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Verfahren zur Herstellun von Ethylenverbindungen
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Es sind bereits mehrere Methoden zur Herstellung von Ethylenverbindungen
bekannt. Industriell vielseitig anwendbar sind z. B. die unter den Namen Wittig-
bzw. Wittig-Horner bekannt gewordene Carbonylolefinierung (vgl. z. B. Houben Weyl,
Methoden der organischen Chemie, Bd. 5/lb, S. 383 ff) und die als Anilsynthese bekannte
Reaktion eines Aldehydanils mit aktivierten Methylgruppen (vgl. z. B. Helvetica
Chimica Acta 50 (1967) 906 ff).
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Beide Methoden sind in der wissenschaftlichen und Patentliteratur
an zahlreichen Beispielen beschrieben. Hauptnachteil beider Methoden ist, daß sie
von Carbonylverbindungen oder deren Derivaten ausgehen, die oft nur schwierig und
nach aufwenigen Synthesen zugänglich sind. Häufig ist bei den bekannten Synthesen
auch die Verwendung von Schutzgasen oder teuren Hilfsbasen notwendig.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenverbindungen
der allgemeinen Formel I A¹R¹-C=C-R²A² I in der A2 einen Rest Al oder einen Rest
der Formel -BR1-C=C-R2A3 bedeutet, wobei
'Al und A3 unabhängig voneinander
gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituiertes Aryl oder Heteroaryl, Cyan, Carbonester,
gegebenenfalls substituiertes Carbamoyl oder Carboxyl, B eine direkte Bindung oder
ein Brückenglied und R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1- bis C4-Alkyl,
Aryl oder Heteroaryl sind und wobei für A2=A1 die beiden Reste Al gleich oder verschieden
sein können, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Verbinddungen der allgemeinen
Formel II
in der A4 ein Rest A1 oder ein Rest der Formel
und jeweils ein X Wasserstoff und das andere X ein Sulfonrest sind, mit Basen behandelt.
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Als Substituenten für die Arylreste Al und A3 kommen z. B.
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Halogen, Alkyl, gegebenenfalls durch Hydroxy, Alkoxy oder Halogen
substituiertes Alkyl, Alkoxy, Phenoxy, Carboxyl, Alkoxycarbonyl, gegebenenfalls
substituiertes Carbamoyl, Cyan,
gegebenenfalls substituiertes Amidino,
Nitro, Amino, Acylamino, Triazinylamino, Hydroxysulfonyl, gegebenenfalls substituiertes
Sulfonamid, Mercapto, gegebenenfalls substituiertes Alkyl-, Phenyl- oder Aralkylmercapto,
gegebenenfalls substituiertes Alkyl-, Phenyl- oder Aralkylsulfoxid, gegebenenfalls
substituiertes Alkyl-, Phenyl- oder Aralkylsulfon, Aryl, Alkanoyl, Aroyl, Azolyl,
Benzazolyl, v-Triazolyl, Benzo-v-triazolyl, BenzoCbafuranyl, Benzobthiophenyl, ein
Phosphonsäurederivat oder ein Phosphinoxidderivat in Betracht.
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Heteroarylreste A und A3 sind unabhängig voneinander gegebenenfalls
substituiertes Benzimidazolyl, Benzoxazolyl, Benzthiazolyl, Thiazolyl, Benzofuranyl,
Benzo[b]thiophenyl, Benzo-v-triazolyl, v-Triazolyl oder Pyridyl.
