DE1768578B2 - Verfahren zur herstellung von 2,4- disubstituierten phenylketonen - Google Patents

Description

(H)

in der die Substituenten X' und X" die genannte Bedeutung haben, mit einem Acylierungsmittel und einem Friedel-Crafts-Katalysator, dadurch ge- _3l kennzeichnet, daß man die Acylierung in Gegenwart des p-Isomeren durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der Isomeren in- und p-disubstituierten Benzole des Ausgangsma- y terials 4:1 bis 1:4, vorzugsweise 3:1 bis 1:3, betragt.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstiiuierten Phenylketonen durch Acylierung der entsprechenden m-disubstituierten Benzole. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur 4s Herstellung von 2',4'-Dihalogenacetophenonen durch Acctylicrung von m-Dihalogenbenzolen.

Es isi aus ). Indian Chem. Soc. 24 (1947) 373-374 bekannt, ein Dichlorbenzol mit Acetylchlorid in Gegenwart von Aluminiumchlorid umzusetzen, wobei so Diehioraeetophenone in guten Ausbeuten erhalten werden. Dementsprechend wurde als m-Dichlorbenzol das 2',4'-Dichloracetophenon in einer Maximalausbcute von 70% der Theorie erhalten. Unter den gleichen Bedingungen ergab das p-Isomere 50% der theorc- ss tischen Ausbeute an isomeren 2',5'-Dichloracetoiphenon.

Das 2'.4'-Dichloracetophenon und ähnliche 2,4-dis'jbstumerte Phenylketone haben sich als sehr wertvolle Verbindungen erwiesen. /. B. als Biocide und insbeson- (.0 dere als Zwischenprodukte zur Herstellung von Vinvlphospliaten mit insecticidcn Eigenschaften, wie das hochaktive Diäthyl-2-clilor-l -(2,4-dichlor-

phcnyl)-vinyl-phosphat. Diese Verbindungen sollten vorzugsweise keine 2.5-disubsiituicrtcn Phenylisoineren i>s oder nur vernachlässigbar kleine Mengen davon enthalten. Es sind daher bisher nur reine Ausgangsmateri:ilifn. /. B. tn-Dichlorbenzol, verwendet worden.

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, daß bei der Durchführung der Acylierung von ni-disubstituierten Benzolen in Gegenwart des p-lsomeren diese letztere Verbindung überhaupt nicht reagiert oder nur in sehr kleinen Mengen. Von den gebildeten Ketonen sind gewöhnlich weniger als 1,5% vom p-Isomeren abgeleitet, selbst wenn diese Verbindung relativ zum m-lsomeren im Überschuß vorlag. Es können darüber hinaus hervorragende Ausbeuten bis 85% oder mehr der Theorie erhalten werden.

Dies ist von besonderer Wichtigkeit, da Mischungen der m- und p-disubstituierten Derivate in der Regel viel leichter erhältlich sind als die m-Isomeren alkine. Beispielsweise können sie in vielen Fällen durch Isomerisierung des entsprechenden p-Isomeren, z. B. unter dem Einfluß von Aluminiumchlorid und Wasser erhalten werden. In der Regel werden nur kleine Mengen, falls überhaupt, etwas des o-Isomeren gleichzeitig gebildet. Diese Verbindungen können falls gewünscht leicht aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch entfernt werden, z. B. durch Destillation, während es sehr schwierig ist, das Gemisch von m- und p-Isomeren in deren Komponente aufzutrennen. Das p-Isomere ist ein billiges handelsübliches Produkt, das z. B. durch Chlorieren oder Bromieren von Benzol oder eines monohalogenierten Derivats davon und anschließender Abtrennung von o-Dihalogenbenzol, z. B. durch Kristallisation oder Destillation, hergestellt werden kann.

Ein wichtiges Merkmal der selektiven Acylierung ist außerdem die Tatsache, daß außer der Bildung wertvoller Verbindungen, die von m-lsomeren abgeleitet sind, nicht umgesetztes p-Isomeres aus dem Reaktionsgemisch wiedergewonnen werden kann. Es wird vorzugsweise nach Reinigung, falls dies notwendig ist, wieder verwendet, um durch Isomerisierung neues Ausgangsmaterial herstellen zu können, z. B. mit Aluminiumchlorid und Wasser.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstituierten Phenylketonen der allgemeinen Formel

CO-R

H)

worin R ein organischer Rest ist und die Substituenten X' und X" jeweils ein Halogenatom, eine Alkoxy- oder eine Aryloxygruppe darstellen, durch Umsetzen eines m-disubstituierten Benzolderivats der allgemeinen Formel

X'

(ID

X"

worin die Substituenten X' und X" die genannte Bedeutung haben, mit einem Acylieriingsmittel und einem Friedel-Crafts-Kauilysator wird nun die Acylierung in Gegenwart des p-Isomeren durchgeführt.

