DE2034943B2 - Verfahren zur herstellung von benzilsaeureverbindungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von benzilsaeureverbindungenInfo
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Description
COOH
in der R1 die oben angegebene Bedeutung hat. mit 20 in der R1 Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, Jod oder
Glyoxylsäure oder einem Derivat derselben in Gegenwart von Halogensulfonsäure, Schwefelsäure
oder Oleum zu einer Bis-phenylessigsäun: der Formel
Methyl bedeutet, ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Benzol der Formel
R1
in der R1 die oben angegebene Bedeutung hat, mit
Glyoxylsäure oder einem Derivat derselben in Gegenwart von Halogensulfonsäure, Schwefelsäure oder
Oleum zu einer Bis-phenytessigsäure der Formel
COOH
in der R1 die oben angegebene Bedeutung hat,
umsetzt, die erhaltene Bis-phenylessigsäure zu dem entsprechenden Bis-phenyl-a-halogen-acetylhalogenid
halogeniert und dieses in Gegenwart basischer Verbindungen hydrolysiert.
Für die Herstellung von Benzilsäureverbindungen, insbesondere von 4,4'-Dibrombenzilsäure, war bisher
eine komplizierte Umlagerung, z. B. des 4,4'-Dibrombenzils, erforderlich, wobei dieses herkömmliche Verfahren
zur Herstellung einer Benzilverbindung unvorteilhafterweise auch die Oxydation der entsprechenden
Benzoinverbindung voraussetzte bzw. mit umfaßte. Benzoin jedoch kann nicht in üblicher Weise
bromiert werden. So wurde nach der Arbeitsweise von H. BiIz (Berichte, Bd. 41, S. 1754 und 1761;
1908) versucht, Benzoin gleichzeitig in der p-Stellung zu bromieren und die erhaltene Verbindung zu
Benzil zu oxydieren, und zwar nach Kondensation mit Harnstoff zu einem Diphenylimidazolon und
anschließender Spaltung mit Wasser. Bei Anwendung dieser Arbeitsweise traten aber schwierige Abwasserprobleme
auf.
Weiterhin war es bekannt, daß Benzilsäure eine Umlagerung in Gegenwart von Aluminiumchlorid
unter Bildung einer Fluorencarbonsäure (Beilstein,
10/1, 151) erleidet, wobei angeblich eine Halogenierung
des Kerns nicht möglich war. Dennoch wurde die Bromierung des Benzilsäureisopropylesters
unter Verwendung von Eisen (in gepulverter Form) als Katalysator versucht, aber Dibrombenzilsäure
konnte nicht erhalten werden. Ferner hat man sich in der P^ die oben angegebene Bedeutung hat, umsetzt,
die erhaltene Bis-phenylessigsäure zu dem entsprechenden Bis - phenyl - a - halogen - acety lhalcgenid
halogeniert und dieses in Gegenwart basischer Verbindungen hydrolysiert.
Das Verfahren wird durch die folgende Formelreihe erläutert:
2R1 -^ ρ·+ CHO · H2O + 2ClSO3H
COR
(oder konzentrierte Schwefelsäure oder Oleum)
R,
*- 2H2SO4 + 2HCl
60 PCl5ZBr2
2. HCi
COOH
Dabei bedeutet R CH, Halogen, d. h. Fluor, Chlor, Brom oder Jod. O-Alkalimetall. O-Erdalkalimetall
oder O-Alkyl, R1 Wasserstoff, Methyl oder Halogen.
Das Alkalimetall kann Na+, K h usw. und das Erdalkalimetall
Ca+ +, Mg+ + oder Ba+ + sein.
Wenn es z. B. erwünscht ist, die 4,4'-Dibrombenzilsäure herzustellen, dann ist das Ausgangsmaterial.
das beim vorliegenden Verfahren verwendet wird, Brombenzol. Wenn es erv/ünscht ist, 4,4'-Dichlorbenzilsäure
herzustellen, dann benutzt man Chlorbenzol als Ausgangsmaterial.
