DE2443152B2 - Verfahren zur Herstellung von durch Halogen meta-substituierten Phenolen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von durch Halogen meta-substituierten Phenolen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von meta substituierten Halogenphenolen durch selektive Enthalogenierung von höher halogenierten Phenolen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen 3-Halogen- bzw. 3,5-Dihalogenphenole lassen sich nach bisher bekannten Herstellungsverfahren nur sehr arbeits- und kostenaufwendig synthetisieren. Beispielsweise erfolgt die bisher übliche Herstellung von 3,5-Dichlorphenol über die Chlorierung von p-Nitroanilin zum l-Amino^.ö-dichloM-nitro-benzol. Die Aminogruppe wird anschließend diazotiert und reduktiv gegen Wasserstoff ausgetauscht. Das erhaltene 3,5-Dichlornitrobenzol wiederum wird zum 3,5-Dichloranilin reduziert, dann diazotiert und zu 3,5-Dichlorphenol verkocht (Journal of the Chemical Society, London, 1927, 2217; Ber. dtsch. ehem. Ges. 8, 143; JA 62 729-Q). Verfahren, die von der Halogenierung eines Nitrobenzols ausgehen, erfordern eine katalytische Reduktion des dabei erhaltenen 3-Halogen-l-nitrobenzols zum entsprechenden Anilin und die anschließende Diazotierung ur.d Verkochung zum 3-Halogenphenol (vgl Beilsteins Handbuch der organischen Chemie, 4. Aufl, Band VI, Seite 185).
Es ist auch bekannt, halogenierte Phenole katalytisch zu hydrieren. Die Hydrierung verläuft jedoch nicht selektiv und führt entweder ausschließlich zu Phenol oder zu Gemischen aus verschiedenen Chlorphenolen (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, 4.
ι ο Auflage, Band V/4, Seite 772). So führt beispielsweise die Hydrierung von Pentachlorphenol mit Raney-Nickel als Katalysator zur vollständigen Enthalogenierung (Bull. Soc. Chim. Fr. 1963, 2442) und die Hydrierung von Polychlor-Phenolen in der Gasphase an einem mit Kupfer(I)-chlorid versetzten, aktivierten Tonerde-Katalysator zu Gemischen aus Phenolen verschiedenen Chlorgehalts (DE-AS 11 09 701).
Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von durch Halogen metasubstituierten Phenolen durch partielle Enthalogenierung von höher halogenierten Phenolen der allgemeinen Formel
(D
in welcher
X1 und X2 gleich oder verschieden sind und ein Fluoroder Chlor- oder Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls substituierten Aryl-
oder Aralkylrest bedeuten, wobei wenigstens
einer der Reste X1 oder X2 ein Fluor- oder
Chloratom ist, und
R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und ein Wasser-Stoffatom oder ein gegebenenfalls ein- oder
mehrfach substituierter Aryl- oder Aralkylrest oder ein Chlor-, Brom- oder Jodatom sind, wobei wenigstens einer der Reste R1, R2, R3 ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet,
mit Wasserstoff bei Temperaturen von 100 bis 3500C in Gegenwart einer Base sowie eines ein Edelmetall der achten Gruppe des Periodensystems und Schwefel und/oder Schwefelverbindungen enthaltenden Kataly-
V) satorsystems unter Druck gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung lediglich in Gegenwart von elementarem Schwefel, eines Alkalioder Erdalkalisulfids bzw. -polysulfids oder Schwefelkohlenstoff, Thioxan, Thiodiglykol oder Derivaten der Thiokohlensäure oder der Xanthogensäure als Katalysatoren durchführt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die folgenden durch Halogen meta-substituierten Halogenphenole entsprechend der allgemeinen Formel
OH
(H)
worin
X1 und Xs die vorstehend genannte Bedeutung haben und
R4, R5, R6 gleich oder verschieden sind, und für Wasserstoff oder für einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten Aryl- oder einen Aralkylrest stehen oder für den Fall, daß der Rest R1, R2 oder R3 in der Formel I für Chlor, Brom oder Jod steht, jeweils für Wasserstoff stehen.
hergestellt werden.
