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Verfahren zur Herstellung von isomerenfreien, höhermolekularen, sekundären
Alkylbromiden Alkylbromide stellen als reaktionsfähige Verbindungsklasse wichtige
Ausgangsprodukte für chemische Umsetzungen dar. Bei der bekannten Herstellung von
höhermolekularen, d. h. über 4 C-Atome enthaltenden sekundären Alkylbromiden aus
isomerenfreien sekundären Alkanolen tritt stets eine mehr oder weniger starke Bildung
von Isomeren ein.
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Beispielsweise wird aus Pentanol-(2) oder -(3) nach allen bekannten
Verfahren stets ein Gemisch von 2- und 3Brom-pentanen erhalten. Aus Pentanol-(2)
entsteht bei der Umsetzung mit gasförmigem Bromwasserw stoff, bzw. wässrigen Gemischen
von Bromwasserstoff- Schwefelsäure, bzw. Phosphortribromid (auch in Form von rotem
Phosphor und Brom) 2-Brompentan mit einem Gehalt von 14 - 28 % 3-Brom-pentan. Ebenso
entsteht aus Pentanol-(3) 3-Brom-pentan mit einem Gehalt von bis zu 40 % an 2-Isomeren.
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Für bestimmte Synthesen, insbesondere auf pharmazeutischem Gebiet,
wäre es wichtig, reine, isomerenfreie sekundäre Alkylbromide zur Verfügung zu haben,
da beispielsweise daraus nach bekannten Methoden isomerenfreie Malonester hergestellt
und diese dann zu den entsprechenden isomerenfreien Barbitursäuren von definierter
pharmakologischer Wirksamkeit kondensiert werden könnten.
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Da eine Trennung der Isomeren sekundären Alkylbromide auf physikalischem
Wege, z. B. durch Rektifikation, Kristallisation usw., nicht möglich ist, muss die
Herstellung der gewünschten Endprodukte meist unter Umgehung der Syn these über
das Alkylbromid auf einem anderen, meist aufwendigeren Weg erfolgen.
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Bisher wurde eine einzige Methode zur Herstellung von spektroskopisch
reinen sekundären Alkylbromiden bekannt. Dabei wird der Tosylester des entsprechenden
sekundären Alkohols hergestellt und dieser durch Behandlung mit anorganischen Bromiden
gespalten. Die Reaktionszeiten für die Spaltung liegen bei 100 bis 200 stunden,
die Ausbeuten bei 32 -37 % der Theorie. Die Reinheit der auf diese Weise erhaltenen
sekundären Alkylbromide wurde spektroskopisch geprüft, wobei jedoch die Erfassungsgrenze
dieser Methode für den Isomerengehalt bereits bei etwa 4 % liegt.
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Neben den üblicherweise meist angewandten Bromierungsmethoden zur
Herstellung von sekundären Alkylbromiden aus den entsprechenden Alkanolen, wie Umsetzung
mit gasförmigem oder wässrigem Bromwasserstoff oder Mischungen von Alkalibromiden
und Schwefelsäure, sowie Phosphortribromid, meist in Form von rotem Phosphor und
Brom ange wandt, ist es bekannt, dass durch Umsetzung von Triarylphosphitdibromiden
mit Alkanolen Alkylbromide in guten Ausbeuten erhalten werden. Die Reaktion kann
auch in der Weise durchgeführt werden, dass der entsprechende Alkohol mit einer
Mischung aus dem Triarylphosphit, vorzugsweise Triphenylphosphit, und Brom umgesetzt
wird.