Beim ersten Umsetzungsschritt werden mindestens etwa 2 Mol Halogenbenzolverbindung, d. h. Brombenzol
oder Chlorbenzol auf etwa 1 Mol Glyoxylsäure (zweckmäßigerweise in der Hydratform) bzw. eines
Derivates derselben und etwa 2 Mol Halogensulfonsäure, z. B. Chlorsulfonsäure, oder konzentrierte
Schwefelsäure oder Oleum verwendet. Die anfängliche Reaktion wird bei etwa 200C oder darunter durchgeführt.
Zu geeigneten Glyoxylsäurederivaten gehören z. B. Glyoxylsäureester und -salze, Glyoxylsäureester-Halbacetale.
Glyoxylsäure-ester-Diacetale oder Dialkylaminoalkyl-aramoniuomacetat. Derartige
Derivate können wie folgt wiedergegeben werden:
OCH-COOH oder die Ammcnium-, Natrium-, Kalium- oder Calciumsalze.
OCH-COO-Alkvl, d. h. Alkylglyoxylat (Äthylglyoxylat)
Alkyl —O
HO
CO —COO—Alkyl
40
45
d. h., Alkoxyhydroxy-alkylacetat
(Alkyl — O)2CH — COO — Alkyl
d. h. Dialkoxy-alkylacetat
(Alkyl,N)2CH — COOH · NH(Alkyl)
d. h. Dialkylaminoalkylammoniumacetat.
(Alkyl — O)2CH — COO — Alkyl
d. h. Dialkoxy-alkylacetat
(Alkyl,N)2CH — COOH · NH(Alkyl)
d. h. Dialkylaminoalkylammoniumacetat.
Die auf diese Weise erhaltene Bis-halogenphenylessigsäure
wird dann mit einem Halogenierungsmittel, z. B. mit PCl3/Br2, umgesetzt, und die Halogenbenzilsäure-Zwischenproduktverbindung
wird dann hydrolysiert, um das erwünschte Benzilsäure-Endprodukt, z. B. 4,4'-Dibrombenzilsäure oder 4,4'-Dichlorbenzilsäure
zu erhalten.
Die Hydrolyse wird in Gegenwart einer Alkalioder Erdalkaliverbindung, wie z. B. Natriumhydroxyd
durchgeführt, worauf sich eine Behandlung mit einer starken Mineralsäure, wie z. B. Salzsäure, oder Schwefelsäure
anschließt.
Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung von 4,4'-Dihalogenbenzilsäureverbinduneen.
z. B. 4,4'-Dibrombenzilsäure und 4,4'-Dichlorbenzilsäure. Die 4,4'-Dichlorbenzilsäure ist eine
bereits bekannte Verbindung und wird beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 745 780 beschrieben.
Die auf diese Weise erhaltenen Benzilsäure-Endprodukte,
wie 4,4'-Dibrombenzilsäure oder 4.4'-Dichlorbenzilsäure. können dann nach üblichen Verfahren
verestert werden, z. B. durch Umsetzung mit einem Ester eines niedrigen aliphatischen Alkohols
oder eines aromatischen Alkohols in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels. Geeignete umsetzungsfähige
Ester sind die Ester der Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff- oder Jodwasserstoffsäure mit Methanol,
Äthanol. n-Pmpanol, Butanolen oder Benzylalkohol. Auch Ester der Schwefelsäure, insbesondere
Dimethylsulfat oder Diäthyisulfat, können als Veresterungsmittel benutzt werden.
