DE19737329A1

DE19737329A1 - Production of aliphatic chloroformate esters for synthesis

Info

Publication number: DE19737329A1
Application number: DE1997137329
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Podszun; Walter Dr Huebsch; Peter Dr Fey; Carl Dr Casser
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-04

Abstract

Production of aliphatic chloroformate esters comprises reaction of aliphatic alcohols with phosgene in the presence of active carbon.

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Chlorameisensäureestern, die wertvolle Zwischenprodukte für die Wirkstoff- und Polymersynthese darstellen.The invention relates to an improved process for the preparation of aliphatic Chloroformic acid esters, the valuable intermediates for the active ingredient and Represent polymer synthesis.

Die Synthese von Chlorameisensäureestern ist in zahlreichen Publikationen be schrieben (Chem. Rev. 64, 645-687 (1957), Chem. Rev. 73, 75-91 (1973), Houben- Weyl, Band E4, 15-26 (1983)). Hierbei werden aliphatische Alkohole mit Phosgen gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels bei 0°C bis 180°C umgesetzt. Die Zugabe von Basen beschleunigt die Umsetzung, führt jedoch zwangsläufig zu äqui molaren Mengen an Salzen, die entsorgt werden müssen.The synthesis of chloroformic acid esters has been described in numerous publications wrote (Chem. Rev. 64, 645-687 (1957), Chem. Rev. 73, 75-91 (1973), Houben- Weyl, Volume E4, 15-26 (1983)). Here, aliphatic alcohols with phosgene optionally in the presence of a solvent at 0 ° C to 180 ° C. The Adding bases accelerates the reaction, but inevitably leads to equi molar amounts of salts that need to be discarded.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von aliphatischen Chlorameisensäure estern gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung von aliphati schen Alkoholen mit Phosgen in Gegenwart von Aktivkohle durchgeführt wird. Dieses Verfahren ist insbesondere für diejenigen Alkohole geeignet, die nach dem oben beschriebenen Verfahren nur unzureichende Ausbeuten ergeben. Insbesondere ist dieses Verfahren geeignet zur Herstellung des cis-1,5-Cyclooctandiolbischlor ameisensäureesters und des Chlorameisensäure-2,3-dioxycarbonyl-propylesters (CDCP).There has now been a process for the preparation of aliphatic chloroformic acid esters found, which is characterized in that the implementation of aliphati alcohols with phosgene in the presence of activated carbon. This method is particularly suitable for those alcohols which are produced according to the The above-described processes only give insufficient yields. In particular this process is suitable for the preparation of cis-1,5-cyclooctanediol bischlor formic acid ester and chloroformic acid 2,3-dioxycarbonyl propyl ester (CDCP).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Umsetzung von Phosgen mit ali phatischen Alkoholen bei Temperaturen von 0°C bis 100°C, bevorzugt 10°C bis 80°C durchgeführt. Die Umsetzung kann auch in Gegenwart eines geeigneten Lösungs mittels durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind z. B.: Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, aliphatische und cycloaliphatische Ether, Nitrile, aliphati sche und cycloaliphatische Carbonsäureester, Dialkylcarbonate, Ketone sowie die bei der Umsetzung entstehenden Chlorameisensäureester.According to the inventive method, the reaction of phosgene with ali phatic alcohols at temperatures from 0 ° C to 100 ° C, preferably 10 ° C to 80 ° C carried out. The reaction can also be carried out in the presence of a suitable solution be carried out by means. Suitable solvents are e.g. E.g .: hydrocarbons, Chlorinated hydrocarbons, aliphatic and cycloaliphatic ethers, nitriles, aliphati cal and cycloaliphatic carboxylic acid esters, dialkyl carbonates, ketones and the at the chloroformic acid esters formed during the reaction.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind die handelsüblichen Aktivkohletypen ge eignet, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmender spezifischer Oberfläche und abnehmender Korngröße ansteigt. Die Umsetzung kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Herstellung werden pro Mol Alkohol 5 g bis 100 g Aktivkohle bevorzugt 5 g bis 50 g, verwen det. Die Abtrennung der Aktivkohle bei der diskontinuierlichen Verfahrensvariante kann zum Beispiel durch Filtration erfolgen. Die hierbei erhaltene Aktivkohle kann ohne Aktivitätsverlust für eine erneute Umsetzung eingesetzt werden. Die kontinu ierliche Verfahrensvariante erfolgt zum Beispiel in einem mit Aktivkohle gefüllten Festbettreaktor, so daß hierbei eine Aktivkohleabtrennung nicht erforderlich ist.The commercially available activated carbon types are suitable for the process according to the invention is suitable, the reaction rate with increasing specific surface area and increasing grain size increases. The implementation can be both continuous and can also be carried out discontinuously. In batch production 5 g to 100 g of activated carbon are preferably used per mole of alcohol, 5 g to 50 g det. The separation of the activated carbon in the discontinuous process variant can be done, for example, by filtration. The activated carbon obtained here can can be used for a new implementation without loss of activity. The continuous The process variant takes place, for example, in a filled with activated carbon Fixed bed reactor, so that an activated carbon separation is not necessary.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein bis zehn Mol Phosgen, bevorzugt ein bis fünf Mol Phosgen, pro Mol OH-Äquivalent verwendet.In the process according to the invention, one to ten moles of phosgene are preferred one to five moles of phosgene, used per mole of OH equivalent.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren und be legen den Vorteil gegenüber dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiele). The following examples illustrate the process according to the invention and be put the advantage over the prior art (comparative examples).

