DE102005045849A1 - Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man DOLLAR A a) ein Oxetan bzw. Epoxid mittels eines in ortho-Position metallierten Fluoraromaten in einem organischen Lösungsmittel bei tiefen Temperaturen regioselektiv öffnet und DOLLAR A b) das gebildete Propanol- bzw. Ethanolderivat durch Einwirkung einer starken, nicht nukleophilen Base cyclisiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen, vorzugsweise mit Chroman-, Chromen-, 2,3-Dihydrobenzofuran- und Benzofuran-Einheit, insbesondere solchen Derivaten mit mesogenen Gruppen.
  • Benzokondensierte Sauerstoffheterocyclen sind geeignete Komponenten für flüssigkristalline Mischungen, die in Flüssigkristall- und elektrooptischen Anzeigeelementen verwendet werden können.
  • Diese flüssigkristallinen Verbindungen können als Komponente(n) flüssigkristalliner Medien verwendet werden, insbesondere für Displays, die auf dem Prinzip der verdrillten Zelle, dem Guest-Host-Effekt, dem Effekt der Deformation aufgerichteter Phasen DAP oder ECB (Electrically controlled birefringence), dem IPS-Effekt (In Plane Switching) oder dem Effekt der dynamischen Streuung beruhen.
  • So werden in der WO 01/021606 A1 flüssigkristalline Verbindungen der allgemeinen Formel
    Figure 00010001
    offenbart, worin X = O, S oder Se bedeutet und R1, R2, R3, R4, m, n, p und q die in diesem Dokument angegebenen Bedeutungen aufweisen.
  • In der DE 199 09 761 A1 werden Benzofuran-Derivate der allgemeinen Formel R1(-A1-Z1)n-A2-Z2-W offenbart, worin W
    Figure 00020001
    bedeutet, und R1, A1, A2, Z1, Z2, n, X1, X2, X3, X4 und X5 die in diesem Dokument angegebenen Bedeutungen aufweisen. Die in diesem Dokument offenbarten Substanzen haben gewisse Nachteile, beispielsweise ungünstige elastische und/oder dielektrische Eigenschaften.
  • In der WO 03/010120 A1 werden Indanderivate der allgemeinen Formel
    Figure 00020002
    offenbart, wobei R, A, Z, X, Y, V, W und n die in Anspruch 1 dieses Dokuments angegebenen Bedeutungen aufweisen. Die Verbindungen weisen aufgrund ihres Substitutionsmusters eine negative dielektrische Anisotropie auf und eignen sich deshalb besonders zur Herstellung von VA-TFT-Displays.
  • Auch die in der DE 199 00 517 A1 offenbarten 2,3-Dihydro-6,7-difluorbenzofuran-Derivate der allgemeinen Formel R1(-A1-Z1)nA2-Z2-W worin W
    Figure 00030001
    bedeutet, und R1, R2, A1, A2, Z1, Z2 und n die in diesem Dokument angegebenen Bedeutungen aufweisen, weisen aufgrund ihres Substitutionsmusters eine negative dielektrische Anisotropie auf und eignen sich deshalb besonders zur Herstellung von VA-TFT-Displays. 2,3-Dihydrobenzofuran- und Chromanderivate der folgenden Formel
    Figure 00030002
    als Komponenten flüssigkristalliner Mischungen werden in der JP 06/256337 offenbart, wobei R1, R2, X, Y, Z, m und n die in diesem Dokument angegebenen Bedeutungen aufweisen.
  • Chromanderivate der folgenden Formel
    Figure 00030003
    als Komponenten flüssigkristalliner Mischungen werden in der JP 06/256339 offenbart, wobei R1, R2 und X die in diesem Dokument angegebenen Bedeutungen aufweisen.
  • In den oben genannten Dokumenten werden darüber hinaus auch Verfahren zur Herstellung von Benzofuran- und Chroman-Derivaten offenbart.
  • Eine Zusammenfassung über Synthesemethoden zur Herstellung von gesättigten Sauerstoffheterocyclen findet sich im Übersichtsartikel von M.C. Eliott in J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 2000, 1291-1318.
  • Synthesemethoden für Benzofurane basieren häufig auf übergangsmetall-katalysierten Kupplungsreaktionen (Typ: Sonogaschira) oder Friedel-Crafts-artigen Alkylierungen. Sonogaschira-Kupplungen von Phenylacetylenen oder Cyclohexylacetylenen mit sehr elektronenarmen, fluorierten ortho-Jod-Phenolen oder ortho-Brom-Phenolen, wie sie zum Aufbau von fluorierten Benzofuranen benötigt werden, ergeben allerdings selbst unter verschiedenen Reaktionsbedingungen nur sehr geringe Ausbeuten oder gar kein Produkt. Außerdem bilden sich bei dieser Reaktion aus den Acetylenderivaten unerwünschte Homokupplungsprodukte, die sich von den Benzofuranen schlecht abtrennen lassen. Auch Friedel-Crafts-artige Alkylierungen verlaufen bei Aromaten mit hohem Elektronendefizit unbefriedigend.
  • 2,3-Dihydrofurane sind zugänglich durch intramolokulare Cyclisierung von 2-Chlorphenylethanol in Gegenwart von Base und Kupfer(I)chlorid. (J. Zhu, B. A. Price, S. X. Zhao, P. M. Skonezny, THL 41, 2000, 4011-4014). Ohne Kupfer-Katalysator wird hierbei jedoch kein Produkt erhalten.
  • Einen allgemeinen Zugang zu benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen (5-, 6- und 7-Ringe) bietet die intramolekulare Buchwald-Hartwig-Reaktion. Auch hier wird ein Übergangsmetall (Pd) als Katalysator benötigt (K. E. Tarraca, S. Kuwabe, S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc. 122, 2000, 12907-12908). Unter den angegebenen Reaktionsbedingungen werden Dihydrobenzofurane mit flüssigkristallinen Resten jedoch nur in schlechten Ausbeuten erhalten. Der hohe Preis des Katalysatorsystems (Pd/Ligand) macht dieses Verfahren für größere Ansätze zudem sehr unattraktiv.
  • Die Herstellung von speziellen Chromanderivaten durch intramolekulare nucleophile, aromatische Substitution ohne Zusatz eines Katalysators, bei der entsprechend substituierte 1-Phenylpropan-3-ole cyclisiert werden, wird von Burgess et al. in J. Org. Chem., 56; 1991; 1020-1027 beschrieben:
    Figure 00050001
  • Aufgrund der fünf Fluorsubstituenten ist der aromatische Rest sehr elektronenarm und sollte daher besonders leicht nucleophile Substitutionen eingehen. Trotzdem verläuft diese Cyclisierung nur in Gegenwart von 1 Äquivalent Natriumhydrid, erfordert Temperaturen von 70°C und lange Reaktionszeiten.
  • Ein ähnlicher Ansatz zur Synthese von Dihydrobenzofuranderivaten durch intramolekulare nucleophile, aromatische Substitution, bei der entsprechend substituierte 1-Phenylpropan-2-ole cyclisiert werden, wird von Ong et al. in J. Heterocycl. Chem., 18; 1981; 815-820 beschrieben:
    Figure 00050002
  • Die Reaktion ist jedoch auf Verbindungen beschränkt, die ein quartäres Kohlenstoffatom aufweisen, welches direkt am Phenylring gebunden ist. Solche Verbindungen liegen in einer für die Cyclisierung günstigen Konformation vor und cyclisieren daher leichter als Verbindungen, die keinen quartären Kohlenstoff aufweisen. Dennoch werden auch hier Temperaturen von 110°C benötigt.
  • Wie oben dargelegt, weisen die bekannten Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen mit flüssigkristallinen Resten zahlreiche Probleme auf. Einerseits sind die Ausbeuten schlecht oder die Reaktion liefert gar kein Produkt. Andererseits werden teure Katalysatoren benötigt, sind die Reaktionszeiten zu lang und/oder sind die Reaktionstemperaturen sehr hoch.
    •
  • Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein effizientes sowie günstiges Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen, wie z.B. Chroman- und (Dihydro)benzofuran-Derivaten bereitzustellen, das sich insbesondere auch für die Herstellung von Systemen mit flüssigkristallinen Resten eignet und von prinzipiell bekannten Vorstufen ausgeht.
