-
Verfahren zur Herstellung von 1,3,5-Trifluor-2,4,6-tricyan-benzol
Es wurde gefunden, daß man 1,3,5-Trifiuor-2,4,6-tricyan-benzol dadurch erhält, daß
man 1,3,5-Trichlor-2,4,6- tricarbamyl-benzol oder das Trioxim des 1,3 ,5-Trichlor-2,4,6-triformyl-benzols
in an sich bekannter Weise durch Behandlung mit wasserabspaltenden Mitteln in das
1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricyan-benzol überführt und dieses durch eine auf 175 bis
350"C, besonders 200 bis 330"C erhitzte Schicht aus Kalium-, Cäsium- oder Rubidiumfluorid
sublimiert.
-
Das als Ausgangsmaterial benötigte 1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricarbamyl-benzol
kann in an sich bekannter Weise aus dem 1,3 ,5-Trichlor-2,4,6-triacetoxymethylbenzol
gewonnen werden, dessen Herstellung in Journal of Organic Chemistry, 25, 5. 2102
(1960), beschrieben ist. Dieses läßt sich durch Oxydation mit Kaliumpermanganat
in 2 n-Natronlauge in 1,3,5-Trichlor-benzol-2,4,6-tricarbonsäure überführen, die
über ihr Säurechlorid in das Triamid verwandelt wird.
-
Ein weiteres Ausgangsmaterial bildet das Trioxim des 1 ,3,5-Trichlor-2,4,6-triformyl-benzols.
Es kann aus dem in J. appl. Chem., 4, S. 319 (1954), beschriebenen Nonachlormesitylen
gewonnen werden, indem man dieses mit konzentrierter Schwefelsäure zum 1,3,5-Trichlor-2,4,6-triformyl-benzol
verseift und den Aldehyd in das Oxim überführt.
-
Als wasserabspaltende Agenzien sind z. B. Thionylchlorid, Phosphoroxychlorid
und Essigsäureanhydrid geeignet, wobei vielfach ein Zusatz von Dimethylformamid
die Wasserabspaltung beschleunigt.
-
Im Falle des 1 ,3,5-Trichlor-2,4,6-tricarbamyl-benzols hat sich besonders
die Behandlung mit überschüssigem Phosphoroxychlorid bewährt, während sich das Trioxim
des 1,3,5-Trichlor-2,4,6-triformyl-benzols vorteilhaft mit Essigsäureanhydrid und
besonders mit Thionylchlorid in Dimethylformamid dehydratisieren läßt. Dabei werden
die wasserabspaltenden Mittel vorteilhaft im Überschuß angewandt, so daß sie gleichzeitig
als Lösungsmittel dienen. Man arbeitet bei erhöhten Temperaturen, vorzugsweise bei
der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches. Die Gewinnung des Umsetzungsproduktes
geschieht nach bekannten Methoden. Man zerlegt das Reaktionsgemisch mit Eis oder
destilliert den Uberschuß des wasserabspaltenden Agens ab und läßt den Rückstand
direkt kristallisieren bzw. extrahiert ihn mit einem Lösungsmittel, wie z. B. heißem
Benzol, aus dem dann das 1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricyan-benzol auskristallisiert.
Eine weitere Reinigung ist durch Umkristallisieren aus Eisessig möglich. Die Verbindung
bildet farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 3240 C.
-
Den Austausch der Chloratome des 1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricyan-benzols
gegen Fluoratome nimmt man
am besten in einem Reaktionsrohr vor, das mit Kaliumfluorid
gefüllt ist. Durch diese Schicht, die auf 175 bis 350"C, vorzugsweise auf 200 bis
330"C erhitzt wird, wird das 1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricyan-benzol sublimiert. Zu
diesem Zweck legt man an die Vorrichtung leichten Unterdruck und läßt einen Stickstoffstrom
hindurchstreichen. In der kalten Vorlage sammelt sich das 1,3,5-Trifluor-2,4,6-tricyan-benzol
in Form farbloser Kristalle, die durch Sublimation unter vermindertem Druck sowie
durch Umkristallisieren aus Gemischen aromatischer und aliphatischer Kohlenwasserstoffen
weiter gereinigt werden können. Sie schmelzen dann bei 148 bis 150"C.
-
Der Austausch von Chlor gegen Fluor kann auch durch Einwirkung von
Cäsium- oder Rubidiumfluorid erfolgen.