Als Substituenten X1 und X2 am Phenolkern seien Chlor oder Fluor, bevorzugt Chlor, genannt.
Als Arylreste seien z. B. der Benzol- oder der Naphthalinrest und als Aralkylreste solche mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen, deren aliphatischer Teil bis 6 Kohlensioffatome enthält und vorzugsweise geradkettig und gesättigt ist, und deren aromatischer Teil den Benzol- oder Naphthalinrest darstellt, genannt Als Substituenten der Aryl- und Aralkylreste seien z. B. geradkettige oder verzweigte, vorzugsweise gesättigte Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring, Fluor, Chlor, Brom, Jod oder die Hydroxygruppe genannt. Bevorzugt sind unsubstituierte und monosubstituierte Aryl- oder Aralkylreste. Beispielsweise seien als Reste genannt:
Phenyl, Naphthyl, o-Tolyl, m-Tolyl,
p-Tolyl, o-Athylphenyl, m-Äthylphenyl,
p-Äthylphenyl.o-tert.-Butyl-phenyl,
m-tert-Butyl-phenyl.p-tert.-Butyl-phenyl,
o-Hexyl-phenyl, m-Hexyl-phenyl,
p-Hexyl-phenyl, o-Fluor-phenyl,
m-Fluorphenyl, p-Fluor-phenyl, o-Chlor-phenyl,
m-Chlor-phenyl, p-Ch'or-phenyl, o-Brom-phenyl,
m-Brom-phenyl, p-Brom-phenyl, o-Jod-phenyl,
m-Jod-phenyl, p-jod-phenyl, o-Hydroxy-phenyl,
m-Hydroxy-phenyl.p-Hydroxy-phenyl,
2-Fluor-naphthyl,2-Chlor-naphthyl,
2-Brom-naphthyl, 2-Jod-naphthyl,
2-Hydroxy-naphthyl,2-Methyl-naphthyl,
2-Äthyl-naphthyl,2-iso-Propyl-naphthyl,
Benzyl, 1-Phenyl-äthyl, 1-Phenyl-propyl,
2-Phenyl-propyl, 1-Phenyl-butyl,
1 -Phenyl-iso-butyl, 1 -Naphthyl-methyl,
1 -Naphthyl-iso-butyl.
Als bevorzugt Verwendung findende Ausgangsverbindungen seien beispielsweise genannt:
2,3-, 2,5- und 3,4-Dichlorphenol;
2,3,4,-, 2,3,6-, 2,4,5-, 2,3,5- und
3,4,5-Trichlorphenol;
2,3,4,6-, 2,3,4,5-, und 2,3,5,6-Tetrachlorphenol;
Pentachlorphenol; 2-Chlor-3-fluorphenol;
2-Chlor-5-fluorphenoI;4-Chlor-3-fluorphenol;
2,4-Dichlor-3-fluorpheiiol;
2,6-Dichlor-3-fluorphenol;
2,4- Dichlor-5-f luorphenol;
2,3-Dichlor-5-fluorphenol;
2-Chlor-3,5-difluorphenol,
3,4-Dichlor-5-fluorphenol;
3,5-Difluor-4-chlorphenol;
2,4,6-Trichlor-3-f luorphenol;
2,4-Dichlor-3,5-difluorphenol;
23,6-Trichlor-5-fluorphenol;
2,6-Dichlor-3,5-difluorphenol; 2,4,6-Trichlor-3,5-difluorphenol; 23,4,6-Tetrachlor-5-fluorphenoi; 2,5-Dichlor-6-benzylphenol;
2,5-Dichlor-4-benzylphenol;
2,4,5-Trichlor-6-benzylphenol; 23,44-Tetrachlor-4-benzylphenol;
2,4-Dichlor-5-fluor-6-benzylphenol; ,0 2^5-Dichlor-4-phenylphenol;
2I3,6-Trichlor-4-phenylpheno!; 3,4,6-Trichlor-2-phenylphenol; 23,5,6-Tetrachlor-4-phenylphenol.