  • Überraschenderweise wurde nun ein Verfahren gefunden, mit dem sich die oben genannten Verbindungen einfach und in hohen Ausbeuten herstellen lassen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen, vorzugsweise Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
    • a) ein Oxetan bzw. Epoxid mittels eines in ortho-Position metallierten Fluoraromaten in einem organischen Lösungsmittel bei tiefen Temperaturen regioselektiv öffnet und
    • b) das gebildete Propanol- bzw. Ethanolderivat durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base cyclisiert.
  • Die Umsetzung in Schritt a) erfolgt dabei vorzugsweise in Gegenwart einer Lewissäure. Als Lewissäuren können dabei prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Verbindungen eingesetzt werden, sofern sie keine aciden Protonen aufweisen. Besonders bevorzugt sind starke Lewissäuren, insbesondere BF3-Etherat. Im Fall besonders reaktiver Verbindungen kann die Umsetzung auch ohne den Zusatz einer Lewissäure erfolgen.
  • Als organische Lösungsmittel können in Schritt a) alle dem Fachmann für diesen Zweck geeigneten Lösungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugt als Lösungsmittel sind jedoch Diethylether, Tetrahydrofuran (THF) und Dimethoxyethan (DME) sowie Gemische derselben.
  • Unter tiefer Temperatur wird in der vorliegenden Anmeldung eine Temperatur im Bereich von –40°C bis –100°C, vorzugsweise von –65°C bis –85°C verstanden.
  • Der in Schritt a) gebildete Fluoralkohol wird in Schritt b) in Gegenwart einer Base cyclisiert. Prinzipiell sind hierfür alle Basen geeignet, die in der Lage sind, den Alkohol zumindest teilweise in das entsprechende Anion zu überführen. Hierzu gehören Metallcarbonate, wie z.B. K2CO3 und Cs2CO3, Metallhydroxide, wie z.B. NaOH, KOH, CsOH und TIOH, Metallhydride, wie z.B. NaH, KH und CsH, Metallamide, wie z.B. LDA, NaNH2 und Kaliumhexamethyldisilazan, und andere dem Fachmann bekannte Basen. Bevorzugt sind Base/Lösungsmittel-Kombinationen, die dazu führen, dass die Nucleophilie am Alkoholat nur wenig eingeschränkt wird. Entsprechende Zusammenhänge sind in der gängigen Fachliteratur aufgeführt (z.B. Organikum, 21. Auflage, Wiley-VCH). Als Lösungsmittel werden solche bevorzugt, die die entsprechenden Metallionen gut solvatisieren, also dipolare, aprotische Lösungsmittel, wie z.B. DMF, Ether, Polyether, THF und Nitromethan.
  • Bevorzugt ist die Verwendung von etwa 0,8 bis 1,4 Äquivalenten einer Base, ausgewählt aus NaH, KH, RbH oder CsH und Kaliumhexamethyldisilazan (KHMDS), oder Mischungen von diesen in einem Ether (z.B. THF) oder Polyether, wie Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von 1 bis 1,3 Äquivalenten Kaliumhydrid (KH) in Tetrahydrofuran (THF). Die Verwendung von KH in THF führt nämlich überraschenderweise zu besonders hohen Ausbeuten.
  • In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird der Alkohol dabei zu einer Suspension von KH in THF bei Temperaturen von +20 bis +70°C langsam zugesetzt, um lokal hohe Konzentrationen zu vermeiden, und nachgerührt.
  • Bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Chroman-Derivaten der allgemeinen Formel I, R1(-A1-Z1)m-W I worin
    Figure 00080001
    R1 H, Halogen (F, Cl, Br, I), einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls chiralen, unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkylrest mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenylrest mit 2 bis 15 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -C=C- oder
    Figure 00080002
    so ersetzt sein können, dass Heteroatome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
    A1 a) trans-1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S-ersetzt sein können,
    b) 1,4-Phenylen, worin eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können,
    c) einen Rest aus der Gruppe 1,4-Bicyclo(2,2,2)-octylen, Piperidin-1,4-diyl, Naphthalin-2,6-diyl, Decahydronaphthalin-2,6-diyl und 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl, oder
    d) 1,4-Cyclohexenylen,
    Z1 -O-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CF2-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2O-, -OCF2CH2-, -CN2CH2-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF=CF-CO-O-, -O-CO-CF=CF-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
    m 0, 1, 2 oder 3,
    X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NCS, -CN, -SF5, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, und einer der vier Reste zusätzlich auch -(Z2-A2-)nR2 oder X1 und X2, X2 und X3 oder X3 und X4 zusammen
    Figure 00090001
    und
    X5, X6 jeweils unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NCS, -CN, -SF5, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, und einer der beiden Reste zusätzlich auch -(Z2-A2-)nR2, bedeuten,
    wobei R2 die Bedeutungen von R1, A2 die Bedeutungen von A1, Z2 die Bedeutungen von Z1 und n die Werte 1 oder 2 annehmen kann,
    das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
    a) ein Oxetan der allgemeinen Formel IIa oder IIb
    Figure 00100001
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, mit einem in ortho-Position metallierten Fluoraromaten zu dem entsprechenden Propanolderivat der allgemeinen Formel IIIa oder IIIb umsetzt,
    Figure 00100002
    Figure 00110001
    worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben,
    und
    b) das gebildete Propanoiderivat der allgemeinen Formel IIIa oder IIIb durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base zum entsprechenden Chromanderivat der allgemeinen Formel I cyclisiert.
  • Vor- und nachstehend haben R1, A1, A2, W, X1, X2, X3, X4, X5, X6, Z1, Z2, m und n die angegebenen Bedeutungen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist. Kommen die Reste A1 und Z1 sowie A2 und Z2 mehrfach vor, so können sie unabhängig voneinander, gleiche oder verschiedene Bedeutungen annehmen.
  • Der Einfachheit halber bedeuten im folgenden Cyc einen 1,4-Cyclohexylenrest, Che einen 1,4-Cyclohexenylenrest, Dio einen 1,3-Dioxan-2,5-diylrest, Thp einen Tetrahydropyran-2,5-diylrest, Dit einen 1,3-Dithian-2,5-diylrest, Phe einen 1,4-Phenylenrest, Pyd einen Pyridin-2,5-diylrest, Pyr einen Pyrimidin-2,5-diylrest, Bco einen Bicyclo-(2,2,2)-octylenrest und Dec einen Decahydronaphthalinrest, wobei Cyc und/oder Phe unsubstituiert bzw. ein- oder mehrfach durch -CH3, -Cl, -F und/oder -CN substituiert sein können.
  • Vorzugsweise bedeutet R1 H, einen linearen Alkyl- bzw. Alkoxyrest mit 1 bis 12 C-Atomen oder einen linearen Alkenyl- bzw. Alkenyloxyrest mit 2 bis 12 C-Atomen.
  • Ist R1 Halogen, so bedeutet es vorzugsweise F oder Cl, besonders bevorzugt F.
    R2 bedeutet vorzugsweise -CN, -Cl, -F, -CF3 und -OCF3, besonders bevorzugt -F, -CF3 und -OCF3.
    A1 und A2 bedeuten vorzugsweise Phe, Cyc, Che, Pyd, Pyr oder Dio, und besonders bevorzugt Phe oder Cyc.
    Cyc ist vorzugsweise trans-1,4-disubstituiert.
  • Phe ist vorzugsweise
    Figure 00120001
  • Phe ist besonders bevorzugt
    Figure 00120002
  • Die Begriffe 1,3-Dioxan-2,5-diyl und Dio umfassen jeweils die beiden Stellungsisomeren
    Figure 00120003
    Gleiches gilt für Pyridin-2,5-diyl (Pyd) und Pyrimidin-2,5-diyl (Pyr).
  • Die Cyclohexen-1,4-diyl-Gruppe hat vorzugsweise folgende Strukturen:
    Figure 00130001
  • Bevorzugte Bedeutungen des Strukturelements W stellen die folgenden Formeln (1) bis (25) dar:
    Figure 00130002
    Figure 00140001
    wobei X2, X3 und X6 die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Z1 und Z2 bedeuten vorzugsweise -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CF2CF2-, -CF=CF-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2- oder eine Einfachbindung, besonders bevorzugt eine Einfachbindung.
  • m und n bedeuten vorzugsweise, unabhängig voneinander, gleich oder verschieden 1 oder 2, wobei die Summe (m + n) vorzugsweise 1, 2 oder 3, besonders bevorzugt 1 oder 2, beträgt.