-
Zwar ist es bereits bekannt, Fluor in den aromatischen Kern über
Diazoniumsalze nach der Methode von 5 c h i e m a n n einzuführen. Auf diesem Wege
bereitet es jedoch große Schwierigkeiten, Verbindungen mit mehreren Fluoratomen
in definierten Positionen zu gewinnen, weil Nitrierung, Reduktion zum Amin und Diazotierung
in zunehmendem Maße schwieriger werden und die Ausbeuten oft auf wenige Prozent
absinken. Es war daher ein großer Fortschritt in der Synthese aromatischer Fluorverbindungen,
als es gelang, in chlorierten Nitroaromaten einen Austausch des Halogens durch Erhitzen
mit Kaliumfluorid in Nitrobenzol und Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxyd zu erreichen.
Die durch o- und p-ständige Nitrogruppen gelockerten Chlor-, Brom-oder Jodatome
werden auf diese Weise mit guten Ausbeuten durch Fluor ersetzt. Die Anwendbarkeit
dieses
Verfahrens ist aber auf Derivate beschränkt, die nur wenige Halogensubstituenten
tragen. Dagegen gelingt es z. B. nicht, im 1,3,5-Trichlor-2,4,6-trinitrobenzol die
3 Halogenatome gegen Fluor auszutauschen. Es war daher überraschend, daß dies im
Falle des 1,3,5-Trichlor-2,4,6-tricyan-benzols in so glatter Weise und mit guten
Ausbeuten möglich ist.
-
Die vorstehend beschriebenen 1,3,5-Trihalogen-2,4,6-tricyan-benzole
sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Textilhilfsmitteln und Pharmazeutica.
Darüber hinaus besitzen sie selbst Eigenschaften, die ihre Anwendung im Pflanzenschutz
und auf dem Gebiet der Pharmazie gestatten. So zeigen sie z. B. eine Hemmwirkung
gegen Mikroorganismen, die gegenüber Pilzen besonders ausgeprägt ist.
-
Beispiel la 10 g 2,4,6 - Trichlor - 1,3,5 - trimesinsäuretriamid
werden in 15 g Phosphoroxychlorid suspendiert und 2 Stunden unter Rückfluß gekocht.
Dann wird das überschüssige POCl3 im Vakuum bis zur Trockne abdestilliert und anschließend
der Rückstand dreimal mit je 50 ml Portionen absoluten Benzols extrahiert.
-
Man filtriert heiß durch ein Faltenfilter. Beim Erkalten der Lösung
kristallisieren weiße Nadeln aus. Man filtriert ab, engt das Filtrat weiter ein
und erhält eine zweite Kristallisation, die der ersten hinzugefügt wird.
-
Aus dem Gemisch von Benzol-Petroläther wird umkristallisiert. F. 324"C;
Ausbeute 98°/o.
-
Beispiel 1b 42 g 1,3,5-Trichlor-2,4,6-benzotrioxim werden mit 300ml
Acetanhydrid 4 Stunden unter Rückfluß gekocht. Anschließend zieht man im Vakuum
bei 40 bis 600 C die entstandene Essigsäure und das Acetanhydrid so weit ab, daß
das Volumen noch 50 ml beträgt, kocht kurz auf und läßt erkalten. Das ausgefallene
Trichlortricyanbenzol wiegt nach dem Trocknen bei 120"C 18 g. Durch weiteres Einengen
der Mutterlauge erhält man noch 7 g. Das Produkt wird aus Eisessig unter Zusatz
von Aktivkohle umkristallisiert und bildet dann kleine weiße Kristalle, die bei
320 bis 322"C schmelzen. Das Trinitril kann auch durch Sublimation bei 150"C und
2 mm Hg gereinigt werden. Ausbeute 23 g = 66,5 0/o der Theorie.
-
Beispiel 2 5 g Trichlortricyanbenzol werden mit 40 g SiO2 gemischt
und in ein mit einem 15- bis 20fachen Überschuß an Kaliumfluorid beschicktes Reaktionsrohr
gefüllt, wie es von Wallenfels und D r a b e r in Chem. Ber., 90, S. 2819 (1957),
beschrieben wurde.
-
An die Vorrichtung wird ein Druck von 80 mm Hg gelegt und ein Stickstoffatom
mit einer Geschwindigkeit von 1 1/Minute durchgeleitet. Der Reaktionsteil des Ofens
wird auf 290"C gehalten und der Teil, aus dem das Trinitril sublimiert wird, auf
300"C. Im Verlauf von 7 Stunden sammeln sich im kalten Teil am Austritt der Vorrichtung
4g farblose Kristalle, die zwischen 132 und 135"C schmelzen. Das so erhaltene Material
wird erneut der Fluorierung unter gleichen Bedingungen unterworfen. Man erhält weiße
Nadeln mit einem F. von 148 bis 150"C. Das Endprodukt ist bereits analysenrein.