Dementsprechend seien als Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, beispielsweise genannt:
3-Chlorphenol; 3,5- Dichlorphenol; 3-Fluorphenol; S-Chlor-S-fluorphenol; 3^-Difluorphenol;2-Benzyl-3-chlorphenol; 3-Chlor-4-benzylphenol;
2-Benzyl-3-fluorphenol;
3,5-Dichlor-4-benzylphenol;
3-Chlor-4-phenylphenol;
3-Chlor-2-phenylphenol;
3,5-Dichlor-4-phenylphenol.
Besonders bevorzugte Ausgangsverbindungen der Formel (I) sind Verbindungen, worin
X1 und X2 gleich oder verschieden sind und für Chlor oder Wasserstoff stehen, wobei mindestens einer der Reste X1 und X2 für Chlor steht und R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff oder Chlor stehen, wobei wenigstens einer der Reste R1, R2 oder R3 für Chlor steht.
Die Halogenphenole, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind bekannt und sind durch einfaches Halogenieren der entsprechenden Phenole oder durch Verseifung von Polychlorbenzolen zugänglich (US-PS 28 03 670, US-PS 27 55 307, US-PS 27 08 209, FR-PS 10 94 912).
Das erfindungsgemäße Verfahren wird lediglich in Gegenwart von Schwefel durchgeführt, der in elementarer Form vorliegen kann. Der Schwefel kann auch in den folgenden anorganischen bzw. organischen Schwefelverbindungen gebunden sein.
Als anorganische Schwefelverbindung kcmmen in Betracht: die Sulfide oder die Polysulfide der Alkali- und Erdalkalimetalle, wie Natriumsulfid und Calciumsulfid genannt, vorzugsweise elementarer Schwefel.
Als organische Schwefelverbindungen können eingesetzt werden:Thiokohlensäurederivate, wie Schwefelkohlenstoff, Kohlenoxysulfid, Thiokohlensäureäthylester, Xanthogensäurederivate, wie Natrium-xanthogenat, Thiodiglykol, Thioxan, vorzugsweise Schwefelkohlenstoff oder Natriumxanthogenat. Die Menge des Schwefels oder der Schwefelverbindungen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung findet, liegt im allgemeinen bei 0,1 bis 20 Gew.-% Schwefel, bevorzugt bei 0,5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt bei 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das eingesetzte Halogenphenol.
Der Schwefel oder die schwefelhaltigen Verbindungen können gasförmig, flüssig oder fest zugegeben
werden. Selbstverständlich kann man auch Lösungen, Emulsionen oder Aufschwemmungen der gasförmigen, flüssigen oder festen Schwefelverbindungen herstellen und dem Reaktionsmedium zudosieren.
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart von Lösungsmitteln durchgeführt, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind; beispielsweise seifen Wasser und Methanol, vorzugsweise Wasser, genannt
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Halogenwasserstoff entsteht, wird dem Reaktionsgemisch bereits vor der Reaktion ein Halogenwasserstoff-Akzeptor zugesetzt Dafür können die üblichen, als Halogenwasserstoffakzeptoren geeigneten Basen ver-
IO wendet werden. Bevorzugt werden tertiäre Amine, Aniline und Pyridin sowie die Hydroxyde, Carbonate, Hydrogencarbonate und Acetate der Alkalimetalle, insbesondere des Natriums und Kaliums und der Erdalkalimetalle, insbesondere das Calciumhydroxyd, verwendet Die Menge des eingesetzten Halogenwasserstoff-Akzeptors wird im allgemeinen so gewählt, daß für jedes Halogenatom, das abgespalten werden soll (d. h. Halogenatome, welche sich am Phenolkern nicht in 3- bzw. 5-Stellung befinden), mindestens ein Äquivalent eingesetzt wird.
