DE3036847A1

DE3036847A1 - Verfahren zur herstellung von lactonsubstituiertem anilin

Info

Publication number: DE3036847A1
Application number: DE19803036847
Authority: DE
Inventors: Fancis J. Richmond Calif. Freenor III; William L. San Rafael Calif. Schinski
Original assignee: Chevron Research and Technology Co; Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1981-05-27
Also published as: IT1134231B; US4289701A; IL60867A; FR2469409A1; BE885239A; GB2063256B; NL8005448A; FR2469409B1; IL60867A0; IT8025919A0; CH643249A5; CA1151193A; GB2063256A; BR8006916A; JPS5671083A

Description

MULLER-BORiJ · Dl-ICFSJL · SCUÖy · HERTKL

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PATElfTANWlLTE

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927- 1975) DR. PAUL OEUFEL. DIPL-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HtRTEU. DIPL.-PHYS.

ZUGELASSENE VEKTHKTe-* OEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT REPHEaENTATlVES BKf-ORE THE EUHOPEAN PATENT OFFICE MAN2ATAIRE.3 ArtRt *S PHtä L¹OFFICE Et.R'JPttN DEi DHEVETS

C 3076

Chevron Research Company

Market Street
San Francisco, Ca. 94105 / U S A

Verfahren zur Herstellung von lactonsubstituiertem Anilin

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines lactonsubstituierten Anilins. Die gemäß der Erfindung hergestellten Verbindungen eignen sich als Fungizide oder als Materialien zur Herstellung von Fungiziden, wie sie in der
Chan. Patentschrift 3 933 860 beschrieben werden.

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-.,BAD ORIGINAL

J.D. Cleveland "beschreibt in der U.S. Patentanmeldung Serie 45 369, die gemeinsam mit obiger eingereicht wurde, unter dem Titel "LACTONHERSTELLUNG DURCH ZYKLISIERUNG" die Herstellung von Lactonen durch Zyklisierung von 2,4-Dibrombuttersäure.

R.N. Reynolds beschreibt in der U.S. Patentschrift 4 203 unter dem Titel "ALKYLIERUNG VON ANILIN MIT EINEM LACTON IN GEGENWART EINER BASE" die Herstellung von lactonsubstituierten Anilinen durch Umsetzung eines Anilins mit einem halogensubstituierten Lacton in Gegenwart einer Base.

Es wurde gefunden, dass ein lactonsubstituiertes Anilin in guter Ausbeute mittels einer Reaktionsfolge erhalten werden kann, die in einem Reaktionsgefäß durchgeführt werden kann, wobei eine 2,4-^ihalogenbuttersäure mit einer Anilinkornponente zur Umsetzung gebracht wird.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel

in einer Gesamtreaktion dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe eine Verbindung der Formel

II

130022/0873 ORlGtNAL

mit einer Verbindung der Formel

III

in einer Reaktionszone bei einer Temperatur zwischen 20⁰C und 25O⁰G zur Umsetzung gebracht wird, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, das dann in einem zweiten Teil der G-esamtreaktion bei einer Temperatur zwischen 20 G und 25O°C mit einer anorganischen Base umgesetzt wird, wodurch eine Verbindung der Formel I erhalten wird, in der bedeuten:

R₁ niederes Alkyl oder Wasserstoff; Rp niederes Alkyl oder Wasserstoff;

R^ niederes Alkyl, Wasserstoff, O^-C. Alkoxy, C.-C. Halogenalkyl, Trifluormethyl, Nitro oder Halogen;

R. niederes Alkyl, Wasserstoff oder CL-0. Alkoxy; R,- niederes Alkyl oder Wasserstoff; und Y und X Halogen.

Vorzugsweise wird die G-esamtreaktion in einem Reaktionsgefäß durchgeführt.

Ό ■

Die Erfindung beruht unter anderem auf der Beobachtung, dass ein lactonsubstituiertes Anilin in guter Ausbeute nach einem Verfahren erhalten wird, bei dem (1) eine 2,4-Dihalogenbuttersäure und eine Anilinkomponente in ein Reaktionsgefäß eingebracht werden, vorzugsweise unter wasserfreien Bedingungen, und (2) nach einer ersten Reaktionszeit eine wässrige Base in das Reaktionsgefäß eingetragen wird, wobei die Geschwindigkeit so gewählt wird, dass der pH-Wert unter ¹J gehalten wird. Ein entscheidender Faktor des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Beobachtung, dass Dimethylanilin im ersten Teil der Gesamt-

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reaktion als einzige Base verwendet werden kann.

