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Verfahren zur Herstellung von nitrierten Diphenylethern
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Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von bestimmten
nitrierten Diphenylethern, welche herbizide Eigenschaften besitzen.
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Es ist bereits bekannt geworden, daß sich 2-13-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-6-nitro-phenoxy7-propionsäure-(ethoxycarbonyl)-methylester
durch Umsetzung von 2-z3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-6-nitrophenoxy/-propionsäurechlorid
mit Hydroxyessigsäureethylester bzw. durch Umsetzung von 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-6-nitro-phenoxy/-propionsäure
mit Chlormethyl-Trimethylsilan jeweils in Gegenwart eines Säurebindemittels herstellen
lassen (vgl.
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DE-OS 29 06 087 und DE-OS 31 41 860). Der entscheidende Nachteil dieses
Verfahrens besteht darin, daß die gewünschten Endprodukte in einer für praktische
Zwecke zu geringen Ausbeute anfallen.
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Weiterhin ist bekannt, daß man den 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl
-phenoxy)
-6-nitro-phenoxy7-propionsäure-(ethoxycarbonyl)-methylester synthetisieren kann,
indem man 2-73- (2 ,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy) -phenox7-propionsäure- (ethoxycarbonyl)
-methylester mit Salpetersäure in Gegenwart von Schwefelsäure sowie in Gegenwart
von 1,2-Dichlorethan bei Temperaturen zwischen -200C und +50"C nitriert (vgl. DE-OS
31 27 225). Die Ausbeuten bei diesem Verfahren sind gut. Nachteilig ist jedoch,
daß das entstehende Produkt störende Isomere enthält.
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Schließlich ist bekannt, daß sich 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)
-6-nitro-phenoxy/-propionsäure-(ethoxycarbonyl)-methylester durch Nitrierung von
2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure- (ethoxycarbonyl)
-methylester mit Schwermetallnitraten, wie z.B. Kupfernitrat, in Gegenwart von Acetanhydrid
herstellen läßt (vgl. DE-OS 31 47 884).
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Das gewünschte Produkt bildet sich hierbei zwar in guter Ausbeute
und hoher Reinheit, jedoch wirft das Arbeiten mit Schwermetallnitraten in Gegenwart
größerer Mengen an Acetanhydrid sicherheitstechnische Probleme auf.
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Es wurde nun gefunden, daß man nitrierte Diphenylether der Formel
in welcher R für Ethoxycarbonyl oder Trimethylsilyl steht, erhält,
wenn man Verbindungen der Formel
CH3 o |
II |
Cl O - CH - C - 0 - CH2 - R |
CF31o (11) |
in welcher Cl |
R die oben angegebene Bedeutung hat, mit Kupfernitrat in Gegenwart von Acetanhydrid
und Eisessig bei Temperaturen zwischen -200C und +50"C umsetzt.
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Die nitrierten Diphenylether der Formel (I) enthalten ein asymmetrisch
substituiertes Kohlenstoffatom in der Propionsäure-Einheit und können deshalb als
Racemate oder als optisch aktive Verbindungen vorliegen. Das erfindungsgemäße Verfahren
betrifft sowohl die Herstellung der Racemate als auch der R-Enantiomeren der nitrierten
Diphenylether der Formel (I).
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Es ist als äußerst überraschend zu bezeichnen, daß sich die nitrierten
Diphenylether der Formel (I) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in sehr hoher
Ausbeute und in besserer Reinheit herstellen lassen als nach den bisher bekannten
Methoden zur Synthese dieser Stoffe. Aufgrund
des Standes der Technik
konnte vor allem nicht erwartet werden, daß gerade beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Bildung von unerwünschten isomeren Substanzen und di-nitrierten Produkten
weitestgehend vermieden wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt eine Reihe von Vorteilen. So
sind die Reaktionskomponenten auch in größeren Mengen zugänglich und auch im technischen
Maßstab problemlos zu handhaben. Ferner ist der zur Durchführung des Verfahrens
erforderliche apparative Aufwand gering, und die Aufarbeitung des nach beendeter
Umsetzung anfallenden Reaktionsgemisches bereitet keine Schwierigkeiten. Insbesondere
jedoch lassen sich die Stoffe der Formel (I) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht nur in sehr hoher Ausbeute, sondern auch nahezu frei von Nebenprodukten herstellen.
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Verwendet man das Racemat des 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure-(ethOxycarbonyl)-methylesters
als Ausgangsstoff und setzt diesen in Gegenwart von Acetanhydrid und Eisessig mit
Kupfernitrat-Trihydrat um, so kann der Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
durch das folgende Formelschema veranschaulicht werden:
Ac = -CO-CH3 Setzt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Racemate der Verbindungen
der Formel (II) als Ausgangsstoffe ein, so entstehen Racemate der nitrierten Diphenylether
der Formel (I). Entsprechend erhält man bei Verwendung von R-Enantiomeren der Verbindungen
der Formel (II) die R-Enantiomeren der nitrierten Diphenylether der Formel (I).