Das erfindungsgemaße Verfahren sei beispielsweise an der Reaktionsgleichung für die Enthalogenierung des Pentachlorphenol zum 3,5-Dichlor-phenol erläutert:
OH
OH
Cl
3H2
+ 3 HCl
Im allgemeinen wird das Verfahren so durchgeführt, daß man Ausgangsmaterial, Lösungsmittel und HaIogenwasserstoff-Akzeptor in einem Autoklav vorlegt, den Katalysator zufügt und nach Verschließen des Autoklavs die Luft mit Stickstoff und anschließend den Stickstoff mit Wasserstoff verdrängt.
Zur Durchführung der Reaktion wird der Wasserstoff gasförmig in das Reaktionsgemisch geleitet. Im allgemeinen arbeitet man bei einem Wasserstoffdruck von 20 bis 250 atü, bevorzugt von 40 bis 220 atü, besonders bevorzugt von 50 bis 200 atü.
Das erfindungsgemaße Verfahren wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 100 bis 3500C, bevorzugt von 180 bis 330° C, besonders bevorzugt von 200 bis 300° C, durchgeführt.
Nach beendeter Reaktion wird das 3-Halogen- bzw. 3,5-Dihalogenphenol durch Zugabe von Alkalihydroxid als Phenolat in Lösung gebracht bzw. in Lösung gehalten, feste Katalysatorbestandteile können gegebenenfalls durch Filtration abgetrennt "verden. Die Aufarbeitung der so erhaltenen Lösung erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B. durch Ansäuern mit einer Mineralsäure, z. B. konzentrierter Salzsäure, Extraktion des Endprodukts mit einem organischen Lösungsmittel, z. B. Methylenchlorid, und anschließende Abtrennung aus der organischen Phase, z. B. durch fraktionierte Destillation.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Der überraschende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es die selektive Enthalogenierung entsprechend höher halogenierter Phenole zu den erfindungsgemäßen meta-substituierten Halogenphenolen in einfacher Weise durch Hydrierung ermög- ω licht.
Gegenüber bekannten Verfahren (DE-OS 22 59 433) entfällt eine besondere Präparation des Katalysators und gegebenenfalls dessen Wiedergewinnung.
Ein weilerer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß als Ausgangsmaterial auch schwer trennbare Phenolgemische verwendet werden können, die neben den Polyhalogenphenolen, die in m-Stellung zur Hydroxygruppe durch Halogene substituiert sind. weitere Halogen· oder Polyhalogenphenole enthalten, bei denen kein Halogen in m-Stellung zur Hydroxygruppe steht. Diese Verbindungen werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Phenol enthalogeniert, das sich leicht destillativ abtrennen läßt Dagegen ist die Auftrennung des Polyhalogenphenolgemisches umständlich und langwierig (vgl. DE-AS 15 43 367).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen 3-Halogen- bzw. 3,5-Dihalogenphenole sind bekannte Zwischenprodukte und können zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln verwendet werden (DE-PS 9 21970, 22 29 062, Π 16 656 und 8 14 152; US-PS 29 57 760,33 46 397 und 30 80 225).
Beispiele
Die Beispiele wurden entsprechend der nachfolgenden allgemeinen Versuchsbeschreibung mit den in der Tabelle 1 beschriebenen Ausgangsmaterialien und Bedingungen durchgeführt.
In einen 0,7-1-Eisenautoklav werden die in Tabelle 1 angegebenen Mengen an Halogenphenol, 250 ml Wasser und der Schwefel oder die Schwefelverbindungen gegeben. Weiterhin wird für jedes abzuspaltende Halogenatom die äquivalente Menge an Natriumhydroxyd hinzugefügt. Der Autoklav wird verschlossen und vor dem Einleiten des Wasserstoffs mit Stickstoff gespült. Die Hydrierung des Reaktionsgemisches erfolgt dann unter den in Tabelle 1 angegebenen Reaktionsbedingungen.