example 1

Zu einer Lösung aus 150 g cis-1,5-Cyclooctandiol in 1,5 l Tetrahydrofuran werden 15 g Aktivkohle (Firma Merck Art.-Nr.: 2184) gegeben und bei 20 bis 30°C 417 g Phosgen eingeleitet. Die Reaktionslösung wird 17 h bei 25°C gerührt, von der Aktiv kohle filtriert und im Vakuum bei max. 35°C eingeengt. Der verbleibende kristalline Rückstand (289 g) wird mit 400 ml Petrolether (40/80) versetzt, bei 0°C filtriert und zweimal mit je 100 ml Petrolether (10°C) gewaschen. Nach Trocknung werden 254 g (entspricht einer 91%igen Ausbeute) cis-1,5-Cyclooctandiolbischlorameisensäure ester mit einem Schmelzpunkt von 57°C erhalten.To a solution of 150 g of cis-1,5-cyclooctanediol in 1.5 l of tetrahydrofuran 15 g of activated carbon (Merck item no .: 2184) and 417 g at 20 to 30 ° C Phosgene introduced. The reaction solution is stirred at 25 ° C for 17 h, from the active coal filtered and in vacuum at max. Concentrated at 35 ° C. The remaining crystalline 400 ml of petroleum ether (40/80) are added to the residue (289 g), the mixture is filtered at 0 ° C. and washed twice with 100 ml petroleum ether (10 ° C). After drying, 254 g (corresponds to a 91% yield) cis-1,5-cyclooctanediol-bischloroformic acid Get ester with a melting point of 57 ° C.

¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃); 4,93 (m, 2H); 2,08-1,72 (m, 10H); 1,63 (m, 2H)
IR (KBr): 1750 cm^-1 (breit, C=O) ¹ H NMR (400 MHz, CDCl ₃ ); 4.93 (m, 2H); 2.08-1.72 (m, 10H); 1.63 (m, 2H)
IR (KBr): 1750 cm ^-1 (wide, C = O)

Comparative Example 1

Ohne Aktivkohlezugabe wurde die Umsetzung analog Beispiel 1 durchgeführt. Nach Aufarbeitung analog Beispiel 1 wurden 194 g (entspricht einer 69%igen Ausbeute) cis-1,5-Cyclooctandiolbischlorameisensäureester erhalten.The reaction was carried out analogously to Example 1 without the addition of activated carbon. After Working up analogously to Example 1, 194 g (corresponds to a 69% yield) Obtained cis-1,5-cyclooctanediol bischloroformate.

