DE1468239A1 - Halogenierungsverfahren - Google Patents

Halogenierungsverfahren

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DE1468239A1
DE1468239A1 DE19631468239 DE1468239A DE1468239A1 DE 1468239 A1 DE1468239 A1 DE 1468239A1 DE 19631468239 DE19631468239 DE 19631468239 DE 1468239 A DE1468239 A DE 1468239A DE 1468239 A1 DE1468239 A1 DE 1468239A1
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carboxylic acid
halide
acid halide
aromatic
aromatic carboxylic
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Application number
DE19631468239
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Mccall Ernest Bryson
Bain Peter James
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Monsanto Chemicals Ltd
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Monsanto Chemicals Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/361Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving a decrease in the number of carbon atoms

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • "Halogenierungsverfahren" Zusatz zu Patent (Patcht-Anmeldung M. 54 099 IVb/120) Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren, durch welches ein Halogenatom in eine aromatische Verbindung eingeführt werden kann.
  • Die Einfiihrung eines Halogenatoms, wie zum Beispiel eines Chloratoms in einen aromatischen Kern, stellt im Prinzip eine wichtige Reaktion dar und halogensubstituierte aromatische Verbindungen haben eine Vielzahl von Verwendungszwecken.
  • Die Halogenierungsreaktion, die nunmehr aufgefunden wurde, schafft einen wertvollen neuen Weg zu vielen halogenierten aromatischen Verbindungen, welche in anderer weise kaum zut gõnglich sind, und ist ist eine Verbesserung oder Abõnderung der Erfindung, welche in unserer britischen Patentschrift Nr.
  • 31 709/61 beschrieben ist.
  • Das Verfahren dieser Erfindung ist ein solches für die heurstellung einer halogensubstituierten aromatischen Verbindung, in velcher ein aromatisches Carboxylsõurehalogenid der thermischen Zersetzung unterworfen wird, sodass Eohlenmonoxyd aus einer Halogencarbonylgruppe gebildet wird und das as halogenatom als ein Substituent in dem aromatischen Kern arscheint.
  • Zum Beispiel kann durch das Verfahren der Erfindung m-Dichlorbenzol in guter. usbeute aus leich t erhõltlichen Isophthaloidchlorid erhalten werden. Gewisse materialien wurden als geeignet befunden die thermische Zersetzung der aromatischen Carboxylsäurehalogenide zu katalysieren, und vorzugsweise wird das Verfahren. der. Erfindung in Gegenwart eines dieser Materialien durchgeführt.
  • Im allgemeinen ist das aromatische Carboxylõurehalogenid, welches als Ausgangsmaterial Verwendet wird, eine Verbindung, welche eine Halogenoarbonylgruppe, verbunden mit ei--nem aromatischen Kern hat, das heisst mit einem oyclischen System, das durch die Gegenwart von niclt-lokalisierten stabilisiert ist, beispielsweise ein Benzol -, Diphenyl-, Naphtalin-, Benzofuran-, Thiophen-, oder iyridinkern. Vorzugsweise ist der der, mit welchem die Ealogenearbonylgruppe verbunden ist, carbocyclisch.
  • Durch Verwendung des geeigneten Sõurehalogenids kann ein gewõhltes Halogenatom eingef³hrt werden ; zum Beispiel flirt ³hrt ein Sõurechlorid zu der Einf³hrung eines Ohloratoms ; ein ourebromid zu der Einführung eines Bromatoms ; ein Sõurejodid zu der eines Jodatoms und ein Sõurefluorid zu der eines Fluoratoms. Das Verfahren ist in besonderer. ieie brauchbar zur Herstellung von Chlor-substituierten und Fluor-substituierten aromatischen Verbindungen.
  • In gleicher Weise kann eine mono-, di-, tri-oder andere halogen-substituierte aromatische Verbindung durch Verwendung eines mono-, di-, tri- oder anderen geeigneten Carboxylsõurehalogenids erhalten werden. Das Halogenatom nient normalerweise die Stellung ein, welche vorher durch die Halogencarbonylgruppe besetzt wurde. Das Verfanren ist brauchbar zur Herstellung von Dihalogenverbindungen aus Dicarboxylsõurehalogeniden und besonders wertvoll zur Herstellung von m-di-Halogenverbindungen, weil diese durch unmittelbare Halogenierung nicht erreichbar sind und die Ausbeuten auf anderen. Vegen dazu neigen zu nieder zu sein.