Die Ester der 4.4'-Dihaiogenbenzilsäure, speziell der 4,4'-Dichlorbenzilsäure-isopropylester und der
4,4'-Dichlorbenzilsäure-benzylester sind für die Bekämpfung von Acarinae, besonders von Milben und
Spinnen sowie deren Entwicklungsstadien geeignet, auch wenn man sie auf PPanzen anwendet, die gegen
diese Schädlinge geschützt werden sollen. Die vorstehend genannten Ester zeichnen sich aus durch
geringe Toxizität gegenüber Warmblütern, und speziell der 4,4'-Diörombenzilsäure-isopropylester ist
durch eine Toxizität von über 5000 mg Aktivsubstanz pro Kilogramm Körpergewicht charakterisiert. Der
vorstehend genannte 4,4'-Dibrombenzilsäure-isopropylester besitzt ferner Wirksamkeit gegenüber Insekten,
z. B. Kartoffelkäfern, und ist auch geeignet zur Bekämpfung von normal sensiblen und resistenten
Milben der Typen Parasitiformes, Tetrabodili, Trombidiformes und Sarcoptiformes.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern; wenn nicht anders vermerkt, beziehen sich
die Prozentangaben auf das Gewicht.
B e i s ρ i ρ Ϊ 1
Ein 2,5-1-Kolben wurde mit 92 g (1 Mol) Glyoxylsäurehydrat
(100%) beschickt und mit einem Eis-Kochsalz-Gemisch gekühlt. Innerhalb 30 Minuten
wurden 116 g (1 Mol) Chlorsulfonsäure zugesetzt, während das Umsetzungsgemisch mittels eines mechanischen
Rührers gerührt wurde. Nach weiteren 15 Minuten wurden unter Kühlung und Rühren innerhalb 15 Minuten 354 g (2,2 Mol) Brombenzol
zugegeben. Dann wurden 116 g (1 Mol) Chlorsulfonsäure
während eines Zeitraums von 1,5 Stunden zu dem Gemisch hinzugefügt, und zwar unter Rühren
und Kühlung auf 0 bis 5° C. Die Temperatur der bräuniiehrötlichen Suspersion wurde nach Beendigung
des Zusatzes auf 20° C ansteigen gelassen. Das Gemisch wurde dann 5 Stunden lang bei 200C gehalten.
Während dieses Zeitraumes entwickelte sich mit abnehmender Intensität HCl, und das Reaktionsgemisch wurde eine viskose Paste. Das Aufhören
der HCl-Entwicklung zeigte das Ende der Reaktion an. Dann wurden 400 ml Wasser zu der Reaktionsmasse hinzugefügt, wobei die Temperatur auf 700C
anstieg. Es wurden 1,4 1 Toluol hinzugesetzt, und das Gemisch wurde auf 80 bis 1000C erhitzt. Das Rühren
wurde abgebrochen, nachdem das feste Material in Lösung gegangen war. Die Phasen wurden getrennt,
und die wäßrige Schicht wurde verworfen. Die Toluolschicht wurde dreimal mit jeweils 150 ml heißem
Wasser gewaschen. Es wurde 1 1 Toluol abdestilliert
und der Rückstand auf 0 bis 10 C abgekühlt. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, mit 200 ml
Toluol gewaschen und bei 80JC getrocknet. Es
wurden 210 g Bis-(p-bromphenyl)-essigsäure mit einem Schmelzpunkt von 184C erhalten (Ausbeute 56%).
Das so erhaltene Produkt, d. h. die Bis-(p-bromphenylj-essigsäure,
wurde durch folgende Arbeitsweise in das erwünschte Endprodukt, d. h. die 4,4'-Dibrombeni'.isäure,
übergeführt.
In einen 750-ml-Kolben wurden 185 g Bis-(p-bromphenyl)-essigsäure
(0,5 Mol), 100 ml Tetrachlorkohlenstoff und 82,5 g Phosphortrichlorid (0.6 Mol) gegeben.
Das Gemisch wurde unter Rühren bis zum gelinden Sieden unter Rückfluß (72C) erhitzt. Während
eines Zeitraumes von 40 Minuten wurden 192 g (1.2 Mol) Brom hinzugefügt, und das Gemisch wurde
gerührt und während 12 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Dann wurden während 10 Minuten 200 ml
Wasser hinzugegeben, und die Lösung wurde auf 40"C abgekühlt. Die Reaktionsmasse wurde in einen
2,5-1-Sulfierkolben übergeführt, unr1 unter Rühren
wurden 813 g Natriumhydroxyd (30%) innerhalb von 15 Minuten zugefügt (es tritt exotherme Reaktion ein).