In den Formeln (1) und (II) bedeuten die Substituenien X' und X" /. B. Chlor. Brom oder Fluor. Methoxy-. Äthoxy- oder höhere Alkoxygruppen mit bis /11 12

Kohlenstoffatomen, Phenoxygruppen und deren Derivate. Halogenatome insbesondere haben sich als sehr geeignet erwiesen. X' und X" können gleich oder voneinander verschieden sein. Identische Substituenten sind jedoch bevorzugt. Geeignete Ausgangsmaterialien sind z. B. Gemische, die die m- und p-lsomeren von Chlor-. Fluor-, Chlorbrom-, Chlormethoxy-, Dimeihoxy-. Difluor-, Dichlor- und/oder Dibrombenzol enthalten oder daraus bestehen. Insbesondere sollen die entsprechenden Isomeren von Dichlor- und Dibrom- ,₀ benzol genannt werden. Insbesondere haben die Dichlorbenzole hervorragende Ergebnisse gebracht.

Die relativen Mengenverhältnisse der m- und p-Isomeren, die im Ausgangsmaterial vorliegen, können erheblich schwanken, z.B. von 25:1 bis 1 : 10. _1S Vorzugsweise liegt dieses m/p-Verhältnis innerhalb 4:1 und 1 :4 und insbesondere zwischen 3 :1 und 1 : 3.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsmaterial durch Isomerisierung eines o- oder p-Dihalogenbenzols oder eines Gemisches von zwei oder mehr isomeren Dihalogenbenzolen, wie die o- und p-Dihalogenbenzole oder deren Gemische erhalten. Aus dem erhaltenen Gemisch kann das o-Isomere, falls es darin vorhanden ist, leicht entfernt werden, z. B. durch Destillation, da die anderen Isomeren flüchtiger sind. Dies ist jedoch nicht immer notwendig, weil kleine Mengen dieses Isomeren häufig geduldet werden können, z. B. weniger als 4,5%, bezogen auf das Gesamtgemisch der vorhandenen Isomeren. Die Isomerisierung kann z. B. durch Erhitzen mit einer katalytischen Menge einer Lewissäure, vorzugsweise mit AICI3 oder AlBr₃ in Gegenwart einer kleinen Menge Wasser durchgeführt werden. Aluminiumchlorid und Wasser im Molverhältnis 1 :1 haben sich als besonders geeignet erwiesen.

Zur Isomerisierung kann man in geeigneter Weise das, Gemisch der Dihalogenbenzole verwenden, die durch Halogenierung von Benzol oder einem Monohalogenbenzol. z. B. mit Chlor oder Brom, gemäß bekannten Verfahren hergestellt worden sind. So kann ein Gemisch, bei dem o- und p-Dichlorbenzole vorherrschen, leicht durch Durchleiten eines Chlorstroms in flüssiges Benzol bei 0⁰C in Gegenwart von Aluminiumchlorid oder Eisenchlorid als Katalysator erhalten werden. Das m-Isomere wird überhaupt nicht oder nur in Spuren bei diesen Umsetzungen erhalten. Ein Verfahren, das zu einem Gemisch der o-, m- und p-lsomeren führt, wird durch Halogenieren von Benzol oder eines Halogcnbenzols in der Gasphase z. B. unter Durchleiten der Reaktionsteilnehmer durch ein erhitztes Rohr bei Temperaturen von 300 bis 500⁰C durchgeführt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, von einem p-Dihalogenbenzol, insbesondere p-Dichlorben/ol, auszugehen. Die Isomerisierung dieser Verbindüngen in der flüssigen Phase ergibt nämlich unter geeigneten Bedingungen nur kleine Mengen des iingewi'inschten o-lsomeren. das außerdem in vielen I-allen im .Ausgangsmaterial gemäß der Erfindung geduldet werden kann. Außerdem sind die p-Isomcrcn <«> im allgemeinen billig und im Handel erhältlich oder aus deren Isomergemischen leicht gewinnbar. /. B. durch kristallisation oder Destillation.

Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das ρ Isomere nicht oder nicht in merklichen Mengen in das 6s acylierie Produkt umgewandelt wird, wird vorzugsweise dieses nicht umgesetzte Isomere erneut zur Herstellung von Irischem Ausgangsmaterial verwendet, gewöhnlich nach einer Reinigung z. B. mit konzentrierter Schwefelsäure bei Raumtemperatur oder mit Aluminiumchlorid bei erhöhter Temperatur.

Die An des Restes R in der Formel (I) hängt vom verwendeten Acylierungsmittel ab, das mit dem m-disubstituierten Benzolderivat der Formel (II) verwendet wird. R stellt gewöhnlich einen Kohlenwasserstoffrest dar. der substituiert oder nicht substituiert sein kann, z. B. mit ein oder mehreren Halogenatomen. Im allgemeinen ist das Acylierungsmittel ein Säurehalogenid oder ein Säureanhydrid, das von einer aliphatischen oder aromatischen Carbonsäure abgeleitet ist. Beispiele sind die Säurechloride, Säurebromide und Säureanhydride von Essigsäure, Propionsäure, \,\-Dimethylpropionsäure und Benzoesäure, die in der Kohlenstoffkette oder im Ring, falls gewünscht, halogeniert sein können. In diesen Fällen stellt der Rest R dementsprechend eine Methyl-, Äthyl-, 1,1-Dimethyläthyl- oder Phenylgruppe oder ein Halogenderivat davon dar. Bevorzugte Acylierungsmittel sind Acetylchlorid, Acetylbromid, Mono- und Dichloracetylchlorid, Di- und Trifluoracetylchlorid, ix-Chlorisobutyrylchlorid und Essigsäureanhydrid. Acetylchlorid hat sich als besonders geeignet erwiesen.

Es wurde als vorteilhaft gefunden, etwa äquivalente Mengen des Acylierungsmittels und des m-disubstituierten Benzols (II) zu verwenden. Geeignete verwendbare Mengen liegen daher zwischen 0.8 und 1.2 Mol Acylierungsmittel je Mol des m-disubstituierten Benzols (II) und insbesondere zwischen 0,95 und 1,10 Mol je Mol.

Bevorzugte Friedel-Crafts-Katalysatoren sind das Chlorid und das Bromid von Aluminium. Hervorragende Ergebnisse sind mit AlClj erhalten worden. Um maximale Ausbeuten der gewünschten Phenylketone (I) zu erhalten, sollten wenigstens äquivalente Mengen des Friedel-Crafts-Katalysators und des m-disubstituierten Benzolisomeren verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Überschuß des Friedel-Crafts-Katalysators verwendet. Die relativen Mengen liegen gewöhnlich zwischen 1,0 und 3,0 Mol je Mol des m-disubstituierten Benzols. Hervorragende Ergebnisse wurden mit Mengen von 1.0 bis 1,4 Mol je Mol erhalten.

Die Reaktion mit Dihalogenbenzolen wird vorzugsweise durch Zusetzen des Acylierungsmittels mit einem Gemisch der m- und p-disubstituierten Benzole und des Friedel-Crafts-Katalysalors durchgeführt. Wenn von einem Äther ausgegangen wird, ist es jedoch erwünscht, ein Gemisch des Friedel-Crafts-Katalysators und des Acylierungsmittels zu den disubstituierten Benzolen zuzufügen.

Falls gewünscht kann ein inertes Lösungs- oder Verdünnungsmittel verwendet werden, wie Schwefelkohlenstoff oder Nitrobenzol. Daneben können in diesem Zusammenhang die p-disubstituierten Benzole erwähnt werden, die Komponenten des Ausgangsgemisches gemäß der Erfindung sein können, wie z. B. p-Dichlorbenzol. Wenn von Dihalogenbenzolen ausgegangen wird, ist es in der Regel nicht notwendig, ein L.ösungs- oder Verdünnungsmittel zuzufügen.

Die Reaktionstemperaturen liegen gewöhnlich /wischen 25 und 200"C. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Temperaturen von 80 bis IJO C. insbesondere von 90 bis 11 5 C durchgeführt. Hs ist im allgemeinen ratsam. die Temperatur allmählich oder in Zwischenräumen auf den genannten Wert ansteigen zu lassen.

Die Reaktion verläuft glatt bei Aimosphärendiuck. Höhere oder niedrigere Drucke können jedoch ebenfalls verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.