  • Die Herstellung der Oxetane kann dabei nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Vorzugsweise geht man aber von Diolen der folgenden Formeln aus, die entweder kommerziell erhältlich sind oder leicht herstellbar sind. Ein Verfahren zu deren Herstellung wird z.B. in der EP 0 967 261 B1 beschrieben. Diese Diole können dann beispielsweise nach dem folgenden, von Picard et al., in Synthesis, 1981, 550-552, beschriebenen Verfahren in Oxetane der Formeln IIa bzw. IIb überführt werden.
  • Figure 00150001
  • Auch die Herstellung der ortho-metallierten Fluoraromaten kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Bevorzugte Verfahren sind jedoch die ortho-Metallierung von Fluoraromaten mit Butyllithium (BuLi), Schlosser-Lochmann-Base oder Lithiumdiisopropylamid (LDA) jeweils bei tiefen Temperaturen oder der Halogen-Metallaustausch von Jod-Fluoraromaten oder Brom-Fluoraromaten mit BuLi bei tiefen Temperaturen (z.B. nach Org. React. 6, 1951, 339-366) oder mit iso-Propylmagnesiumchlorid bei Temperaturen im Bereich von –50°C bis –10°C (Knochel et al., Angewandte Chemie, Int. Ed. 42, 2003, 4302-4320).
  • Gegebenenfalls kann sich an diesen Schritt auch eine Ummetallierung anschließen. So lassen sich Lithiumaromaten durch Reaktion mit einer ZnCl2-Lösung leicht in die entsprechenden Zinkaromaten überführen.
  • Bevorzugte Aromaten für die ortho-Metallierung sind die folgenden einkernigen und mehrkernigen Aromaten:
    Figure 00160001
    Figure 00170001
    worin Y = H, Cl, F, CF3 oder OCF3 und R = (Z2-A2-)nR2 bedeuten, wobei R2, A2, Z2 und n die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Bevorzugte Aromaten für den Halogen-Metallaustausch sind:
    Figure 00170002
    Figure 00180001
    Figure 00190001
    worin X – Br oder I, Y = H, F, CF3 oder OCF3 und R = (Z2-A2-)nR2 bedeuten, wobei R2, A2, Z2 und n die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Vorzugsweise wird der ortho-metallierte Fluoraromat dann in einem organischen Lösungsmittel bei tiefer Temperatur mit dem Oxetan umgesetzt, vorzugsweise in Gegenwart einer Lewissäure.
  • Figure 00200001
  • Die Öffnung des Oxetans erfolgt dabei mit hoher Regioselektivität an der weniger stark substituierten Seite.
  • Je nach verwendetem Oxetan können auf diese Weise auch die strukturisomeren Alkohole erhalten werden.
  • Figure 00200002
  • Generell sind hierbei sowohl aliphatische als auch aromatische Oxetane einsetzbar.
  • Der metallierte Fluoraromat wird vorzugsweise in einem stöchiometrischen Verhältnis zum Oxetan von 0,5 bis 3 eingesetzt. Besonders bevorzugt als Verhältnis (metallierter Aromat):(Oxetan) ist 1,3 bis 1,8. Das bevorzugte stöchiometrische Verhältnis von (BF3-Etherat):(Oxetan) ist 0,1 bis 5,0, besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von 0,9 bis 1,1.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die ortho-Metallierung des Fluoraromaten und die Umsetzung des ortho-metallierten Fluoraromaten mit dem Oxetan in einem Verfahrensschritt durchgeführt, wie im folgenden Schema dargestellt. Dieses Schema soll die Reaktionsführung erläutern ohne sie einzuschränken.
    Figure 00210001
  • In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wird unter Schutzgas zu einer Lösung des Fluoraromaten (z.B. 1,2,3-Trifluorbenzol) durch Zugabe von 1 Äquivalent BuLi bei –78°C der ortho-metallierte Fluoraromat in THF hergestellt. In diese Lösung wird bei –78°C das Oxetan gegeben und anschließend BF3-Etherat zugetropft, so dass die Temperatur nicht über –65°C steigt. Nach mehrstündigem Rühren, gegebenenfalls nach Rühren über Nacht, wird mit gesättigter Ammoniumchloridlösung gequencht und aufgearbeitet.
  • Da Oxetane der Formel IIa grundsätzlich auch enantiomerenrein darstellbar sind bzw. durch entsprechende chromatographische Verfahren in Enantiomere getrennt werden können, eignet sich dieses Verfahren prinzipiell auch zur Herstellung enantiomerenreiner Alkohole der Struktur IIIa.
  • Das aus dem ortho-metallierten Fluoraromaten und dem Oxetan gebildete Propanolderivat IIIa oder IIIb wird anschließend in Gegenwart etwa 0,8 bis 1,4 Äquivalenten einer starken, nicht nucleophilen Base, z.B. Alkalihydrid, ausgewählt aus NaH, KH, RbH oder CsH, und Kaliumhexamethyldisilazan (KHMDS), vorzugsweise Alkalihydrid, besonders bevorzugt KH, in einem organischen Lösungsmittel intramolekular cyclisiert. Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung von 1 bis 1,3 Äquivalenten Kaliumhydrid (KH) in Tetrahydrofuran (THF). Das Edukt wird dabei zu einer Suspension von KH in THF bei Temperaturen von 0 bis +75°C langsam zugesetzt, um lokal hohe Konzentrationen zu vermeiden, und nachgerührt. Bei Edukten mit 4 aktivierenden Fluor-Substituenten sind Temperaturen zwischen 0 und +55°C besonders bevorzugt, bei Verbindungen mit 3 aktivierenden Substituenten liegen die optimalen Cyclisierungs-temperaturen bei +20 bis +75°C. Typischerweise ist vollständiger Umsatz nach 1 bis 12 Stunden erreicht. Gegenüber den anderen erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten, wie z.B. NaH/DMF/100°C, NaH/THF/70°C oder NaH/Triethylenglykol/100°C, führt die besonders bevorzugte Verwendung von KH/THF generell zu deutlich höheren Ausbeuten, teilweise auch schon bei sehr milden Reaktionsbedingungen. Darüber hinaus ist THF als Lösungsmittel gegenüber dem hochsiedenden DMF bevorzugt, weil es die Aufarbeitung vereinfacht. Außerdem werden weniger bzw. keine Nebenprodukte erhalten. Die Ausbeuten liegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen deutlich über 75%.
    Figure 00220001
    Figure 00230001
  • Da die Stereochemie des Alkohols nicht beeinflußt wird, erhält man bei der Cyclisierung enantiomerenreiner Alkohole die entsprechenden enantiomerenreinen Chromane.
  • Bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Dihydrobenzofuran-Derivaten der allgemeinen Formel VII
    Figure 00230002
    worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
    • a) ein Epoxid der allgemeinen Formel V
      Figure 00230003
      worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, mit einem in ortho-Position metallierten Fluoraromaten zu dem entsprechenden Ethanolderivat der allgemeinen Formel VI umsetzt,
      Figure 00240001
      worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, und
    • b) das gebildete Ethanolderivat der allgemeinen Formel VI durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base zum entsprechenden Dihydrobenzofuranderivat der allgemeinen Formel VII cyclisiert.
  • Die Herstellung der Epoxide kann dabei nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Vorzugsweise geht man aber von Verbindungen der allgemeinen Formel IV aus, die entweder kommerziell erhältlich sind oder leicht herstellbar sind.
  • Figure 00240002
  • In der Formel IV haben R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
  • Die Verbindungen der Formel IV werden nach an sich bekannten Methoden dargestellt, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.
  • Die Verbindungen der Formel IV können beispielsweise durch Wittig Reaktion, gegebenenfalls gefolgt von einer Hydrolysereaktion, aus den entsprechenden Aldehyden oder Ketonen erhalten werden.
  • Die Verbindungen der allgemeinen Formel IV werden vorzugsweise durch Epoxidierungsreagenzien in die entsprechenden Epoxide der Formel V überführt. Dieser Verfahrensschritt ist im folgenden Schema dargestellt:
    Figure 00250001
  • In den Formeln IV und V haben R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
  • Als Epoxidierungsreagenzien können dabei alle dem Fachmann für diesen Zweck geeigneten Reagenzien eingesetzt werden. Bevorzugt als Epoxidierungsreagenzien sind organische Persäuren, wie z.B. 3-Chlorperoxybenzoesäure (MCPBA).
