DE1945703C - - Google Patents
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Description
Die Herstellung von Ketenen aus Malonsäurederivaten ist schon seit langem in der Literatur beschrieben
(vgL S t audi η ger, HeIv. Chim, Acia, 8, S. 306
[1925]), der beispielsweise eine Reihe von niedermolekularen DialkylketenSri ,durch thermische Zersetzung
von mit niederen Aücylgruppen disubstituierten Malonsäureanhydriden
herstellte. Nach einer etwas abgewandelten Methode unter Verwendung von gemischten
Anhydriden, die aus disubstituierten Malonsäure und Diphenylketen hergestellt worden waren,
stellten Staudinger et al. (Ibid. 6,291 (1923), und Ber. d. dtsch. ehem. Ges., 46, S. 3539 [1913]) verschiedene
disubstituierte Ketene durch thermische Zersetzung her. Eine weitere bekannte Methode betrifft
die Dehalogenierung von a-Halogenacylhalogeni · ·5
den mit Zink (vgl. Liebigs Ann. d. Chem., 356, S. 71 (1907); 380, S. 298 [1911]). Durch Ausdehnung dieser
Reaktion wurde Äthylcarbäthoxyketen durch Dehalogenierung von Diäthyl - α - brom - α - äthylmalonat
hergestellt (Ber. d. dtsch. chem. Ges., 42, S. 4908 [1909]). Eine weitere Methode, nämlich die Zersetzung
von Diazoketenen, ist zur Herstellung bestimmter Diarylketene herangezogen worden (Org. Syntheses, 20,
S. 47 [1940]; Rec. trav. chim., 48, S. 464 [1929]). Es ist weiterhin bekannt, daß bestimmte disubstituierte
Acetylchloride unter dem Einfluß tertiärer Amine eine Dehydrohalogenierung erleiden und Ketoketene bilden.
Diese Methode ist jedoch offensichtlich auf die Herstellung bestimmter hochmolekularer Arylketoketene
beschränkt, die alle gegen eine Dimerisation verhältnismäßig resistent sind (Ber. d. dtsch. chem. Ges.,
41, S. 594 [1908]).
Auch ist schon über die Umsetzung von Phenylmalonsäure
mit Phosphorpentachlorid (Molverhältnis 1:2) in Ätherlösung berichtet worden (Coil.
Czech. Chem. Communs., 20, S. 593 bis 596 [1955]). Durch diese Umsetzung läßt sich Phenylmalonylchlorid
gewinnen. Dort wird auch berichtet, daß bei Durchführung der Reaktion in Abwesenheit eines
Lösungsmittels bei Rückflußtemperatur Phenylchlormalonylchlorid gebildet wird. Beide Produkte lassen
sich durch Vakuumdestillation isolieren.
Die Umsetzung von Arylmalonsäuren mit Phosphorpentachlorid, Phosphortrichlorid, Phosphoroxychlorid
und Thionylchlorid als Halogenierungsmittel bei Temperaturen von etwa 0 bis 50° C mit anschließender
thermischer Zersetzung des entstandenen Dihalogenids unter Bildung von Arylchlorcarbonylketenen
ist bekannt.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Arylketencarbonsäurechloriden der allgemeinen For-
mel R-C=C=O
O=C-Cl
durch Umsetzung einer Arylmalonsäure mit einem Halogenierungsmittel gefunden, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man eine Arylmalonsäure der Formel
55
COOH
60
R-CH
COOH
in welcher R einen Phenyl- oder substituieren Phenylrest, dessen Substituent ein Chlor- oder Bromatom,
eine niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-, niedere Dialkylamino- oder Trifluormethylgruppe sein kann, bedeutet,
mit Thionylchlorid in einem Molverhältnis von wenigstens 1-2 in Einern unter den Reaktionsbedingungen
inerten'Lösungsmittel bei 70 bis 1800C umsetzt und
das gebildete Arylchlorcarbonylketen isoliert.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Hinblick auf den Stand der Technik völlig überraschend;
nach einem bislang bekannten ähnlichen Verfahren mußte nämlich die Reaktion bei Temperaturen
von etwa 0 bis 500C unter Verwendung stöchiometrischer
Mengenverhältnisse von Arylmalonsäure zu Halogenierungsmittel in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel durchgeführt werden.