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Die racemischen Verbindungen der Formel (II) sind bekannt (vgl. DE-OS
28 05 981 und DE-OS 31 41 860).
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Das R-Enantiomere des 2-73- (2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)
7 -phenoxy7-propionsäure- (ethoxycarbonyl)-methylesters der Formel
läßt sich dadurch herstellen, daß man zunächst 3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenol
der Formel
mit S-Enantiomerem des 2-Tosyloxy-propionsäure-ethylesters der Formel
in Gegenwart eines Säureakzeptors, wie z.B. Kaliumcarbonat und in Gegenwart eines
inerten Verdünnungsmittels, wie z.B. Acetonitril, bei Temperaturen zwischen 0°C
und 140"C umsetzt, dann das dabei entstehende R-Enantiomere des 2-/3-(2,6-Dichlor-4-tri-
fluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure-ethylesters
der Formel
mit Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid in Gegenwart von Wasser und Ethanol bei
Temperaturen zwischen OOC und 20"C verseift und das nach dem Ansäuern mit Salzsäure
entstehende R-Enantiomere der 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethylphenoxy) -phenoxy7-propionsäure
der Formel
mit Bromessigsäure-ethylester der Formel Br-CH2-COO-C2H5 (VII) in Gegenwart eines
Säurebindemittels, wie z.B. Kaliumcarbonat, sowie in Gegenwart eines Verdünnungsmittels,
wie z.B. Acetonitril, bei Temperaturen zwischen 0°C und 1400C umsetzt.
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Das R-Enantiomere des 2-/3- (2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)
-phenoxy7-propionsäure- (trimethylsilyl)-methylesters der Formel
läßt sich dadurch herstellen, daß man das R-Enantiomere der 2-L3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy/-propionsäure
der Formel
mit Chlormethyl-trimethylsilan in Gegenwart eines Säureakzeptors, wie z.B. 1,8-Diaza-bicyclo(5,4,9)undec-7-en
(DBU) und in Gegenwart eines Verdünnungsmittels, wie z.B. Acetonitril, bei Temperaturen
zwischen 0°C und 1400C umsetzt.
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Die Nitrierung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise
mit Kupfernitrat-Trihydrat durchgeführt.
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Als Verdünnungsmittel dient dabei ein Gemisch aus Acetanhydrid und
Eisessig. Das Verhältnis von Acetanhydrid zu Eisessig kann innerhalb eines bestimmten
Bereiches variiert werden. Im allgemeinen setzt man auf 1 Gewichtsteil Acetanhydrid
0,2 bis 3 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,4 bis 2 Gewichtsteile Eisessig ein.
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Die Reaktionstemperaturen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
innerhalb eines bestimmten Bereiches variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man
bei Temperaturen zwischen -200C und +500C, vorzugsweise zwischen -100C und +40"C.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen unter Normaldruck
durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, unter erhöhtem oder vermindertem Druck
zu arbeiten.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man auf
1 Mol einer Verbindung der Formel (II) im allgemeinen 0,5 bis 1 Mol, vorzugsweise
0,6 bis 0,8 Mol an Kupfernitrat-Trihydrat ein. Im einzelnen verfährt man entweder
so, daß man die jeweilige Verbindung der Formel (11) in Acetanhydrid gelöst vorlegt
und ein Gemisch von Kupfernitrat in Eisessig zutropft, oder so, daß man ein Gemisch
aus einer Verbindung der Formel (II), Acetanhydrid und Kupfernitrat vorlegt und
Eisessig zutropft. Nach beendeter Zugabe wird das Reaktionsgemisch 10 bis 15 Stunden
gerührt. Die anschließende Aufarbeitung erfolgt nach üblichen Methoden. Im allgemeinen
verfährt man in der Weise, daß man das Reaktionsgemisch in Eiswasser gibt, das entstehende
Gemisch mit einem mit Wasser wenig mischbaren organischen Lösungsmittel extrahiert,
die organische Phase wäscht und nach dem Trocknen einengt.