  • Das Verfahren wird normalerweise bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, beispielsweise bei einer Temperatur h~her als 200#C und vorzugsweise ³ber 250#C. Gute Ergebnisse werden erhalten, wenn n eine Reaktionstemperatur im Bereich von 300°O bis 400#C, beispielsweise zwischen 340#C und 380°C verwendet wird.
  • Die Reaktion kann in einer L'lüssigkeitsphase oder Dampfphase durchgeführt werden, obgleich die letztere im allgemeinen zum Arbeiten geeigneter ist. i-aterialien, welche als Katalysatoren in dem Verfahren wirksam sind, sind Parladium, Platin und Nickel und Ihre Verbindungen, beispielsweise ihre Oxyde oder oalze, zum Beispiel die halogenide. Im allgemeinen kann der Katalysator aus dem gleichen Haterialbereich ausgewählt werden, sei es, dass ein Flüssigkeitsphasen-oder Jampfphasenverfahren verwendet wird.
  • Wo ein Fl³ssigkeitsphasenverfahren verwendet wird, werden oft ³berlegene Ergebnis se erhalten, Wenn eine L~sung des Oarboxylsäurehalogenids in einem geeigneten Lösungsmittel, besser als das Carboxylsäurchalogenid allein, verwendet wird, und in diesem Zusammenhang ist ein geeignetes Lösungsmittel üblicherweise ein solches, welches dem Angriff des freien Restes gegen³ber im Wesentlichen inert ist und einen hohen Siedepunkt hat, beispielsweise Pentachlorbenzol, Hexachlorbenzol und die in hoher Weise chlorierten Diphenyle.
  • Das-Erfordernis, wie das der Reaktionstemperatur, in bestimmten Fällen bedeuten, dass die thermische Zersetzung des Carboxylsäurehalogenids die Durchf³hrung bei einem erhöhten Druck erforderlich macht.
  • Wo ein Dampfphasenverfahren verwendet wird, wird dieses normalerweise bei atmosphõrischem Druck durchgef³hrt, sodass die Reaktionstemperatur üblicherweise überhalb des normalen Siedepunkts des aromatischen Carboxylsäurehalo-# liegen wird. In den meisten Fällen ergibt sich daraus ebenso, dass eine verhaltnismassig hohe Reaktionstemperatur erforderlich ist. Gute Ergebnisse werden durch Verdünnen des Säurehalogenid-Dampfes mit einem inerten Gas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, erhalten, bevor das Halogenid der thermischen Zersetzung unterworfen wird. So nonne beispielsweise von 1 bis 10 Volumen inertes Gas pro Volumen Säurehalogenid-Dampf, bei spielsweise von 3 bis 5 Volume, verwendet werden. Ein Katalysator wird im allgemeinen, sofern er verwendet wird, in einer Form verwendet, welche dem Dampf zugänglich ist, und in manchen Fällen kann-er einfacherweise auf einen inerten Trägerstoff -absorbiert werden, beispielsweise auf Holzkohle oder Kieselgur in pulverisierter oder granulierter Form.
  • Oft kann die thermische Zersetzung des aromatischen Carboxylsäurehalogenids mit Vorteil in Gegenwart des entsprechenden freien Halogens durchgef³hrt werden. Beispielsweise kann während einer Flüssigkeitsphasen-Zersetzung eines Säureohlorids Chlorgas durch die Flüssigkeit durohgeleitet, bezeihungsweise-geblasen werden, oder in einer Dampephasenzersetzung eines Säurefluorids kann Fluor dem Dampf zugegeben werden, welcher der geeigneten erhöhten Temperatur unterworfen wird, Duroh das Verfahren der Erfindung können Halogenderivate von carbocyclischen Verbindungen hergestellt werden, wie Benzol, Diphenyl und kondensierte Benzenoidsysteme, wie beispielsweise Naphtalin. Vorzugsweise ist, wie bereits festgestellt, die Halogenoarbonylgrupe oder jede derartige Gruppe als s Substituent in einen carbocyclischen-aromatischen Nern eingeführt, obgleich diese, sofern gew³nscht, an einen heterocyclischen aromatischen Kern, wie beispielsweise in einem 2-Dibenzofuroyl-halogenid gebunden, be-ziehungsweise damit kondensiert sein kann. Das Verfahren kann ebenso zur Herstellung von Halogenderivaten von aromatischen Verbindungen verwendet werden, in welchen der aromatische Kern als ein Res-t (beispielsweise ein veresternder Rest), wie beispiels eise ein Phenyl- oder Naphtyl-Rest vorhanden ist.
