then at -78 ° C the Grignard reagent, e.g. B. 4-methoxybenzyl magnet sium chloride is added. Now slowly to room temperature and then to Reflux heated. The reaction is generally carried out in the presence of lithium bromide carried out, but this does not seem to be absolutely necessary. On The disadvantage of this procedure is the need to add the Grignard Reagent at -78 ° C. Such low temperatures are on a technical level The procedure to be carried out is almost prohibitive. Another disadvantage is that the reaction is difficult to control via heat supply or removal, which A safety-related one, especially for reactions with Grignard reagents Represents risk, because of the frequently occurring delayed start of the reaction a lot of heat can be released, the removal of which then leads to problems.
Die Precursor-Materialien für die verwendeten Nickel-auf-Kohle Katalysatoren werden unter Luftausschluss in einer Argonatmossphäre aus Kohle und wässriger Nickel(II)nitrat hergestellt und müssen nach ihrer Isolierung unter inerten Be dingungen gelagert werden (Tetrahedron, 56, 2000, 2139-2144). Vor dem Einsatz in den erfindungsgemäßen Kreuzkupplungsreaktionen werden die Precursor- Materialien zur Reduktion des Nickels in die Oxidationsstufe (0) mit n-Butyl- Lithium oder Methyl-Magnesiumbromid umgesetzt. Diese Katalysatorherstellung ist für den technischen Einsatz folglich nur wenig geeignet. The precursor materials for the nickel-on-carbon catalysts used are excluded from air in an argon atmosphere of coal and water Nickel (II) nitrate produced and must be isolated under inert Be conditions are stored (Tetrahedron, 56, 2000, 2139-2144). Before using in the cross-coupling reactions according to the invention, the precursor Materials for the reduction of nickel in the oxidation state (0) with n-butyl Implemented lithium or methyl magnesium bromide. This is catalyst production therefore not very suitable for technical use.
Es besteht deshalb noch das Bedürfnis nach einem Verfahren zur Herstellung von Arylverbindungen und den für dieses Verfahren geeigneten Katalysatoren sowie deren Precursormaterialien, das bei technisch einfach realisierbaren Temperaturen und ohne sicherheitstechnische Risiken durchführbar ist.There is therefore still a need for a method for producing Aryl compounds and the catalysts suitable for this process and their precursor materials, that at technically easily realizable temperatures and can be carried out without any security risks.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Arylverbindungen durch Kreuz kupplungsreaktion einer substituierten Arylverbindung mit einem Grignard-Reagenz unter Nickelkatalyse gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man substi tuierte Arylverbindung und Nickelkatalysator vorlegt und bei Reaktionstemperatur das Grignard-Reagenz zudosiert.A method for producing aryl compounds by cross has now been found coupling reaction of a substituted aryl compound with a Grignard reagent found under nickel catalysis, which is characterized in that substi submitted aryl compound and nickel catalyst and at reaction temperature the Grignard reagent is metered in.
Die erfindungsgemäße Herstellung von Arylverbindungen durch Kreuzkupplungs
reaktion von Arylhalogenverbindungen mit Grignard-Reagentien unter Verwendung
der ebenfalls erfindungsgemäßen Nickel-Katalysatoren kann beispielhaft durch
folgende Reaktionsgleichung illustriert werden:
The preparation of aryl compounds according to the invention by cross-coupling reaction of aryl halogen compounds with Grignard reagents using the nickel catalysts likewise according to the invention can be illustrated by the following reaction equation:
Die Formel (I) stellt dabei die eingesetzte substituierte Arylverbindung dar, die Formel (II) das eingesetzte Grignard-Reagenz und die Formel (III) die hergestellte Arylverbindung.Formula (I) represents the substituted aryl compound used Formula (II) the Grignard reagent used and formula (III) the prepared Aryl compound.
In den Formeln (I) und (III) kann Ar beispielsweise für einen gegebenenfalls substi tuierten aromatischen Rest mit 5 bis 18 Gerüstatomen stehen, wobei als Gerüstatome nur C-Atome, aber gegebenenfalls auch zusätzlich zu C-Atomen Heteroatome wie N-, O- und/oder S-Atome vorhanden sein können. Sind Hetero-Gerüstatome vor handen, so beträgt deren Zahl pro Ar-Gruppe beispielsweise 1, 2 oder 3, vorzugs weise 1 oder 2. Vorzugsweise steht Ar für gegebenenfalls substituiertes Phenyl, Tolyl, Naphthyl, Anthryl, Phenanthryl, Biphenyl oder einen 6-gliedrigen 1 bis 2 N-Atome enthaltenden aromatischen Rest.In the formulas (I) and (III) Ar can, for example, for an optionally substi tuiert aromatic residue with 5 to 18 framework atoms, being as framework atoms only carbon atoms, but possibly also heteroatoms in addition to carbon atoms such as N, O and / or S atoms can be present. Are hetero-scaffold atoms in front act, their number per Ar group is, for example, 1, 2 or 3, preferred example 1 or 2. Ar preferably represents optionally substituted phenyl, Tolyl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, biphenyl or a 6-membered 1 to 2 Aromatic radical containing N atoms.
