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2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal und seine Herstellung Gegenstand der
Erfindung ist 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal.
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Die erfindungsgemäße Verbindung ist als vinyloges Chloral derivat
ein wichtiges Zwischenprodukt für die Herstellung von z.B. Pflanzenschutzmitteln
oder Arzneimitteln.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung der Verbindung.
Überraschenderweise gelingt die Herstellung von 2,2,4, 4-Tetrachlor-3-butenal dadurch,
daß 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd katalytisch bei Temperaturen zwischen 50 und
1800 C, vorzugsweise 90 bis 150 C umgewandelt wird.
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Als Katalysatoren eignen sich insbesondere Verbindungen der Elemente
der 3. und 4. Periode des Periodensystems der Elemente der II. bis V. Hauptgruppe
sowie der Übergangsmetalle der 4. Periode wie beispielsweise deren Oxide und der
daraus ableitbaren Säuren bzw. Hydroxide und deren Salze, vorzugsweise Silicagel,
Magnesiumsilicat, insbesondere Magnesiumtrisilicat. weitere Beispiele für katalytisch
wirksame Verbindungen sind Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid sowie Kieselsäuren
und mineralische und synthetische Silicate, Phosphorpentoxid, Phosphorsäure, Polyphosphorsäuren
sowie deren Salze der Elemente der I., II. und III.
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Gruppe des Periodensystems der Elemente sowie Titanoxid, Vanadinoxid,
Chromoxid, Eisenoxid usw. und deren Gemische.
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Dabei ist es möglich, die Herstellung der erfindungsgemäusen Verbindung
kontinuierlich bzw diskontinuierlich zu führen.
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Bei kontinuierlicher Verfahrensweise strömt 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
durch ein mit dem Katalysator beschicktes Reaktionsgefäß, das von außen auf die
erforderliche Temperatur beheizt wird. Das Reaktionsprodukt wird beispielsweise
unter vermindertem Druck aus dem Reaktionsgefäß abgezogen.
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Bei diskontinuierlicher Verfahrensweise wird 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
üblicherweise mit dem Katalysator im Gewichtsverhältnis 1:0,1-2 in einem Reaktionsgefäß
vermischt, im allgemeinen 0,1 bis 30 Stunden, vorzugsweise 2 bis 20 Stunden,ggf.
unter Ausschluß von Sauerstoff auf die Reaktionstemperatur gebracht. Anschließend
wird beispielsweise durch Destillation unter vermindertem Druck bei 0,1 bis 100
Torr, vorzugsweise 1 bis 50 Torr, das niedriger siedende Reaktionsprodukt abgetrennt.
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Durch die Parameter der Reaktionszeit und der Temperatur kann der
Reaktionsgrad beeinflußt werden. In manchen Fällen, wie beispielsweise der Herstellung
von Pflanzenschutzmitteln, kann eine nur teilweise Umlagerung des 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyds
in 2,2,4, 4-Tetrachlor-3-butenal erwünscht sein.
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Der Umsetzungsgrad der Reaktion beträgt im allgemeinen zwischen 50
und 90 °%. Es können aber auch höhere Umsetzungsgrade erreicht werden.
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Das im Umlagerungsprodukt enthaltende Ausgangsmaterial kann beispielsweise
destillativ abgetrennt und in das Reaktionsgefäß zurückgeführt werden.
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Der für die Umlagerungsreaktion zur Verwendung kommende 2,4,4-,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
kann nach dem von Le Coq und E. Levas in C.R.Acad. Sc. 266, Ser. C, Seite 723 (1968),
beschriebenen Verfahren durch Addition von Trichlorbrommethan an Äcroleindiäthylacetal,
Abspaltung von Bromwasserstoff, Verseifung zum 4,4,4-Trichlorcrotonaldehyd, Anlagerung
von Chlor und Abspaltung von Chlorwasserstoff in geringer Ausbeute erhalten werden.
Vorteilhafterweise wird 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd mit hoher Ausbeute durch
Aldolkondensation von Chloral mit Nonochloracetaldehyd in Anwesenheit bekannter
Aldolkondensationskatalysatoren, wie beispielsweise Piperidinacetat, Ammoniumacetat
oderfo-Alanin, in einem inerten Lösungsmittel, wie Kohlemfasserstoffen und/oder
Chlorkohlenwasserstoffen, zu einem Aldolkondensat umgesetzt, aus dem dann mittels
saurer Katalysatoren, wie z.B. p-Toluolsulfonsäure, Wasser abgespalten wird, hergestellt.
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Als weitere Ausführungsform für die Herstellung von 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal
bietet sich der direkte Weg vom Aldolkondensat aus Chloral und Monochloracetaldehyd
in der Weise an, daß man ohne Isolierung des bei der Kondensationsreaktion entstandenen
2,4,4, 4-Tetrachlorcrotonaldehyds die Umlagerungsreaktion mit den genannten Katalysatoren,
insbesonderte Polyphosphorsäure, durchführt.