Eine besonders brauchbare Anwendung des neuen Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Herstellung von 2',4'-Dichloracetophenon durch Umsetzung eines Gemisches von m- und p-Dichlorbenzol mit Aeetylchlorid und AICI3. Das Ausgangsmateml wird leicht aus p-Dichlorbenzol durch Isomerisierung mit äquimolaren Meißen von Aluminiumchlorid und Wasser und. falls notwendig, anschließender Entfernung des o-lsomeren. das weniger flüchtig als die anderen Isomeren ist, durch Destillation des Gemisches hergestellt. Nach der Acylierung kann das nicht umgesetzte p-lsomere aus dem Reaktionsprodukt gewonnen und nach Reinigung mit H1SO4 erneut zur Herstellung neuen Ausgangsmaterials durch Isomerisierung verwendet werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Phenylketone können als solche z. B. als Bioeide verwendet werden oder sie können als Zwischenprodukte bei chemischen Reaktionen verwendet werden. Das 2',4'-Dichloracetophenon kann beispielsweise leicht in der Seitenkette chloriert werden zum *,*,2',4'-Tetrachloracetophenon, das dann mit Triäthvlphosphit zu einem überaus wirksamen Insecticid umgesetzt werden kann.

Beispiel 1

Isomerisierung von p-Dichlorbenzol
(Herstellung des Ausgangsgemisches)

(a) In einen Reaktionsbehälter mit mechanischem Rührer, Thermometer und Rückflußkühler wurde ein Gemisch von 103 g (0,7 Mol) p-Dichlorbenzol, 4,67 g (0,035 Mol) AICI3 und 0,6 g (0,035 Mol) Wasser unter Rühren 2 Stunden auf 16O⁰C erhitzt. Das erhaltene rohe Reaktionsprodukt wurde nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur als Ausgangsmaterial für die Acylierung gemäß Beispiel 2 verwendet.

Eine Probe des Produkts wurde auf 6O⁰C gekühlt und mit Wasser behandelt. Die organische Schicht wurde abgetrennt und durch Gaschromatographie analysiert. Sie bestand aus 41,4% m-Dichlorbenzol und 58,6% p-Dichlorbenzol, während kein o-Isomeres gefunden werden konnte.

Wenii weitere 2 Stunden erhitzt wurde, enthielt das Gemisch 51,4% m-lsomeres, 46,1% p-Isomeres und 2.5% o-Isomeres.

(b) In einem ähnlichen Experiment, das bei 170⁰C durchgeführt wurde, während die doppelte Menge Aluminiumchlorid und Wasser verv. endet wurde, wurde ein Reaktionsgemisch erhalten, das nach 2stündigem Erhitzen folgende Zusammensetzung hatte: 57% des m-Isomeren, 38,7% des p-lsomeren und 4,3% des o-lsomeren.

Herstellung von 2',4'-Dichloracetophenon
(Verfahren der Erfindung)

(A) Ein Gemisch aus 20 g (13bmMol) m-DiehW-ben/.ol, 30 g (204 mMol) p-Dichlorbenzol und 23,6 g (177 mMol) wasserfreies AICI3 wurde bei 50C gerührt, bis das Gemisch homogen war. Das Ausgangsmaierial wurde gemäß Beispiel 1 (a) hergestellt und als solches nach Auffüllen mit AICI3 verwendet.

Aus einem Scheidetrichter, der unter die Oberfläche des Reaktionsgemisches reichte, wurden dann 10,15 g (129 mMol) Aeetylchlorid in 20 Minuten unter Rühren /ueecebcn. Während dieser Zugabe wurde ein Chlorwassersioffsirom entwickelt und die Temperalu·· stieg auf etwa 80 C. Die Temperatur wurde anschließend auf HOC erhöht und das Rühren 5 Stunden bei dieser Temperatur fortgesetzt.

Das Reaktionsgemisch wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt und in Eiswasscr gegossen. Nach Extraktion mit Chloroform wurde der Extrakt mehrmals mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet und anschließend das Lösungsmittel abgedampft unier Verwendung eines Rotationsverdampfers. Die Destillation des Reaktionsprodukts in Vakuum ergab folgende Fraktionen:

24,5 g Destillat bei b4 bis 70"C/12 mm Hg (Diehlorbenzol),

5.5 g Destillat bei 70 bis 123 C/12 mm Hg (12 Gcw.-% Dichlorbenzol + 78 Gew.-% Dichloracetophenone),

14,2 g Destillat bei 123 nis 124TYf 2 mm Hg (Dichforacetophenone) und

2,7 g Rückstand.

