DE102008051412A1

DE102008051412A1 - Katalysatoren zur Herstellung von Fluoraromaten

Info

Publication number: DE102008051412A1
Application number: DE200810051412
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr. Marhold
Original assignee: Saltigo GmbH
Current assignee: Saltigo GmbH
Priority date: 2008-10-11
Filing date: 2008-10-11
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Katalysatoren zur Herstellung von Fluoraromaten, sowie ihre Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln und Agrochemikalien.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Katalysatoren zur Herstellung von Fluoraromaten, sowie ihre Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln und Agrochemikalien.
Katalysatoren die die Fluorierung von halogensubstituierten Aromaten durch eine Halogenaustauschreaktion (Halex-Reaktion) ermöglichen, besitzen hohe Bedeutung für die Synthese von Zwischenprodukten zur Herstellung von Arzneimitteln (z. B. Chemotherapeutika), Agrochemikalien und Flüssigkristallen.
Als Katalysatoren für Halex-Reaktionen sind beispielsweise Alkylammonium- oder Alkylphosphonium-Salze ( US-A 4,287,374 ), Pyridiniumsalzen ( WO 87/04149 ), Kronenether ( DE-A 19702282 ) oder Tetraamidophosphoniumsalze ( WO 98/05610 ) bekannt. Nachteilig bei derartigen Reaktionen sind, insbesondere beim Einsatz schwach aktivierter Aromaten, die benötigten hohen Reaktionstemperaturen und langen Reaktionszeiten. Dies führt zu hohem Energieverbrauch und niedrigen Raum-Zeit-Ausbeuten. Die hohen Reaktionstemperaturen führen weiterhin häufig zur Bildung von unerwünschten Neben- und Zersetzungsprodukten.
Ein Verfahren unter Verwendung insbesondere von Guanidiniumsalzen und Tetraphenylphosphoniumhalogeniden als Katalysatoren in einer Halex-Reaktion ist durch EP-A 1 266 904 offenbart. Weitere Katalysatoren stellen die aus DE-A 102004033505 bekannten, spezielleren Guanidiniumsalze dar.
Nachteilig an den vorgenannten Katalysatoren ist, dass sie nicht die für einige Halex-Reaktionen benötigte Thermostabilität und Löslichkeit aufweisen.
Es bestand somit Bedarf an Katalysatoren, die in einer Halex-Reaktion eingesetzt werden können und die die vorangehend aufgeführten Nachteile bekannter Verfahren überwinden.
Erfindungsgemäß gelöst wurde die Aufgabe durch eine neue Verbindungsklasse, die die genannten Anforderungen erfüllt.
Gegenstand der Erfindung sind daher Verbindungen der Formel (I)
wobei
R einen organischen Rest darstellt und
An^– für 1/n Äquivalent eines n-wertigen Anion steht und
A, B und E gleich oder verschieden sind und für Mono- oder Dialkylamino oder einen N-heterozyklischen Rest stehen oder beide E gemeinsam Alkylendiamino darstellen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) eignen sich insbesondere als Katalysatoren für den Fluor-Halogenaustausch an einem halogensubstituierten Aromaten. Daher ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) als Katalysatoren für den Fluor-Halogenaustausch an halogensubstituierten Aromaten ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Zudem ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) in einem Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln, Agrochemikalien und Flüssigkristallen Gegenstand der Erfindung.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I), das dadurch gekennzeichnet ist, dass Verbindungen der Formel (II)
wobei A' den zu A korrespondierenden Iminorest darstellt und An^– die vorgenannte Bedeutung besitzt und X gleich und verschieden sein kann und für Halogen oder Pseudohalogen steht,

a) in einem ersten Schritt mit Verbindungen der Formel (III)
wobei R und B die oben genannte Bedeutung besitzen zu Verbindungen der Formel (IV) umgesetzt werden,
wobei A, B, R und An^– die vorgenannte Bedeutung besitzen und X gleich oder verschieden sein kann und für Halogen oder Pseudohalogen steht, und
b) in einem zweiten Schritt mit Verbindungen der Formel (V) E^H (V)wobei E^H die zu E korrespondierenden freien Amine darstellt, zu Verbindungen der Formel (I) gegebenenfalls in Anwesenheit organischer Lösungsmittel und in Basen umgesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung kernfluorierter Aromaten, durch Austausch eines am Kern gebundenen Halogens durch Fluorid, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Reaktion in Gegenwart einer Verbindung der Formel (I) durchgeführt wird.