Die erfindungsgeraässe Gesamtreaktion verläuft vermutlich in zwei Stufen. Im ersten Teil findet wahrscheinlich eine Zyklisierung statt, bei der die Buttersäure zu einem Lacton zyklisiert wird, wobei gleichzeitig ein halogenwasserstoffsaures Anilinsalz gebildet wird. Im zweiten Teil der Reaktion wird dieses Lacton verwendet, um das Anilin zu alkylieren, wobei eins der Wasserstoffatome am Stickstoff des Anilins ersetzt wird. Es wurde festgestellt, dass es im ersten Teil der Reaktion offenbar nicht zu einem wesentlichen Ausbeuteverlust durch Bildung von Nebenprodukten kommt, die durch Umsetzung der Anilinkomponente mit dem primären (in 4-Stellung befindlichen) halogensubstituierten Ende der Dihalogenbuttersäure gebildet werden können.

Im zweiten Teil des erfindungsgemässen Verfahrens wird bei saurem pH gearbeitet, beispielsweise bei einem Wert zwischen 0,1 und 7»0. Vorzugsweise wird der pH-Bereich zwischen 0,5 und 4,0 und günstigstenfalls zwischen 0,5 und 2,5 gehalten. Während des zweiten Teils der Gesamtreaktion wird vorzugsweise eine anorganische Base (vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung) in die Reaktionszone eingebracht, wobei genügend langsam verfahren wird, um den gewünschten sauren pH-Bereich beizubehalten.

Geeignete anorganische Basen für den zweiten Teil des erfindungsgemässen Verfahrens sind Alkalihydroxide oder -carbonate. Das Alkali kann ein Erdalkalimetall, das heißt Oa oder Ba sein, oder es kann ein Alkalimetall, das heißt Li, Na, K, Rb oder Cs verwendet werden. Bevorzugte Basen sind schwächere Basen wie

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Alkali- oder Erdalkalicarbonate, insbesondere Natriumcarbonat und Calciuncarbonat sowie Natrium- oder Calciumbicarbonat. Natriumcarbonat hat sich, als eine besonders wirksame anorganische Base für das erfindungsgemässe Verfahren erwiesen. Die anorganischen Basen werden vorzugsweise in Wasser gelöst, wobei die Konsentration im Bereich zwischen 55° und der Sättigung gehalten wird.

Die Temperatur wird während der Umsetzung zwischen 2O⁰G und 250⁰G gehalten. Die Reaktion verläuft exotherm und liefert somit selbst die zur Beschleunigung der Umsetzung benötigte Wärme. Vorzugsweise wird die Temperatur während des ersten Teils der Reaktion zwischen 20⁰G und 4O⁰G und während des zweiten.Teils der Reaktion zwischen 95 G und 110 C gehalten.

Die Erfindung bietet natürlich den wesentlichen Vorteil, dass ein lactonsubstituiertes Anilin aus einem Anilin und einer Dihalogenbuttersäure als Ausgangsmaterialien erhalten wird, indem nach Belieben nur eine Reaktionszone oder ein Reaktionsgefäß angewandt wird, anstatt mit zwei getrennten Reaktionszonen zu arbeiten, von denen die eine zur Durchführung der Zyklisierung und die andere zur nachfolgenden Alkylierung dient.

Die Anwesenheit von wässriger Base während der ersten Stufe des Verfahrens ist unerwünscht und führt zur Bildung von Nebenprodukten und zu Ausbeuteverlusten. Bei der Durchführung der ersten Stufe unter wasserfreien Bedingungen werden maximale Ausbeuten erzielt. Die bei der ersten Reaktion erzeugte Wärme kann für die Umsetzung verwendet werden, doch muss die Reaktion sorgfältig unter Kontrolle gehalten werden.

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Die Gruppen R, X und Y am Anilin und an der Buttersäure werden vorzugsweise durch folgende Substituenten vertreten:

R. Methyl oder Äthyl,

R₂ Methyl oder Äthyl,

R₅ YTasserstoff,

R. Wasserstoff,
4 '

R₅ Wasserstoff,

X Brom oder Chlor,

Y Brom oder Chlor.

Besonders "bevorzugte Substituenten für die Gruppen R, X und Y sind folgende:

R₁ und R₂ Methyl

R^, R. und R₅ Wasserstoff X und Y Brom.