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Einzelne Substituenten für die Arylreste sind neben den bereits genannten
z. B. Fluor, Chlor, Brom, Methyl, Ethyl, Methoxy, Ethoxy, Methoxymethyl, Ethoxymethyl,
Methoxyethyl, Alkyloxy, -OCH2CO2H, -OC2H4SO3H, -CO2CH3, -C02C2H5, -CO2C3H7, -CO2C5H9,
-CO2C8H17,
C02C6H5, CO2C6H4C1, CO2C6H4OCH3, -CONH2, -CONHCH3, -CONHC2H5, -CONHC4H9, -CONHC6H5,
-CON(CH3)2, -CON(C2H5)2, -CON(C4H9)2, -CONHC2H4N(CH3)2, -CONHC3H6N(CH3)2, -CONHC3H6N(C2H5)2,
-NHCOCH3, -NHCOC2H5, -NHCOC6H5,
-SO2NH2, -SO2NHCH3, -SO2NHC2H5 -SO2NHC3H7, -SO2NHC4H9, -SO2NHC6H5, -SO2NHCH2C6H5,
-SO2N(CH3)2, -SO2N(C2H5)2, -SCH3, -SC2H5, -SC6H5, -SC6H4Cl, -SOCH3, -SOC2H5, -SOC6H5,
-SOC6H4Cl, -SO2CH3, -SO2C2H5, -SO2C6H5, -SO2CH2C6H5, -SO2C6H4Clp, -SO2C6H4CH3, -C6H5
oder ein Rest der Formel -PO(OR)2,
PO3H, -P(O)(C6H5)2,
wobei die Reste R³ unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, Hydroxy, Alkoxy, Aryloxy,
Aralkoxy, Cycloalkoxy, Amino, Acylamino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl- oder Arylmercapto,
Alkyl oder Phenyl, R4 Wasserstoff, Halogen, C1-C4-Alkyl, Nitro, Hydroxy, Alkoxy,
gegebenenfalls substituiertes Alkyl- oder Arylsulfon, Alkylmercapto, Arylmercapto
oder Phenyl, R5 gegebenenfalls durch Halogen, Alkyl oder Nitro substituiertes Phenyl
oder C1- bis C8-Alkyl, U -O-, -S- oder -NR, W -O-oder-S; T Cyan, vegebenenfalls
substituiertes Carbamoyl, Carbalkoxy oder den Rest
R6 und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Formyl, Cyan, Carbonester
oder gegebenenfalls substituiertes Carbamoyl R6 und R7 zusammen einen gegebenenfalls
substituierten Benzring und R Wasserstoff oder gegebenenfalls substituiertes Alkyl,
Aryl oder Aralkyl bedeuten.
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- J
Carbonesterreste A1 und A2 sind z. B.: -C02CH3,
-C02C2H5, -C02C3H7, -C02C4Hgt -C02C5H111 -CO2C6H5, -CO2C2H4OCH3, -CO2C2H4OC2H5,
-CO2C2H4OC6H5, -CO2C3H7OCH3, -CO2C3H6OC2H5, -C02C3H60C6H5 oder
wobei Halogen, C1-C5-Alkyl, Nitro, Amino, Acylamino, Di-C1-C4-Alkylamino, Hydroxy
oder C1-C4-Alkoxy und n 1, 2 oder. 3 sind und bei mehreren Substituenten diese gleich
oder verschieden sein können.
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Einzelne Carbamoylreste A1 und A2 sind z. B.: -CONH2, -CONHCH3, -CONHC2H5,
-CONHC4H9, -CONHC6H11, -CONHC6H5, -CONHCH2C6H5, -CON(CH3)2, -CON(C2H5)2, -CON(C4H9)2,
-CONC2H4N(CH3)2, -CONHC3H6N(CH3)2, -CONHC3H6N(C2H5)2,
wobei Y und n die bereits angegebene Bedeutung haben.
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Brückenglieder B sind z. B. gegebenenfalls substituiertes Phenylen,
Biphenylen oder Polyphenylen sowie die Reste der Formeln
Einzelne Reste B sind neben die bereits genannten beispielsweise:
'Einzelne Reste R1 und R2 sind außer den bereits erwähnten z.
B.: Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Phenyl, Benzoxazolyl, Benzimidazolyl oder
Benzthiazolyl.
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Sulfonreste X in der allgemeinen Formel II oder IIa entsprechen der
Formel -S02Z, wobei Z ein gegebenenfalls substituierter Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest
ist.