R steht für einen organischen Rest und kann beispielsweise für Alkanoyloxy, Alkyl, Alkylthio, Alkylphosphanyl, Alkylaminophosphanyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxycarbonyl, Alkoxycarbonylamino, Aryl, Arylphosphanyl, Arylalkyl, Carboxyl, Cyano, Dialkylamino, Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkylen, Halogenalkoxy, Halogenalkylthio, 5- bis 6-gliedriges Heteroaryl, 3- bis 7-, gliedriger gesättigter oder teilweise ungesättigter Heterozyklus, Hydroxy, Nitro, Monoalkylamino, sekundäres Amido stehen. Bevorzugt steht R für Alkyl, Alkanoyloxy, sekundäres Amido, Alkylphosphanyl, Aryl, Arylphosphanyl und Alkylamidophosphanyl.
Besonders bevorzugt stehen A, B und E für Dialkylamino oder N-heterozyklischem Rest. Besonders bevorzugt steht E für Dialkylamino und Alkylendiamino.
Beispielsweise und besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (I) sind 1,1,3,3-Tetra(N,N-Diethylamino)-2-methyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Diethylamino)-2-ethyl-propylium-chlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dimethylamino)-2-ethyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dipropylamino)-2-ethyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dipropylamino)-2-propylpropyliumchlorid oder 5-Methyl-4,6-Di(N,N-Diethylamino)-1,3-N,N-Diethyl-1,3-Methylen-propylendiamin.
Der Rahmen der Erfindung umfasst alle oben stehenden und im Folgenden aufgeführten, allgemeinen oder in Vorzugsbereichen genannten Restedefinitionen, Parameter und Erläuterungen untereinander, also auch zwischen den jeweiligen Bereichen und Vorzugsbereichen in beliebiger Kombination.
Alkyl bzw. Alkenyl bzw. Alkoxy bzw. Alkylthio steht im Rahmen der Erfindung für einen geradkettigen, zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl- bzw. Alkenyl- bzw. Alkoxy-, bzw. Alkylthio- Rest mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt steht Alkyl- bzw. Alkenyl- bzw. Alkoxy-, bzw. Alkylthio- für einen geradkettigen, zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl- bzw. Alkenyl- bzw. Alkoxy-, bzw. Alkylthio- Rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ganz besonders bevorzugt mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Alkyl für Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-, i-, s- oder t-Butyl, Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, neo-Pentyl, 1-Ethylpropyl, cyclo-Hexyl, cyclo-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Alkenyl für Vinyl, Allyl, Isopropenyl und n-But-2-en-1-yl.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Alkoxy für Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, t-Butoxy, n-Pentoxy und n-Hexoxy.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Alkylthio für Methanthiol, Ethanthiol, n-Propanthiol, Isopropanthiol, n-, i-, s- oder t-Butanthio, n-Pentanthio, 1-Methylbutanthio, 2-Methylbutanthio, 3-Methylbutanthio, neo-Pentanthio, 1-Ethylpropanthio, n-Hexanthio, n-Heptanthio und n-Octanthio.
Alkoxycarbonyl steht im Rahmen der Erfindung vorzugsweise für einen geradkettigen oder verzweigten Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, der über eine Carbonylgruppe verknüpft ist. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, n-Propoxycarbonyl, Isopropoxycarbonyl und t-Butoxycarbonyl.
Alkoxycarbonylamino steht im Rahmen der Erfindung für eine Amino-Gruppe mit einem geradkettigen oder verzweigten Alkoxycarbonylsubstituenten, der vorzugsweise im Alkoxyrest 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist und über die Aminogruppe verknüpft ist. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Methoxycarbonylamino, Ethoxycarbonylamino, n-Propoxycarbonylamino und t-Butoxycarbonylamino.
Alkanoyloxy steht im Rahmen der Erfindung vorzugsweise für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen, der in der 1-Position ein doppelt gebundenes Sauerstoffatom trägt und in der 1-Position über ein weiteres Sauerstoffatom verknüpft ist. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Acetoxy, n-Propionyloxy, Isopropionyloxy, n-, i-, s- oder t-Butyryloxy, n-Pentyryloxy, 1-Methylbutyryloxy, 2-Methylbutyryloxy, 3-Methylbutyryloxy, 1-Ethylpropyloxy, n-Hexyryloxy, n-Heptyryloxy und n-Octyryloxy. Ganz besonders bevorzugt ist der Alkylrest geradkettig oder verzweigt mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen und ist das Alkanoyloxy ausgewählt aus der Gruppe Acetoxy, Propionyloxy, Isopropionyloxy und n-, i-, s- oder t-Butyryloxy.
