DE3813453C2

DE3813453C2 -

Info

Publication number: DE3813453C2
Application number: DE3813453A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Kamifukuoka Jp Gotoh; Toshikazu Kawagoe Jp Kawai
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1993-06-09
Also published as: GB2204313A; FR2614296B1; DE3813453A1; JPH0672112B2; JPS63267737A; IT1218225B; GB2204313B; GB8809137D0; FR2614296A1; IT8820278A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppe von neuen Bisbenzotrifluoridderivaten, welche als Materialien für Arzneimittel, Agrikulturchemikalien und neue Polymere geeignet sind, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Soweit bekannt, zeigt keine Literaturstelle die Herstellung von Bisbenzotrifluoridderivaten.

Aus der EP-A 01 90 594 ist ein Verfahren zur Kupplung eines Chlorperfluoralkans mit einem -CFCl₂-Rest bei Temperaturen von 150 bis 260°C in Gegenwart von Kupfer und Zink beschrieben. Zum Stand der Technik wird eine Kupplungsreaktion von Benzotrichlorid in Gegenwart von Kupfer zum 1,2-Diphenyltetrachlorethan und 1,2-Diphenyldichlorethylen angegeben.

In der US-PS 26 44 835 werden Kupplungsreaktionen von Verbindungen mit einem Trihalogenmethylrest als endständiger Gruppe mit Palladium als Katalysator beschrieben, wobei aromatische Substituenten in den Verbindungen ausdrücklich ausgeschlossen sind.

In Patents Abstract of Japan, Vol. 8, No. 134 (1984), wird die oxidative Kupplungsreaktion von Phenylacetylen, das eine Trifluormethylgruppe trägt, in Gegenwart von Kupfer zum Diphenyldiacetylen beschrieben.

In der GB-PS 15 63 164 wird die Herstellung von Styrolderivaten und Phenylacetylenderivaten beschrieben, die im Benzolring mit Halogenen, Phenoxy-, Phenylalkoxy-, Cyano- oder tert.-Alkylresten substituiert sein können. Die Verbindungen werden durch eine Dehydrohalogenierungsreaktion hergestellt.

In der AT-PS 3 10 726 werden Arylperfluoralkanverbindungen beschrieben, bei denen das ω-Kohlenstoffatom mit einem Arylrest oder heterocyclischen Rest substituiert ist. Diese Verbindungen werden aus den entsprechenden Aryldiketon- oder Aryltriketonverbindungen durch Fluorierung mit Schwefeltetrafluorid hergestellt.

Es wurde nun versucht, Bis-(trifluormethylphenyl)-acetylen möglicherweise dadurch zu synthetisieren, daß die Stufen einer Kondensation von Trifluormethylbenzaldehyd in eine Benzoinform, die Umwandlung hiervon in ein Stilbenderivat, die Zugabe von Brom und dann die Durchführung einer Eliminierungsreaktion erfolgten. Diese Verfahrensweise umfaßt jedoch zahlreiche Reaktionen, wovon jede einzelne nicht sehr einfach im industriellen Maßstab durchzuführen ist, und weiterhin ist Trifluormethylbenzaldehyd ein kostspieliges Ausgangsmaterial.

Gemäß der Erfindung werden nun neue Bisbenzotrifluoridderivate der folgenden allgemeinen Formel (1):

worin R die Gruppierung -CCl₂CCl₂-, -CCl=CCl- oder -C≡C- bedeutet und die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind, bereitgestellt.

Die erfindungsgemäßen, neuen Verbindungen sind Bis-(tri fluormethylphenyl)-tetrachlorethan, Bis-(trifluormethyl phenyl)-dichlorethylen und Bis-(trifluormethylphenyl)-acetylen. Diese Verbindungen sind als Wirkstoffe in Arzneimitteln und als Zwischenprodukte zur Synthese von Agrikulturchemikalien sowie zur Herstellung neuer Polymere brauchbar.

Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise festgestellt, daß sowohl Bis-(trifluormethylphenyl)-tetrachlorethan als auch Bis-(trifluormethylphenyl)-dichlorethylen, d. h. ein Bisbenzotrifluoridderivat der allgemeinen Formel (1A):

worin R′ die Gruppierung -CCl₂CCl₂- oder -CCl=CCl- bedeutet und die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind, dadurch hergestellt werden kann, daß man ein Trihalogenmethylbenzotrifluorid der allgemeinen Formel (2):

worin X=Cl oder F bedeutet, einer enthalogenisierenden Kupplungsreaktion in einer Wasserstoffgasatmosphäre in Anwesenheit eines Palladiumkatalysators bei einer nicht unter 50°C liegenden Temperatur unterzieht, und weiterhin daß Bis-(trifluormethylphenyl)-acetylen, d. h. ein Bisbenzotrifluoridderivat der allgemeinen Formel (1B):

worin die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind, dadurch hergestellt werden kann, daß man eine Verbindung der zuvorgenannten allgemeinen Formel (1A) bei einer nicht unter 50°C liegenden Temperatur in Anwesenheit von Zink oder Magnesium als Enthalogenisierungsmittel erhitzt.

Die enthalogenisierende Kupplungsreaktion zur Bildung einer Verbindung der Formel (1A) wird vorzugsweise unter einem gewissen Überdruck und ebenfalls bevorzugt in Anwesenheit einer Base durchgeführt. Der Typ des Kupplungsrestes R′ des Reaktionsproduktes hängt von den Temperatur- und Druckbedingungen ab.

Die Reaktion zur Umwandlung einer Verbindung der Formel (1A) in eine Acetylenverbindung der Formel (1B) wird vorteilhafterweise in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise unter Verwendung von Zink als Enthalogenisierungsmetall, durchgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert.

Als Ausgangstrihalogenmethylbenzotrifluorid bei der Herstellung einer Verbindung der Formel (1A) sind sowohl Trichlormethylbenzotrifluorid als auch Dichlorfluormethylbenzotrifluorid brauchbar, obwohl die erstgenannte Verbindung bevorzugt ist. Die Stellung der Gruppen -CCl₃ oder CCl₂F im Hinblick auf die Gruppe -CF₃ kann eine beliebige der o-, m- und p-Stellungen sein.

Für die Kupplungsreaktion des ausgewählten Trihalogenmethylbenzotrifluorids ist die Verwendung eines Palladium-Kohlenstoff-Katalysators vorteilhaft. Die Menge des Palladiumkatalysators variiert über einen weiten Bereich, z. B. von 0,01 bis 50 Gew.-% (als Palladium), bezogen auf das Trihalogenmethylbenzotrifluorid. Üblicherweise beträgt eine vorteilhafte Palladiummenge 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Ausgangsverbindung. Die Reaktion wird in einem mit Wasserstoffgas gefüllten Autoklaven unter Einhaltung einer nicht niedrigeren Temperatur als 50°C während mehrerer Stunden durchgeführt. Der Wasserstoffgasdruck sollte höher als atmosphärischer Druck liegen, und bevorzugt wird die Reaktion unter mäßig erhöhtem Druck durchgeführt. Der Wasserstoffgasdruck und die Reaktionstemperatur werden selektiv in Abhängigkeit davon, ob die gewünschte Verbindung der Formel (1A) Bis-(trifluormethylphenyl)-ethan oder Bis- (trifluormethylphenyl)-ethylen ist, variiert. Außerdem muß die Stellung der Gruppe -CCl₃ oder -CCl₂F im Hinblick auf die Gruppe -CF₃ in Betracht gezogen werden. Dies bedeutet, daß im Falle der m-Stellung es erforderlich ist, härtere Reaktionsbedingungen als im Fall der p-Stellung anzuwenden, und es werden noch härtere Bedingungen im Falle der o-Stellung benötigt. Für die gewünschte Kupplungsreaktion ist es vorteilhaft, eine Base wie Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid zum Reaktionssystem zuzusetzen. Im allgemeinen ist die Verwendung von Kaliumhydroxid in einer Menge des 2- oder 4fachen des Äquivalentes zu dem Trihalogenmethylbenzotrifluorid bevorzugt.