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Einzelne Reste Z sind z. B.: Methyl, Ethyl, Propyl, gegebenenfalls
durch Chlor, Brom, Methyl, Ethyl, Nitro, Amino, Acylamino, Hydroxy, Methoxy oder
Ethoxy substituiertes Phenyl oder Benzyl oder die Reste der Formel C4H9 oder C4F9.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise so durchgeführt,
daß man die Verbindungen der Formel II in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel
oder Gemischen davon löst oder suspendiert, mit einer Base versetzt und üblicherweise
erhitzt, bis die Bildung der Ethylenverbindung beendet ist. Wenn man unter Phasentransfer-Bedingungen
arbeitet, empfiehlt sich die Verwendung eines Phasentransferkatalysators.
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Geeignete organische Lösungsmittel sind beispielsweise: niedere Alkohole
wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol oder Butanol, Glykole, Glykolmonoalkyläther,
Polyglykolalkyläther, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, aromatische Kohlenwasserstoffe
und insbesondere Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid.
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Als Basen kommen anorganische und organische Verbindungen wie Alkalien,
Alkoholate oder Amine in Betracht. Einzelne Basen sind beispielsweise: NaOH, Na2C03,
NaHC03, KOH, K2C03, KHC03, LiOH, Ca(OH)2, CaC03, NaOCH3, NaOC2H5,
aOC3H7,
NaOtC4Hg, KOCH3, KOtC4Hg, (CH3)2NH, (C2H5)2NH, (c3H7)2NH, C4HgNH2t (C4H9)2NHw C6H5NH2t
C6H5(CH3)NH, (C2H5)3N, (C3H7)3N oder Pyridin. Sofern die Basen in Wasser beständig
sind, können sie auch als wäßrige Lösung verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Umsetzung wird vorzugsweise bei erhöhter Temperatur,
beispielsweise 40 bis 150, insbesondere 40 bis 100 °C durchgeführt. Bei besonders
reaktiven Verbindungen der Formel II genügen auch bereits darunter liegende Temperaturen,
beispielsweise Raumtemperatur. In der Regel sind die Umsetzungen in 0,5 bis 3 Stunden
beendet.
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Pro Mol der Verbindung der Formel II bzw. Ita verwendet man üblicherweise
1 Mol bzw. 2 Mol Base, Basenüberschuß ist nicht erforderlich, schadet jedoch auch
nicht.
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Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens können den Beispielen
entnommen werden, in denen sich Angaben über Teile und Prozente, sofern nicht anders
vermerkt auf das Gewicht beziehen.
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Eine besonders zweckmäßige Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß man die bei der Umsetzung der Verbindungen der Formel III
mit Verbindungen der Formel IV
bzw. der Verbindungen der Formel V
mit Verbindungen der Formel VI
erhaltenen Verbindungen der Formel II nicht isoliert, sondern direkt in den Reaktionsmedien
durch Zugabe von Base weiter zu den Verbindungen der Formel I umsetzt.
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Will man Verbindungen der Formel I synthetisieren, in der A2 einen
Rest A1 bedeutet, wobei A1 die angegebene Bedeutung hat, gelingt die Reaktion in
besonders einfacher Weise ohne Zwischenisolierung von Verbindungen der Formel II,
III bzw. V, indem man eine Sulfinsäure der Formel VII ZS02H VII in der Z die bereits
angegebene Bedeutung hat, mit dem zweifachen Überschuß eines Halogenids der Formel
IV bzw. VI unter Zuhilfenahme einer Base umsetzt. Wenn man in nicht homogenen wäßrigen
Systemen arbeitet, kann die Zugabe kleiner Mengen eines Phasentransferkatalysators
die Reaktion beschleunigen.
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Die Herstellung der Verbindungen der Formel II, III oder VI ist in
der Patentanmeldung P 30 39 208.6 beschrieben.
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Beispiel 1 61,6 Teile des Sulfons der Formel
in 200 Volumenteilen Ethylenglykol werden mit 13,8 Teilen K2C03 versetzt. Das Reaktionsgemisch
wird 30 Min. bei 160 0C gerührt. Das K2C03 wird mit Eisessig neutralisiert, dem
Reaktionsmedium 100 Volumenteile Methanol hinzugefügt und der ausgefallene Feststoff
abgesaugt, mit Methanol und mit Wasser gewaschen.