Mögliche Substituenten für Ar sind beispielsweise: Halogen, C1-C6-Alkyl, C1-C6- Alkoxy, C1-C6-Halogenalkyl, C1-C6-Halogenalkoxy, Tri-C1-C6-alkyl-siloxyl, in Form von Acetalen oder Aminalen geschützte Aldehydgruppen, Aryl mit 6 bis 10 Gerüstatomen, bei denen es sich nur um C-Atome, aber auch zusätzlich zu C-Atomen um 1 bis 2 N-, O- und/oder S-Atome handeln kann, NR'2, SO3R", SO2R", SOR", SR" oder POR"2 stehen können, wobei die beiden R' gleich oder verschieden sein und jeweils für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder C6-C10-Aryl stehen können, und R" für C1-C6-Alkyl oder C6-C10-Aryl stehen kann. Von diesen Substituenten können jeweils einen oder mehrere, gleiche oder verschiedene vorhanden sein, beispielsweise pro Ar bis zu drei Stück.Possible substituents for Ar are, for example: halogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, C 1 -C 6 -haloalkyl, C 1 -C 6 -haloalkoxy, tri-C 1 -C 6 -alkyl -siloxyl, aldehyde groups protected in the form of acetals or aminales, aryl with 6 to 10 skeletal atoms, which are only C atoms, but also 1 to 2 N, O and / or S in addition to C atoms Atoms can act, NR ' 2 , SO 3 R ", SO 2 R", SOR ", SR" or POR " 2 , where the two R' are the same or different and each represents hydrogen, C 1 -C 6 - Can be alkyl or C 6 -C 10 aryl, and R "can be C 1 -C 6 alkyl or C 6 -C 10 aryl. One or more of the same or different substituents may be present, for example up to three per Ar.
Vorzugsweise handelt es sich bei Ar um carbocyclisches C6-C10-Aryl, das gegebe nenfalls mit einem oder zwei Substituenten aus der Gruppe C1-C4-Alkyl, C1-C4- Alkoxy, C1-C4-Fluor- oder -Chloralkyl oder Phenyl substituiert ist, wobei von der artigen Substituenten jeweils einer oder zwei, gleiche oder verschiedene vorhanden sein können.Ar is preferably carbocyclic C 6 -C 10 aryl, optionally with one or two substituents from the group C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxy, C 1 -C 4 fluorine - or -Chloralkyl or phenyl is substituted, where one or two, the same or different ones of the substituents may be present.
Besonders bevorzugte substituierte Arylverbindungen sind Chlortoluol, Chlorbenzo nitril, Chloranisol, Chlorpyridin, Dichlorbenzol, Chlorbiphenyl, Chlornaphthalin, Chlorfluorbenzol, Chlortrifluormethylbenzol und Chlor-ethylbenzol.Particularly preferred substituted aryl compounds are chlorotoluene and chlorobenzo nitrile, chloroanisole, chloropyridine, dichlorobenzene, chlorobiphenyl, chloronaphthalene, Chlorofluorobenzene, chlorotrifluoromethylbenzene and chloroethylbenzene.
In Formel (I) kann X beispielsweise für Chlor, Brom oder OR1 stehen, wobei R1 für SO2R2 oder CON(R2)2 steht mit R2 = C1-C4-Alkyl oder C1-C4-Perhalogenalkyl, insbesondere Trifluormethyl.In formula (I), X can represent, for example, chlorine, bromine or OR 1 , where R 1 represents SO 2 R 2 or CON (R 2 ) 2 with R 2 = C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 4 -Perhaloalkyl, especially trifluoromethyl.
In den Formeln (II) und (III) kann R beispielsweise für gegebenenfalls substituiertes C1-C26-Alkyl, C2-C12-Alkenyl oder C5-C18-Aryl stehen. Die Alkenylgruppen können, soweit es von der Anzahl der vorhandenen C-Atome her möglich ist, einfach oder mehrfach ungesättigt sein und ebenso wie die Alkylgruppen nicht nur gerad kettig, sondern gegebenenfalls auch verzweigt oder cyclisch sein bzw. cyclische Teil strukturen enthalten. Die Alkyl-, Alkenyl- und Arylgruppen können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise mit 1 bis 5 gleichen oder verschiedenen Substituen ten aus der Gruppe wie sie oben als Substituenten für Ar angegeben sind.In the formulas (II) and (III), R can represent, for example, optionally substituted C 1 -C 26 alkyl, C 2 -C 12 alkenyl or C 5 -C 18 aryl. The alkenyl groups can, insofar as it is possible from the number of carbon atoms present, be mono- or polyunsaturated and, like the alkyl groups, not only straight-chain, but optionally also branched or cyclic or contain cyclic structures. The alkyl, alkenyl and aryl groups can optionally be substituted, for example with 1 to 5 identical or different substituents from the group as indicated above as substituents for Ar.
In Formel (II) steht Hal beispielsweise für Chlor oder Brom.In formula (II), Hal represents chlorine or bromine, for example.
Besonders bevorzugte Grignard-Reagenzien sind Ethyl-, Propyl-, Phenyl-, Tolyl- und p-Methoxyphenylmagnesiumchlorid.Particularly preferred Grignard reagents are ethyl, propyl, phenyl, tolyl and p-Methoxyphenylmagnesiumchlorid.
Bezogen auf 1 Mol Grignard-Reagenz kann man beispielsweise 0,1 bis 3 Äquiva lente der substituierten Arylverbindung einsetzen. Bevorzugt liegt diese Menge bei 0,8 bis 1,5 Äquivalenten und insbesondere etwa bei einem Äquivalent.Based on 1 mole of Grignard reagent, 0.1 to 3 equivalents can be used, for example Use the substituted aryl compound. This amount is preferably included 0.8 to 1.5 equivalents and in particular approximately one equivalent.