  • Alternativ zur oben beschriebenen Epoxidierung können die Epoxide auch direkt aus den entsprechenden Aldehyden bzw. Ketonen mit Schwefel-Yliden hergestellt werden (Corey et al., J. Am. Chem. Soc. 87, 1965, 1353-1364).
  • Erfindungsgemäß können als Epoxide alle bekannten, aliphatischen sowie aromatischen Epoxide eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Epoxide der allgemeinen Formel V, wobei in der Formel V R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
  • Die Herstellung der ortho-metallierten Fluoraromaten kann nach den in Bezug auf die Herstellung der Chroman-Derivate beschriebenen Verfahren erfolgen. Bevorzugte Aromaten für die ortho-Metallierung bzw. den Halogen-Metallaustausch sind die dort angegebenen, einkernigen und mehrkernigen Aromaten.
  • Der ortho-metallierte Fluoraromat wird dann in einem organischen Lösungsmittel bei tiefer Temperatur mit dem Epoxid umgesetzt, vorzugsweise in Gegenwart einer Lewissäure.
    Figure 00260001
  • Die Öffnung des Epoxids erfolgt dabei mit hoher Regioselektivität an der weniger stark substituierten Seite.
  • Der metallierte Fluoraromat wird vorzugsweise in einem stöchiometrischen Verhältnis zum Epoxid von 0,5 bis 3 eingesetzt. Besonders bevorzugt als Verhältnis (metallierter Aromat):(Epoxid) ist 1,3 bis 1,8. Das bevorzugte stöchiometrische Verhältnis von (BF3-Etherat):(Epoxid) ist 0,1 bis 5,0, besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von 0,9 bis 1,1.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die ortho-Metallierung des Fluoraromaten und die Umsetzung des ortho-metallierten Fluoraromaten mit dem Epoxid in einem Verfahrensschritt durchgeführt, wie im folgenden Schema dargestellt. Dieses Schema soll die Reaktionsführung erläutern ohne sie einzuschränken.
  • In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wird unter Schutzgas zu einer Lösung des Fluoraromaten (z.B. 1,2,3-Trifluorbenzol) durch Zugabe von 1 Äquivalent BuLi bei –78°C der ortho-metallierte Fluoraromat in THF hergestellt. Im Falle eines Halogen-Metall-Austausches ist Diethylether als Lösungsmittel bevorzugt. In diese Lösung wird bei –78°C das Epoxid gegeben und anschließend BF3-Etherat zugetropft, so dass die Temperatur nicht über –65°C steigt. Nach einstündigem Rühren wird mit gesättigter Ammoniumchloridlösung gequencht und aufgearbeitet.
    Figure 00270001
  • Da Epoxide grundsätzlich auch leicht enantiomerenrein darstellbar sind (Zhang et al., JACS, 112, 1990, 2801-2803) bzw. durch entsprechende chromatographische Verfahren in Enantiomere getrennt werden können, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell auch zur Herstellung enantiomerenreiner Alkohole.
  • Das aus dem ortho-metallierten Fluoraromaten und dem Epoxid gebildete Ethanolderivat wird anschließend in Gegenwart etwa 1 Äquivalents einer starken, nicht nucleophilen Base cyclisiert. Dabei sind dieselben Bedingungen und Varianten bevorzugt, die für die Cyclisierung der Chromanderivate angegeben sind. Die Reaktionszeiten sind gegenüber den Chromansystemen deutlich verkürzt. Vollständiger Umsatz ist häufig bereits nach 30 Minuten erreicht. Die Ausbeuten liegen dabei im allgemeinen deutlich über 75 %.
    Figure 00280001
  • Aus enantiomerenreinen Alkoholen werden enantiomerenreine Dihydrofurane erhalten.
  • Da die Propanolderivate der Formel IIIa und IIIb und das Ethanolderivat der Formel VI prinzipiell auch nach anderen als den oben beschriebenen, bevorzugten Verfahren hergestellt werden können, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten, vorzugsweise von Chroman-Derivaten der Formel I bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten der Formel VII, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Propanolderivat der Formel IIIa oder IIIb bzw. ein Ethanolderivat der Formel VI in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise einem Ether, besonders bevorzugt Diethylether, Tetrahydrofuran oder Dimethoxyethan, durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base, vorzugsweise Kaliumhydrid (KH), cyclisiert.
  • Die erfindungsgemäß erhaltenen Dihydroverbindungen können anschließend gegebenenfalls durch radikalische Reaktion dehydriert werden. Dies geschieht vorzugsweise mit N-Bromsuccinimid (NBS) in siedendem Tetrachlormethan (z.B.: Traulsen et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans 1, 2000, 1387-1398), wie in den beiden folgenden Reaktionsschemata dargelegt:
    Figure 00280002
    Figure 00290001
  • Es können jedoch auch andere Dehydrierungsverfahren, wie zum Beispiel die Umsetzung mit 4,5-Dichlor-3,6-dioxo-cyclohexa-1,4-dien-1,2-dicarbonitril (DDQ) (z.B. Stanetty et al., J. Chem. Res. Miniprint 3, 1991, 581-594) oder die Umsetzung mit Wasserstoffakzeptoren, wie zum Beispiel Ethylcinnamat, in Gegenwart von Übergangsmetallkatalysatoren, zur Bildung der Dehydrierungsprodukte genutzt werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Chromen- bzw. Benzofuran-Derivaten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das erfindungsgemäß erhaltene Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivat durch Dehydrierung zum entsprechenden Chromen- bzw. Benzofuran-Derivat umsetzt.
  • Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Produkte können gegebenenfalls erneut als Edukte eingesetzt werden. Auf diese Weise lassen sich bei geeigneter Fluorsubstitution Verbindungen mit zwei Heterocyclen aufbauen, wie in den beiden folgenden Reaktionsschemata beispielhaft dargestellt.
    Figure 00300001
  • In den obigen Formeln haben R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen. R2 kann die Bedeutungen von R1, A2 die Bedeutungen von A1, Z2 die Bedeutungen von Z1 und n die Bedeutungen von m annehmen.
  • Die Ausgangsmaterialien für die obigen Verfahren sind entweder bekannt oder können in Analogie zu bekannten Verbindungen hergestellt werden.
  • Gegebenenfalls können die Ausgangsstoffe auch in situ gebildet werden, derart, dass man sie aus dem Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Verbindungen der Formel I oder VII umsetzt.
  • Die dargestellten Reaktionen sind nur als beispielhaft aufzufassen. Der Fachmann kann entsprechende Varianten der vorgestellten Synthesen vornehmen sowie auch andere geeignete Synthesewege beschreiten, um die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I sowie die Verbindungen der Formel VII zu erhalten.
  • Die Synthesen verschiedener erfindungsgemäßer Chromanderivate der allgemeinen Formel I sowie Benzofuran-Derivate der allgemeinen Formel VII werden außerdem in den Beispielen ausführlich beschrieben.
  • Die Verbindungen der Formel I und VII umfassen Verbindungen mit einem Ring in der mesogenen Gruppe R1(-A1-Z1)m- der Teilformeln a und b: R1-A1- a R1-A1-Z1- bVerbindungen mit zwei Ringen in der mesogenen Gruppe R1(-A1-Z1)m- der Teilformeln c bis f: R1-A1-A1- c R1-A1-A1-Z1- d R1-A1-Z1-A1- e R1-A1-Z1-A1-Z1- f sowie Verbindungen mit drei Ringen in der mesogenen Gruppe R1(-A1-Z1)m- der Teilformeln g bis o: R1-A1-A1-A1- g R1-A1-Z1-A1-A1- h R1-A1-A1-Z1-A1- i R1-A1-A1-A1-Z1- j R1-A1-Z1-A1-Z1-A1- k R1-A1-Z1-A1-A1-Z1- m R1-A1-A1-Z1-A1-Z1- n R1-A1-Z1-A1-Z1-A1-Z1- o
  • Darunter sind diejenigen der Teilformeln a, b, c, d, e, g, h und i besonders bevorzugt.