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Der verbleibende Rückstand wird durch kurzzeitiges Erhitzen im Hochvakuum
("Andestillieren") von noch enthaltenen Resten an flüchtigen Anteilen befreit. Sofern
eine weitere Reinigung erforderlich ist, nimmt man das andestillierte Produkt in
einem mit Wasser wenig mischbaren organischen Lösungsmittel auf, versetzt mit Wasser
und festem Natriumhydrogencarbonat, trennt die organische Phase ab, wäscht nacheinander
mit verdünnter wäßriger Mineralsäure und Wasser und engt durch Abziehen des Lösungsmittels
unter vermindertem Druck ein.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren nitrierten
Diphenylether besitzen sehr gute herbizide Eigenschaften (vgl. DE-OS 29 06 087 und
DE-OS 31 41 860).
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Sie eignen sich insbesondere zur selektiven Unkrautbekämpfung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele
illustriert.
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Beispiel 1
Eine Lösung von 60 g (0,25 Mol) Kupfernitrat-Trihydrat in 240 ml Eisessig wurde
unter Rühren in ein Gemisch aus 192,4 g (0,4 Mol) des R-Enantiomeren des 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure-(ethoxycarbonyl)-methylesters
und 140 g Acetanhydrid so eingetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches
350C nicht überstieg. Nach 15-stündigem Nachrühren bei Raumtemperatur wurde das
Reaktionsgemisch in 1,5 Liter Eiswasser gegossen. Das entstehende Gemisch wurde
mit 1,5 Litern Methylenchlorid extrahiert. Die organische Phase wurde fünfmal mit
je 1 Liter Wasser gewaschen und nach dem Trocknen über Natriumsulfat durch Abziehen
des Lösungsmittels eingeengt. Der verbleibende Rückstand wurde durch kurzzeitiges
Erhitzen auf 1500C (Badtemperatur) bei einem Druck von 5 mbar von Resten an flüchtigen
Anteilen befreit. Man erhielt auf diese Weise 194 g eines Produktes, das zu 92 %
aus dem gewünschten Produkt besteht. Die Ausbeute errechnet sich danach zu 83 %
der Theorie.
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Drehwert: L -7D = (1-molare Lösung in Chloroform; Küvettenlänge 10
cm).
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R/S-Verhältnis = 88:12
Herstellung von Ausgangssubstanzen
Ein Gemisch aus 41,0 g (0,104 Mol) des R-Enantiomeren der 2-73- (2, 6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)
-phenox7-propionsäure, 15,8 g (0,114 Mol) Kaliumcarbonat und 17,4 g (0,104 Mol)
Bromessigsäureethylester in 104 ml Acetonitril wurde 1 Stunde unter Rückfluß erhitzt.
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Danach wurde aufgearbeitet, indem man das Reaktionsgemisch absaugte,
das Filtrat einengte, den verbliebenen Rückstand in Methylenchlorid aufnahm, diese
Lösung einmal mit Wasser wusch und nach dem Trocknen einengte.
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Der verbleibende Rückstand wurde durch leichtes Erwärmen im Hochbakuum
von Resten an flüchtigen Anteilen befreit. Man erhielt auf diese Weise 34,9 g (70
% der Theorie) an dem R-Enantiomeren des 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy]-propionsäure-(ethoxycarbonyl)-methylesters
in Form einer Flüssig-20 keit mit dem Brechungsindex n ° = 1,5190.
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D Drehwert: 7D4 = +4,68° (1-molare Lösung in Chloroform; Küvettenlänge
10 cm).
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Eine Lösung von 51,4 g (0,124 Mol) des R-Enantiomeren des 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure-ethylesters
in 95 ml Ethanol wurde unter Rühren bei OOC in eine Lösung von 5,9 g (0,148 Mol)
Natriumhydroxid in 145 ml Wasser eingetropft. Dabei schäumte das Reaktionsgemisch
so stark, daß nach Zugabe von 2/3 der Ester-Lösung zunächst noch 10 ml Ethanol in
das Reaktionsgemisch gegeben werden mußten, bevor der Rest der Ester-Lösung hinzugefügt
werden konnte. Man rührte noch weitere 16 Stunden unter Eiskühlung und arbeitete
dann auf, indem man mit Salzsäure ansäuerte, das entstehende Gemisch dreimal mit
Methylenchlorid extrahierte und nach dem Trocknen einengte. Der verbliebene Rückstand
wurde mit Petrolether gekocht und heiß abgesaugt. Man erhielt auf diese Weise 47,6
g (97,1 % der Theorie) an dem R-Enantiomeren der 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure
in Form einer Festsubstanz vom Schmelzpunkt 1200C.
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- -24 Drehwert: -70C-7D = -1,9° (1-molare Lösung in Chloroform; Küvettenlänge
10 cm).