Alkylaminophosphanyl steht im Rahmen der Erfindung für einen Phosphanylrest der mit einem oder zwei geradkettigen oder verzweigten, gleichen oder verschiedenen Mono- oder Dialkylamino substituiert ist und über das Phosphoratom verknüpft ist. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Bis-(N,N-Dimethylamino)phosphanyl, Bis-(N,N-Diethylamino)phosphanyl, Bis-(N,N-Dipropylamino)phosphanyl, Bis-(N,N-Dibutylamino)phosphanyl, Bis-(N,N-Dipentylamino)phosphanyl und Bis-(N,N-Dihexylamino)phosphanyl.
Alkylphosphanyl steht im Rahmen der Erfindung für einen Phosphanylrest der mit einem oder zwei geradkettigen oder verzweigten, gleichen oder verschiedenen Alkylresten substituiert ist. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Methylphosphanyl, Ethylphosphanyl, Propylphosphanyl, n-Butylphosphanyl, n-Pentylphosphanyl, n-Hexyphosphanyl, Dimethylphosphanyl, Diethylphosphanyl, n-Dipropylphosphanyl, n-Dibutylphosphanyl, n-Dipentylphosphanyl und n-Dihexylphosphanyl.
Arylphosphanyl steht im Rahmen der Erfindung für einen Phosphanylrest, der mit einem oder zwei gleichen oder verschiedenen Arylresten substituiert ist. Beispielhaft und vorzugsweise steht Arylphosphanyl für Phenylphosphanyl und Diphenylphosphanyl.
Monoalkylamino bzw. Dialkylamino steht im Rahmen der Erfindung für eine Amino-Gruppe die mit einem oder zwei gleichen oder verschiedenen, zyklischen oder nicht zyklischen, geradkettigen oder verzweigten Alkylsubstituenten verbunden ist, der bzw. die vorzugsweise jeweils 1 bis 15 Kohlenstoffatome aufweist. Besonders bevorzugt ist die Aminogruppe mit einem oder zwei gleichen oder verschiedenen, zyklischen oder nicht zyklischen, geradkettigen oder verzweigten Alkylsubstituenten verbunden, der bzw. die vorzugsweise 1 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist, ganz besonders bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispielsweise kann der Alkylrest weiter substituiert sein durch Reste ausgewählt aus der Gruppe Alkanoyloxy, Alkyl, Alkylthio, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxycarbonyl, Alkoxycarbonylamino, Aryl, Arylalkyl, Carboxyl, Cyano, Dialkylamino, Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkylen, Halogenalkoxy, Halogenalkylthio, 5- bis 6-gliedriges Heteroaryl, 3- bis 7-gliedriger gesättigter oder teilweise ungesättigter Heterozyklus, Hydroxy, Nitro und Monoalkylamino.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Monoalkylamino für Methylamino, Ethylamino, n-Propylamino, Isopropylamino, t-Butylamino, n-Pentylamino und n-Hexylamino.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Dialkylamino für N,N-Dimethylamino, N,N-Diethylamino, N-Ethyl-N-methylamino, N-Methyl-N-n-propylamino, N-Isopropyl-N-n-propylamino, N-t-Butyl-N-methylamino, N-Ethyl-N-n-pentylamino und N-n-Hexyl-N-methylamino.
Alkylendiamino steht im Rahmen der Erfindung für zwei Amino-Reste die über einen C₁-C₅-Alkylenrest verbunden sind und mit einem weiteren gleichen oder verschiedenen, zyklischen oder nicht zyklischen, geradkettigen oder verzweigten Alkylsubstituenten verbunden sind, der vorzugsweise jeweils 1 bis 15, Kohlenstoffatomen aufweist. Besonders bevorzugt sind die Aminogruppen mit einem gleichen oder verschiedenen, zyklischen oder nicht zyklischen, geradkettigen oder verzweigten Alkylsubstituenten verbunden, der vorzugsweise 1 bis 12, Kohlenstoffatome aufweist, ganz besonders bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweist.
Beispielsweise und bevorzugt steht Alkylendiamino für N-Methyl-N-(N-Methlyaminomethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Mehtylaminomethylen)amino, N-Methyl-N-(N-Methylaminoethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Ethylaminoethylen)amino, N-Methyl-N-(N-Ethylaminopropylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Propylaminoethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Pentylaminopropylen)amino, N-Propyl-N-(N-propylaminopropylen)amino und N-Methyl-N-(N-Butylaminoethylen)amino.