Die erheblichen Verbesserungen bezüglich der Ausbeute, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzielbar sind, sind deshalb ganz unerwartet Das in hoher Ausbeute gewinnbare Produkt fällt in guter
Qualität an.
Die Reaktion wird vorzugsweise unter emem unter den Reaktionsbedingungen inerten Gas durchgeführt,
wobei als geeignete Gase, die weder mit den Reaktionsteilnehmern noch mit den Reaktionsprodukten
reagieren, Stickstoff, Helium, Kohlendioxid oder Luft in Frage kommen; auf diese Weise erzielt man eine
rasche Entfernung der Nebenprodukte, d. h. Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid, sowie eine Verminderung
der Reaktionsdauer. Als Alternative zu der Verwendung eines Inertgasstromes ist es auch möglich,
die Reaktion unter etwas verringertem Druck durchzuführen. Die Verwendung eines Inertgases wird jedoch
bevorzugt.
Als inertes Lösungsmittel eignet sich für die Umsetzung
insbesondere Toluol oder Xylol. Andere Lösungsmittel, die ebenfalls brauchbar sind, sind Dipropyläther,
Dimethyläther von Äthylenglykol und Propylenglykol, Benzol und Tetrachlorkohlenstoff.
Um optimale Ausbeuten an Arylketencarbonsäurechloriden zu erzielen, muß das Molverhältnis von
Arylmalonsäure zu Thionylchlorid wenigstens 1:2 betragen. Grundsätzlich kann man auch bei einem Molverhältnis
von 1:1 arbeiten; diese Arbeitsweise ist aber nachteilig, weil sich dann geringere Ausbeuten ergeben.
Vorzugsweise soll das Molverhältnis der Reaktionsteilnehmer zwischen 1:2 und 1:4 liegen. Man
kann gegebenenfalls auch bei noch höheren Molverhältnissen als 1:4 arbeiten. Es ist auch möglich, mit
einem großen Überschuß an Thionylchlorid zu arbeiten, so daß dieses gleichzeitig als Reaktionsteilnehmer
und als Lösungsmittel wirkt; jedoch lassen sich auf diese Weise keine optimalen Ausbeuten erzielen.
Damit optimale Ausbeuten erzielt werden, ist es weiterhin wichtig, die Reaktion bei einer Temperatur
durchzuführen, die hoch genug ist, daß das Thionylchlorid unter Rückfluß siedet.
Die Umsetzung wird bei Temperaturen zwischen 70 und 1800C durchgeführt, wobei der bevorzugte Temperaturbereich
von etwa 80 bis etwa 1400C reicht Temperaturen unter 700C führen zu verringerten Ausbeuten,
und zwar infolge unvollständiger Umsetzung und längerer Reaktionszeiten. Temperaturen über
180° C führen ebenfalls zu verringerten Ausbeuten, und
zwar im allgemeinen infolge einer Dimerisation des gebildeten Ketens.
Die Reaktionsdauer hängt selbstverständlich in erster Linie von der Reaktionstemperatur ab. Im allgemeinen
läßt man die Reaktion so lange ablaufen, bis die Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten
Chlorwasserstoffes im wesentlichen vollständig ist.
Die Anwendung höherer Temperaturen und das Leiten eines Inertgasstromes durch oder über das Reaktionsgemisch oder eine Umsetzung unter etwas vermindertem Druck beschleunigen den vollständigen Ablauf
der Reaktion.