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Das so erhaltene 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal kann beispielsweise
mit Triäthylphosphit in stereoisomer verlaufender Reaktion zu Verbindungen der Z-Konfiguration
umgesetzt werden, die besonders wirksame Pflanzenschutzmittel darstellen. Die Reaktion
verläuft exotherm und wird im allgemeinen in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt.
Führt man die gleiche Reaktion statt mit Tetrachlor-3-butenal mit 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
durch, so erhält man in ebenfalls stereoisomer verlaufender Reaktion-die Verbindung
in der E-Form.
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Beispiele 1 ) Kontinuierliches Verfahren In einem 1 l-iolben, der
mit einer 50 cm langen mit Raschigringen versehenen Destillationskolonne mit Destillationskopf
und einem Tropftrichter versehen ist, werden 200 g 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
und 200 g Magnesiumtrisilicat auf 1200 C erwärmt. Der Kolbeninhalt wird auf 20 Torr
evakuiert, wodurch die Flüssigkeit zum Sieden kommt. Anschließend wird das Reaktionsprodukt
bei einem Rücklaufverhältnis von 5:1 über den Destillationskopf abgezogen. Gleichzeitig
wird dem Reaktionsgemisch 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd in dem Ausmaß zugetropft,
wie Reaktionsprodukt dem Reaktionsgemisch durch Destillation entnommen wird.
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Innerhalb 15 Stunden wurden 980 g Destillat gesammelt.
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Das Destillat hatte eine Zusammensetzung von 88 Gew.-% 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal,
10 Gew.-% Ausgangsmaterial und 2 Gew.-9, unbekannte Nebenprodukte.
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ia) Bei der Verwendung von Silicagel als Katalysator und sonst gleichen
Versuchsbedingungen wurden 79 Gew.-% 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal, 18 Gew.-0/o Ausgangsmaterial
und 3 Gew.-% unbekannte Nebenprodukte im Destil-'lat erhalten.
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lb) Bei Verwendung von Polyphosphat/Phosphorpentoxid im Gewichtsverhältnis
10:1 als Katalysator und sonst gleichen Versuchsbedingungen wurden 57 Gew.-°% 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal,
34 Gew.-% Ausgangsmaterial und 9 Gew.-% unbekannte Nebenprodukte im Destillat erhalten.
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2) Diskontinuierliches Verfahren 510 g 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
wurden mit 260 g Silicagel 15 Stunden auf 1100 C erwärmt und anschließend die Reaktionsprodukte
im Wasserstrahlvakuum abdestilliert.
Die Kolbentemperatur wurde
langsam auf 200°C C gesteigert. Es wurden 348 g Destillat erhalten, das nach dem
Kernresonanzspektrum aus 62 Gew.-% 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal, 35 Gew.-% 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
und 3 Gew.-% anderen Verbindungen bestand.
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Durch fraktionierte Destillation konnte bei 11 mm und 73 bis 740
C reines 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenal erhalten werden.
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3) 30 g 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyd wurden mit 30 g der in der
nachfolgenden Tabelle angegebenen Katalysatoren 14 Stunden bei ilO- C erhitzt und
anschließend bei 12 Torr die ReaRtionsproduRte abdestilliert, wobei die Kolbentemperatur
langsam auf 1800 C gesteigert wurde.
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Katalysator Destillat Zusammensetzung in Gew.-% g Tetrachlor- -crotonal-
and.
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butenal dehyd Produkte a Quarzmehl 9,5 40 10 50 b Mg-tri-silikat
2i,8 73 23 5 c Al-oxid 16,6 76 21 3 d Kieselgur 19 14 84 2 e Silicagel 19,7 68 26
5 4) Verfahren ohne Isolierung des 2,4,4,4-Tetrachlorcrotonaldehyds 294 S Chloral,
10 g Piperidinacetat und 200 ml Benzol wurden mit 290 g einer 41 °/oigen-benzolischen
Chloracetaldehydlösung innerhalb von 45 Minuten unter Ruhren versetzt und anschließend
3 Stunden im Wasserabscheider
erhitzt. Danach wurden die im Wasserstrahlvakuum
bis 500 C flüchtigen Bestandteile abgezogen und der Rückstand mit 380 g Polyphosphorsäure,
bereitet aus 190 g Phosphorpentoxid und 190 g Phosphorsäure, unter Rühren bei Raumtemperatur
versetzt. Dann wurde Vakuum von 0,5 bis 1 Torr angelegt und die Temperatur langsam
auf 130° C gesteigert, wobei 107 g einer gelblichen Flüssigkeit überdestillierten,
die nach dem KR-Spektrum aus 50 % 2,2,4,4,-Tetrachlor-3-butenal, 25 % 2,2,4-Tetrachlorcrotonaldehyd
und 17 O/o 2, 2,4-Dichlorcrotonaldehyd bestand Die berechneten und gefundenen Analysenwerte
des 2,2,4,4-Tetrachlor-3-butenals sind Cber. 23,11 %, Cgef. 23,35 %; Hber. 0,97
%, Hgef. 1,08 %; Clber. 68,22 %, Clgef. 68,03 %; KR-Spektrum, Substanz 3 (CCl2=CH)
: 6,87 ppm; C (CHO) : 9,35 ppm.