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Man erhält 23,8 Teile der Verbindung
vom Schmelzpunkt 220 - 223 OC
Beispiel 2 Wenn man das Sulfon der
Formel
einsetzt und verfährt ansonsten wie im Beispiel 1 angegeben, erhält man 24,5 Teile
der Verbindung
vom Schmelzpunkt 285 - 290 °C.
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Beispiel 3 Zu 10,3 Teilen des Sulfons der Formel
in 50 Volumenteilen Dimethylformamid werden 4,5 Teile einer 30 %igen NaOCH3 Lösung
in Methanol bei 25 OC zugetropft.
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Nach beendeter Addition wird das Reaktionsaemisch 30 Min.
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bei 100 OC gerührt, wobei man Methanol abdestillieren läßt.
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Danach wird abgekühlt, das Reaktionsprodukt in Eiswasser ausgetragen,
mit Eisessig abgepuffert, abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Man erhält 7 Teile
der Verbindung der Formel
vom Schmelzpunkt 137 - 140 0 Beispiel 4 Wenn man das Sulfon der Formel
einsetzt und verfährt ansonsten wie im Beispiel 3 angegeben, erhält man eine Verbindung,
die identisch mit der Verbindung aus Beispiel 3 ist und einen Schmelzpunkt von 138
- 141 OC aufweist.
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Beispiel 5 Setzt man das Sulfon der Formel
ein und verfährt ansonsten wie im Beispiel 3 angegeben, erhält man 7 Teile der Verbindung
der Formel
vom Schmelzpunkt 230 - 232 OC Analog zu den Beispielen 1 bis 4 können die in Tabelle
1 aufgeführten Verbindungen synthetisiert werden.
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Tabelle 1 A¹-CH=CH-A²
Bsp. | A1 l A2 | Schmelz- |
bereich |
cc |
6 / nu | 178 - 180 |
cN cH2 |
7 N6 I, d 220 - v | <5O2CH3 | 2Z0 224 |
eH3 |
8 / t | wog | 188 - 191 |
s,v |
N SQ2CHg |
10 iÜIoÜ so2c3 249 - 2S1 |
CH3 |
290 | SCH3 | 290 m 295 |
3 2 |
'1 II C:i3 N 288 - 293 |
11 | und | 2 |
c2Hs 1 2 5 |
ßsp. A1 A2 . Schmelz - |
bereich |
OC |
12 251 - 255 |
N |
13 H C >>Nç wie A1 130 - 135 |
wie A1 |
HSC: |
14 CN wie A 193 - 197 |
CN SO2CH3 |
15 43 C6Ei4- - N g 502C33 197 - 200 |
cH3 |
16 ÄII) 200- 204 |
17 v ".a 195 - i38 |
CR3 |
18 .. 198 - 203 |
19 ,. 192 - .97 |
CH3 |
3sp ° A1 A2 Schmelz- |
bereich |
cc |
20 tOk « < ° 175 - 18 0 |
oc \ 2H5 |
21 , --b- tCN 203 - 207 |
22 +~ -d-\9b C 0 165 - 168 |
OC2H5 |
23 CN - 225 - 23,0 |
CH3 |
24 NC + t CH1CH < 248 - 253 |
25 ,, oCE-CH ) 193 - 198 |
CN |
26 ,, CH=C9 < 207 - 209 |
CN |
ci |
27 1 cH=CR 171 1 1-72 |
28 " oCH-CHa 171 « 173 |
cl |
- - k |
Bsp. A1 A2 Schmelz- |
bereich |
cc |
29 " ~ ~ 43CH=C8 158 - 162 |
Oii CR=CRC$0 über 300 |
30 HN-C NR 2 | (cH2) 2 |
1 - |
2 |
N H3C CH3 |
cR3 CR3 |
31 R o CH=CHg3 über 300 |
\363,C2H1N (C2nS)2 C02C2EI4N (C2Hg)2 |
32 HO2C CR=CH CC2 |
284 tC02H 284 2 284 - 286 |
33 - |
cO2H 2 |
34 CH=CH über 300 |
- sber s |
03H 3 |
133 |
35 \1/ e )Z/ J 133 - |
\1( Co2C2R5 |
36 t eCN-CN g3 ' 70 - 74 |
Co 2C4H9 Co 2C4E9 |
Beispiel 3, 90 Teile der Verbindung der Formel
und 26,5 Teile p-Xylylendichlorid werden bei Raumtemperatur in 300 Volumenteilen
Dimethylformamid mit 59,4 Teilen einer 30 %igen Natriummethylat Lösung in Methanol
tropfenweise versetzt. Man hält die Temperatur unter 30 OC durch leichtes Kühlen
im Wasserbad. Nach 60 Minuten werden dem Reaktionsgemisch weitere 54 Teile einer
30 %igen Natriummethylat-Lösung hinzugefügt, und daraufhin wird die Temperatur auf