Durch gaschromatographische Analyse wurde folgender Gehalt der Destillatfraktionen festgestellt:

17,7 g 2',4'-Dichloracetophenon.

0,7 g 2',6'-Dichloracetophenon,

0,28 g 2',5'-Dichloracetophenon,

23.4 g p-Dichlorbenzol und

1,7 g des m-Isomeren.

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Dementsprechend bestand nur 1,5% der Dichloracetophenone aus dem 2',5'-Isomeren. Es war 91,4% des m-Dichlorbenzols umgesetzt worden und die Selektivität zum gewünschten 2',4'-Dichloracetophenon betrug 77,3 Mol-%.

(B) In analoger Weise wie gemäß Beispiel 1 (A) wurde ein Gemisch aus 40 g (272 mMol) m-Dichlorbenzol, 15 g (104 mMol) p-Dichlorbenzol und 47 g (354 mMol) AlCl, mit 21,8 g (278 mMol) Aeetylchlorid umgesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde anschließend mit Petroläther (Kp. 60 bis 80^pC) extrahiert. Die Destillation des Reaktionsprodukts im Vakuum ergab folgende Fraktionen:

15 g Destillat bei 54 bis 55°C/8 mm Hg (Dichlorbenzol),

46,9 g Destillat bei 119 bis 125^JC/8mm Hg(I Gew.-% Dichlorbenzol + 99 Gew.-% üichloracetophcnon), und
4.75 g Rückstand.

Die gaschromatographische Analyse ergab folgende Zusammensetzung der Destillatfraktionen:

45.1 g 2',4'-Dichloracetophenon,

1,0 g 2',6'-Dichloracetophenon.

0,29 g 2',5'-Dichloracetophenon,
14,7 g p-Dichlorbenzol und
0.6^r> g des m-lsomeren.

Dementsprechend bestand nur 0,6% der gebildeten

Dichloracetophenone aus dem 2',5'-Isomeren. Ks waren 98,4% des m-Dichlorbenzols umgesetzt und die

ds Selektivität gegenüber dem gewünschten 2'.4'-Dichloracetophcnon betrug 89,2 Mol-%.

Die Ausgangsmaterialicn können leicht durch Rektifi-/ierung im Vakuum entfernt werden.

Beispiel 2

Herstellung von 2',4'-Dimethoxyacetophenon

Ein Gemisch aus 4,32 g (55 mMol) Acetylchlorid und 4,32 g (32,5 mMol) AlCl₃ wurde etwa 10 Minuten auf 40°C erhitzt. Die viskose flüssige Masse, die sich bildete, wurde dann mit 10 ml Nitrobenzol verdünnt und die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt. Diese Lösung wurde tropfenweise über eine halbe Stunde zu einem äquimolaren Gemisch von 7,6 g (55 mMol) jeweils von m- und p-Dimethoxybenzol gelöst in 15 ml Nitrobenzol zugetropft, während das Gemisch auf Raumtemperatur gehalten wurde. Nach weiterem 2stündigem Rühren wurde das Reaktionsprodukt in Eiswasser gegossen.

Die organische Phase wurde mit Äther extrahiert, der Extrakt mehrmals mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel durch Eindampfen im Rotationsverdampfer entfernt. Die Destillation des Reaktionsprodukts im Vakuum ergab folgende Fraktion:

36,5 g Destillat bei 85 bis 88° C/l 2 mm Hg und
4,8 g Destillat bei 90 bis 125°C/0,2 mm Hg.

Entsprechend der gaschromatographischen Analyse halten die Destillatfraktionen die folgende Zusammensetzung:

3,4 g 2',4'-Dimethoxyacetophenon.

0,04 g 2',5'-Dimethoxyacetophenon,

9,58 g Dimethoxybenzol,

24,1 g Nitrobenzol.

Dementsprechend bestand nur 1,3% des Dimethoxyacetophenons aus dem 2',5'-lsomeren.

Aus diesen Ergebnissen wurde eine Umsetzung von m-Dimethoxybenzol von 74% und eine Selektivität zurr 2',4'-Dimethoxyacetophenon von 49,2 Mol-% berech net.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstituierten Phenylketonen der allgemeinen Formel s

(I)

worin R ein organischer Rest und die Substituenten X' und X" jeweils ein Halogenatom, eine Alkoxy- oder eine Aryloxygruppe bedeuten, durch Umsetzen eines m-disubstituierten Benzolderivats der allgemeinen Formel