DE1952375C3

DE1952375C3 - Verfahren zur Herstellung von halogenierten Benzilsäurealkylestern

Info

Publication number: DE1952375C3
Application number: DE1952375A
Authority: DE
Inventors: Yair Rehovot Sprinzak (Israel)
Original assignee: Yeda Research and Development Co Ltd
Current assignee: Yeda Research and Development Co Ltd
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE1952375A1; YU260769A; FR2021144A1; GB1216288A; CH520648A; IL30923A0; NL6915874A; IL30923A; US3700720A; BE740472A; YU33026B; RO57662A; DE1952375B2

Description

COOR

wqrin R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Hai Chlor oder Brom bedeuten, aus einem entsprechenden Diphenylessigsäurealkylester in einem polaren aprotischen Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen —10 und +30⁰C in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids der Formel

R₂-N-R₄ ΟΗ^Θ

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worin R₁ und R₂ je ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R3 und R» je ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Benzyl bedeuten, unter konstantem Rühren und kontinuierlichem Einleiten von Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Gasgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom in Gegenwart von höchstens 10 Mol-%, bezogen auf den verwendeten Esssigsäureester, des quaternären Ammoniumhydroxids durch eine 10- bis 50gewichtsprozentige Lösung des Essigsäureesters leitet

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von halogenierten Benzilsäurealkylestern, insbesondere zur Herstellung von 4,4'-Dibrombenzilsäurealkylestern.

4,4'-Dichlor-, 4-Chlor-4'-brom und 4,4'-Dibrombenzilsäurealkyiester sind ais Wirkstoffe zur Bekämpfung von Insekten und Spinnentieren wohlbekannt

Die bisher verwendeten Verfahren zur Herstellung von halogenierten Benzilsäurealkylestern waren ziemlieh unbefriedigend. Gewöhnlich sind für diese Herstellung mehrere Reaktionsstufen erforderlich, was diese Verfahren teuer und umständlich macht und die Ausbeuten verringert. Ferner sind die damit erhaltenen Produkte nicht immer besonders rein (Chemische Berichte,41,56[1908];belgisches Patent Nr. 6 91 105).

Aus J. Am. Chem. Soc, 85, 1656 (1963), ist auch bekanntgeworden, daß man durch Oxydation von Diphenylessigsäuremethylester mittels Sauerstoff in Pyridin bei Raumtemperatur und in Gegenwart von Benzyltrimethylammoniumhydroxyd ein Gemisch erhält, welches aus ungefähr 42% Diphenyl-hydroperoxyessigsäure-methylester (bzw. Benzilsäure nach Ansäuern), ungefähr 26% Benzophenon und ungefähr 5% Benzilsäuremethylester besteht. Es wurde nun gefunden, bs daß die niedrigen Ausbeuten am gewünschten Benzilsäuremethylester bedingt sind durch eine zu niedrige Konzentration der Lösung (ungefähr 7,5%) und durch eine zu hohe Konzentration an Benzyltrimethylammoniumhydroxyd (120 Mol-%), welche Bedingungen die Bildung des unerwünschten Diphenyl-hydroperoxy-essigsäure-methylesters und des Benzophenons begünstigen.

Zweck der Erfindung ist deshalb, ein neues Verfahren zur Herstellung von halogenierten Benzilsäurealkylestern zu schaffen, welches ausgesprochen hohe Ausbeuten und sehr reine Endprodukte ergibt

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung halogenierter Benzilsäurealkylester der Formel

OH

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COOR

worin R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Hai Chlor oder Brom bedeuten, aus einem entsprechenden Diphenylessigsäurealkylester in einem polaren aprotischen Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen -10 und +30° C in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids der Formel