Das jeweilige Grignard-Reagenz kommt im allgemeinen gelöst in einem Lösungs mittel zum Einsatz. Derartige Lösungen können beispielsweise 15 bis 40 gew.-%ig sein. Vorzugsweise sind sie 20 bis 35 gew.-%ig. Die Grignard-Reagenz-Lösung kann man nach an sich bekannten Methoden jeweils frisch herstellen.The respective Grignard reagent is generally dissolved in a solution means used. Such solutions can be, for example, 15 to 40% by weight his. They are preferably 20 to 35% by weight. The Grignard reagent solution can one freshly prepared according to methods known per se.
Die substituierte Arylverbindung kann auch als Lösungsmittel fungieren. Dann ist es notwendig, sie in größeren Mengen einzusetzen, beispielsweise in Mengen bis zu 20 Äquivalenten, vorzugsweise bis zu 10 Äquivalenten, jeweils pro Mol Grignard- Reagenz.The substituted aryl compound can also act as a solvent. Then it is necessary to use them in larger quantities, for example in quantities up to 20 Equivalents, preferably up to 10 equivalents, each per mole of Grignard Reagent.
Bei den erfindungsgemäßen Nickel-Katalysatoren kann es sich z. B. um Ni(O)- Trägerkatalysatoren handeln, die man hergestellt hat, indem man ein Trägermaterial mit der wässrigen Lösung einer Nickelverbindung beladen und die Nickelverbindung mit einem Reduktionsmittel reduziert hat. In the nickel catalysts according to the invention it can be, for. B. Ni (O) - Act on supported catalysts that have been made by using a support material loaded with the aqueous solution of a nickel compound and the nickel compound has reduced with a reducing agent.
Als Trägermaterialien kommen z. B. Aktivkohle, Aluminiumoxide, Siliziumdioxide und Silikate in Frage. Das Trägermaterial kann beispielsweise innere Oberflächen von 10 bis 2000 m2/g aufweisen. Vorzugsweise gelangen Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche von 800 bis 1600 m2/g oder Aluminiumoxide, Siliziumoxide oder Silikate mit inneren Oberflächen von 100 bis 400 m2/g zum Einsatz. Bei den Lösungen einer Nickelverbindung handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Lösung von beispielsweise Nickel(II)-chlorid, -bromid, -acetat, -nitrat oder -sulfat oder Mischungen davon.As support materials such. B. activated carbon, aluminum oxides, silicon dioxide and silicates in question. The carrier material can have, for example, inner surfaces of 10 to 2000 m 2 / g. Activated carbon with an inner surface of 800 to 1600 m 2 / g or aluminum oxides, silicon oxides or silicates with inner surfaces of 100 to 400 m 2 / g are preferably used. The solutions of a nickel compound are preferably an aqueous solution of, for example, nickel (II) chloride, bromide, acetate, nitrate or sulfate or mixtures thereof.
Die Beladung des Trägermaterials kann zum Beispiel so erfolgen, dass das Träger material mit einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer Nickelverbindungen ge tränkt wird, gegebenenfalls nach Abtrennung überschüssiger Lösung getrocknet und/oder erhitzt wird. Die Temperatur kann dabei beispielsweise 150° bis 400°C, vorzugsweise 170 bis 300°C betragen. Auf diese Weise kann beispielsweise Nickel nitrat in Nickeloxid überführt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, dass das Träger material in Gegenwart einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer Nickelverbin dungen und in Gegenwart einer Base beladen wird. Dabei kann beispielsweise sowohl zunächst das Trägermaterial mit einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer Nickelverbindungen vorgelegt werden und dann die Zugabe der Base erfolgen, aber auch eine wässrige Lösung einer oder mehrerer Nickelverbindungen zu einer wässri gen Suspension des Trägermaterials und einer Base gegeben werden. Zum Beispiel ist auch die simultane Dosierung von Base und einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer Nickelverbindungen zu einer wässrigen Suspension des Trägermaterials ist möglich. Als Basen können beispielsweise Alkalimeta-Oxide, -Hydroxide oder -Carbonate sowie Erdalkalimetallhydroxide eingesetzt werden, bevorzugt sind Alkalimetallhydroxide, besonders bevorzugt sind Natriumhydroxid und Kalium hydroxid. Nach Trocknung und/oder Erhitzen auf 150 bis 400°C, bevorzugt 170 bis 300°C erhält man auf diese Weise oxidische Katalysator-Precursormaterialien, die gegen Sauerstoff unempfindlich sind und bei denen daher auf Lagerung unter Schutz gasatmossphäre verzichtet werden kann. For example, the carrier material can be loaded such that the carrier material with an aqueous solution of one or more nickel compounds is soaked, if necessary after removal of excess solution, dried and / or is heated. The temperature can be, for example, 150 ° to 400 ° C, preferably 170 to 300 ° C. In this way, for example, nickel nitrate can be converted into nickel oxide. Another option is that of the carrier material in the presence of an aqueous solution of one or more nickel compounds is loaded and in the presence of a base. For example first of all the carrier material with an aqueous solution of one or more Nickel compounds are presented and then the base is added, but also an aqueous solution of one or more nickel compounds to an aqueous gene suspension of the carrier material and a base are given. For example is also the simultaneous dosing of base and an aqueous solution of one or several nickel compounds to form an aqueous suspension of the carrier material possible. As bases, for example, alkali metal oxides, hydroxides or Carbonates and alkaline earth metal hydroxides are used, are preferred Alkali metal hydroxides, particularly preferred are sodium hydroxide and potassium hydroxide. After drying and / or heating to 150 to 400 ° C, preferably 170 to In this way, 300 ° C. gives oxidic catalyst precursor materials which are insensitive to oxygen and therefore need to be stored under protection gas atmosphere can be dispensed with.