Aryl steht im Rahmen der Erfindung für einen mono-, bi- oder trizyklischen carbozyklischen aromatischen Rest mit vorzugsweise 6 bis 14 aromatischen Kohlenstoffatomen. Weiterhin können die carbozyklischen aromatischen Reste mit bis zu fünf gleichen oder verschiedenen Substituenten pro Zyklus substituiert sein, ausgewählt aus der Gruppe Alkyl, Alkanoyloxy, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxycarbonyl, Alkoxycarbonylamino, Amino, Arylalkyl, Carboxyl, Dialkylamino, Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkylen, Halogenalkoxy, Halogenalkylthio, 5- bis 6-gliedriges Heteroaryl, Hydroxy, 3- bis 7-gliedriger gesättigter oder teilweise ungesättigter Heterozyklus und Monoalkylamino. Beispielhaft und bevorzugt steht Aryl für Biphenyl, Phenyl, Naphthyl, Phenanthrenyl, Anthracenyl oder Fluorenyl.
Arylalkyl bedeutet jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen, zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl-Rest nach vorstehender Definition, der einfach, mehrfach oder vollständig durch Aryl-Reste gemäß vorstehender Definition substituiert sein kann. Ein Beispiel für Arylalkyl ist Benzyl.
Beispielhaft und bevorzugt sind Halogene Fluor, Chlor oder Brom. Besonders bevorzugt ist Chlor.
Halogenalkyl bzw. Halogenalkylen bzw. Halogenalkoxy steht im Rahmen der Erfindung für einen geradkettigen, zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Alkyl-, bzw. Alkylen-, bzw. Alkoxy-Rest nach vorstehender Definition, der einfach, mehrfach oder vollständig mit Halogenatomen substituiert ist.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Halogenalkyl für Dichlormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Trifluormethyl, Trichlormethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorisopropyl und Nonafluorbutyl.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Halogenalkylen für Chlorehtylen, Dichlorethylen oder Trifluorethylen.
Beispielhaft und vorzugsweise steht Halogenalkoxy für Difluormethoxy, Fluorethoxy, Fluormethoxy, Trifluormethoxy, Trichlormethoxy und 2,2,2-Triffluorethoxy.
Halogenalkylthio steht im Rahmen der Erfindung für einen geradkettigen, zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Alkylthiorest nach vorstehender Definition, der einfach, mehrfach oder vollständig mit Halogenatomen substituiert ist. Beispielhaft und vorzugsweise steht Halogenalkylthio für Chlorethylthio, Chlorbutylthio, Chlorhexylthio, Chlorpentylthio, Chlordodecylthio, Dichlorethylthio, Fluorethylthio, Trifluormethylthio, 2,2,2-Trifluorethylthio und Pentafluorethylthio.
Sekundäres Amido steht im Rahmen der Erfindung für ein geradkettiges, zyklisches, verzweigtes oder unverzweigtes Dialkylamino mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, dass in 1. Position über ein Kohlenstoffatom, dass mit einem doppelt gebunden Sauerstoffatom verbunden ist, verknüpft ist. Besonders bevorzugt hat das Dialkylamino 1 bis 12 Kohlenstoffatome, ganz besonders bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatome.
Beispielhaft seien genannt: N,N-Dimethylamido, N,N-Diethylamido, N-Ethyl-N-methylamido, N-Methyl-N-n-propylamido, N-Isopropyl-N-n-propylamido, N-t-Butyl-N-methylamido, N-Ethyl-N-n-pentylamido und N-n-Hexyl-N-methylamido.
5- bis 6-gliedriges Heteroaryl steht im Rahmen der Erfindung vorzugsweise für einen aromatischen Heterozyklus, mit bis zu 3 gleichen oder verschiedenen Heteroatomen aus der Reihe S, N und/oder O, der über ein Ringkohlenstoffatom des Heteroaromaten, gegebenenfalls auch über ein Ringstickstoffatom des Heteroaromaten verknüpft ist. Weiterhin können die heteroaromatischen Reste mit bis zu fünf gleichen oder verschiedenen Substituenten pro Zyklus substituiert sein, ausgewählt aus der Gruppe C₁-C₁₀-Alkyl, Alkanoyloxy, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxycarbonyl, Alkoxycarbonylamino, Amino, Arylalkyl, Carboxyl, Dialkylamino, Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkylen, Halogenalkoxy, Halogenalkylthio, Hydroxy, und Monoalkylamino. Beispielhaft und vorzugsweise seien genannt: Furanyl, Pyrrolyl, Pyrazolyl, Thienyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Imidazolyl, Triazolyl, Pyridyl, Pyrimidinyl, Pyridazinyl.