R₂-N-R₄ ΟΗΘ

worin R_t und R₂ je ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R3 und R4 je ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Benzyl bedeuten, unter konstantem Rühren und kontinuierlichem Einleiten von Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Gasgemisches, ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom in Gegenwart von höchstens 10 Mol-%, bezogen auf den verwendeten Essigsäureester, des quaternären Ammoniumhydroxids durch eine 10- bis 50gewichtsprozentige Lösung des Essigsäureesters leitet

Unter den niederen Alkylresten Ri bis R₄ werden Alkylreste mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen bevorzugt

Die Oxidation wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 0 und 25⁰C durchgeführt. Bei Verwendung von Sauerstoff sollte die Temperatur eher niedrig, d. h. etwa bei 0°C, gehalten werden, während bei Verwendung von Luft die bevorzugte Temperatur bei etwa 25° C liegt.

Als quaternäre Ammoniumhydroxyde der Formel II können z. B. die folgenden genannt werden: Tetramethylammoniumhydroxyd, Benzyltrimethylammoniumhydroxyd, Benzyltriätnylammoniumhydroxyd und Phenyltrimethylammoniumhydroxyd, worunter das Tetramethylammoniumhydroxyd das bevorzugte ist Das verwendete quaternäre Ammoniumhydroxyd muß in Mengen von weniger als 10 Mol-%, berechnet auf die molekulare Menge des Ausgangsesters, angewendet werden, wobei die Zugabe kontinuierlich oder in Portionen erfolgen kann. Als Lösungsmittel kommen polaraprotische, d.h. solche, welche keine Protonen abgeben, in Frage, z. B.: Pyridin, 2,4,6-Trimethylpyridin, Λ-Picolin und Dialkylformamide, insbesondere Dimethylformamid. Die bevorzugte Konzentration des Ausgangsesters in den polaraprotischen Lösungsmitteln beträgt zwischen 15 und 30 Gewichts-%.

Die Oxydation wird vorzugsweise mit reinem

Sauerstoff oder mit Luft durchgeführt Wenn Luft als Oxydationsmittel verwendet wird, beträgt die bevorzugte Lufteinführgeschwindigkeit während der Oxydation mindestens 4 Liter Luft pro Mol Diphenylessigsäureester und pro Minute. Mehr als 12 Liter Luft pro Mol 5 und Minute beeinflussen die Ausbeute des erhaltenen Benzilsäureesters nicht mehr. Wenn 4 Liter Luft pro Mol und Minute bei etwa 25" C verwendet werden, schwankt die Reaktionszeit zwischen 30 und 60 Minuten, je nach Rührgeschwindigkeit, welche vorzugsweise etwa 2000 Umdrehungen pro Minute betragen soll. Werden 12 Liter Luft pro Mol und Minute verwendet, kann die Umsetzungszeit auf 15—30 Minuten herabgesetzt werden, wiederum abhängig von der Rührgeschwindigkeit. Bei Verwendung von weniger als 4 Liter Luft pro Mol/Minute werden beträchtlich niedrigere Ausbeuten am Endprodukt erhalten.

Bei Verwendung von Luft mit einer Einleitungsgeschwindigkeit von mindestens 4 Litern pro Mol/Minute wird das quaternäre Ammoniumhydroxyd der Formel II vorzugsweise in einer Menge zwischen 1 und 3 Mol-%, berechnet auf die molare Menge des Ausgangsesters, verwendet Bei Verwendung von reinem Sauerstoff kann die Durchströmgeschwindigkeit desselben merklich herabgesetzt werden, z. B. auf ein Minimum von 0,25 2 :> Litern Sauerstoff pro Mol/Minute bei 0⁰C. Auch hier genügt eine Menge von 1—3 Mol-% quaternäres Ammoniumhydroxyd zur Erzielung sehr hoher Ausbeuten am Endprodukt Bei Verwendung von Sauerstoff bei etwa O⁰C beträgt die zur Beendigung der Umsetzung jo notwendige Reaktionsdauer 45—60 Minuten und die Rührgeschwindigkeit kann ebenfalls niedriger sein, z. B. etwa 500 Umdrehungen pro Minute.

