DE1543624A1 - Verfahren zur Herstellung von Trifluormethylanilinen - Google Patents

Description

FARBENFABRIKEN BAYERAG

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p«ent-Abteiiunf _17# November 1966 Fy/Bi

Verfahren zur Herstellung von Trifluormethylanilinen

Aniline mit Trifluormethylgruppen in der Seitenkette werden bislang im wesentlichen nach folgenden Verfahren erhalten:

1. Reduktion entsprechender Nitroverbindungen. Dieses Verfahren ist praktisch beschränkt auf die 3-Trifluormethylaniline, da die Nitrierung durch die stark meta-dirigierrende Wirkung der CF,-Gruppe fast ausschließlich in 3-Stellung erfolgt

2. Durch Verseifung einer Phthalimidogruppe in Gegenwart von Hydrazinhydrat (britische Patentschrift 459 890, Chem. Zentralblatt 1937 II, 863). Bei diesem Verfahren, das breiter anwendbar ist, dient der Phthaloylrest als Schutzgruppe für die Aminogruppe bei der Umwandlung einer seitenständigen Methylgruppe in eine Trifluormethylgruppe durch Chlorierung und Fluorierung. Diese Schutzgruppe mit ihrem verhältnismäßig hohen Molgewicht erfordert eine spezielle Aufarbeitung und Wiedergewinnung. Weiterhin ist in der DAS 1 138 391 nun ein Verfahren beschrieben, das als schutzgruppe für die Aminogruppe bei der Chlorierung und Fluorierung die NCO-Gruppe verwendet.

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Eb wurde nun gefunden, daß man gegebenenfalls im Kern durch Halogenatome substituierte Trifluormethylaniline erhält, wenn man entsprechende Trifluormethylphenyl-isocyanate, gegebenenfalls in Anwesenheit eines inerten organischen Lösungsmittels, mit etwa 90 bis etwa 100 #ig6r Schwefelsäure im Temperaturbereich von etwa -20 bis etwa 100⁰C hydrolysiert und die gebildeten Trifluormethylaniline isoliert.

Als für das Verfahren Verwendung findende Isocyanate seien beispielhaft genannt:

2-Trifluormethylphenylisocyanat, 3-Trifluormethylphenylisocyanat, 4-Trifluormethylphenylisocyanat, 2-Trifluormethyl-4-brom-phenylisocyanat, 3-Trifluormethyl-4-fluorphenyiisocyanat, 4-Trifluormethyl-2,6-dichlorphenylisocyanat, 4-Trifluormethyl-2,3,5,6-tetrachlorphenylisocyanat. Außer den Halogenatomen (vorzugsweise Fluor, Chlor, Brom) im Kern sind auch durchaus noch andere Substituenten wie z.B. Alkyl-, Aryl-, Nitro-, Alkoxy-Gruppen im Kern möglich, da sie die Hydrolyse der NCO-Gruppe nicht stören. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind aber hier solche Substituenten von Interesse, die auch die Reaktionsbedingungen der Chlorierung und Fluorierung eines Methylphenylisocyanates ohne Veränderung des Moleküls erlauben.

Die Hydrolyse der NCO-Gruppe wird zweckmäßig so durchgeführt, daß man überschüssige Schwefelsäure vorlegt und bei

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• einer Temperatur von etwa -20 bis etwa 10O⁰C, vorzugsweise U - fO°C, das Isocyanat unter kräftigem Rühren zutropft und bis zur Beendigung der COp-Entwicklung nachreagieren läßt. Häufig ist es zweckmäßig, das Isocyanat in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie z.B. chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Tetrachlorkohlenstoff oder Chlorbenzol zuzugeben. Die Mitverwendung eines Lösungsmittels erlaubt einen schonenderen Verlauf der Reaktion und ermöglicht nach der Zugabe von Eis eine leichte Abtrennung bzw. kann es gegebenenfalls als Extraktionsmittel für das freie Amin verwendet werden. Die für die Hydrolyse optimale Temperatur läßt sich leicht ermitteln, da man durch die Gasentwicklung einen zuverlässigen Indikator für den Reaktionsablauf hat Allgemein gilt, je höher die negative Substitution des Ausgangsisocyanates ist, um so höher ist auch die erforderliche Hydrolysentemperatur.

Nach beendeter Gasentwicklung wird der Ansatz auf Eis gegeben. Es ist nun ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß hierbei immer ein in Wasser schwer löslicher Niederschlag, entsteht, der filtriert werden kann und sich daher eine Aufarbeitung bzw. Neutralisation der überschüssigen Schwefelsäure erübrigt. Dieser schwer lösliche Niederschlag ist in Abhängigkeit von der Basizität clea Amins, entweder das Aminsulfat wie z.B. im Falle des 4-Tx-ifluormethylanilins oder aber direkt das freie Amin wie z.B. im Falle des 2,6-Dichlor-4-trifluormethylanilins.

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Die weitere Aufarbeitung erfolgt dann nach gegebenenfalls alkalischer Behandlung mit den üblicherweise Verwendung findenden basischen Verbindungen wie z.B. NaOH, KOH, Ca(OH)₂I Na₂CO- u.dergl. durch direkte oder Wasserdampfdestillation.

Obgleich die Hydrolyse der NCO-G-ruppe mit sauren Agenzien wie konzentrierte Salzsäure oder Sulfaminsäure bekannt ist, (Houben-Weyl, Methoden der org.Chemie 4. Auflage, Band 11/1, Seite 953), stellt sie einen in technischer Hinsicht bislang kaum interessierenden Reaktionsschritt dar.