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Es wurde nun gefunden, dass man mit Hilfe dieser Umsetzung in ein
facher Weise und mit sehr guten Ausbeuten zu isomerenfreien sekundären Alkylbromiden
gelangt, wenn man die Reaktion bei möglichst tiefen Temperaturen ausführt und bei
der Aufarbeitung dafür sorgt, dass das Auftreten von freiem Bromwasserstoff völlig
ausgeschlossen wird. Die bei dieser Reaktion auftretenden Nebenprodukte Diphenylphosphorsäurebromid
und Phenol setzen sich nämlich bereits bei Raumtemperatur sehr leicht zu Triphenylphosphat
und Bromwasserstoff um, welcher eine starke Isomerisierung bewirkt. Es ist daher
für die Erzielung isomerenfreier Produkte entscheidend, sofort nach beendeter Umsetzung
des Triphenyl phosphit-dibromids mit dem sekundären Alkohol die Reaktion bei tiefen
Temperaturen durch Zugabe der erforderlichen Alkalihydroxidmenge, vorzugsweise in
Form einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxid, abzustoppen und das
gebildete sekundäre Alkylbromid bei vermindertem Druck direkt aus dem Reaktionsgemisc-h
so rasch wie möglich destillativ zu entfernen. Überraschenderweise kommt es trotz
der hohen Alkalität des Reaktionsgemisches zu keiner Verseifung des Alkylbromides,
sodass bei-diesetn Verfahren nach Reindestillation Ausbeuten von 70 - 75 %, bezogen
auf den angewandten Alkohol, erzielt werden. Nach elnfacher Abtrennung des mit dem
Reaktionsprodukt azeo trop übergehenden Wassers kann in üblicher Weise durch Feinfraktionierung
das sekundäre Aikylbromid in einer Reinheit von über 99, 5 % erhalten werden. Das
Produkt weist einen so unwesentlichen Gehalt an Isomeren auf, dass bei Anwendung
von gaschromatographischer Methoden mit Hilfe einer Kapillarsäule hoher Trennleistung
nur Spuren davon festgestellt werden können.
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Beispiel 1: In einem Rührgefäss werden 310, 3 Teile Triphenylphosphit
und 88, 2 Teile Pentanol-(3) vermischt und auf + 5 C abgekühlt. Innerhalb von 4
Stunden lässt man 160 Teile Brom zufliessen, wobei die Temperatur in der Reaktionsmischung
allmählich bis auf -10°C gesenkt wird. Nach beendeter Bromzugabe wird eine Stunde
bei 100C nachgerührt; anschliessend lässt man bei gleicher Temperatur 266 Teile
einer 30 %-igen Natriumhydroxidlösung so rasch zufliessen, dass die Reaktionstemperatur
nicht über +5°C steigt. Man rührt noch kurze Zeit und lässt dann absitzen, bis eine
scharfe Phasentrennung eingetreten ist. Die untere, wässrige Phase wird abgetrennt
und die organische Phase wird bei etwa 100 Torr der Destillation unterworfen. Unter
allmählicher Verringerung des Dsstillationsdruckes wird solange abdestilliert, bis
nur noch reines Wasser übergeht. Aus dem Destillat wird die wässrige Phase abgetrennt
und das Rohprodukt durch Feinfraktionierung gereinigt. Es werden 105 - 113 Teile
einer zwischen 118, 5 - 120, 0°C/ 760 Torr übergehenden Fraktion erhalten, die folgende
Analysendaten aufweist: Gesamtgehalt an Brompentanen: über 99 % (gaschromatographisch)
Gehalt an 3-Brompentan : über 99 % ( ) Bromgehalt 20 : 52,6 - 53,0 So Brechungsindex
nD20 : 1,4450 Die Gesamtausbeute an 3-Brompentan beträgt 70 - 75 % der Theorie,
bezogen auf den eingesetzten Alkohol.
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Beispiel 2: Analog Beispiel 1 werden 130, 2 Teile Octanol-(2) in gleicher
Weise umgesetzt und wie oben beschrieben- aufgearbeitet. Es werden nach Feinfraktionierung
bei 20 Torr 139 Teile einer zwischen 91 - 940C übergehenden Fraktion erhalten, die
folgende Analys endaten aufweist: Gesamtgehalt an Bromoctanen : über 98, 5 % (gaschromatographisch)
Gehalt an 2~Bromoctan : über 99 % ( " ) Bromgehalt : 41, 0 % Die Ausbeute an 2-Bromoctan
beträgt 72 % der Theorie, bezogen auf den eingesetzten Alko@ol.
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Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von isornerenfreien
sekundären Alkyl.