Das Reaktionsgemisch wurde unter Rückfluß erhitzt und der Tetrachlorkohlenstoff abdestilliert. Auf der
Lösung bildete sich Schaum, der jedoch verschwand, als der gesamte Tetrachlorkohlenstoff entfernt worden
war. Das Reaktionsgemisch wurde während einer weiteren Stunde unter Rühren unter Rückfluß erhitzt,
wobei das Natriumsalz der 4,4'-Dibrombenzilsäure ausfiel. Das Salz wurde abfiltriert. Das Natrium-4,4'-Dibrombenzilat
wurde in 300 ml Wasser gelöst und in einen 2,5-1-Sulfierkolben eingefüllt, zu dem
dann noch 500 ml Toluol gegeben wurden. Diese Lösung wurde dann auf eine Temperatur von 100" C
während eines Zeitraumes von 30 Minuten erhitzt. Hierzu wurden unter kräftigem Rühren 100 g HCl
(30%) hinzugefügt. Anfänglich fiel die freie Säure aus, löste sich dann aber im Toluol (Volumen 1460 ml)
auf. Als vollständige Lösung eingetreten war, wurde die wäßrige Phase abgetrennt und das Toluol dreimal
mit je 150 ml heißem Wasser gewaschen.
Die Toluol-Lösung wurde zur Trockene eingedampft und das Produkt im Ofen getrocknet. Es
wurden 191 g eines leicht gelblichen Produktes, d. h. 4,4'-Dibrombenzilsäure, mit einem Schmelzpunkt von
1000C erhalten.
Analyse:
KOCH3-Titration 96.6%
Brom (Wurtz) 98,4%
Das Zwischenprodukt Bis-(p-bromphenyl)-bromacetylbromid
konnte isoliert werden durch Verdünnen des Bromierungsgemisches mit Tetrachlorkohlenstoff
und aufeinanderfolgendes Auswaschen bei O0C mit Bisulfitlösung, Sodalösnng und Wasser. Die so behandelte
Lösung wurde konzentriert und das Produkt durch Auskristallisieren erhalten. Das Produkt besitzt
einen Schmelzpunkt von 115° C, die Elementaranalyse sowie die IR- und NMR-Spektren beweisen die angegebene
Molekularstruktur.
Die wie oben angegeben erhaltene 4,4'-Dibrombenzilsäure kann mit p-Toluolsulfonsäure und Isopropanol
in Toluol unter Bildung des entsprechenden Isopropylesters verestert werden.
Die Veresterung kann auch in Isopropanol mit HCl-Gas und anschließendem Umkristallisieren aus
Petroläther vorgenommen werden.
Entsprechend der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise mit der Abwandlung, daß Chlorbenzol
als Ausgangsmaterial verwendet und das Zwischenproduki Bis-(chlorphenyl)-essigsäure chloriert worden
ist, wurde die entsprechende ~4.4'-Dichlorber,zilsäure
erhalten.
Es wurden 61.2 g Glyoxylsüure-äthylester*) (50'In)
zusammen mit 105 g Brombenzol in einen mit mechanischem Trichter. Thermometer. Tropftrichter ausgestatteten
500-ml-Dreihalskolben gegeben. Zu dem
is gut gerührten und gekühlten Gemisch wurden während
eines Zeitraumes von 2 Stunden 400 g Schwefelsäure (100%. Monohydra:.) in der Weise hinzugefügt,
daß die Temperatur zwischen 0 und 5 C gehalten werden konnte. Nach Beendigung des Zusaizes Heß
man das Reaktionsgcmis ■■ sich auf Umgebungstemperatur
erwärmen, und darn wurde das Gemisch weitere 16 Stunden lang gerührt. Die beigefarbene
Suspension wurde auf ein Gemisch aus 600 g zerstoßenem Eis und 120 g Natriumchlorid gegossen.