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel a umfassen diejenigen der Teilformeln aa bis ad: R1-Phe- aa R1-Cyc- ab R1-Thp- ac R1-Dio- ad
  • Darunter sind diejenigen der folgenden Teilformeln besonders bevorzugt:
    Figure 00320001
    Figure 00330001
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel b umfassen diejenigen der Teilformeln ba und bb: R1-Phe-Z1- ba R1-Cyc-Z1- bb
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel c umfassen diejenigen der Teilformeln ca bis cm: R1-Cyc-Cyc- ca R1 -Cyc-Thp- cb R1-Cyc-Dio- cc R1-Cyc-Phe- cd R1-Thp-Cyc- ce R1-Dio-Cyc- cf R1-Phe-Cyc- cg R1-Thp-Phe- ch R1-Dio-Phe- ci R1-Phe-Phe- cj R1-Pyr-Phe- ck R1-Pyd-Phe- cm
  • Darunter sind diejenigen der folgenden Teilformeln besonders bevorzugt:
    Figure 00340001
    Figure 00350001
    Figure 00360001
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel d umfassen diejenigen der Teilformeln da bis dn: R1-Cyc-Cyc-Z1- da R1-Cyc-Thp-Z1- db R1-Cyc-Dio-Z1- dc R1-Cyc-Phe-Z1- dd R1-Thp-Cyc-Z1- de R1-Dio-Cyc-Z1- df R1-Thp-Phe-Z1- dg R1-Dio-Phe-Z1- dh R1-Phe-Phe-Z1- di R1-Pyr-Phe-Z1- dj R1-Pyd-Phe-Z1- dk R1-Cyc-Phe-CH2CH2- dm R1-A1-Phe-CH2CH2- dn
  • Darunter sind diejenigen der folgenden Teilformeln besonders bevorzugt:
    Figure 00370001
    Figure 00380001
    Figure 00390001
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel e umfassen diejenigen der Teilformeln ea bis ej: R1-Cyc-Z1-Cyc- ea R1-Thp-Z1-Cyc- eb R1-A1-CH2CH2-A1- ec R1-Cyc-Z1-Phe- ed R1-Thp-Z1-Phe- ee R1-A1-OCO-Phe- ef R1-Phe-Z1-Phe- eg R1-Pyr-Z1-A1- eh R1-Pyd-Z1-A1- ei R1-Dio-Z1-A1- ej
  • Darunter sind diejenigen der folgenden Teilformeln besonders bevorzugt:
    Figure 00400001
    Figure 00410001
    Figure 00420001
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformel f umfassen diejenigen der Teilformeln fa bis fe: R1-Phe-CH2CH2-A1-Z1- fa R1-A1-COO-Phe-Z1- fb R1-Cyc-Z1-Cyc-Z1- fc R1-Phe-Z1-Phe-Z1- fd R1-Cyc-CH2CH2-Phe-Z1- fe
  • Die bevorzugten Verbindungen der Teilformeln g bis n umfassen diejenigen der Teilformeln ga bis ma: R1-A1-Cyc-Cyc- ga R1-A1-Cyc-Phe- gb R1-Phe-Phe-Phe- gc R1-A1-CH2CH2-A1-Phe- ha R1-Phe-Z1-A1-Phe- hb R1-A1-Phe-Z1-Phe- ia R1-Cyc-Z1-A1-Z1-Phe- ka R1-A1-Z1-Cyc-Phe-Z1- ma
  • In den vorstehenden, bevorzugten Teilformeln besitzen R1, A1 und Z1 die oben angegebenen Bedeutungen.
  • In den vorstehenden, bevorzugten Formeln bedeutet R1 vorzugsweise einen linearen Alkyl- bzw. Alkoxyrest mit 1 bis 7 C-Atomen oder einen linearen Alkenyl- bzw. Alkenyloxyrest mit 2 bis 7 C-Atomen und besonders bevorzugt einen linearen Alkylrest mit 1 bis 7 C-Atomen oder einen linearen Alkenylrest mit 2 bis 7 C-Atomen.
  • In den vorstehenden, bevorzugten Formeln bedeutet Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, vorzugsweise -CH2CH2-, -C≡C-, -CF2CF2-, -COO-, -OCO-, -CF2O- oder -OCF2-.
  • Falls R1 und/oder R2 in den vor- und nachstehenden Formeln einen Alkylrest bedeuten, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Besonders bevorzugt ist er geradkettig, hat 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und bedeutet demnach Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Heptyl, ferner Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl oder Pentadecyl.
  • Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeuten, in dem eine CH2-Gruppe durch -O- ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 1 bis 10 C-Atome. Besonders bevorzugt ist die erste CH2-Gruppe dieses Alkylrestes durch -O- ersetzt, so dass der Rest R1 und/oder R2 die Bedeutung Alkoxy erhalten und Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentyloxy, Hexyloxy, Heptyloxy, Octyloxy oder Nonyloxy bedeuten.
  • Weiterhin kann auch eine CH2-Gruppe an anderer Stelle durch -O- ersetzt sein, so dass der Rest R1 und/oder R2 vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxymethyl), 2-(= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl bedeuten.
  • Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeuten, in dem eine CH2-Gruppe durch -CH=CH- ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach Vinyl, Prop-1- oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enyl.
  • Bevorzugte Alkenylgruppen sind C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl, und C7-6-Alkenyl, besonders bevorzugt C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl.
  • Beispiele besonders bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl und 6-Heptenyl. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind insbesondere bevorzugt.
  • Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeuten, in dem eine CH2-Gruppe durch -O- und eine durch -CO- ersetzt ist, so sind diese vorzugsweise benachbart. Somit beinhalten diese eine Acyloxygruppe -CO-O- oder eine Oxycarbonylgruppe -O-CO-. Besonders bevorzugt sind diese geradkettig und haben 2 bis 6 C-Atome.
  • Sie bedeuten demnach insbesondere Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 3-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxycarbonylmethyl, Ethoxycarbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxycarbonyl)ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxycarbonyl)propyl und 4-(Methoxycarbonyl)butyl.
  • Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeuten, in dem eine CH2-Gruppe durch unsubstituiertes oder substituiertes -CH=CH- und eine benachbarte CH2-Gruppe durch -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 4 bis 13 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders bevorzugt Acryloyloxymethyl, 2-Acryloyloxyethyl, 3-Acryloyloxypropyl, 4-Acryloyloxybutyl, 5-Acryloyloxypentyl, 6-Acryloyloxyhexyl, 7-Acryloyloxyheptyl, 8-Acryloyloxyoctyl, 9-Acryloyloxynonyl, 10-Acryloyloxydecyl, Methacryloyloxymethyl, 2-Methacryloyloxyethyl, 3-Methacryloyloxypropyl, 4-Methacryloyloxybutyl, 5-Methacryloyloxypentyl, 6-Methacryloyloxyhexyl, 7-Methacryloyloxyheptyl, 8-Methacryloyloxyoctyl und 9-Methacryloyloxynonyl.
  • Falls R1 und/oder R2 einen einfach durch CN oder CF3 substituierten Alkyl- oder Alkenylrest bedeuten, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig und die Substitution durch CN oder CF3 in ω-Position.
  • Falls R1 und/oder R2 einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest bedeuten, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig. Halogen ist vorzugsweise F oder Cl. Bei Mehrfachsubstitution ist Halogen vorzugsweise F. Die resultierenden Reste schließen auch perfluorierte Reste ein. Bei Einfachsubstitution kann der Fluor- oder Chlorsubstituent in beliebiger Position sein, vorzugsweise jedoch in ω-Position.
  • Falls R1 und/oder R2 eine verzweigte Gruppe bedeuten, so weist sie vorzugsweise nicht mehr als eine Kettenverzweigung auf. Bevorzugte verzweigte Reste R1 und/oder R2 sind Isopropyl, 2-Butyl (= 1-Methylpropyl), Isobutyl (= 2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl (= 3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, Isopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy, 2-Methylpentyloxy, 3-Methylpentyloxy, 2-Ethylhexyloxy, 1-Methylhexyloxy und 1-Methylheptyloxy.
  • An die Synthese der Chroman-, Chromen-, Dihydrobenzofuran- und Benzofuran-Derivate können sich weitere Reaktionsschritte anschließen. Hierzu gehören insbesondere die Überführung in Brom- oder Iod-Derivate beziehungsweise die Überführung in Boronsäuren nach für den Fachmann bekannten Verfahren.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung von bromierten/iodierten Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Derivaten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das erhaltene Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- bzw. Benzochromen-Derivat bei tiefen Temperaturen lithiiert und anschließend mit Brom oder Iod umsetzt. Bevorzugt ist die ortho-Lithiierung. Als Ausgangsstoffe werden dabei vorzugsweise Verbindungen der Formel I eingesetzt, worin W
    Figure 00460001
    bedeutet, und X1, X2, X3 und X4 die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise unabhängig voneinander H, F, Cl, Br, OCF3 oder CF3 bedeuten. Bei der ortho-Lithiierung wird der vorhandene Wasserstoffsubstituent ausgetauscht. Dazu ist es erforderlich, dass mindestens ein Substituent aus X1, X2, X3 und X4 neben dem zu deprotonierenden Wasserstoff von H verschieden sein muß. Besonders bevorzugt sind Verbindungen, bei denen beide Substituenten neben dem zu deprotonierenden Wasserstoff von H verschieden sind und F und/oder Cl bedeuten.