100 OC erhöht. Man destilliert Methanol ab und verfolgt die Umsetzung dünnschichtchromatographisch.
Nach ca. 60 Minuten ist die Reaktion beendet und das Reaktionsprodukt teilweise
in der Wärme ausgefallen. Man arbeitet analog dem Beispiel 3 auf und erhält 44,3
Teile der Verbindung der Formel
vom Schmelzpunkt 223 - 227 °C, die identisch ist mit der Verbindung aus Beispiel
1 Beispiel 38 10,8 Teile der Verbindung der Formel
und 4,5 Teile o-Cyanbenzylchlorid werden in 40 Volumenteilen Dimethylformamid
mit lO,STeileneiner 30 %igen NaOCH3 Lösung in Methanol tropfenweise versetzt. Das
Pseaktionsgemisch wird anschließend 60 Minuten bei 40 °C und 60 Minuten bei 100
°C gerührt. Gleichzeitig wird Methanol abdestilliert.
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Wach beendeter Umsetzung rührt man das Reaktionsgemisch in Eiswasser
ein, gibt etwas Eisessig zu und saugt die ausgefallene kristalline Masse ab. Der
Filterkuchen wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält 9,5 Teile der
Verbindung
vom Schmelzpunkt 176 - 179 °C, die identisch ist mit der Verbindung aus Beispiel
Nr. 6.
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Beispiel 39 10,5 Teile der Verbindung der Formel
und 8,9 Teile 2-Chlormethyl-3-methyl-6-methyl-sulfonyl-benzimidazol Hydrochlorid
in 40 Volumenteilen Dimethylformamid werden mit 16,2 Teilen einer 30 %igen NaOCH3
Lösung in Methanol tropfenweise versetzt. Man rührt 60 Minuten bei aumtemperatur
und 60 Minuten bei 40 °C nach. Nach Beendigung der Reaktion wird das Peaktionsgemisch
in Eiswasser eingerührt, mit 8Eisessig abgepuffert, der Niederschlag abgesaugt und
mit Wasser gewaschen.
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Man erhält 9,4 Teile der Verbindung der Formel
die identisch mit der Verbindung aus Beispiel 15 ist und einen Schmelzpunkt von
195 - 198 OC besitzt.
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Beispiel 40 14,8 Teile der Verbindung der Formel
und 4,1 Teile Natriumbenzolsulfinat in 50 Volumenteilen 4N-NaOH werden unter Zusatz
von 0,5 Teilen N,N,N,N-Triäthylbenzylammoniumbromid 60 Minuten bei 100 0C gerührt.
Man kühlt ab, verdünnt mit 100 Volumenteilen Wasser und puffert mit Eisessig ab.
Der ausgeschiedene Feststoff wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Man erhält
10 Teile der Verbindung der Formel
die identisch mit der Verbindung aus Beispiel 10 ist und einen Schmelzpunkt von
295 - 300 0C besitzt.