Die Ausgangsmaterialien für das neue Verfahren, d. h. die unsubstituierten und halogenieren Diphenylessig- r> säurealkylester und deren Herstellung sind bekannt

Falls gewünscht, können die erhaltenen Benzilsäurealkylester in an sich bekannter Weise zu den entsprechenden Benzilsäuren hydrolysiert werden, z. B. indem man den Ester in einer wäßrig alkoholischen Lösung von Kaliumhydroxyd kocht und das dabei entstehende Kaliumsalz hierauf mit Mineralsäure, z. B. Schwefelsäure, behandelt

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

Eine Lösung von 7,68 g (0,02 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäuremethylester in 32 ml Pyridin (Konzentration ,50 19,7 Gewichts-%) wird gerührt und gleichzeitig durch die Lösung Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 5—6 ml Sauerstoff pro Minute bei 0⁰C hindurchgeleitet. Zu der Lösung werden im Laufe von etwa 1 Stunde 0,5 ml einer 25%igen wäßrigen Tetramethylammoniumhydroxydlösung kontinuierlich zugetropft, was 6,8 Mol-% Tetramethylammoniumhydroxyd ausmacht. Nach Beendigung der Zugabe (ca. 1 Stunde) waren 250 ml Sauerstoff absorbiert worden (gemessen bei Zimmertemperatur und unter Normaldruck). Das t>o Reaktionsgefäß wurde dann mit Stickstoff ausgespült und die Temperatur des Reaktionsgemisches im Laufe von etwa 20 Minuten auf 25" gebracht. Das Lösungsmittel wird dann bei vermindertem Druck abdestilliert, dann Wasser zugesetzt und wieder abdestilliert, um ti 5 zurückgebliebenes Lösungsmittel zu entfernen. Hierauf setzt man frisches Wasser zu und rührt das Gemisch bei Zimmertemperatur, worauf das gewünschte Produkt auskristallisiert Die Kristalle werden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet Man erhält so 7,78 g 4,4'-Dibrombenzilsäuremethylester vom Schmelzpunkt 65—69°. Nach Umkristallisation aus Isopropanol beträgt der Schmelzpunkt 74,5—75,5° (Ausbeute 97,2% der Theorie).

Beispiel 2

Die Umsetzung wird nach der Vorschrift des Beispiels 1 durchgeführt mit dem Unterschied, daß der Bis-4-bromphenylessigsäuremethylester durch 7,95 g (0,02 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäureäthylester ersetzt wird. Nach Entfernung des Lösungsmittels, wie im Beispiel 1 beschrieben, wird das ölige Produkt mit Benzol verdünnt und die Benzollösung hintereinander mit Wasser, verdünnter Salzsäure und wieder mit Wasser gewaschen. Schließlich wird das Benzol abdestilliert, zuerst unter Normaldruck und dann unter vermindertem Druck. Auf diese Weise erhält man 7,90 g 4,4'-Dibrombenzilsäureäthylester in Form eines dicken Öls; Siedepunkt 169°/0,065 Torr. Die Ausbeute beträgt 95,4% der Theorie.

Beispiel 3

Die Umsetzung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt man ersetzt lediglich den Bis-4-bromphenylessigsäuremethylester durch 103 g (0,25 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäureisopropylester in 300 ml Pyridin. Man erhält so 103 g 4,4'-Dibrombenzilsäureisopropylester vom Schmelzpunkt 73—76°. Nach Umkristallisierung aus Petroläther ist der Schmelzpunkt 79—80° und die Ausbeute beträgt 96,2% der Theorie.