Die Verwendung von Thionylchlorid als Halogenierungsmittel hat den Vorteil gegenüber anderen
Halogenierungsmitteln wie Phosphorpentachlorid und Phosphortrichlorid, daß nur flüchtige Nebenprodukte
gebildet werden. Auf diese Weise wird die Gewinnung der Arylketencarbonsäurechloride sehr erleichtert Das
anfallende rohe Reaktionsprodukt kann nach einfacher Entfernung des nicht umgesetzten Thionylchlorids durch Destillation oder Verdampfen ohne
weitere Reinigung als solches verwendet werden. Soll das Arylketencarbonsäurechlorid gereinigt werden,
so geschieht dies am einfachsten durch Destillation unter vermindertem Druck. Die erhaltenen Arylketencarbonsäurechloride lassen sich überraschenderweise
ohne Freisetzung von Chlorwasserstoff destillieren. Dies steht in direktem Gegensatz zur Destillation der
Arylketencarbonsäurechloride, die unter Verwendung von Phosphorpentachlorid oder Phosphortrichlorid
als Halogenierungsmittel hergestellt worden sind. Diese letztgenannten Mittel machen es schwierig, die
Destillation zu regulieren, weil während der Destillation Chlorwasserstoff freigesetzt wird. Dieser Chlorwasserstoff stammt möglicherweise aus noch vorhandenem Halogenierungsmittel oder aus Nebenproduk-■ ten, die das Keten zersetzen, und/oder aus einer wei-
teren Halogenierung etwa noch (infolge unvollständiger Umsetzung) vorhandener Arylmalonsäure.
Die Ausbeuten an Arylketencarbonsäurechloriden, die sich mit dem beanspruchten Verfahren gewinnen
lassen, sind erheblich größer als bei bekannten Verfahren; die Qualität des erhaltenen Produktes ist besser als bei Verwendung anderer bekannter Halogenierungsmittel, wie bereits erläutert worden ist. Phenylchlorcarbonylketen läßt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in Ausbeuten bis zu 95% gewin-
nen; diese Zahl steht im Gegensatz zu einer nur 68%igen Ausbeute, die sich bei Verwendung von Phosphorpentachlorid als Halogenierungsmittel gewinnen läßt.
Die erhaltenen Arylketencarbonsäurechloride sind als Zwischenprodukte für die Herstellung der entsprechenden Ester durch Umsetzung mit Alkoholen
brauchbar. Die Ester wiederum dienen als Acylierungsmittel bei der Herstellung von Estern von
a-Carboxy-arylacetvlderivaten der 6-Aminopenicillansäure, die per se wertvolle Antibiotika darstellen.
B e i s ρ i e 1 1
Phenylketencarbonsäurechlorid
A. Umsetzung gemäß dem beanspruchten Verfahren
Ein Dreihalskolben, der mit Kühler, Tropftrichter,
Thermometer, Rührer und Gaseinlaßrohr versehen war, wurde mit 1 Mol Phenylmalonsäure und 250 ml
Toluol beschickt; die Mischung wurde auf 00C abgekühlt. Anschließend wurden tropfenweise im Verlauf von 15 Minuten und unter gutem Rühren 3 Mol
Thionylchlorid im dem Gemisch gegeben, welches dann
unter einem langsamen Stickstoflstrom 18,5 Stunden zum Rückfluß erhitzt wurde. Die Rückflußtemperatur
stieg im Verlauf dieser Zeit allmählich von 77 auf 124° C. Das überschüssige Thionylchlorid und die
Hauptmenge des Toluols wurden dann unter vermindertem Druck bei einer Temperatur unter 35" C entfernt. Der Rückstand wurde im Vakuum destilliert;
man erhielt auf diese Weise 170,5 g (94,7%ige Ausbeute) des gewünschten Produktes mit Kp. 95 bis
1020C bei 1,75 mm. Das Produkt verfestigt sich beim
Abkühlen auf 00C.