  • Bei der Lithiierung, beispielsweise mit Butyllithium oder LDA, sowie der anschließenden Umsetzung mit Brom oder Iod handelt es sich um Verfahrensschritte, die dem Fachmann bekannt sind.
  • Die Reaktion ist im folgenden Schema beispielhaft dargestellt,
    Figure 00470001
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Boronsäuren bzw. Boronsäureestern, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das erhaltene Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- bzw. Benzochromen-Derivat bei tiefen Temperaturen lithiiert und anschließend mit Trialkoxyborat umsetzt und den entsprechenden Boronsäureester gegebenenfalls sauer hydrolysiert.
  • Die Lithiierung der Benzofurane, Dihydrobenzofurane, Benzochromane und Benzochromene erfolgt dabei vorzugsweise entweder durch ortho-Lithiierung oder durch Halogen-Metallaustausch.
  • Wird durch ortho-Lithiierung lithiiert, werden vorzugsweise die gleichen Verbindungen der Formel I eingesetzt, wie bei der ortho-Lithiierung im Rahmen der Herstellung der bromierten/iodierten Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Derivate.
  • Wird durch Halogen-Metallaustausch lithiiert, werden als Ausgangsstoffe vorzugsweise Verbindungen der Formel I eingesetzt, worin W
    Figure 00480001
    bedeutet, und X1, X2, X3 und X4 die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Bei der Lithiierung durch Halogen-Metallaustausch (beispielsweise durch Butyllithium) oder der ortho-Lithiierung (beispielsweise durch LDA oder Butyllithium), sowie der anschließenden Umsetzung mit Trialkoxyborat handelt es sich um Verfahrensschritte, die dem Fachmann bekannt sind.
  • Die Reaktion ist im folgenden Schema beispielhaft dargestellt,
    Figure 00480002
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  • Die auf diese Weise erhaltenen Chroman-, Chromen-, Dihydrobenzofuran- und Benzofuran-Halogenide bzw. Boronsäuren können in einem weiteren Syntheseschritt in Kreuzkupplungsreaktionen eingesetzt werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen mit mesogenen Resten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das erhaltene halogenierte Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- bzw. Benzochromen-Derivat oder die erhaltene Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- bzw. Benzochromen-Boronsäure bzw. den entsprechenden Boronsäureester als Kupplungskomponente in einer Kreuzkupplung einsetzt.
  • Als Boronsäuren/Boronsäureester werden vorzugsweise Verbindungen der Formeln VIIIa bis VIIId eingesetzt,
    Figure 00490001
    worin R1, A1, Z1, X1, X2, X3, X4 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben und p 0 oder 1 bedeutet. Der Rest B(OH)2 umfasst auch die entsprechenden Boronsäureester.
  • Als Halogenkomponenten werden vorzugsweise Verbindungen der Formeln IXa bis IXd eingesetzt,
    Figure 00500001
    worin R1, A1, Z1, X1, X2, X3, X4 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben und p 0 oder 1 bedeutet.
  • Die Reaktion wird in den beiden folgenden Schemata allgemein dargestellt,
    Figure 00500002
    oder
    Figure 00510001
    worin R1, R2, A1, A2, Z1, Z2 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, n die Bedeutung von m annehmen kann und p 0 oder 1 bedeutet.
  • Die Reaktion wird in den beiden folgenden Schemata an einer bevorzugten Verbindungsklasse exemplarisch dargestellt,
    Figure 00510002
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, und p 0 oder 1 bedeutet.
    •
  • Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Tg ist die Glasübergangstemperatur und Klp. ist der Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand, N = nematische Phase, Sm = smektische Phase und I = isotrope Phase. Die Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstemperaturen dar. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C), Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C) und γ1 die Rotationsviskosität bei 20°C [mPas].
  • Die Δn- und Δε-Werte der erfindungsgemäßen Verbindungen wurden durch Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 10 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90 % aus dem kommerziell erhältlichen Flüssigkristall ZLI 4792 (Fa. Merck, Darmstadt) bestanden.
  • Vor- und nachstehend werden folgende Abkürzungen verwendet:
    • AIBN
    Azoisobuttersäurenitril
    BuLi
    Butyllithium
    DCM
    Dichlormethan
    EE
    Essigester
    KH
    Kaliumhydrid
    KHMDS
    Kaliumhexamethyldisilazan
    LDA
    Lithiumdiisopropylamid
    MCPBA
    3-Chlorperoxybenzoesäure
    MTBE
    tert.-Butylmethylether
    NaH
    Natriumhydrid
    NBS
    N-Bromsuccinimid
    RT
    Raumtemperatur
    THF
    Tetrahydrofuran
  • Beispiel 1
  • all-trans 2-(4'-Ethyl-bicyclohexyl-4-yl)-oxiran
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00530001
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00530002
  • 166,6 g MCPBA (77%, Aldrich) werden in 910 ml vorgekühltem Dichlormethan (DCM) gelöst und die wässrige Phase abgetrennt. Die organische Phase wird mit Natriumsulfat getrocknet. In einem 2-Liter Einhalskolben wird zu dieser Mischung bei 10°C eine Lösung von 94 g 4-Ethyl-4'-vinyl-bicyclohexyl (1) in 200 ml DCM zugegeben und bei 0°C 3 Stunden gerührt. Nach ca. 1 Stunde Rühren bei 0°C fällt ein weißer Feststoff aus. Die Reaktionsmischung wird über Nacht bei Raumtemperatur nachgerührt.
  • Anschließend wird dreimal mit 10% kalter NaOH ausgeschüttelt, die organische Phase mit Wasser gewaschen und einrotiert. Nach Reinigung durch Chromatographie über Kieselgel (Eluent: beginnend mit Heptan bis Heptan:MTBE 8:1) werden 100,5 g eines farblosen Öls erhalten (HPLC: 87% all-trans Epoxid), welches im Gefrierschrank kristallisiert (2). Ausbeute: 92,5% (bezogen auf all-trans).
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 2 bis 5 erhalten:
    Figure 00540001
  • Beispiel 6
  • trans 3-(4-Ethyl-cyclohexyl)-oxetan
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00540002
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00540003
  • Zu einer Lösung von 20 g Diol (3) in 100 ml THF werden bei 0°C 67,4 ml BuLi (15% in Hexan) zugetropft. Nach 30 Minuten wird eine Lösung von 19 g Tosylchlorid in 100 ml THF zugetropft (exotherm, Erwärmung auf ca. 40°C) und die resultierende Mischung 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt, bevor weitere 67,4 ml BuLi unter Eiskühlung zugegeben werden. Die Reaktion wird 4 Stunden bei 60°C erhitzt. Das THF wird am Rotationsverdampfer entfernt, der Rückstand mit Wasser und MTBE behandelt, die organische Phase abgetrennt, getrocknet und einrotiert. Die Reinigung des Rückstands durch Säulenchromatographie (Heptan/EE 6:1) ergibt 11,1 g eines farblosen Öls (4).
    • Ausbeute: 61%
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 7 und 8 erhalten:
    Figure 00550001
  • Beispiel 9 (Lithiierung durch Halogen/Metall-Austausch)
  • trans-1-(4-Propyl-cyclohexyl)-2-(2,4,5-trifluoro-phenyl)-ethanol
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00560001
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00560002
  • Zu einer Lösung von 21,8 g 1-Brom-2,4,5-trifluorbenzol in 200 ml Diethylether werden unter Stickstoff bei –78°C 64,5 ml BuLi (15% in Hexan) langsam zugetropft und 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt. Der entstandenen Lösung werden zuerst 12,0 g des angegebenen Epoxids (HPLC-Gehalt: 90% trans) zugespritzt und nach 15 Minuten tropfenweise 8,2 ml BF3-Etherat. Bei der Zugabe des BF3-Etherats muß gut gekühlt werden, um die Reaktionstemperatur unter –70°C zu halten. Nach 60 Minuten Nachrühren bei –80°C (DC-Kontrolle) wird mit 50 ml Ammoniumchloridlösung bei –78°C gequencht. Die aufgetaute Reaktionsmischung wird mit MTBE versetzt, neutralisiert, die wässrige Phase abgetrennt und diese mehrfach mit MTBE nachextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und einrotiert. Reinigung des Rückstands durch Chromatographie über 500 ml Kieselgel ergibt (Eluent: Heptan:MTBE 9:1 → 6:1) zwei Fraktionen eines farblosen Öls, das nach einiger Zeit erstarrt.