Example 2

In eine Mischung aus 59 g Glycerin-2,3-carbonat (GCA) in 250 ml Methylenchlorid und 20 g Aktivkohle werden bei 25°C bis 30°C innerhalb einer Stunde 99 g Phosgen eingeleitet. Umsatz und Selektivität (bezogen auf Chlorameisensäure-2,3-dioxycarbo nyl-propylester, CDCP) wurden ¹H-NMR-spektroskopisch verfolgt.
99 g of phosgene are introduced at 25.degree. C. to 30.degree. C. in a mixture of 59 g of glycerol-2,3-carbonate (GCA) in 250 ml of methylene chloride and 20 g of activated carbon. Turnover and selectivity (based on chloroformate 2,3-dioxycarbonyl propyl, CDCP) were monitored by ¹ H-NMR spectroscopy.

Comparative Example 2

Analog Beispiel 2 wurde die Umsetzung ohne Zugabe von Aktivkohle durchgeführt.
Analogously to Example 2, the reaction was carried out without the addition of activated carbon.

Example 3

In eine Mischung aus 194 g Glycerin, 40 g Aktivkohle und 1000 ml Methylenchlorid werden bei 25°C bis 35°C innerhalb 4,5 h 436 g Phosgen eingeleitet. Die Reaktions mischung wird 17 h bei 30°C gerührt. Anschließend werden in 1,5 h weitere 158 g Phosgen eingeleitet und die Reaktionsmischung bei 30°C 52 h nachgerührt. Umsatz und Selektivität wurden ¹H-NMR-spektroskopisch verfolgt.
In a mixture of 194 g glycerol, 40 g activated carbon and 1000 ml methylene chloride 436 g phosgene are introduced at 25 ° C to 35 ° C within 4.5 h. The reaction mixture is stirred at 30 ° C for 17 h. A further 158 g of phosgene are then introduced in 1.5 h and the reaction mixture is stirred at 30 ° C. for 52 h. The conversion and selectivity were monitored by ¹ H NMR spectroscopy.

Nach Entfernung der Aktivkohle durch Filtration wird das Reaktionsgemisch im Vakuum eingeengt. Es verbleiben 340 g (entspricht einer 94,4%igen Ausbeute) an Chlorameisensäure-2,3-dioxycarbonyl-propylester. After removal of the activated carbon by filtration, the reaction mixture in Vacuum concentrated. There remain 340 g (corresponds to a 94.4% yield) 2,3-dioxycarbonyl-propyl chloroformate.

¹H-NMR (CDCl₃, 500 MHz): 5,04 (m, 1H, CH); 4,62 (m, 2H); 4,48 (m, 1H); 4,37 (m, 1H)
¹³C-NMR (CDCl₃): 154,9 (C=O); 150,8 (C=O); 73,8 (CH); 70,0 (CH₂); 66,0 (CH₂) ¹ H NMR (CDCl ₃ , 500 MHz): 5.04 (m, 1H, CH); 4.62 (m, 2H); 4.48 (m, 1H); 4.37 (m, 1H)
¹³ C NMR (CDCl ₃ ): 154.9 (C = O); 150.8 (C = O); 73.8 (CH); 70.0 (CH ₂ ); 66.0 (CH ₂ )

Comparative Example 3

Die Umsetzung von Glycerin wurde ohne Zugabe von Aktivkohle analog Beispiel 3 durchgeführt.
The reaction of glycerol was carried out analogously to Example 3 without the addition of activated carbon.

Nach Aufarbeitung des Versuchs analog Beispiel 3 wurden 333 g Produkt erhalten. Die ¹H-NMR-spektroskopisch ermittelte Zusammensetzung ergab ein Molverhältnis von CDCP/GCA von 5,5/1.After working up the experiment analogously to Example 3, 333 g of product were obtained. The composition determined by ¹ H-NMR spectroscopy gave a molar ratio of CDCP / GCA of 5.5 / 1.