Zu einer Lösung von 46 g Phosphorpentachlorid in 100 ml Äthyläther wurden unter Rühren im Verlauf von 2 Minuten 10 g Phenylmalonsäure gegeben.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 4 Stunden gerührt, dann 4 Stunden zum Rückfluß erhitzt und
schließlich über Nacht bei Raumtemperatur abgestellt. Das überschüssige Phosphorpentachlorid wurde abfiltrieit, und der Äther wurde unter Atmosphärendruck
abgedampft. Das Reaktionsgemisch verändert seine Farbe allmählich von Dunkelgelb nach Rot. Der
Rückstand wird im Vakuum destilliert. Man erhält so das gewünschte Produkt mit Kp. 83 bis 860C bei
1,5 mm in Form einer gelben Flüssigkeit; Ausbeute:
68%· Beispiel 2
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die nachstehend angegebenen Reaktionsbedingungen angewandt wurden. Die Ausbeuten waren in allen Fällen (falls nicht etwas anderes angegeben
ist) mit denen von Beispiel 1 vergleichbar.
| PMA*) | SOCI2 | Lösungsmittel | T, 0C | Inertgas |
| (Mol) | (Mol) | (Volumen in ml) | ||
| 2 | Toluol — (500) | 77 bis 120 | N2 | |
| 2,2 | Toluol — (250) | Rückfluß | N2 | |
| 4 | Toluol — (250) | Rückfluß | N2 | |
| 10 | Toluol — (500) | Rückfluß | N2 | |
| 3 | Toluol — (250) | Rückfluß | — | |
| 3 | Xylol — (300) | Rückfluß | He | |
| 10 | Xylol — (500) | Rückfluß | N2 | |
| 4 | Diglym") — (250) | 77 bis 180 | — | |
| 22 | CCl4 — (500) | Rückfluß | CO2 | |
| 3 | Toluol — (250) | Rückfluß | Luft | |
| 4 | Toluol — (500) | Rückfluß | c\ | |
| 2 | Benzol — (300) | Rückfluß | N2 | |
") PMA = Phenylmalonsäure.
h) Diglym = Dimethyläther des Äthylenglykols.
c) Durchgeführt unter leicht vermindertem Druck unter Verwendung eines Aspirators.
■''.-. Bei spiel 3
Unter Anwendung des Verfahrens gemäß Beispiel 1 wurden die nachstehend aufgeführten Arylchlorcarbonylketene
aus der entsprechenden Arylmalonsäure der Formel
R-G=C=O O=C-Cl
hergestellt.
IO
o-Butoxyphenyl o-Butylpheriyl
o-Diäthylaminophenyl p-Di-(n-propyl)-amino-
o-Diäthylaminophenyl p-Di-(n-propyl)-amino-
phenyl
o-Dibutylaminophenyl m-Dimethylaminophenyl
m-Äthoxyphenyl m-Chlorphenyl o-Tolyl
m-Tolyl
p-Tolyl *
m-Tolyl
p-Tolyl *
o-Methöxyphenyl p-Methoxyphenyl
p-Trifluormethylphenyl p-Chlorphenyl
δ-Dimethylaminophenyl p-Dimethylaminophenyl
m-Methoxyphenyl m-Trifluormethylphenyl
20
35
o-Isopropylptienyl. . .
o-Chlorphenyl
o-Bromphenyl
m-Bromphenyl
o-Bromphenyl
m-Bromphenyl
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Arylketencarbonsäurechloriden:der
allgemeinen Formel .
R-C=C=O
O=C-Cl
durch Umsetzung einer Arylmalonsäure mit einem Halogenierungsmittel, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Arylmalonsäure der Formel
COOH
R-CH
COOH
in welcher R einen Phenyl- oder substituierten Phenylrest, dessen Substituent ein Chlor- oder
Bromatom, eine niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-,. niedere Dialkylamino- oder Trifluormethylgruppe
sein kann, bedeutet, mit Thionylchlorid in einem Molverhältnis von wenigstens 1:2 in einem unter
den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel bei 70 bis 1800C umsetzt und das gebildete Arylr
ketencarbonsäurechlorid isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Umsetzung bei Rückflußtemperatur durchführt.
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