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Ein Gemisch aus 96,9 g (0,3 Mol) 2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-3'-hydroxy-diphenylether,
81,7 g (0,3 Mol) des S-Enantiomeren des 2-Tosyloxy-propionsäureethylesters und 82,8
g (0,6 Mol) Kaliumcarbonat in 800 ml Acetonitril wurde 3 Stunden unter Rückfluß
erhitzt. Danach wurde aufgearbeitet, indem man das Reaktionsgemisch absaugte, das
Filtrat einengte, den verbleibenden Rückstand in Methylenchlorid löste, die entstehende
Lösung einmal mit Wasser wusch und nach dem Trocknen unter vermindertem Druck einengte.
Der verbleibende Rückstand wurde durch leichtes Erwärmen im Hochvakuum von Resten
an flüchtigen Anteilen befreit. Man erhielt auf diese Weise das R-Enantiomere des
2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)-phenoxy7-propionsäure-ethylesters in
einer Ausbeute von 97 % der Theorie.
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Drehwert: zOf 7D4 = (1-molare Lösung in Chloroform; Küvettenlänge
10 cm).
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Beispiel 2
In ein Gemisch aus 1,539 Mol des R-Enantiomeren des 2-/3-(2, 6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)
-phenoxy7-propionsäure-trimethylsilyl-methylesters und 227,9 g (0,943 Mol) Kupfernitrat-Trihydrat
in 330 ml Eisessig wurden unter Rühren und gelegentlicher Kühlung 578,1 g Acetanhydrid
innerhalb von 7 Stunden so eingetropft, daß die Temperatur zwischen 20 und 250C
gehalten wurde. Nach beendeter Zugabe ließ man 15 Stunden bei Raumtemperatur nachrühren,
goß das Reaktionsgemisch dann in 1 Liter Eiswasser und extrahierte mit 1,5 Litern
Methylenchlorid.
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Die organische Phase wurde nach dem Trocknen über Magnesiumsulfat
durch Abziehen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck eingeengt. Der verbleibende
Rückstand wurde durch kurzzeitiges Erwärmen im Hochvakuum ("Andestillieren") von
Resten an flüchtigen Anteilen befreit.
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Man löste das andestillierte Produkt in 1 Liter Methylenchlorid, versetzte
mit Wasser und festem Natriumhydrogencarbonat und schüttelte. Danach wurde die organische
Phase abgetrennt, einmal mit verdünnter Salzsäure und einmal mit Wasser gewaschen
und durch Abziehen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck eingeengt.
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Man erhielt auf diese Weise 799,5 g eines Produktes, das zu 88 % aus
dem gewünschten Produkt bestand. Die
Ausbeute errechnet sich danach
zu % der Theorie.
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20 Brechungsindex: qnD = 1,5268 - -24 Drehwert: /q /D = -10,9° (1-molare
Lösung in Chloroform; Küvettenlänge 10 cm).
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Herstellung der Ausgangssubstanz
In ein Gemisch aus 416 g (1,05 Mol) des R-Enantiomeren der 2-/3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-phenoxy)phenoxI7-propionsäure
in 1100 ml Acetonitril wurden unter Kühlung mit Eiswasser und unter Rühren bei 200C
innerhalb von 10 Minuten 197,5 g (1,26 Mol) 1,8-Diaza-bicyclo(5,4,0)-undec-7-en
zugegeben. Man ließ 30 Minuten bei Raumtemperatur nachrühren und tropfte dann bei
200C innerhalb von 10 Minuten 161,8 g (1,26 Mol) Chlormethyl-trimethylsilan hinzu.
Das Reaktionsgemisch wurde 24 Stunden unter Rückfluß erhitzt und nach dem Abkühlen
auf Raumtemperatur durch Abziehen des Lösungsmittels eingeengt. Man löste den angefallenen
Rückstand in 2 Litern Toluol und wusch die entstandene Lösung nacheinander zunächst
mit einem Gemisch aus 1,5 Litern Wasser und 10 ml Salzsäure, dann mit einem Gemisch
aus 1,5 Litern Wasser und 10 ml konzentrierter Natronlauge, anschließend mit einem
Gemisch aus 1,5 Litern Wasser und 10 ml Salz-
säure und danach
mit Wasser. Die organische Phase wurde nach dem Trocknen durch Abziehen des Lösungsmittels
unter vermindertem Druck eingeengt. Der verbleibende Rückstand wurde durch kurzzeitiges
Erhitzen im Hochvakuum von Resten an flüchtigen Anteilen befreit. Man erhielt auf
diese Weise 473 g (93,4 % der Theorie) an dem gewünschten Produkt in Form eines
gelben öles, das sich beim Stehenlassen verfestigte.
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Schmelzpunkt: 350C Drehwert: [α]D24 = +5,38° (1-molare Lösung
in Chloroform; Küvettenlänge 10 cm).
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R:S-Verhältnis = 91:9