Nach beendeter Reaktion wird das 3-Halogen- bzw. 3,5-Dihalogenphenol durch Zugabe von Natriumhydroxyd als Phenolat in Lösung gebracht und gegebenenfalls feste Katalysatorbestandteile durch Filtration abgetrennt. Anschließend wird die Reaktionsmischung mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 gebracht und das Produkt mit Methylenchlorid extrahiert. Nach Abtrennung des Lösungsmittels wird der Rückstand fraktioniert destilliert.
Tabelle
(Beispiele 1-11)
Beisp.
Halogenphenol eingesetzte Menge
Schwefelverbindung eingesetzte Menge
Gehalt an Halogen- Ausb.
phenol im % d.Th.
Reaktionsprodukt
Reaktionsbedingungen: Temperatur, Zeit, H2-DmCk
2,5-Dichlor-phenol 40,7 g
2,4,5-Trichlor-phenoi 40 g
2,5-Dichlor-phenol 29,5 g
2,5-Dichlor-phenol 24,7 g
2,5-Dichlor-phenol 40 g
2,5-Dichlor-phenol 40 g
2,5-Dichlor-phenol 33,5 g
2,5-Dichlor-phenol 40,7 g
2,5-Dichlor-phenol 40,7 g
Pentachlorphenol 66 g
4,4'-Dihydroxyoctachlor-diphenyl 50 g
Schwefelkohlenstoff
6g		 3-Chlor-phenol
88,88%		 79 250X, 45 Min.
200 atü
Schwefelkohlenstoff
9g		 3-Chlor-phenol
81,88%		 67,5 200 C, 60 Min.
200 atü
Thioxan
4,2 g		 3-Chlor-phenoi
67%		 39 300 C, 45 Min.
200 atü
Thiodiglykoi
3g		 3-Chlor-phenol
77,5%		 41 280X, 45 Min.
200 atü
Xantogensaures Kalium
6g		 3-Chlor-phenol
96,97 g		 69 250X, 45Min.
200 atü
Schwefel
5g		 3-Chlor-phenol
90,48%		 70 250 C, 45 Min.
200 atü
Na2S · 3 H2O/Kohle
6g/5g		 3-Chlor-phenol
92,5%		 70 300X, 45 Min.
200 atü
Schwefelkohlenstoff
6g		 3-Chlorphenol
75,1%		 50 250X, 45 Min.
200 atü
Anwendung eines
Tantalautoklaven
Schwefelkohlenstoff
6g		 3-Chlor-phenol
85,1%		 85,1 250X, 45 Min.
200 atü
Anwendung eines
Tantalautoklaven
und Zusatz von
6 g FeSo4-7 H2O
Schwefelkohlenstoff
7g		 3,5-Dichlor-phenol
86,11%		 44 230X, 30 Min.
200 atü
Schwefelkohlenstoff
5g		 4,4'-Dihydroxy-
2,2',6,6'-tetra-
chlordiphenyl		 61,0 270X, 60 Min.
200 atü

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von durch Halogen meta-substituierten Phenolen durch partielle Enthalogenierung von höher halogenierten Phenolen der allgemeinen Formel
    in welcher
    X! und X2 gleich oder verschieden sind und ein Fluor- oder Chlor- oder Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls substituierten Aryl- oder Aralkylrest bedeuten, wobei wenigstens einer der Reste X1 oder X2 ein Fluor- oder Chloratom ist, und
    R1, R2, R3 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom oder ein gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierter Aryl- oder Aralkylrest oder ein Chlor-, Bromoder Jodatom sind, wobei wenigstens einer der Reste R1, R2, R3 ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet,
    mit Wasserstoff bei Temperaturen von 100 bis 3500C in Gegenwart einer Base sowie eines ein Edelmetall der achten Gruppe des Periodensystems und Schwefel und/oder Schwefelverbindungen enthaltenden Katalysatorsystems unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung lediglich in Gegenwart von elementarem Schwefel, eines Alkali- oder Erdalkalisulfide bzw. -polysulfids oder Schwefelkohlenstoff, Thioxan, Thiodiglykol oder Derivaten der Thiokohlensäure oder der Xanthogensäure als Katalysatoren durchführt.
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