Comparative Example 4 (analogous to EP-0 018 259, Example 1)

250 ml Phosgen werden bei 0°C vorgelegt. Innerhalb von 3 Stunden werden bei 0°C bis 5°C 138 g Glycerin zugegeben und eine Stunde bei 0°C gerührt. Die Reaktions mischung wird 2 Stunden bei 20°C bis 30°C nachgerührt, überschüssiges Phosgen mit N₂ entfernt, in 200 ml Methylenchlorid aufgenommen und dreimal mit je 250 ml Eis wasser zügig extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum bei 30°C eingeengt. Es verbleibt ein Rückstand von 63 g. Das ¹H-NMR- spektroskopisch ermittelte Molverhältnis von CDCP/GCA beträgt 3,2/1.250 ml of phosgene are placed at 0 ° C. 138 g of glycerol are added at 0 ° C. to 5 ° C. in the course of 3 hours and the mixture is stirred at 0 ° C. for one hour. The reaction mixture is stirred for 2 hours at 20 ° C. to 30 ° C., excess phosgene is removed with N ₂ , taken up in 200 ml of methylene chloride and extracted rapidly three times with 250 ml of ice water. The organic phase is dried over sodium sulfate and concentrated in vacuo at 30 ° C. A residue of 63 g remains. The ¹ H-NMR spectroscopic molar ratio of CDCP / GCA is 3.2 / 1.

Comparative Example 5

Der Versuch wurde analog Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, wobei die Reaktionsmi schung 23 Stunden bei 25°C nachgerührt wurde. Nach Aufarbeitung entsprechend Vergleichsbeispiel 4 wurden 154 g (entspricht einer 57%igen Ausbeute) erhalten. NMR-spektroskopisch konnten nur Spuren an Glycerincarbonat (GCA) nachgewiesen werden.The experiment was carried out analogously to Comparative Example 4, with the reaction mi was stirred at 25 ° C for 23 hours. After processing accordingly Comparative Example 4 154 g (corresponds to a 57% yield) were obtained. Only traces of glycerol carbonate (GCA) could be detected by NMR spectroscopy become.

Comparative Example 6 (analogous to US-2,446,145, Example 1)

In einen auf 30°C beheizten Reaktionskolben werden innerhalb von drei Stunden gleichzeitig 200 g Phosgen und 94 g Glycerin getropft. Zu dem Reaktionsgemisch werden weitere 20 g Phosgen gegeben und die erhaltene Reaktionsmischung wird sechs Stunden bei 30°C gerührt. Das ¹H-NMR-spektroskopisch ermittelte Molver hältnis CDCP/GCA beträgt 1/2, wobei noch deutliche Mengen an Glycerin nachweis bar sind. Nach 17 Stunden Reaktionszeit beträgt das Molverhältnis CDCP/GCA 1/3.200 g of phosgene and 94 g of glycerol are simultaneously dropped into a reaction flask heated to 30 ° C. within three hours. A further 20 g of phosgene are added to the reaction mixture and the reaction mixture obtained is stirred at 30 ° C. for six hours. The ¹ H-NMR spectroscopic molar ratio CDCP / GCA is 1/2, whereby significant amounts of glycerol can still be detected. After a reaction time of 17 hours, the CDCP / GCA molar ratio is 1/3.

Claims

1. Process for the preparation of aliphatic chloroformates, since characterized in that aliphatic alcohols with phosgene in counter were implemented by activated carbon.

2. The method according to claim 1, characterized in that the implementation tion in the presence of a solvent.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Implementation at temperatures between 10 ° C and 80 ° C.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that cis-1,5- Cyclooctanediol used as an aliphatic alcohol component.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that Gly cerin used as an aliphatic alcohol component.