Die Reduktion kann beispielsweise bei der Durchführung der Beladung z. B. durch direkte Zugabe des Reduktionsmittels in wässriger Phase erfolgen. Sie kann aber auch nach der Trocknung und/oder dem Erhitzen des beladenen Trägermaterials er folgen.The reduction can, for example, when carrying out the loading z. B. by direct addition of the reducing agent in the aqueous phase. But it can even after drying and / or heating the loaded carrier material consequences.
In wasserfeuchtem Zustand sind auch die Nickel(O)-haltigen Katalysatoren an Luft lagerstabil. Vor ihrem Einsatz in den erfindungsgemäßen Kreuzkupplungs-Reak tionen sollten die wasserfeuchten Katalysatoren z. B. durch Erhitzen und/oder An legen am Vakuum getrocknet werden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Nickel- Katalysatoren und ihrer Precussor-Materialien ist, dass man bei ihrer Herstellung auf organische Lösungsmittel und Inertbedingungen verzichten kann.The nickel (O) -containing catalysts are also in the water-moist state storage stable. Before being used in the cross-coupling reak according to the invention tions should the water-moist catalysts z. B. by heating and / or on place to be vacuum dried. The advantage of the nickel Catalysts and their precussor materials is one that is based on their manufacture can dispense with organic solvents and inert conditions.
Als Reduktionsmittel kommen in wässriger Lösung z. B. Hydrazin und Formaldehyd in Frage. Setzt man in der Kreuzkupplung Ni(II)-Precursormaterialien ein, so kann die Reduktion beispielsweise mit Organolithium-Verbindungen wie beispielsweise n- Butyllithium, Wasserstoff oder in situ mit dem eingesetzten Grignard-Reagenz erfolgen.As reducing agents come in aqueous solution such. B. hydrazine and formaldehyde in question. If Ni (II) precursor materials are used in the cross coupling, then the reduction for example with organolithium compounds such as n- Butyllithium, hydrogen or in situ with the Grignard reagent used respectively.
In diesem Falle liegt der Vorteil darin, dass die Katalysator-Precursormaterialien an Luft lagerstabil sind, was die Handhabung insbesondere im technischen Bereich er heblich vereinfacht.In this case, the advantage is that the catalyst precursor materials Air are stable in storage, which makes it particularly easy to handle in the technical field considerably simplified.
Der fertige Nickel-Trägerkatalysator bzw. die Precursormaterialien können z. B. 0,5 bis 100 g Nickel pro kg, vorzugsweise 0,5 bis 50 g Nickel pro kg, besonders be vorzugt 0,5 bis 10 g Nickel pro kg und ganz besonders bevorzugt 2 bis 5 g Nickel pro kg enthalten.The finished nickel supported catalyst or the precursor materials can, for. B. 0.5 up to 100 g nickel per kg, preferably 0.5 to 50 g nickel per kg, especially be preferably 0.5 to 10 g of nickel per kg and very particularly preferably 2 to 5 g of nickel per kg included.
Bezogen auf 1 Mol Grignard-Reagenz kann man in der erfindungsgemäßen Kreuz kupplungsreaktion z. B. soviel Nickel-Trägerkatalysator einsetzen, dass die Menge von 0,001 bis 0,2 Mole Nickel (berechnet als Metall) entspricht. Vorzugsweise liegt diese Menge bei 0,005 bis 0,05 Mole. Based on 1 mol of Grignard reagent, one can in the cross according to the invention coupling reaction e.g. B. use as much nickel supported catalyst that the amount from 0.001 to 0.2 moles of nickel (calculated as metal). Preferably lies this amount at 0.005 to 0.05 moles.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann man z. B. so durchführen, dass man die sub stituierte Arylverbindung, den Nickelkatalysator und gegebenenfalls einzusetzendes Lösungsmittel, beispielsweise bei 0 bis 25°C vorlegt, dann dieses Gemisch auf Reak tionstemperatur bringt, beispielsweise auf 0 bis 150°C und dann das Grignard- Reagenz zudosiert.The method according to the invention can, for. B. perform so that the sub substituted aryl compound, the nickel catalyst and optionally to be used Solvent, for example at 0 to 25 ° C, then this mixture on Reak temperature, for example to 0 to 150 ° C and then the Grignard Added reagent.
Es ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass man das Grignard- Reagenz bei Reaktionstemperatur zudosiert und nicht wie bisher die Gesamtmenge Grignard-Reagenz bei tiefer Temperatur zugibt und dann die Reaktionstemperatur von tieferen Temperaturen herkommend einstellt.It is an essential feature of the present invention that the Grignard Reagent metered in at the reaction temperature and not the total amount as before Grignard reagent is added at low temperature and then the reaction temperature from lower temperatures.
Vorzugsweise beträgt die Reaktionstemperatur 20 bis 120°C, insbesondere 35 bis 100°C.The reaction temperature is preferably 20 to 120 ° C., in particular 35 to 100 ° C.
Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so durchführen, dass man nur einen Teil der zum Einsatz vorgesehenen substituierten Arylverbindung (z. B. 20 bis nahezu 100%) mit dem Nickelkatalysator und gegebenenfalls einzusetzendem Lösungs mittel vorlegt und den Rest der Arylverbindung während der Dosierung des Grignard-Reagenzes zufügt.The method according to the invention can also be carried out in such a way that only one Part of the substituted aryl compound intended for use (e.g. 20 to almost 100%) with the nickel catalyst and any solution to be used medium and the rest of the aryl compound during the dosing of Grignard reagent.