3- bis 7-gliedriger gesättigter oder teilweise ungesättigter Heterozyklus steht im Rahmen der Erfindung vorzugsweise für einen Heterozyklus, mit bis zu 3 gleichen oder verschiedenen Heteroatomen aus der Reihe S, N und/oder O, der über ein Ringkohlenstoffatom oder ein Ringstickstoffatom verknüpft ist und der eine oder zwei Doppelbindungen enthalten kann. Weiterhin können die heterozyklischen Reste mit bis zu fünf gleichen oder verschiedenen Substituenten pro Zyklus substituiert sein, ausgewählt aus der Gruppe C₁-C₁₀-Alkyl, Alkanoyloxy, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxycarbonyl, Alkoxycarbonylamino, Amino, Arylalkyl, Carboxyl, Dialkylamino, Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkylen, Halogenalkoxy, Halogenalkylthio, Hydroxy, und Monoalkylamino. Bevorzugt ist ein 5- bis 7-gliedriger gesättigter Heterozyklus mit bis zu 2 gleichen oder verschiedenen Heteroatomen aus der Reihe S, N und/oder O. Beispielhaft seien genannt: Tetrahydrofur-2-yl, Tetrahydrofur-3-yl, Pyrrolidin-1-yl, Pyrrolidin-2-yl, Pyrrolidin-3-yl, Pyrrolin-1-yl, Piperidin-1-yl, Piperidin-4-yl, 1,2-Dihydropyridin-1-yl, 1,4-Dihydropyridin-1-yl, Imidazolin-1-yl, Imidazolidin-1-yl, Imidazolidin-3-yl, Piperazin-1-yl, Piperazin-4-yl, Morpholin-4-yl, Thiomorpholin-4-yl, Azepin-1-yl, 1,4-Diazepin-1-yl.
N-heterozyklischer Rest steht im Rahmen der Erfindung für einen 5 – bis 6-gliedrigen Heteroarylrest oder einen 3- bis 7-gliedrigen gesättigten oder teilweise ungesättigten Heterozyklusrest nach oben genannter Definition der zumindest ein Stickstoffatom aufweist und mit diesem Stickstoffatom verknüpft ist. Beispielsweise und vorzugsweise ist der N-heterozyklische Rest ausgewählt aus der Gruppe Pyrrolyl-1, Pyrazolyl-1, Imidazolyl-1, Piperidin-1-yl, Piperazin-1-yl, Piperazin-4-yl, Morpholin-4-yl, Imidazolin-1-yl, Imidazolidin-1-yl, Imidazolidin-3-yl und Pyrrolidin-1-yl.
Pseudohalogen bezeichnet im Rahmen der Erfindung Substituenten, die in ihren chemischen Eigenschaften eine große Ähnlichkeit zu den Halogenen aufweisen. Dies sind z. B. Sulfonate und Halogensulfonate, wie z. B. Tosylat, Triflat und Nonafluorbutylsulfonat, aber auch Thiocyanat und Azid.
An^– steht beispielhaft und vorzugsweise für Chlorid, Bromid, Jodid, Tetrafluroborat, Sulfat, Carbonat, Triflat, Sulfonat und Tosylat.
Die Herstellung von Verbindungen der Formel (IV) gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in an sich bekannter Weise (Houben-Weyl, E4 S.660 und dort zitierte Literatur) erfolgen.
Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Katalysatoren kann beispielsweise in Anwesenheit oder Abwesenheit von aprotischem organischem Lösungsmittel durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anwesenheit von aprotischem organischem Lösungsmittel durchgeführt.
Aprotisch heißt im Rahmen der Erfindung, dass die organischen Lösungsmittel keine Protonen aufweisen, die bezogen auf eine wässrige Vergleichsskala bei 25°C einen pKs-Wert von unter 20 besitzen.
Bevorzugte aprotische organische Lösungsmittel sind beispielsweise Acetonitril, Benzonitril, Benzylnitril, Dichlormethan, Diethylether Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylketon, Dimethylsulfoxid, Diethylketon, Dioxan, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolactam, Methyl-tert.-butylketon Tetramethylensulfon, Toluol oder Mischungen solcher Lösungsmittel.
Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Katalysatoren kann beispielsweise in Anwesenheit oder Abwesenheit von Basen stattfinden. Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formel (V) im molaren Überschuss zu den Verbindungen der Formel (IV) eingesetzt und fungieren dadurch als Edukte und als Basen.