Das Wasser wurde abdekantiert und der Rückstand in 150 ml Äthanol gelöst. Zu dieser Lösung wurden
500 ml Natriumhydroxyd (10%) zugesetzt, und das Gemisch wurde während 2 Stunden am Sieden gehalten.
Nach dieser Zeit war der Alkohol entfernt und der Ester hydrolysiert. Das Gemisch wurde dann
mit Salzsäure (10%) gegen Kongorot angesäuert und dann mit Natriumchlorid gesättigt. Die wäßrige
Lösung wurde abdekantiert, und der Rückstand wurde aus Äthanol umkristallisiert. Es wurde die
Bis-(p-bromphenyl)-essigsäure in einer Ausbeute von 48 g erhalten.
65 g Diisopropoxy-isopropylacetat**) und 105 g Brombenzol wurden in einem 500-ml-Dreihalsrundkolben
vermischt, der mit einem mechanischen Rührer. Thermometer und Tropftrichter ausgestattet war. Zu
dem gut gerührten und gekühlten Gemisch wurden während eines Zeitraumes von 1.5 Stunden 400 g
Schwefelsäure (100%, Monohydrat) hinzugefügt. Nach dem Zusatz wurde das Gemisch zur Erwärmung
stehengelassen und weitere 16 Stunden lang hei Umgebungstemperatur gerührt. Die rote Reaktionsmasse
wurde dann auf gestoßenes Eis gegossen und mit Natriumchlorid gesättigt. Die wäßrige Lösung wurde
abdekantiert, der Rückstand in 200 ml Äthanol gelöst und durch zweistündiges Sieden mit 500 ml Natriumhydroxyd
(10%) hydrolysiert, wobei der Alkohol verdampfte. Die Lösung wurde dann gegen Kongorot
mit Salzsäure (10%) angesäuert und mit Natriumchlorid (Jesättigt. Die wäßrige Lösung wurde abdekantiert
und der Rückstand aus Äthanol umkristallisiert. In einer Ausbeute von 14 g wurde Bis-(p-bromphenyl)-essigsäure
erhalten.
*) Der G.yoxylsä'ire-älhylester wurde hergestellt aus Weinsäurediäthylesler
und Bleitetraacetat nach der in Org. Synth. Coll., Vol. IV, 124, beschriebenen Arbeitsweise.
**) Das Diisopropoxy-isopropyl-acetat wurde hergestellt durch Rückflußkochen von Glyoxylsäure, Isopropanol, Benzol und einer
kleinen Menge konzentrierter Salzsäure und anschließende Entfernung des Wassers aus dem Reaktionsgemisch durch azeotrope
Destillation.
Gemäß der im Beispiel 1 vorstehend beschriebenen Arbeitsweise, mit der Abwandlung, daß die Chlorsulfonsäure
in der ersten Umsetzungsslufe durch Schwefelsäure ersetzt worden war, wurde in einer
Ausbeute, die derjenigen nach Beispiel 1 vergleichbar war, das erwünschte Zwischenprodukt, d. h. Bis-(pbromphenylj-essigsäure,
erhalten.
Analog der im Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Methode wurden folgende Benzilsäurederivate
der allgemeinen Formel I erhalten
CH., F Cl J
Br*) Beispiel I.
Γρ. I C)
bis LV) bis LV) bis 140 bis 164 18') bis 192
bis 186
Au·-beule {"« der Theoi
47
26
69
55.5
56.5
57,5
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Benzilsäureverbindungen der allgemeinen Forme!R,R,OH bemüht. Benzilsäure in Pyridin zu bromieren, aber diese Versuche waren erfolglos, weil praktisch das gesamte Ausgangsmaterial zurückerhalten wurde.Die vorliegende Erfindung schlägt demgegenüber ein einfaches und neuartiges Verfahren vor, mit dessen Hilfe Benzilsäureverbindungen in hoher Ausbeute und ohne die Nachteile der bisherigen Arbeitsweisen erzielt werden können.Dieses Verfahren zur Herstellung von Benzilsäureverbindungen der allgemeinen FormelCOOHin der R1 Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, Jod oder Methyl bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Benzol der Formel
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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