Nach Beendigung der Zudosierung des Grignard-Reagenzes kann man noch einige Zeit bei z. B. 0 bis 150°C nachrühren.After the addition of the Grignard reagent has ended, a few more can be done Time at z. B. stir 0 to 150 ° C.
Wenn man bei Temperaturen arbeiten will, die bei Normaldruck oberhalb des Siede punkts eines Bestandteils des Reaktionsgemischs liegen kann man auch unter Druck arbeiten. Vorzugsweise arbeitet man bei Normaldruck am Rückfluss oder im ge schlossenen Gefäß bei dem sich bei der jeweiligen Temperatur von selbst einstellen den Druck. If you want to work at temperatures that are above boiling at normal pressure point of a component of the reaction mixture can also be under pressure work. It is preferred to work at normal pressure at reflux or in ge closed vessel in which set itself at the respective temperature the pressure.
Als Lösungsmittel kommen für das erfindungsgemäße Verfahren z. B. aromatische Lösungsmittel wie Mono- und Polyalkylbenzole und Ether wie Diethylether, tert.- Butylmethylether und Tetrahydrofuran in Frage. Bevorzugt ist Tetrahydrofuran. Wie oben ausgeführt kann auch ein Überschuss an substituierter Arylverbindung als Lö sungsmittel dienen.As solvents for the process according to the invention, for. B. aromatic Solvents such as mono- and polyalkylbenzenes and ethers such as diethyl ether, tert.- Butyl methyl ether and tetrahydrofuran in question. Tetrahydrofuran is preferred. How An excess of substituted aryl compound as Lö can also be mentioned above serve means.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet man zusätzlich in Gegenwart einer phosphorhaltigen Komponente. Bei dieser kann es sich z. B. um eine organische Phosphorverbindung handeln, insbesondere um Di- oder Triaryl- und -alkyl-phosphine und -phosphite. Einzelbeispiele für phosphor haltige Komponenten sind Triphenylphosphin, Triphenylphosphit, Tritolylphosphin, Bis-(diphenylphosphino)-ethan, 1,4-Bis-(diphenylphosphino)-butan, 1,3-Bis-(tri phenylphosphino)-propan, Tri-tert.-butylphosphin, Tricyclohexylphosphan und Tris- (2,4-di-tert.-butylphenyl)-phosphit.In a special embodiment of the method according to the invention works one additionally in the presence of a phosphorus-containing component. With this it can z. B. is an organic phosphorus compound, in particular di- or triaryl and alkyl phosphines and phosphites. Individual examples of phosphorus components containing triphenylphosphine, triphenylphosphite, tritolylphosphine, Bis (diphenylphosphino) ethane, 1,4-bis (diphenylphosphino) butane, 1,3-bis (tri phenylphosphino) propane, tri-tert-butylphosphine, tricyclohexylphosphine and tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite.
Wenn man eine phosphorhaltige Komponente einsetzt, so kann man davon, bezogen auf 1 Mol Nickel im Katalysator, beispielsweise 0,1 bis 20 Mol verwenden. Mit dem Zusatz einer phosphorhaltigen Komponente kann man häufig höhere Reaktions geschwindigkeiten und/oder bessere Selektivitäten erreichen.If you use a phosphorus-containing component, you can get from it to 1 mol of nickel in the catalyst, for example 0.1 to 20 mol. With the The addition of a phosphorus-containing component can often result in a higher reaction achieve speeds and / or better selectivities.
Zur Aufarbeitung kann man das Reaktionsgemisch beispielsweise mit Wasser oder einem Alkohol, z. B. einem C1-C4-Alkylalkohol versetzen, die festen Bestandteile abfiltrieren und z. B. mit dem in der Reaktion verwendeten Lösungsmittel waschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten kann man dann vereinigen und die darin ent haltenen Lösungsmittel abziehen. Eine Destillation des Rückstandes im Hochvakuum kann dann die hergestellte Arylverbindung im allgemeinen in Ausbeuten von über 85% d. Th. und in Reinheiten von über 95% liefern.For working up, the reaction mixture can, for example, with water or an alcohol, for. B. a C 1 -C 4 alkyl alcohol, filter off the solid components and z. B. wash with the solvent used in the reaction. The filtrate and the washing liquids can then be combined and the solvents contained therein removed. Distillation of the residue under high vacuum can then the aryl compound prepared in general in yields of over 85%. Th. And deliver in purities of over 95%.
Der verwendete Katalysator kann beispielsweise zurückgewonnen werden, indem man das Reaktionsgemisch nach dem Ende der Reaktion und vor der Zugabe von Wasser oder Alkohol filtriert und den so isolierten Katalysator wäscht, z. B. mit Wasser, und trocknet. Er kann dann erneut in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt oder in sonstiger Weise verwendet werden.The catalyst used can be recovered, for example, by the reaction mixture after the end of the reaction and before the addition of Filtered water or alcohol and washes the catalyst isolated in this way, e.g. B. with Water, and dries. He can then re-enter the method according to the invention used or used in any other way.