Als Beispiele für geeignete Basen seien hier aufgeführt Erdalkali- oder Alkaliamide, Natriumamid, Lithiumdiethylamid, sowie tertiäre und sekundäre Amine, wie Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Di-isopropyl-ethylamin, N,N-Di-methylanilin, Piperidin, N-Methylpiperidin, N,N-Dimethylaminopyridin sowie 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU), 1,1,3,3-Tetramethylguanidin (TMG), 7-Methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-en (MTBD), und 2,8,9-Triisopropyl-2,5,8,9-tetraaza-1-phosphabicyclo[3.3.3]undecan (TTPU). Bevorzugt sind Tri-C₁-C₁₀-alkylamine und sekundäre Amine. Besonders bevorzugt sind Dimethylamin, Trimethylamin, Triethylamin und Tributylamin.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) können Verbindungen der Formel (V) beispielsweise in einer Menge von 0,8 bis 5,0 Mol, vorzugsweise 2,0 bis 4,0 Mol, bezogen auf die Verbindung der Formel (IV), eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich –10 bis 120°C durchgeführt. Besonders bevorzugt sind 10 bis 50°C.
Beispielsweise kann die Zugabe der Verbindungen kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
Prinzipiell kann bei variablem Druck gearbeitet werden. Vorzugsweise wird bei Umgebungsdruck gearbeitet.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formel (IV) in einem aprotischen Lösungsmittel vorgelegt und dann mit Verbindungen der Formel (V) in Kontakt gebracht.
Beispielsweise kann mit den erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) in vorteilhafter Weise kernfluorierte Aromaten der Formel (VI) hergestellt werden R² _xArF_wCl_(y-w)R³ _z (VI),in der
R² für F, Cl, Br, NO₂, CN, CF₃, CCl₃, CHO, OCF₃, SCF₃, COR⁴, COOR⁴, COY oder SO₂Y mit R⁴ = C₁-C₁₀-Alkyl und Y = F, Cl, Br oder CF₃ steht,
x eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
R³ für Wasserstoff oder einen geradkettigen oder verzweigten C₁-C₁₀-Alkyl- oder C₁-C₁₀-Alkoxyrest steht,
z Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet,
Ar für einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest mit insgesamt 6 bis 10 Ringatomen steht, wobei es sich bei den Ringatomen nur um Kohlenstoffatome handeln kann, aber auch um Kohlenstoffatome plus 1 bis 3 Heteroatome aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel,
w eine ganze Zahl von 1 bis y bedeutet und
y eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, wobei gilt, dass die Summe von x, y und z der Zahl aller substituierbaren Valenzen am Rest Ar entspricht.
Bevorzugt können als aromatische Verbindungen, die mit gegen Fluor austauschbarem Halogen substituiert sind, solche eingesetzt werden, die der Formel (VII) entsprechen R2 xArClyR3 z (VII),in der R², R³, Ar, Cl x, y, und z die unter Formel (VI) angegebene Bedeutung besitzen. Vorzugsweise stehen in den Formeln (VI) und (VII)
R² unabhängig voneinander für Cl, NO₂, CN, CF₃, COCl oder CHO,
R³ unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methoxy oder Ethoxy,
Ar für einen Phenyl- oder Pyridylrest,
x für 1 oder 2,
w für 1 oder 2,
y für eine ganze Zahl von 1 bis 4 und
z für Null oder 1.
Beispielhafte und bevorzugte Verbindungen der Formel (VII) sind:
2,3,4,5-Tetrachlorbenzotrifluorid, 4-Chlomitrobenzol, 3,4-Dichlorbenzonitril, 2,6-Dichlorbenzonitril, 2,4-Dichlorbenzaldehyd, 3,4,5-Trichlorpyridin, 4-Chlorbenzaldehyd, 3,4-Dichlorbenzotrifluorid, 1,2,3-Trichlorbenzol und 2,6-Dichlorbenzoylchlorid.
Als Fluoride zum Austausch von Halogen gegen Fluor kommen beispielsweise Alkali-, Erdalkali- und Ammoniumfluoride in Frage. Bevorzugt sind Kaliumfluorid, Natriumfluorid, Calciumfluorid und Ammoniumfluorid sowie deren Gemische untereinander sowie deren Gemische mit Lithium-, Rubidium- und/oder Cäsiumfluorid.
Bezogen auf 1 Mol gegen Fluor auszutauschendes Halogen, das an den Kern einer aromatischen Verbindung gebunden ist, wird beispielsweise 0,001 bis 0,5 Mole, vorzugsweise 0,01 bis 0,02 Mole einer oder mehrerer Verbindungen der Formel (I) und beispielsweise 0,8 bis 2,0 Moläquivalente, vorzugsweise 1,1 bis 1,3 Moläquivalente eines oder mehrerer Fluoride eingesetzt.
Das Verfahren wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich 70 bis 220°C durchgeführt. Besonders bevorzugt sind 90 bis 200°C.