  • Im allgemeinen kann die aromatische Verbindung einen Substituenten enthalten,'welcher in dem urspr³nglichen Carboxylsõurehalogenid vorhanden war und welcher unverõndert in das Produkt ³berf³hrt wurde, beispielsweise eine aliphastische Gruppe, zum Beispiel eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe, wie eine Methyl-, Octyl- oder Cyclohexylgruppe; ein Halogenatom, zum Beispiel Fluor, Chlor oder Brom ; eine veine Nitrogruppe; eine Carboxylestergruppe; eine Alkoxygruppe, wie beispielsweise eine Methoxyl-, Athoxy-, Butoxy- oder Hexyloxygruppe; oder eine Aryloxygruppe, beispielsweise eine Phenoxy- oder Tolyoxygruppe. Weitere spezifische Beispiele aromatischer Verbindungen, in welchen ein Halogenatom eine Halogenoarbonylgruppe ersetzen kann, sind : Toluol, Xylole, Athylbenzol, Dodecylbenzol, 4-Isopropyldiphenyl, 1-Iethylnaphtalins Inden, AnthracenS Chlorbenzol, Fluorbenzol, Nitrobenzol, o-Nitrotoluol, Anisol, Diphenylõther, Diphenylamin, Phenyl-benzoat, Tetraphenyl-orthosilicat, 2-Phenylthiophen, Benzofuran, 1-Phenyldibenzofuran, 1-Cyclohexyldibenzothiophen und 2-Phenyldibenzothiophen.
  • Spezifische Halogenverbindungen, welche durch ein Verfahren der Exfindung, ausgehend, wie dies beschrieben wurde, von einem geeigneten Carboxylsäurehalogenid, sind : Chlorbenzol, Brombenzol, Fluorbenzol, m-Dichlorbenzol, m-Dibrombenzol, m-Chlorbrombenzol, in-Difluorbenzol, p-Chlorfluorbenzol, o-Bromtoluol, m-Chlortoluol, m-Jodõthylbenzol, p-Ohlordiphenyl, m-Bromdiphenyl, 2-Bromnaphtalin, 5-Brombenzofuran, 4-Bromdibenzothiophen, 1, 5-Dichlornaphtalin, 2, 7-Dibromnaphtalin und p-DiSluorbenzol.
  • Das gewünschte Halogenderivat kann von den Produkten der thermischen Zersetzung nach einem der herkömmlichen Verfahrensweisen, beispielsweise durch fraktionelle Kondensation oder Destillation abgetrennt werden. Unter bestimmten Bedingungen kann etwas Sõurehalogenid unverõndert wiedergewonnen werden und, sofern gewünscht, dem Verfahrenszyklus wieder eingereiht werden.
  • In einem Fl³ssigkeitsphasen-Verfahren wird das gewunschte Produkt vorzugsweise von dem Reaktionsgemisch entfernt, sobald es gebildet ist. Dies kann mittels eines geeigneten Kondensierungssystems bei einer geeigneten Temperatur, bei welcher der Dampf des Ausgangsmaterials kondensiert und in den Reaktionskessel zur³ckgeleitet wird, erreicht werden, während der Dampf den Produkts abdestilliert, kondensiert und in einem getrelLnten Behõlter gesammelt wird.
  • .
  • Das Verfahren der Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
  • Beispiel J Dieses Beispiel beschreibt die Kerstellung von Chlorbenzol durch thermische Zersetzung von denzoyi-ohlorid in Gegenwart eines Palladium-Katalysators.
  • Benzoylchlorid wurde mit 0, 125 g pro Minute in einen trokkenen Stiokstoffstrom verdampft, welcher mit 30 ccnt pro 1 te strömte. Die Gase wurden durch ein U-f~rmiges Rohr geleitet, welches einen inneren Durchmesser von 1, 9 cm hatte und 19 g trockene, pulverisierte Holzkohle enthielt, a uf welche 5% Palladium, bezogen auf das Gewicht der Holzkohle absorbiert wurde, um auf diese Weise ein Katalysationsbett von 13 cm Lange zu ergeben. Das U-furmige Rohr wurde in ein Bad eingetaucht, welches eine ., Wõrmeaustausoherfl³ssigkeit mit einer Temperatur von 365°C hatte.