Beispiel 4

Auch hier wird die Umsetzung entsprechend Beispiel 1 durchgeführt mit dem Unterschied, daß man den Bis-4-bromphenylessigsäuremethylester durch 8,52 g (0,02 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäure-sec.-butylester ersetz·, und als Lösungsmittel 32 ml Dimethylformamid sowie 0,5 ml einer 40%igen wäßrigen Lösung von Benzyltrimethylammoniumhydroxyd verwendet Man erhält 8,24 g 4,4'-Dibrombenzilsäure-sec.-butylester vom Schmelzpunkt 73—74,5°. Nach Umkristallisieren aus Petroläther beträgt der Schmelzpunkt 75—76° und die Ausbeute ist 93,2% der Theorie.

Beispiel 5

Die Durchführung dieses Beispiels erfolgt entsprechend Beispiel 3, aber unter Verwendung von «-Picolin als Lösungsmittel. Man erhält ebenfalls 103 g 4,4'-Dibrombenzilsäureisopropylester vom Schmelzpunkt 73—76° mit einer Ausbeute von 96,2% der Theorie.

Beispiel 6

Eine Lösung von 273 g (0,66 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäureisopropylester in 1000 g Dimethylformamid wird mit 500 Umdrehungen pro Minute bei 0°C gerührt. Man leitet während 45 Minuten Sauerstoff durch diese Lösung mit einer Geschwindigkeit von 266 ml O2 pro Mol Ausgangsester und pro Minute. 26 ml einer 10%'igen wäßrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxyd (2,4 Mol-%) werden in 3 Portionen dieser Lösung zugegeben (11ml am Anfang, UmI nach 22 Minuten und 4 ml gegen das Ende der Reaktionszeit), wobei man die Temperatur unter Kühlung immer um 0° hält. Die erhaltene Lösung wird wie im Beispiel 1

beschrieben aufgearbeitet Auf diese Weise werden 256 g (90%) 4,4'-Dibrombenzilsäureisopropylester vom Schmelzpunkt 79—80° erhalten.

Beispiel 7

Eine Lösung von 103 g (0,25 Mol) Bis-4-bromphenylessigsäureisopropylester in 400 ml Dimethylformamid wird bei 25° stark gerührt (2000 Umdrehungen pro Minute). Dann wird Luft mit einer Geschwindigkeit von 2—3 Litern pro Minute (8-12 Litern pro Mol/Minute) durch diese Lösung geleitet und gleichzeitig werden 3,5 ml einer 10%igen wäßrigen Tetramethylammoniumhydroxydlösung kontinuierlich und tropfenweise über einen Zeitraum von 18—20 Minuten dieser Lösung zugegeben. Dies entspricht einer Totalmenge von 1,5 MoI-⁰Zb, berechnet auf die Menge des Ausgangsesters (0,25 Mol). Nach beendigter Zugabe des Tetramethylammoniumhydroxyds wird das Riaktionsgemisch während weiteren 5 Minuten unter Fortsetzung der Luftdurchleitung weitergerührt Während der ganzen Umsetzungszeit wird die Temperatur durch schwache Kühlung zwischen 22 und 25° gehalten. Hierauf wird das Lösungsmittel bei vermindertem Druck abdestilliert und das Endprodukt gemäß Beispiel 1 gewonnen. Man erhält 104 g (97% der Theorie) reinen 4,4'-Dibrombenzilsäureisopropylester vom Schmelzpunkt 79—80%.

In ähnlicher Weise wurden auch folgende Verbindungen hergestellt:

4,4'-Dibrombenzilsäure-n-butylester

Kp. 170°/0,006 Torr. 4,4'-Dibrombenzilsäure-isobutylester ίο Fp. 74—75°.

4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-methylester

Fp. 61-63°. 4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-äthylester Kp. 165-167°/0,005 Torr. 4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-n-propylester

Kp. 170-175°/0,001 Torr. 4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-isopropylester

Fp. 64-70°.

4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-n-butylester Kp. 187 -190° /0,001 Torr.

4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-sek.-butylester

Fp. 55-56°. 4-Brom-4'-chlor-benzilsäure-isobutylester

Fp. 66-67°.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung halogenierter Benzilsäurealkylester der Formel

Hai

(D

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