BEISPIELE
Beispiel 1: Verfahren in einem Reaktor (6517-33)

Ein mit Rührer, Thermometer, Tropftrichter und Rückflußkühler versehener Dreihalskolben wurde mit 360 g (1,46 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure "beschickt. Diese Säure wurde auf 50⁰C erwärmt und dann tropfenweise innerhalb von 30 Minuten mit 161 g (1,33 Mol) 1,6-Dimethylanilin versetzt. Die Temperatur wurde während dieser Zugabe "bei 50-6O⁰C gehalten. Nachdem etwa 805-0 des Dimethylanilins zugesetzt worden waren, schied sich ein Niederschlag ah.

Die Temperatur wurde dann "bei 105-110⁰C gehalten, während eine wässrige Lösung von 141 g (1,33 Mol) Natriumcarbonat in 400 ml Wasser mit einer Geschwindigkeit zugesetzt wurde, "bei der

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der pH-Wert des Gemisches unter 1,5 blieb. Nach Zugabe des gesamten Carbonats stieg der pH-Wert auf etwa 5 an. Das Gemisch wurde auf 7O⁰C abgekühlt und mit 380 ml Toluol versetzt. Das rohe Reaktionsprodukt bildete zwei Schichten. Die untere, wässrige Phase wurde abgetrennt. Die obere, organische Phase wurde gewaschen und dann bei 110⁰C gestrippt, um alles Wasser zu entfernen. Das zurückbleibende Material wog 558 g, und die Analyse ergab einen Peststoffgehalt von 44,4-%. Es wurde ein aliquoter Teil analysiert, worauf eine Ausbeute von 76,7% N^f-2'-/^Butyrolacton-2,6-dimethylanilin, bezogen auf Dibrombuttersäure, errechnet wurde.

Beispiel 2: Verfahren in zwei Reaktoren (6517-52 B und 6517-37)

A. Die gleiche Apparatur wie in Beispiel 1 wurde mit 360 g (1,46 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Diese Säure wurde auf 50⁰G erwärmt und mit einer wässrigen Lösung von 65,7 g (0,62 Mol) Natriumcarbonat in 207 ml Wasser versetzt, wobei die Zugabegeschwindigkeit so gewählt wurde, dass der pH-Wert bei oder unter 1,5 blieb. Nach einer Stunde war die Zugabe beendet. Das Gemisch wurde abgekühlt und trennte sich beim Stehenlassen in zwei Schichten. Die Schichten wurden getrennt. Die wässrige Schicht wurde zweimal mit Methylendichlorid extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden durch Strippen vom Lösungsmittel befreit, und das erhaltene Öl wurde zu der organischen Schicht zugegeben, wobei insgesamt 235 g rohes 2-Brombutyrolacton erhalten wurden. Die Analyse des Rohproduktes ergab, dass in dem Material 87% des gewünschten Bromlactons enthalten waren.

B. Die gleiche Apparatur wie in (A) wurde mit 230 g (1,21 Mol) des rohen 87%igen 2-Brombutyrolacton8 aus Teil (A)

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und 161 g (1,33 Mol) 2,6-Diinethylanilin "beschickt. Dieses . Gemisch wurde auf 110⁰C erwärmt und "bei dieser Temperatur eine Stunde gerührt. Es schied sich ein Niederschlag ab. Darauf wurden 70,5 g (0,665 Mol) Natriumcarbonat, in 200 ml Wasser gelöst, mit einer Geschwindigkeit von 1,2 ml/min zugesetzt, bis etwa 2/3 der Lösung zugegeben waren, anschließend erfolgte die weitere Zugabe mit einer Geschwindigkeit von 0,5 ml/min, bis der Rest zugegeben war. Das erhaltene Gemisch wurde weitere 30 Minuten bei 110⁰C gerührt.

Das Reaktionsgemisch wurde dann abgekühlt und mit 266 ml Toluol versetzt. Es bildeten sich zwei Phasen, die getrennt wurden. Die organische Phase wurde mit verdünnter Base, verdünnter Säure und mit Wasser extrahiert. Das erhaltene Rohprodukt wurde durch Strippen bei 110 C von Wasser befreit. Die trockene Lösung wog 452 g, und die Analyse ergab einen Gehalt von 50% Lösungsmittel. Ein aliquoter Teil des von Lösungsmittel freien Rohproduktes wurde analysiert, worauf eine Ausbeute von 62,7% N»-2'-^-Butyrolacton-2,6-dimethylanilin, bezogen auf Dibrombuttersäure, errechnet wurde.