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Analog lassen sich auch die Verbindungen der Tabelle 2 herstellen
Tabelle
2 A¹-CH=CH-A²
Bsp. A1 A2 Schmelz- |
bereich |
OC |
41 Xht 242 - X CH3 |
~. |
42 CH3XNX t Cm3 184 - 187 |
CH3 |
43 NC- \ -CN 1 |
45 r O 2 250 - 255 |
CH3N -N 285 - 287 |
46 H |
- -o 65 |
47 > e Cid 238 - 242 |
48 3ÄG[Mi)Ni NNN£ CH 232 - 235 |
\NAC02C2H5 232 - 235 |
CH3 CH3 |
Tabelle 2 A¹-CH=CH-T-A²
Bsp. A1 A2 T Schmelz- |
bereich |
cc |
4 9 tN 4>4«6N 3 245 |
Cg C- r (rnsciarf, |
OeHi - I |
50 C~4Na-Q PCH=CH- ijbeP 3QO |
NCH3 |
oiJ I |
51 t 42 oel |
Ei3 |
CB |
52 t oel |
53 x io |
53 a o; < >3 ~ 26c |
rll (CH3)2 I |
3=j 160 - iSS |
CSNE£2H4N (3 ) 2 C>C2H4N (CH3 ) 2 |
i CSEJHC2aP'CcI3'2 |
S5 83 o5ti=C:.- L98 4 201 |
502.EC2H4N (CK3 ) 2 SOC24N (CR3) 2 |
. . ~ . .. |
56 -CH=C- 82 - 85 |
~ ~~~ === (c2iis>2 |
Beispiel 57 19,5 Teile der Verbindung der Formel
und 15,2 Teile o-Cyanbenzylchlorid werden in 80 Volumenteilen Dimethylformamid mit
36Teileneiner 30 %igen NaOCH3 Lösung in Methanol versetzt und 60 Minuten bei 40
OC gerührt. Das Reaktionsprodukt wird auf Eiswasser gegossen, mit wenig Eisessig
versetzt, abgesaugt und der Feststoff mit Wasser gewaschen.
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Man erhält 15 Teile der Verbindung
die identisch ist mit der Verbindung aus Beispiel 14 und einen Schmelzpunkt von
195 - 196°C besitzt.
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Beispiel 58 34,3 Teile der Verbindung der Formel
in 100 Volumenteilen Ethylenglykol werden mit i6,6 TeiLen Kaliumcarbonat versetzt
und 30 Minuten auf 160 OC gerührt. Das Reaktionsgemisch wird dann abgekühlt, mit
50 Volumenteilen Methanol verdünnt, mit Eisessig bis Beendigung der CO2-Entwicklung
tropfenweise versetzt und abgesaugt.
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Das Filtergut wird gründlich mit Methanol und zum Schluß mit Wasser
gewaschen. Man erhält 11,1 Teile einer Verbindung, die identisch ist mit der Verbindung
aus Beispiel 1 und einen Schmelzpunkt von 220 - 225 0C besitzt.
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Beispiel 59 Geht man von der Verbindung
aus und verfährt ansonsten wie im Beispiel 58 angegeben, isoliert man all,5 Teile
der Stilbenverbindung, die identisch ist mit der Verbindung aus Beispiel 1 und einen
Schmelzpunkt von 219 - 224 OC besitzt.
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Analog lassen sich die in Tabelle 3 aufgeführten Verbindungen herstellen.
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Tabelle 3 A¹X¹CHCHX²Ar
A¹CH=CH-A²
Bsp. X¹ X² A¹ A4 A² Base Schmelz- |
bereich |
°C |
60 Cl-#-SO2 H NH-# -#-CH2CHX¹A¹ -#-CH=CH-#-CN NaOC2H5 287 -
292 |
61 #-SO2- H H5C2O2C-# -#-CH2CHX¹A¹ -#-CH=CH-#-CO2C2H5 NaOC2H5
147 - 152 |
O# |
C-#- #O |
62 Cl-#-SO2- H H9C4O# -#-CH2CHX¹A¹ -#-CH=CH-#-C NaOC4H9 102
- 105 |
#O |
# |
H4C9 |
63 -SO2CH3 H H5C2O2C-#- -#-CO2C2H5 -#-CO2C2H5 NaOC2H5 154 -
157 |
64 -SO2C4F9 H #- -# -# NaOCH3 193 - 195 |
#CN CN NC |
65 -SO2C2H5 H NC-#- -#-CN -#-CN NaOCH3 210 - 214 |