Das Verfahren kann in Anwesenheit oder in Abwesenheit von Lösungsmitteln durchführt werden. Insbesondere bei der Umsetzung von polychlorierten Benzotrifluoriden zu fluorierten und chlorierten Benzotrifluoriden und/oder zu polyfluorierten Benzotrifluoriden kann auf ein Lösungsmittel verzichtet werden. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise dipolar aprotische und unpolar aprotische Lösungsmittel. Geeignete dipolar aprotische Lösungsmittel sind beispielsweise:
Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, 1,3-Dimethylimidazolin-2-on, N-Methylpyrrolidon, Acetonitril und Benzonitril. Geeignete unpolare aprotische Lösungsmittel sind beispielsweise Benzol, Toluol, Chlorbenzol, Dichlorbenzole, Chlortoluole und Chloralkane wie Dichlormethan.
Unpolar aprotische und dipolar aprotische Lösungsmittel können in beliebigen Mengen eingesetzt werden, beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 500 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,2 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die eingesetzte aromatische Verbindung, die mit gegen Fluor austauschbarem Halogen substituiert ist.
Beispielsweise können auch Gemische von Lösungsmitteln eingesetzt werden, wobei es bevorzugt ist solche Lösungsmittelgemische einzusetzen, die 50 Gew.-% oder mehr dipolar aprotische Lösungsmittel enthalten.
Die Reaktionszeit beim erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise im Bereich von 2 bis 36 Stunden liegen.
Das Verfahren kann bei vermindertem, normalem oder erhöhtem Druck durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das Verfahren unter Normaldruck oder schwach erhöhtem Druck, z. B. bei 1 bis 6 bar, durchgeführt.
Grundsätzlich können die Verbindungen der Formel (I) in Anwesenheit oder Abwesenheit von Luftsauerstoff gehandhabt werden. Es ist jedoch bevorzugt, die Verbindungen der Formel (I) unter Schutzgas zu handhaben und das erfindungsgemäße Verfahren unter Schutzgas durchzuführen. Geeignete Schutzgase sind beispielsweise Stickstoff und Argon.
Das Verfahren lässt sich diskontinuierlich oder kontinuierlich durchführen.
Zur Aufarbeitung des nach Durchführung des Verfahrens vorliegenden Reaktionsgemisches kann beispielsweise so verfahren werden, dass man das Reaktionsgemisch nach Abkühlung mit Wasser mischt, die sich bildende organische Phase abtrennt und die abgetrennte organische Phase bei reduziertem Druck fraktioniert destilliert. Das Reaktionsgemisch kann nach Durchführung des vorliegenden Verfahrens auch direkt einer Destillation unterworfen werden. Ferner kann man dem Reaktionsgemisch ein Lösungsmittel zusetzen, feste Bestandteile durch Filtration abtrennen und das Filtrat bei reduziertem Druck destillieren. Es sind auch andere Aufarbeitungsmöglichkeiten anwendbar.
Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zusehen, dass das Verfahren zur Herstellung von kernfluorierten Aromaten effektivere Katalysatoren verwendet, weniger Energie erfordert, und dadurch höhere chemische und Raum-Zeit-Ausbeuten ermöglicht und gegebenenfalls ohne Lösungsmittelzusatz durchgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4287374 A [0003]
- WO 87/04149 [0003]
- DE 19702282 A [0003]
- WO 98/05610 [0003]
- EP 1266904 A [0004]
- DE 102004033505 A [0004]

Claims

Verbindungen der Formel (I)
wobei R einen organischen Rest darstellt und An^– für 1/n Äquivalent eines n-wertigen Anion steht und A, B und E gleich oder verschieden sind und für Mono- oder Dialkylamino oder einen N-heterozyklischen Rest stehen oder beide E gemeinsam für Alkylendiamino stehen.
Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R ausgewählt wird aus der Gruppe Alkyl, Alkanoyloxy, sekundäres Amido, Alkylphosphanyl, Aryl, Arylphosphanyl und Alkylaminophosphanyl.
Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass A und B verschieden oder gleich sind und ausgewählt sind aus der Gruppe: N,N-Dimethylamino, N,N-Diethylamino, N-Ethyl-N-methylamino, N-Methyl-N-n-propylamino, N-Isopropyl-N-n-propylamino, N-t-Butyl-N-methylamino, N-Ethyl-N-n-pentylamino und N-n-Hexyl-N-methylamino.