Ein Vergleich der Beispiele 1 und 2 zeigt, dass das gewünschte Produkt beim Arbeiten gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in viel höherer Ausbeute erhalten wird, d.h. bei Verwendung des wasserfreien Dimethylanilins als Base zur Durchführung der ersten Stufe der Reaktion und bei Zugabe der anorganischen Base mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um den pH-Wert in der zweiten Stufe der Reaktion unter 7 zu halten.

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Beispiel 3: Synthese in. einem Reaktor (6502-15)

Ein mit Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und zusätzlichem Trichter, versehener 100 ml-Dreihalskolben wurde bei 55°C mit 2416 g (0,1 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Dann wurden 12,1 g (0,1 Mol) 2,6-Dimethylanilin innerhalb von 20 Minuten langsam zugesetzt. Es schied sich ein Niederschlag ab» Der Kolben wurde auf 100⁰C erwärmt, worauf 10,6 g (0,1 Mol) Natriumcarbonat, in Wasser gelöst, innerhalb von etwa zwei Stunden eingetragen wurden. Das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur zwei Tage stehengelassen.

Die Aufarbeitung unter Verwendung von Dichlormethan bei der Extraktion des organischen Materials ergab 18,8 g eines"Rohproduktes, dessen Analyse 69,5% N^l-2'-₍^Butyrolacton-2,6-dimethy!anilin, entsprechend einer Ausbeute von 64%, auswies.

Beispiel 4:Synthese in einem Reaktor mit pH-Kontrolle (6499-24)

Ein wie in Beispiel 3 ausgestatteter 500 ml-Kolben wurde bei 25°O mit 135,26 g (0,55 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Dann wurden 60,5 g (0,5 Mol) 2,6-Dimethylanilin tropfenweise unter Kühlen zugesetzt, um die Temperatur zwischen 28⁰C und 30°C zu halten. ITs schied sich ein Niederschlag ab.

Darauf wurden 53 g (0,5 Mol) Natriumcarbonat, in 172 ml Wasser gelöst, langsam eingetragen, während das pH bei oder unter etwa 3,0 gehalten wurde. Nach Zugabe von 40 ml der Lösung wurde das Gemisch innerhalb von 80 Minuten auf eine Temperatur von 110⁰O erwärmt. Diese Temperatur und der pH-Wert wurden aufrechterhalten, bis die gesamte Carbonatlösung zugesetzt war.

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Das Reaktionsgemisch wurde weitere 30 Minuten an Rückfluß erwärmt.

Die Aufarbeitung auf die übliche Weise ergab 107,6 g Rohprodukt, dessen Analyse 69,4% N'-2^f-/V3utyrolacton-2_t6-diinethylanilin, entsprechend einer Ausbeute von 72,8%, auswies.

Ein Vergleich der Beispiele 3 und 4 zeigt, dass eine sorgfältige Überwachung des pH-Wertes während der Zugabe des wässrigen anorganischen Carbonats zu besseren Ausbeuten des gewünschten Produktes führt.

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Claims

Patentan s ό r ü ehe

1. ι Verfahren zur Herstellung von

in einer G-esarntreaktion, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel

HC-H C-C -C-O H
I I
Y X

mit einer Verbindung der Formel

in einer Reaktionszone "bei einer Temperatur zwischen 20⁰G und 25Ο C zur Umsetzung gebracht wird, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, das dann in einem zweiten Teil der Gesamtreaktion bei einer Temperatur zwischen 20⁰O und 250⁰O mit einer anorganischen Base umgesetzt wird, wodurch die Verbindung der Formel I erhalten wird, in der bedeuten:

R₁ niederes Alkyl oder Wasserstoff; Rp niederes Alkyl oder Wasserstoff;

R₅ niederes Alkyl, Wasserstoff, ⁰^-⁰A Alkoxy, Cj-Ca Halogenalkyl, Trifluormethyl, Nitro oder Halogen;

R- niederes Alkyl, Wasserstoff oder C.-0. Alkoxy;

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R^ niederes Alkyl oder Wasserstoff, und X und Y Halogen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet, dass der pH-V.^rert während des, zweiten Teils der Gesamtreaktion zwischen etwa 0,1 und 7,0 gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Base ein Alkalicarbonat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Base Natriumcarbonat ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert während des zweiten Teils der Reaktion zwischen 0,5 und 4,0 gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bedeuten: R₁ Methyl oder Äthyl,

R₂ Methyl oder Äthyl,

R, Wasserstoff,

R. Wasserstoff,

R,- V/assers toff,

X Brom oder Chlor,

Y Brom oder Chlor.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass R.. und R^ Methyl und X und Y Brom sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gleiche Reaktionsgefäß für beide Teile der Gesamtreaktion verwendet wird.

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