Solche Verbindungen wie sie erfindungsgemäß hergestellt werden können, eignen sich z. B. zum Einsatz als flüssigkristalline Materialien und als Vorprodukte für solche Materialien. Weiterhin stellen sie Vorprodukte für Pharmazeutika, Agrowirk stoffe (z. B. Fungizide und Herbizide), Pigmente und Lacke dar.Such compounds as can be produced according to the invention are suitable z. B. for use as liquid crystalline materials and as precursors for such materials. They also provide intermediate products for pharmaceuticals, agricultural products substances (e.g. fungicides and herbicides), pigments and varnishes.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass man den Reaktionsablauf durch Dosierung des Grignard-Reagenzes steuern kann. Diese Reaktionssteuerung ist einfach und sicherheitstechnisch unbedenklich. Es war nicht vorherzusehen, dass diese Änderung der Verfahrensdurchführung ohne Nachteile hinsichtlich der Reakti vität und Selektivität des Katalysators realisierbar ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt ja die Konzentration des Grignard-Reagenzes im Reaktionsgemisch durchgehend auf sehr niedrigem Niveau, während gemäß dem Stand der Technik zu Beginn der Reaktion das Grignard-Reagenzes in hoher Konzentration vorliegt, die sich dann laufend verringert. Die Konzentration eines Reaktionspartners im Reak tionsgemisch hat bekanntermaßen einen sehr starken Einfluss auf den Ablauf von Reaktionen.The process according to the invention has the advantage that the reaction is carried out can control by dosing the Grignard reagent. This response control is simple and safe in terms of safety. It was not foreseeable that this change in the procedure without disadvantages with regard to the reacti vity and selectivity of the catalyst can be realized. In the invention The process is the concentration of the Grignard reagent in the reaction mixture throughout at a very low level, while according to the state of the art too At the start of the reaction the Grignard reagent is present in high concentration then decreases continuously. The concentration of a reactant in the reak is known to have a very strong influence on the flow of Reactions.
Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass es ohne die An wendung von tiefen Temperaturen durchgeführt wird. Furthermore, the method according to the invention has the advantage that without the An using low temperatures.
98 g einer Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche von 1600 m2/g wurden mit einer Lösung von 9,1 g Ni(NO3)2 × 6 H2O in 100 ml Wasser 30 min lang vermengt. Das Gemisch wurde im Stickstoffstrom bei 100°C getrocknet und anschließend 1 Stunde lang bei 170°C getempert. Anschließend wurde der Feststoff bei 450°C im Wasser strom reduziert.98 g of an activated carbon with an inner surface area of 1600 m 2 / g were mixed with a solution of 9.1 g of Ni (NO 3 ) 2 × 6 H 2 O in 100 ml of water for 30 minutes. The mixture was dried in a stream of nitrogen at 100 ° C. and then annealed at 170 ° C. for 1 hour. The solid was then reduced to 450 ° C. in the water stream.
98 g einer Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche von 1600 m2/g wurden mit einer Lösung von 9,1 g Ni(NO3)2 × 6 H2O in 100 ml Wasser 30 min lang vermengt. Das Gemisch wurde an Luft bei 100°C getrocknet und anschließend 1 Stunde lang bei 170°C getempert.98 g of an activated carbon with an inner surface area of 1600 m 2 / g were mixed with a solution of 9.1 g of Ni (NO 3 ) 2 × 6 H 2 O in 100 ml of water for 30 minutes. The mixture was dried in air at 100 ° C and then annealed at 170 ° C for 1 hour.
98 g eines Trägers wurden in 600 ml Wasser aufgeschlämmt, mit einer Lösung von 8,1 g NiCl2 × 6 H2O in 50 ml Wasser versetzt und 30 min nachgerührt. Nun wurde mit einer 5%igen wässrigen Natronlauge auf einen pH-Wert von 10 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Der Katalysator wurde abfiltriert, mit Wasser chloridfrei ge waschen und anschließend 1 Stunde bei 100°C im Vakuum getrocknet.98 g of a carrier were slurried in 600 ml of water, a solution of 8.1 g of NiCl 2 × 6 H 2 O in 50 ml of water was added and the mixture was stirred for a further 30 minutes. The pH was then adjusted to 10 using a 5% strength aqueous sodium hydroxide solution and the mixture was subsequently stirred for 1 hour. The catalyst was filtered off, washed free of chloride with water and then dried in vacuo at 100 ° C. for 1 hour.
Bei den Trägern handelte es sich im Beispiel 3 um Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche (BET) von 800 m2/g, im Beispiel 4 um Siliziumdioxid mit einer inneren Oberfläche (BET) von 300 m2/g und im Beispiel 5 um Aluminiumoxid mit einer inneren Oberfläche (BET) von 150 m2/g. The supports in Example 3 were activated carbon with an inner surface (BET) of 800 m 2 / g, in Example 4 silicon dioxide with an inner surface (BET) of 300 m 2 / g and in Example 5 with aluminum oxide an inner surface area (BET) of 150 m 2 / g.
Unter Stickstoff wurden 0,75 g des Katalysators aus Beispiel 1 vorgelegt, 0,52 g Tri phenylphosphan, 3,26 g 3-Chlortoluol (97%ig) in 15 ml absolutem Tetrahydrofuran (THF) zugegeben und auf 50°C aufgeheizt. Bei 50°C wurden binnen 2 Stunden unter Rühren 13,8 ml einer 2-molaren Lösung aus Phenylmagnesiumchlorid in THF zu getropft. Anschließend wurde 12 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Ab kühlen auf Raumtemperatur wurden 10 ml Ethanol zugegeben, die Reaktions mischung filtriert, der Filterkuchen mit THF gewaschen und das Filtrat eingeengt. Der Rückstand wurde im Hochvakuum destilliert. Dies ergab 3,6 g 3-Methylbiphenyl (83% d. Th., Reinheit 97%).0.75 g of the catalyst from Example 1 were introduced under nitrogen, 0.52 g of tri phenylphosphine, 3.26 g 3-chlorotoluene (97%) in 15 ml absolute tetrahydrofuran (THF) added and heated to 50 ° C. At 50 ° C were within 2 hours Stir in 13.8 ml of a 2 molar solution of phenylmagnesium chloride in THF dripped. The mixture was then boiled under reflux for 12 hours. After the Ab Cool to room temperature, 10 ml of ethanol were added, the reaction filtered mixture, the filter cake washed with THF and the filtrate concentrated. The residue was distilled in a high vacuum. This gave 3.6 g of 3-methylbiphenyl (83% of theory, purity 97%).