Ausbeute: 3 g = 730/o der Theorie.
-
Das als Ausgangsstoff benötigte 1,3,5-Trichlor-2,4,6-benzolcarbonsäuretriamid
sowie das 1,3,5-Tri-
chlor-2,4,6-benzotrioxim war auf folgendem Weg, für den Patentschutz
nicht begehrt wird, hergestellt worden: 38 g des nach S. D. R o s s und Mitarbeitern,
J. org. Chem., 25, S.2102 (1960) hergestellten 1,3,5-Tris-(acetoxymethyl)-2,4,6-trichlorbenzols
werden mit 250 ml 2 n-NaOH und 675 ml 100/o KMnO4-Lösung 6 bis 8 Stunden zum Sieden
erhitzt. Anschließend wird das überschüssige KMnO4 mit Äthanol reduziert.
-
Man filtriert vom Braunstein ab, säuert mit HC1 an und engt am Rotationsdampfer
bis zur Trockne ein.
-
Das anfallende Salzgemisch wird über Nacht über P4Olo im Vakuumexsiccator
getrocknet und danach ohne weitere Behandlung weiterverarbeitet. 30 g des Salzgemisches
werden in 10 ml Dimethylformamid mit 130 ml SOCl2 2 Stunden auf 100"C erhitzt. Man
zieht das überschüssige SOCl2 im Vakuum ab und nimmt den Rückstand in Benzol auf.
Zu diesem Extrakt werden weitere 200 ml Benzol hinzugefügt und unter Rühren über
diese Lösung während 10 Stunden getrocknetes NH3 geleitet. Das Triamid fällt dabei
als weißes Pulver aus. Man filtriert ab, suspendiert in kaltem Wasser, filtriert
abermals und trocknet. Die Umkristallisation aus Äthanol-Wasser liefert ein Produkt,
das sich zwischen 380 und 390"C zersetzt.
-
90 g des nach P. G. H a r v e y und Mitarbeitern, J. appl. Chem.,
4, S. 319 (1954), dargestellten Nonachlormesitylens werden fein pulverisiert und
in 500 ml konzentrierter Schwefelsäure (D = 1,84) suspendiert.
-
Zur Beschleunigung der Hydrolyse werden geringe Mengen eines Eisensalzes
zugefügt. Man rührt das Gemisch 4 Stunden bei einer Innentemperatur von 125 bis
130oC (Ölbadtemperatur etwa 170 bis 1800C).
-
Gegen Ende dieser Zeit läßt die Chlorwasserstoffentwicklung stark
nach, und das Ausgangsprodukt ist bis auf einen geringen Rückstand in Lösung gegangen.
Die gelbbraune Flüssigkeit wird nach dem Erkalten auf Eis gegossen und der gelblichweiße
Niederschlag durch Verdünnen mit Wasser auf 3 1 vervollständigt. Man läßt 1 Stunde
stehen, saugt ab und wäscht mit Eiswasser bis zur neutralen Reaktion.
-
Der rohe Aldehyd wiegt nach dem Trocknen an der Luft bei 70 bis 800
C etwa 50 g (900/0 der Theorie) und ist zur Weiterverarbeitung genügend rein. Aus
viel Wasser erhält man weiße Nadeln vom Schmelzpunkt 1870 C. 50 g 1,3,5-Trichlor-2,4,6-triformylbenzol
werden in 800 ml siedendem Äthanol gelöst und mit einer warmen Lösung von 100 g
Hydroxylaminhydrochlorid und 300g Natriumacetat in 500ml Wasser versetzt. Man erwärmt
1 Stunde auf dem siedenden Wasserbad und läßt dann abkühlen. Durch Reiben mit einem
Glasstab wird das ausfallende Oxim zur Kristallisation gebracht und unter Rühren
noch 1 1 kaltes Wasser zugegeben. Nach einer Stunde filtriertman ab und wäscht mit
wenig Wasser nach. Nach dem Trocknen bei 70 bis 80"C an der Luft erhält man eine
Ausbeute von 42 g = 720/, der Theorie. Das Produkt ist zur Dehydratisierung genügend
rein. Aus Äthanol-Wasser umkristallisiert, bildet es weiße Nadeln vom F. 190 bis
1910C.