    • Fraktion 1: 4,9 g (HPLC: 95% trans-Produkt).
    • Fraktion 2: 15,5 g (HPLC: 45,5% trans-Produkt). Weitere Reinigung durch Säulenchromatographie ergibt reines trans-Produkt.
    • Ausbeute: 61 % (gesamt)
  • Beispiel 10 (Ortho-Lithiierung)
  • trans-2-(4-Ethyl-cyclohexyl)-3-(2,3,4-trifluoro-phenyl)-propan-1-ol
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00570001
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00570002
  • Zu einer Lösung von 8,7 g Trifluorbenzol in 100 ml THF werden unter Stickstoff bei –78°C 40 ml BuLi (15% in Hexan) langsam zugetropft und 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt. Der tiefgelben Lösung werden zuerst 7,6 g des angegebenen Oxetans (HPLC-Gehalt 90 % trans, 10 cis) zugespritzt und nach 15 Minuten tropfenweise 5,1 ml BF3-Etherat. Bei der Zugabe des BF3-Etherats muß gut gekühlt werden, um die Reaktionstemperatur unter –70°C zu halten. Nach 60 Minuten Nachrühren bei –80°C (DC-Kontrolle, vollständiger Umsatz) wird mit 50 ml Ammoniumchloridlösung bei –78°C gequencht. Die aufgetaute Reaktionsmischung wird mit MTBE versetzt, mit 2N HCl schwach angesäuert, die wässrige Phase abgetrennt und diese mehrfach mit MTBE nachextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und einrotiert. Reinigung des Rückstands durch Chromatographie über 500 ml Kieselgel (Eluent: Toluol) ergibt 10,7 g eines farbloses Öls.
  • Nach HPLC beträgt der Gehalt der gewünschten trans-Verbindung 81 %.
    • Ausbeute: 71%
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Epoxid/Oxetan-Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 11 bis 25 erhalten:
    Figure 00580001
    Figure 00590001
  • Beispiel 26 (Cyclisierung)
  • trans-2-(4-Ethyl-cyclohexyl)-6,7-difluoro-2,3-dihydro-benzofuran
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00590002
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00600001
  • Zu einer Suspension von 4,7 g KH (30% in Paraffinöl) in 500 ml THF wird unter N2 bei 40°C eine Lösung von 10 g des Alkohols in 250 ml THF langsam zugetropft. Nach 2 Stunden bei 40°C ist die Reaktion laut DC-Kontrolle vollständig. Man quencht mit 10 ml gesättigter Ammoniumchloridlösung, entfernt den größten Teil des THFs, versetzt mit Toluol, extrahiert mit Wasser und trennt die organische Phase ab. Die wässrige Phase wird noch dreimal mit Toluol nachextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet, einrotiert und der Rückstand durch Säulenchromatographie (Heptan/Toluol 19:1) gereinigt. Man erhält 8,9 g eines farblosen Feststoffs.
    • Ausbeute: 93%
  • Durch Umkristallisation erhält man die reine trans-Verbindung: K 84 l
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 27 bis 38 erhalten:
    Figure 00600002
    Figure 00610001
    Figure 00620001
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 39 bis 42 erhalten:
    Figure 00620002
  • Beispiel 43 (Dehydrierung)
  • 2-(4'-Ethyl-bicyclohexyl-4-yl)-5,6-difluoro-benzofuran
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00620003
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00630001
  • 19,5 g all-trans 2-(4'-Ethyl-bicyclohexyl-4-yl)-5,6-difluoro-2,3-dihydrobenzofuran, 11,26 g NBS und 200 mg AIBN werden in 500 ml Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) refluxiert (Badtemperatur: 90°C). Nach einigen Minuten setzt die Reaktion ein (HBr-Abspaltung findet statt), erkennbar an einer leichten Braunfärbung. Diese wird immer stärker, worauf das Heizbad entfernt wird. Nach einiger Zeit entfärbt sich die Lösung schlagartig. Es wird noch 1 Stunde refluxiert. Zur Aufarbeitung wird mit gesättigter Hydrogencarbonat-Lösung versetzt, bis pH = 7 erreicht ist. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser nachgewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und einrotiert. Nach Chromatographie über Kieselgel (Eluent: n-Heptan, Braunfärbung und Erwärmung auf der Säule) erhält man 15,4 g eines weißen Feststoffs, nach HPLC: 87% all-trans 2-(4'-Ethyl-bicyclohexyl-4-yl)-5,6-difluoro-benzofuran, entsprechend einer Ausbeute von 75%. Die weitere Reinigung erfolgt durch präparative HPLC.
  • Beispiel 44 (Bromierung)
  • trans-7-Bromo-3-(4-ethyl-cyclohexyl)-6,8-difluoro-chroman
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00630002
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00640001
  • Zu einer Lösung von 17,96 g Edukt in 200 ml THF werden unter Stickstoff bei –78°C 46 ml BuLi (15% in Hexan) langsam zugetropft und 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt. Zu dieser Reaktionsmischung werden 3,66 ml Brom zugetropft, so dass die Temperatur unter –70°C bleibt. Man läßt 2 Stunden nachrühren (DC-Kontrolle, gegebenenfalls noch 5% Brom zugeben) und dann auf –20°C erwärmen. Die Reaktion wird durch Zugabe von etwas Natriumhydrogencarbonatlösung gequencht und mit Wasser und MTBE versetzt. Nach Erwärmung auf 10°C wird die organische Phase abgetrennt und die wässrige Phase mehrfach mit MTBE nachextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und einrotiert. Die Reinigung des Rückstands erfolgt durch Umkristallisation aus Heptan und ergibt 21,6 g eines fast farblosen Feststoffs (HPLC Gehalt: 99,2%), entsprechend einer Ausbeute von 95%.
  • Analog Beispiel 44 wird hergestelllt:
  • Beispiel 45
  • trans-7-Bromo-3-(4-n-propyl-cyclohexyl)-6,8-difluoro-chroman
    Figure 00640002
    • Ausbeute: 94%
  • Beispiel 46 (Herstellung der Boronsäure)
  • trans-6-Fluoro-3-(4-pentyl-cyclohexyl)-chroman-7-boronsäure
  • Die Verbindung der folgenden Formel
    Figure 00650001
    wird wie folgt hergestellt:
    Figure 00650002
  • Zu einer Lösung von 37,0 g des Bromchromans in 900 ml THF werden unter Stickstoff bei –78°C 63 ml BuLi (15% in Hexan) langsam zugetropft und 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt. Zu dieser Reaktionsmischung wird eine Lösung von 12 ml Trimethylborat zugetropft, so dass die Temperatur unter –0°C bleibt. Man läßt 2 Stunden nachrühren, erwärmt auf Raumtemperatur, verdünnt mit 500 ml MTBE und hydrolysiert den Boronsäureester durch Zugabe von 200 ml kalter 2N Salzsäure. Man trennt die organische Phase ab und extrahiert die wässrige Phase mehrfach mit MTBE nach. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und einrotiert. Der Rückstand wird mit Heptan (1:10) aufgeschlämmt, zum Sieden erhitzt und abgekühlt. Man erhält nach dem Absaugen und Trocknen 15,9 g Boronsäure als farblosen Feststoff, entsprechend einer Ausbeute von 47%. Beispiel 47
    Figure 00660001
  • Unter Stickstoff werden 1,01 g 3,4,5-Trifluorphenylboronsäure (1,1 Äquiv.), 2,00 g trans-7-Bromo-6-fluoro-3-(4-propyl-cyclohexyl)-chroman (1,0 Äquiv.), 1,3 g Natriummetaborat-Octahydrat (0,84 Äquiv.) und 141 mg Bis(Triphenylphosphin)palladium(II)chlorid (3,5 mol %) in 20 ml THF und 5 ml Wasser suspendiert. Man erhitzt unter starkem Rühren solange auf 75°C bis das Brom-Chroman vollständig umgesetzt ist (3 bis 12 Stunden). Nach dem Abkühlen wird die wässrige Phase abgetrennt und dreimal mit MTBE nachextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Natriumchloridlösung gewaschen, getrocknet und einrotiert. Die Reinigung des Rohprodukts erfolgt durch Säulenchromatographie über Kieselgel mit Heptan/Toluol (6:1) als Eluent.