Es muß nun als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Hydrolyse so glatt verläuft und zu Trifluormethylanilin führt, da bekannt ist, daß ^rifluormethylgruppen am aromatischen Kern verhältnismäßig leicht zur Carboxylgruppe verseift werden (Houben-Weyl, Methoden der org. Chemie 4. Auflage, Band 5/III» Seite 473)· Von letztgenannter Reaktion wird präparativ häufig Gebrauch gemacht. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als einziges Spaltprodukt nur das gasförmig entweichende Kohlendioxid auftritt. Somit wird im Vergleich zu bekannten Verfahren eine technisch unerwünschte und aufwendige Aufarbeitung bzw. Wiedergewinnung der Schutzgruppe vermieden.

Die nach dem Verfahren erhältlichen Trifluormethylaniline sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Farbstoffen, Pestiziden und Fharmazeutika.

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Beispiel 1

In 95 ml Schwefelsäure (konz.) läßt man bei einer Temperatur zwischen O und -5⁰C eine Lösung von 50 g 4-Trifluormethylphenylisocyanat in 250 ml Chlorbenzol unter kräftigem Rühren zulaufen. Bei O⁰C wird bis zur Beendigung der OOg-Entwicklung nachgerührt, der Ansatz auf Eis gegeben und die ausgeschiedenen Kristalle abgesaugt. Die Kristalle werden in 100 ml Wasser suspendiert und mit 160 ml wäßriger Natronlauge (10 5&ig) alkalisch gestellt. Das Amin wird abgetrennt, die wäßrige Phase einmal mit Benzol extrahiert und anschliessend die organischen Anteile destilliert. Man erhält nach Abdestillieren des Benzols 40 g (= 93 % der Theorie) 4-Trifluormethylanilin vom n£ : 1,4851, das gaschromatographisch eine Reinheit von 96,8 % hat. Der Siedepunkt liegt bei 78 - 80°C/10 Torr. Führt man den obigen Ansatz statt mit konzentrierter Schwefelsäure mit Schwefelsäure 90 #ig (10 9& Wasser) durch, und reinigt das rohe Amin zum Schluß durch Wasserdampfdestillation, so erhält man in nahezu gleicher Ausbeute ein gaschromatographisch 100 % reines Produkt.

Beispiel 2

40 ml Schwefelsäure (konz.) werden vorgelegt und bei 50°C 20 g 4-Trifluormethyl-2,6-dichlorphenyl-isocyanat zugetropft. Es setzt eine zügige COg-Entwicklung ein. Bis zur Beendigung der Gasentwicklung rührt man noch 15 Minuten bei 5O⁰C nach.

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Aus den anfänglich zwei Schichten bildet sich'eine klare Lösung. Sie Lösung wird auf ca. 200 g Eis gegeben, die entstandenen Kristalle abgesaugt und kurz mit Eiswasser gewaschen und getrocknet. Man erhält in praktisch quantitativer Ausbeute 18 g 4-Trifluormethyl-2,6-dichloranilin vom P.: 32 - 35⁰C.

Beispiel 3

40 ml Schwefelsäure (konz.) und 20 g 4-Trifluormethyl-2,3,5,6-tetrachlorphenyl-isocyanat werden bei 65°C kräftig miteinander verrührt. Zur Lösungsvermittlung wird Dioxan bis zum Einsetzen der Gasentwicklung zugesetzt. Nach 75 Hinuten wird über eine Sinkernutsche filtriert und das Filtrat auf ca. 100 g Eis gegeben. 18 g 4-Trifluormethyl-2,3,5,6-tetrachloranilin werden abfiltriert. F.: 101 - 114°C (Rohprodukt). Nach Umlösen aus Leichtbenzin P.: 120 - 122°C.

Beispiel 4

Bei 0⁰C läßt man zu 20 ml Schwefelsäure (konz.) 10 g 2-Trifluormethylphenyl-isocyanat tropfen. Nach Beendigung der kräftigen CO₂-Entwieklung wird mit NaOH 10 #ig alkalisch gestellt mit Leichtbenzin extrahiert und das Extraktionsmittel abdestilliert. Man erhält als Rückstand das 2-Trifluormethylanilin als öl vom n^°: 1,4809 (Lit. n|⁵: 1,4785).

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Belapiel b

190 ml Schwefelsäure (konz.) und 100 ml Chlorbenzol werden vorgelegt. Bei -b°C bis +6⁰C tropfr man unter kräftigem Rühren 100 g 3-Trifluormethylphenyl-isocyanat in etwa 20 Minuten zu. 10 Minuten nach beendeter Zugabe ist keine COp-Entwicklung mehr zu beobachten. Der Ansatz wird auf Eis gegeben, die Kristalle abgesaugt und das Piltrat mit Benzol extrahiert. Die Kristalle werden mit wäßriger NaOH alkalisch gestellt und in Benzol aufgenommen, die benzolischen Lösungen vereinigt und destilliert. Man erhält 60 g (= 70 $> der Theorie) 3-Trifluormethylanilin vom Kp.: 8O°C/14 Torr; n|°: 1,4778.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls im Kern durch Halogenatome substituierten Trifluomethylanilinen, dadurch gekennzeichnet, daß man entsprechende Trifluormethylphenylisocyanate, gegebenenfalls in Anwesenheit eines inerten organischen Lösungsmittels, mit etwa 90 bis etwa 100 #iger Schwefelsäure im Temperaturbereich von etwa -20 bis etwa 10O⁰C hydrolysiert und die gebildeten Trifluormethylaniline isoliert.

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