Verbindungen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass E ausgewählt ist aus der Gruppe: N,N-Dimethylamino, N,N-Diethylamino, N-Ethyl-N-methylamino, N-Methyl-N-n-propylamino, N-Isopropyl-N-n-propylamino, N-t-Butyl-N-methylamino, N-Ethyl-N-n-pentylamino, N-n-Hexyl-N-methylamino, N-Methyl-N-(N-Ethlyaminomethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Methylaminomethylen)amino, N-Methyl-N-(N-Methylaminoethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Ethylaminoethylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Ethylaminomethylen)amino, N-Methyl-N-(N-Ethylaminopropylen)amino, N-Ethyl-N-(N-Propylaminoethylen)amino, N-Ethyl-N-(N- pentylaminopropylen)amino, N-Propyl-N-(N-propylaminopropylen)amino und N-Methyl-N-(N-Butylaminoethylen)amino.
Folgende Verbindungen nach Anspruch 1: 1,1,3,3-Tetra(N,N-Diethylamino)-2-methyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Diethylamino)-2-ethyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dimethylamino)-2-ethyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dipropylamino)-2-ethyl-propyliumchlorid, 1,1,3,3-Tetra(N,N-Dipropylamino)-2-propyl-propyliumchlorid oder 5-Methyl-4,6-Di(N,N-Diethylamino)-1,3-N,N-Diethyl-1,3-Methylenpropylendiamin.
Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen der Formel (II)
wobei A' den zu A korrespondierenden Iminorest darstellt und An^– die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzt und X gleich und verschieden sein kann und für Halogen oder Pseudohalogen steht, a) in einem ersten Schritt mit Verbindungen der Formel (III)
wobei R und B die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzen zu Verbindungen der Formel (IV) umgesetzt werden,
wobei A, B, R und An^– die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzen und X gleich oder verschieden sein kann und für Halogen oder Pseudohalogen steht, und b) in einem zweiten Schritt die Verbindungen der Formel (IV) mit Verbindungen der Formel (V) E^H (V)wobei E^H die zu E korrespondierenden freien Amine darstellt, zu Verbindungen der Formel (I) gemäß Anspruch 1 umgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Gegenwart von geeigneten Lösungsmittel und geeigneten Basen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel cyclische Ether, Nitrile, Amine, Sulfoxide und aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur zwischen –10°C und 100°C besonders bevorzugt zwischen 10°C und 50°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als geeignete Basen tertiäre und sekundäre Amine sowie Erdalkali- und Alkaliamide verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung kernfluorierter Aromaten, durch Austausch eines am Kern gebundenen Halogens durch Fluorid, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Reaktion in Gegenwart einer Verbindung der Formel (I) gemäß Anspruch 1 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass kernfluorierte Aromaten der Formel (VI) hergestellt werden R² _xArF_wCl_(y-w)R_z ³ (VI),in der R² für F, Cl, Br, NO₂, CN, CF₃, CCl₃, CHO, OCF₃, SCF₃, COR⁴, COOR⁴, COY oder SO₂Y mit R⁴ = C₁-C₁₀-Alkyl und Y = F, Cl, Br oder CF₃ steht, x eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, R³ für Wasserstoff oder einen geradkettigen oder verzweigten C₁-C₁₀-Alkyl- oder C₁-C₁₀-Alkoxyrest steht, z Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, Ar für einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest mit insgesamt 6 bis 10 Ringatomen steht, wobei es sich bei den Ringatomen nur um Kohlenstoffatome handeln kann, aber auch um Kohlenstoffatome plus 1 bis 3 Heteroatome aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, steht, w eine ganze Zahl von 1 bis y bedeutet und y eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet wobei gilt, dass die Summe von x, y und z der Zahl aller substituierbaren Valenzen am Rest Ar entspricht und dazu als aromatische Verbindungen, die mit gegen Fluor austauschbarem Halogen substituiert sind, solche einsetzt, die der Formel (VII) entsprechen R² _xArCl_yR³ _z (VII),in der R², R³, Ar, Cl, x, y und z die bei Formel (VI) angegebene Bedeutung haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Formeln (VI) und (VII) R² unabhängig voneinander für Cl, NO₂, CN, CF₃, COCl oder CHO steht, R³ unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methoxy oder Ethoxy steht, Ar für einen Phenyl- oder Pyridylrest steht, x für 1 oder 2 steht, w für 1 oder 2 steht, y für eine ganze Zahl von 1 bis 4 steht und z für Null oder 1 steht.
Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 als Katalysator für den Fluor-Halogenaustausch von halogensubstituierten Aromaten.
Verwendung von Verbindungen nach Anspruch 1 in einem Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln, Agrochemikalien und Flüssigkristallen.