  • Man erhält 2,05 g Produkt mit einem Gehalt von 91 %, entsprechend einer Ausbeute von 82%. Durch Umkristallisation aus Heptan/iso-Propanol werden 1,4 g Produkt mit einem Gehalt von > 99,5% erhalten.
    • K 102 N 115,1 l
    • Δn: 0,1397
    • Δε: 24,7
    • Klp.: 88,5°C
    • γ1 : 996 mPas
  • Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die folgenden Verbindungen der Beispiele 48 bis 52 erhalten:
    Figure 00670001
    Figure 00680001

Claims (21)

  1. Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten Sauerstoffheterocyclen, dadurch gekennzeichnet, dass man a) ein Oxetan bzw. Epoxid mittels eines in ortho-Position metallierten Fluoraromaten in einem organischen Lösungsmittel bei tiefen Temperaturen regioselektiv öffnet und b) das gebildete Propanol- bzw. Ethanolderivat durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base cyclisiert.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel Diethylether, Tetrahydrofuran (THF) oder Dimethoxyethan eingesetzt wird.
  4. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als starke, nicht nucleophile Base Kaliumhydrid (KH), vorzugsweise in THF, eingesetzt wird.
  5. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4 zur Herstellung von Chroman-Derivaten der allgemeinen Formel (I), R1(-A1-Z1)m-W Iworin
    Figure 00690001
    R1 H, Halogen (F, Cl, Br, I), einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls chiralen, unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkylrest mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenylrest mit 2 bis 15 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -C≡C- oder
    Figure 00700001
    so ersetzt sein können, dass Heteroatome nicht direkt miteinander verknüpft sind, A1 a) trans-1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S-ersetzt sein können, b) 1,4-Phenylen, worin eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, c) einen Rest aus der Gruppe 1,4-Bicyclo(2,2,2)-octylen, Piperidin-1,4-diyl, Naphthalin-2,6-diyl, Decahydronaphthalin-2,6-diyl und 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl, oder d) 1,4-Cyclohexenylen, Z1 -O-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CF2-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CN2CF2O-, -OCF2CH2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF=CF-COO-, -O-CO-CF=CF-, -C≡C- oder eine Einfachbindung, m 0, 1, 2 oder 3, X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NCS, -CN, -SF5, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, und einer der vier Reste zusätzlich auch -(Z2-A2-)nR2 oder X1 und X2, X2 und X3 oder X3 und X4 zusammen
    Figure 00710001
    und X5, X6 jeweils unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -I, -NCS, -CN, -SF5, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen durch ein oder mehrere Fluoratome substituierten Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 15 C-Atomen, und einer der beiden Reste zusätzlich auch -(Z2-A2-)nR2, bedeuten, wobei R2 die Bedeutungen von R1, A2 die Bedeutungen von A1, Z2 die Bedeutungen von Z1 und n die Werte 1 oder 2 annehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass man a) ein Oxetan der allgemeinen Formel IIa oder IIb
    Figure 00720001
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, mit einem in ortho-Position metallierten Fluoraromaten zu dem entsprechenden Propanolderivat der allgemeinen Formel IIIa oder IIIb umsetzt,
    Figure 00720002
    worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben, und b) das gebildete Propanolderivat der allgemeinen Formel IIIa oder IIIb durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base zum entsprechenden Chromanderivat der allgemeinen Formel I cyclisiert.
  6. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4 zur Herstellung von Dihydrobenzofuran-Derivaten der allgemeinen Formel VII
    Figure 00730001
    worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I in Anspruch 5 angegebenen Bedeutungen haben, dadurch gekennzeichnet, dass man a) ein Epoxid der allgemeinen Formel V
    Figure 00730002
    worin R1, A1, Z1 und m die in Bezug auf Formel I in Anspruch 5 angegebenen Bedeutungen haben, mit einem in ortho-Position metallierten Fluoraromaten zu dem entsprechenden Ethanolderivat der allgemeinen Formel VI umsetzt,
    Figure 00730003
    worin R1, A1, X1, X2, X3, X4, Z1 und m die in Bezug auf Formel I in Anspruch 5 angegebenen Bedeutungen haben, und b) das gebildete Ethanolderivat der allgemeinen Formel VI durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base zum entsprechenden Dihydrobenzofuranderivat der allgemeinen Formel VII cyclisiert.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Strukturelement W um eine der folgenden Formeln (1) bis (25)
    Figure 00740001
    Figure 00750001
    handelt, worin X2, X3 und X6 die in Anspruch 5 in Bezug auf Formel I angegebenen Bedeutungen haben.
  8. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mesogene Gruppe R1(-A1-Z1)m- in den Verbindungen der Formeln I und VII einen Ring aufweist und ausgewählt ist aus den Teilformeln a und b R1-A1- a R1-A1-Z1- b.
  9. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mesogene Gruppe R1(-A1-Z1)m- in den Verbindungen der Formeln I und VII zwei Ringe aufweist und ausgewählt ist aus den Teilformeln c bis f R1-A1-A1- c R1-A1-A1-Z1- d R1-A1-Z1-A1- e R1-A1-Z1-A1-Z1- f.
  10. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mesogene Gruppe R1(-A1-Z1)m- in den Verbindungen der Formeln I und VII drei Ringe aufweist und ausgewählt ist aus den Teilformeln g bis o R1-A1-A1-A1- g R1-A1-Z1-A1-A1- h R1-A1-A1-Z1-A1- i R1-A1-A1-A1-Z1- j R1-A1-Z1-A1-Z1-A1- k R1-A1-Z1-A1-A1-Z1- m R1-A1-A1-Z1-A1-Z1- n R1-A1-Z1-A1-Z1-A1-Z1- o.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilformel a ausgewählt ist aus den folgenden Teilformeln
    Figure 00770001
  12. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilformel c ausgewählt ist aus den folgenden Teilformeln
    Figure 00770002
    Figure 00780001
    Figure 00790001
    Figure 00800001
  13. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilformel d ausgewählt ist aus den folgenden Teilformeln
    Figure 00800002
    Figure 00810001
    Figure 00820001
  14. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilformel e ausgewählt ist aus den folgenden Teilformeln
    Figure 00830001
    Figure 00840001
    Figure 00850001
  15. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass R1 einen linearen Alkyl- bzw. Alkoxyrest mit 1 bis 7 C-Atomen oder einen linearen Alkenyl- bzw. Alkenyloxyrest mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet.
  16. Verfahren zur Herstellung von Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten, vorzugsweise von Chroman-Derivaten der Formel I gemäß Anspruch 5 bzw. Dihydrobenzofuran-Derivaten der Formel VII gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Propanolderivat der Formel IIIa oder IIIb gemäß Anspruch 5 bzw. ein Ethanolderivat der Formel VI gemäß Anspruch 6 in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise einem Ether, besonders bevorzugt Diethylether, Tetrahydrofuran oder Dimethoxyethan, durch Einwirkung einer starken, nicht nucleophilen Base, vorzugsweise Kaliumhydrid (KH), cyclisiert.
  17. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Chroman- bzw. Dihydrobenzofuran-Derivat durch Dehydrierung zum entsprechenden Chromen- bzw. Benzofuran-Derivat umsetzt.
  18. Verfahren zur Herstellung von bromierten/iodierten Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Derivaten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- oder Benzochromen-Derivat gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 17 bei tiefen Temperaturen lithiiert und anschließend mit Brom oder Iod umsetzt.
  19. Verfahren zur Herstellung von Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Boronsäuren bzw. Boronsäureestern, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- oder Benzochromen-Derivat gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 17 bei tiefen Temperaturen lithiiert und anschließend mit Trialkoxyborat umsetzt und den entsprechenden Boronsäureester gegebenenfalls sauer hydrolysiert.
  20. Verwendung von bromierten/iodierten Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Derivaten, erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 18, als Kupplungskomponenten in Kreuzkupplungen.
  21. Verwendung von Benzofuran-, Dihydrobenzofuran-, Benzochroman- und Benzochromen-Boronsäuren bzw. den entsprechenden Boronsäureestern, erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 19, als Kupplungskomponenten in Kreuzkupplungen.
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