  • Der aus dem U-f~rmigen Rohr hervorkommende Gasstrom wurde nacheinander durch einen wässergekühlten Kondensator, einen eisgek³hlten Sammelbehõlter und einen Wõscher, welcher Wasser enthielt, geleitet. Die weniger fl³chtigen Bestanteile wurden in dem Sammelbehõlter gesammelt; Chlorwasserstoff, ein geringf³gig anfallendes Nebenprodukt der Reaktion wurde in dem Wasser absorbiert, wahrend man Kohlenmonoxyd das Hauptnebenprodukt in die Atmosphõre entweichen lie#.
  • Bine Gesamtmenge von 16, 2 g Benzoyl-chlorid wurde (wõhrend einer Zeitdauer von 130 Minuten) verwandt. Der Stickstoff -'.f' als soloher wurde dann weitere 30 Minuten durch die Apparatur geleitet. q Durch Destillation der Flüssigkeit, welche in dem Behäl-' ter gesammelt worden war, wurden 9,7 g (õquivalent zu 75% verdampftem Benzoyl-chlorid) Chlorbenzol erhalten, welches einen Siedepunkt von 128 bis 1D1°C hatte.
  • Beispiel 2 Dieses Beispeil beschreibt die Herstellung von Chlorbenzol durch thermische Zersetzung von Benzoylchlorid in Gegenwart eines Nickel-Katalysators.
  • Apparatur und Verfahren waren im wesentlichen die gleiohen, wie die in Beispiel 1 beschriebenen. Als Katalysator wurden 19, g trockene pulverisierte Holzkohle verwendet, auf weloh4 5 Gew. % Nidkel, bezogen au3 das Gewicht der Holzkohle absorbiert wurde.
  • Die Ausbeute an Chlorbenzol war 6, 5 g, was s 50% verdampftem Benzoyl-chlorid entspricht.
  • Beispiel 3 Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von m-Dichlorbenzol aus Isophthaloyl-ohlorid.
  • Die Apparatur und das Verfahren waren im wesentlichen die gleichen, wie die in Beispiel 1 beschriebenen. Als Katalysator wurde 19 g Palladium auf Holzkohlen-Katalysator von Beispiel 1 verwendet (dies errab ein Katalysationsbett von 18 om Lange), welcher auf einer'Temperattr von 355 bis 360oxo gehalten gehalten wurde. Eine Gesamtmenge von 14 g Isophthaloyl -chlorid wurde wõhrend einer Zeitdauer von iinuten in einen Stiokstoffstrom von 30 ccm pro hinute verdampft.
  • ,', den Produkten der thermischen Zersetzung wurde 6,8 g m-Dichlorbenzol (68% der theoretischen liusbeute abgetrennt.

Claims (10)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfallren zur Herstellung einer Iialogen-substituierten aromatischen Verbindung dadurch gekennzeichnet, dass ein aromatisches Carboxylsäurehalogenid der thermischen Zersetzung unterworfen wird, sodass Kohlenmonoxyd aus einer Halogencarbonylgruppe entwickelt wird und das Halogenatom als ein Substituent in dem aromatischen lvern erscheint.
  2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1 dadurch gekennzeiohnet, dass es bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 400°C durchgeführt wird.
  3. 3. Verfalren gamõss einem der Anspruche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das aromatisohe Carboxylsäurehalogenid der thermischen Zersetzung in Gegenwart eines Palladium-, slatin-oder Nickelkatalysators oder einer Verbindung, welche Palladium, Platin oder Nickel enthält, unterworfen wird.
  4. 4. VerfUlren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das aromatische Carboxylsäurehalogenid der thermischen Zersetzung in der Dampfphase unterworfen wird.
  5. 5. Verfahren gemäss Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf des aromatischen Carboxylsõurehalogenids mit einem inerten Gas verd³nnt wird, bevor das Halogenid der thermisohen Zersetzung unterworfen wird.
  6. 6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass in dem aromatischen Carboxylsäurehalogenid die Halogenoarbonylgruppe oder jede Halogenoarbonylgruppe an einen carbocyclischen-aromatischen Kern gebunden ist.
  7. 7. Verfahren gemäss Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das aromatisohe Carboxylsäurehalogenid ein Benzoylhalogenid, ein Phthaloylhalogenid oder ein Naphthoylhalogenid ist.
  8. 8. Verfahren gemõss einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeiohnet, dass das aromatisohe Carboxylsäurehalogenid ein Säurefluorid oder ein Säurechlorid ist.
  9. 9. Verfahren gemmes ss Anspruch 1 im wesentlichen wie in einem der Beispiele 1 bis 3 beschrieben.
  10. 10. Halogen-substituierte aromatische Verbindung, sofern sie nach einem Verfahren gemEss einem der Anspr³che 1 bis 9 erhalten wurde.
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