Unter Stickstoff wurden 0,75 g des Katalysators aus Beispiel 1 vorgelegt, 0,52 g Tri phenylphosphan, 3,26 g 3-Chlortoluol in 15 ml THF zugegeben und auf Rückfluss aufgeheizt. Bei Rückfluss wurden binnen 2 Stunden unter Rühren 25 ml einer 2-mo laren Lösung aus Phenylmagnesiumchlorid in THF zugetropft. Anschließend wurde 12 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 10 ml Ethanol zugegeben, die Reaktionsmischung filtriert, der Filterkuchen mit THF gewaschen und das Filtrat eingeengt. Der Rückstand wurde im Hoch vakuum destilliert. Dies ergab 4,1 g 3-Methylbiphenyl (96% d. Th., Reinheit 98%).0.75 g of the catalyst from Example 1 were introduced under nitrogen, 0.52 g of tri phenylphosphane, 3.26 g of 3-chlorotoluene in 15 ml of THF and reflux heated. At reflux, 25 ml of a 2-mo laren solution of phenyl magnesium chloride in THF added dropwise. Then was Cooked under reflux for 12 hours. After cooling to room temperature 10 ml of ethanol were added, the reaction mixture was filtered and the filter cake washed with THF and the filtrate was concentrated. The backlog was high vacuum distilled. This gave 4.1 g of 3-methylbiphenyl (96% of theory, purity 98%).
Es wurde wie in Beispiel 6 gearbeitet, jedoch ohne Triphenylphosphan-Zusatz. Es wurden 2,85 g 3-Methylbiphenyl mit einer Reinheit von 96% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 65% d. Th. The procedure was as in Example 6, but without the addition of triphenylphosphine. It 2.85 g of 3-methylbiphenyl with a purity of 96% were obtained. The corresponds to a yield of 65% of theory. Th.
Es wurde analog Beispiel 6 gearbeitet, jedoch mit 4-Chloranisol (25 mmol) als Edukt. Es wurden 4,0 g 3-Methoxybiphenyl mit einer Reinheit von 98% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 85% d. Th.The procedure was analogous to Example 6, but with 4-chloroanisole (25 mmol) as Reactant. 4.0 g of 3-methoxybiphenyl with a purity of 98% were obtained. This corresponds to a yield of 85% of theory. Th.
Es wurde analog Beispiel 6 gearbeitet, jedoch unter Verwendung des Katalysators aus Beispiel 5. Es wurden 3,8 g 3-Methylbiphenyl in einer Reinheit von 97% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 88% d. Th.The procedure was analogous to Example 6, but using the catalyst from Example 5. 3.8 g of 3-methylbiphenyl in a purity of 97% receive. This corresponds to a yield of 88% of theory. Th.
Es wurde analog Beispiel 7 gearbeitet, jedoch wurde anstatt Triphenylphosphan Triphenylphosphit verwendet. Es wurden 3,3 g 3-Methylbiphenyl einer Reinheit von 94% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 74% d. Th.The procedure was analogous to Example 7, but instead of triphenylphosphine Triphenyl phosphite used. 3.3 g of 3-methylbiphenyl with a purity of 94% received. This corresponds to a yield of 74% of theory. Th.
Es wurde wie in Beispiel 6 gearbeitet, jedoch unter Verwendung des Katalyators aus Beispiel 2. Es wurden 3,7 g 3-Methylbiphenyl einer Reinheit von 97% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 85% d. Th.The procedure was as in Example 6, but using the catalyst Example 2. 3.7 g of 3-methylbiphenyl with a purity of 97% were obtained. The corresponds to a yield of 85% of theory. Th.
Unter Argon-Atmosphäre wurden 0,75 g des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Kataly sators vorgelegt, zunächst 0,52 g Triphenylphosphan und dann 3,26 g 3-Chlortoluol (97%ig) gelöst in einer Mischung aus 5 ml THF und 10 ml Toluol zugegeben. Das Gemisch wurde auf Rückfluss erhitzt und gehalten. Dabei wurden binnen 3 Stunden unter Rühren 13,8 ml einer 2-molaren Lösung von Phenylmagnesiumchlorid in THF zugetropft und noch weitere 3 Stunden nachgerührt. Nach dem Abkühlen auf Raum temperatur wurden unter Kühlung langsam 3 ml Wasser zugegeben und der Kataly sator abfiltriert. Das Filtrat wurde zwischen Wasser/Toluol separiert und die orga nische Phase eingeengt. Der verbleibende Rückstand wurde im Hochvakuum destil liert. So wurden 3,7 g 3-Methylbiphenyl mit einer Reinheit von 97% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 85% d. Th.Under an argon atmosphere, 0.75 g of the catalyst obtained according to Example 1 Sators submitted, first 0.52 g triphenylphosphine and then 3.26 g 3-chlorotoluene (97%) dissolved in a mixture of 5 ml of THF and 10 ml of toluene. The Mixture was heated to reflux and held. It was within 3 hours with stirring, 13.8 ml of a 2 molar solution of phenylmagnesium chloride in THF added dropwise and stirred for a further 3 hours. After cooling to room 3 ml of water were slowly added with cooling and the catalyst filtered off. The filtrate was separated between water / toluene and the orga African phase concentrated. The remaining residue was distilled under high vacuum profiled. This gave 3.7 g of 3-methylbiphenyl with a purity of 97%. The corresponds to a yield of 85% of theory. Th.
Beispiel 13 wurde mit dem Katalysator aus Beispiel 3 durchgeführt. Es wurden 3,8 g 3-Methylbiphenyl mit einer Reinheit von 95% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 86% d. Th.Example 13 was carried out with the catalyst from Example 3. There were 3.8 g 3-Methylbiphenyl obtained with a purity of 95%. That corresponds to one Yield of 86% of theory Th.
Beispiel 13 wurde mit den Edukten 4-Chloranisol und 4-Tolylmagnesiumchlorid durchgeführt. Es wurden 4,2 g 4-Methoxy-4'-methylbiphenyl mit einer Reinheit von 95% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 80% d. Th.Example 13 was with the starting materials 4-chloroanisole and 4-tolylmagnesium chloride carried out. 4.2 g of 4-methoxy-4'-methylbiphenyl with a purity of 95% received. This corresponds to a yield of 80% of theory. Th.
Beispiel 13 wurde mit dem Katalysator aus Beispiel 4 durchgeführt. Es wurden 3,5 g 3-Methylbiphenyl mit einer Reinheit von 94% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 78% d. Th.Example 13 was carried out with the catalyst from Example 4. There were 3.5 g Obtained 3-methylbiphenyl with a purity of 94%. That corresponds to one Yield of 78% of theory Th.
Unter Argon-Atmosphäre wurden 0,75 g des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Kataly sators und 0,52 g Triphenylphosphan vorgelegt und in 10 ml THF suspendiert. Die Suspension wurde unter Rühren auf 65°C gebracht und 3,26 g 3-Chlortoluol (97%ig, 25 mmol) binnen 1 Stunde und 13,8 ml einer 2-molaren Lösung an Phenylmagne siumchlorid in THF binnen 2 Stunden parallel zugetropft. Anschließend wurde 5 Stunden bei 65°C nachgerührt. Nach Aufarbeitung entsprechend Beispiel 18 wurden 3,9 g 3-Methylbiphenyl in einer Reinheit von 97% erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 90% d. Th.Under an argon atmosphere, 0.75 g of the catalyst obtained according to Example 1 sators and 0.52 g of triphenylphosphine and suspended in 10 ml of THF. The Suspension was brought to 65 ° C. with stirring and 3.26 g of 3-chlorotoluene (97%, 25 mmol) within 1 hour and 13.8 ml of a 2 molar solution of Phenylmagne sodium chloride in THF added dropwise in parallel within 2 hours. Then 5 Stirred at 65 ° C for hours. After working up according to Example 18 3.9 g of 3-methylbiphenyl obtained in a purity of 97%. That corresponds to one Yield of 90% of theory Th.
Claims (17)
wobei in den Formeln (I) und (III) Ar für einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Rest bis 5 bis 18 Gerüstatomen steht, wobei als Gerüstatome nur C-Atome oder zusätzlich zu C-Atome Heteroatome vorhanden sein können,
wobei die gegebenenfalls an Ar vorhandenen Substituenten Halogen, C1-C6- Alkyl, C1-C6-Alkoxy, C1-C6-Halogenalkyl, C1-C6-Halogenalkoxy, Tri-C1- C6-alkyl-siloxyl, in Form von Acetalen oder Animalen geschützten Aldehyd gruppen, Aryl mit 6 bis 10 Gerüstatomen, NR'2, SO3R", SO2R", SOR", SR" oder POR"2 bedeuten können, wobei die Gerüstatome bei Aryl nur C-Atome oder zusätzlich zu C-Atomen um N-, O- und/oder S-Atome sein können und wobei die beiden R' gleich oder verschieden sein können und jeweils für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder C6-C10-Aryl stehen können, und wobei R" für C1-C6-Alkyl oder C6-C10-Aryl steht,
in den Formeln (II) und (III) zu R für gegebenenfalls substituiertes C1-C26- Alkyl, C2-C12-Alkenyl oder C5-C18-Aryl stehen, wobei als Substituenten die gleichen in Frage kommen wie für den Rest Ar und
in Formel (II) Hal für Chlor oder Brom steht.2. The method according to claim 1, characterized in that the substituted aryl compound of formula (I) to be used corresponds to the Grignard reagent of formula (II) and the aryl compound of formula (III) to be used,
where in the formulas (I) and (III) Ar stands for an optionally substituted aromatic radical of up to 5 to 18 skeleton atoms, where only carbon atoms or heteroatoms in addition to carbon atoms can be present as skeleton atoms,
where the substituents optionally present on Ar are halogen, C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 haloalkyl, C 1 -C 6 haloalkoxy, tri-C 1 - C 6 alkyl -siloxyl, in the form of acetals or animals protected aldehyde groups, aryl with 6 to 10 framework atoms, NR ' 2 , SO 3 R ", SO 2 R", SOR ", SR" or POR " 2 can mean, the framework atoms in Aryl can only be C atoms or in addition to C atoms around N, O and / or S atoms and where the two R 'can be the same or different and each represents hydrogen, C 1 -C 6 alkyl or C 6 -C 10 aryl, and where R "is C 1 -C 6 alkyl or C 6 -C 10 aryl,
in the formulas (II) and (III) for R are optionally substituted C 1 -C 26 alkyl, C 2 -C 12 alkenyl or C 5 -C 18 aryl, the substituents being the same as for the rest Ar and
in formula (II) Hal represents chlorine or bromine.
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