Im Fall der Synthese von 1,2-Bis-(4′-trifluormethylphenyl)- 1,1,2,2-tetrachlorethan ist es vorteilhaft, die Kupplungsreaktion unter einem Wasserstoffgasdruck von 1,96-3,92 bar bei 50-100°C durchzuführen. Im Fall der Synthese von 1,2-Bis-(4′-trifluormethylphenyl)-1,2-dichlorethylen ist es vorteilhaft, die Reaktion unter einem Druck von 2,94-3,92 bar bei 100-120°C durchzuführen. Bei der Herstellung von 1,2-Bis-(3′-trifluormethylphenyl)-1,1,2,2- tetrachlorethan, Bis-(3′-trifluormethylphenyl)-dichlorethylen, Bis-(2′-trifluormethylphenyl)-tetrachlorethan oder Bis- (2′-trifluormethylphenyl)-dichlorethylen ist es zur Förderung der Kupplungsreaktion vorteilhaft, den Wasserstoffgasdruck um etwa 0,98-1,96 bar und die Reaktionstemperatur um etwa 10-30°C zu erhöhen.

Eine acetylenartige Verbindung der Formel (1B), nämlich Bis-(trifluormethylphenyl)-acetylen, kann in einfacher Weise durch Dechlorierung einer Verbindung der Formel (1A), entweder von Bis-(trifluormethylphenyl)-ethan oder Bis-(tri fluormethylphenyl)-ethylen, unter Verwendung von Zink oder Magnesium, welches als Enthalogenisierungsmittel wirkt, erhalten werden. Die Verwendung von Zink ist bevorzugt. Die Menge des Metalls muß wenigstens stöchiometrisch sein, und die Anwesenheit eines Metallüberschusses ergibt wenig Probleme. Die Dechlorierungsreaktion wird vorteilhafterweise in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in Essigsäureanhydrid, durch kontinuierliches Erhitzen auf eine nicht niedrigere Temperatur als 50°C durchgeführt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei sich die Beispiele 1 bis 5 auf die Synthese von Verbindungen der allgemeinen Formel (1A) und die Beispiele 6 bis 8 auf Acetylenverbindungen der Formel (1B) beziehen.

Beispiel 1

Ein 100-ml-Autoklav aus rostfreiem Stahl wurde mit 20 g p-Trichlormethylbenzotrifluorid, 300 mg eines Palladium- auf-Kohlenstoff-Katalysators (Pd=5 Gew.-%), 8 g Kaliumhydroxid und 10 ml Wasser gefüllt. Die Atmosphäre im Autoklaven wurde durch Wasserstoffgas ersetzt, und der Gasdruck wurde auf 2,94 bar eingeregelt. Dann wurde die Mischung im Autoklaven auf 110°C während 4 h erhitzt gehalten. Das Reaktionsprodukt wurde in Dichlormethan aufgelöst und mit Wasser gewaschen. Nach Wiedergewinnung des Palladiumkatalysators wurde die Lösung konzentriert, wobei 17,3 g 1,2-Bis-(4′- trifluormethylphenyl)-1,1,2,2-tetrachlorethan erhalten wurden.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde nur dadurch modifiziert, daß 20 g m-Trichlormethylbenzotrifluorid als Ausgangsverbindung eingesetzt wurden. Das Reaktionsprodukt wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Als Ergebnis wurden 12,1 g 1,2-Bis-(3′-trifluormethylphenyl)- 1,1,2,2-tetrachlorethan erhalten.

Beispiel 3

Von den in Beispiel 1 eingesetzten Ausgangsmaterialien wurde das Benzotrifluorid durch 20 g o-Trichlormethylbenzotrifluorid ersetzt. In diesem Fall wurde der Wasserstoffgasdruck im Autoklaven auf 3,92 bar einreguliert, und die Reaktion wurde während 6 h bei 120°C durchgeführt. Das Reaktionsprodukt wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Als Ergebnis wurden 8,8 g 1,2-Bis-(2′- trifluormethylphenyl)-1,2-dichlorethylen (Mischung der cis- Form und der trans-Form) erhalten.

Beispiel 4

Ein 30-ml-Autoklav aus rostfreiem Stahl wurde mit 4 g m- Trichlormethylbenzotrifluorid, 100 mg Palladium-auf-Kohlenstoff- Katalysator (Pd=5 Gew.-%), 1 g Kaliumhydroxid und 2 ml Wasser beladen. Die Atmosphäre im Autoklaven wurde durch Wasserstoffgas ersetzt, und der Gasdruck im Autoklaven wurde auf 4,90 bar einreguliert. Dann wurde die Mischung im Autoklaven während 4 h auf 130°C erhitzt gehalten. Das Reaktionsprodukt wurde in Dichlormethan aufgelöst und mit Wasser gewaschen. Nach Wiedergewinnung des Katalysators wurde die Lösung konzentriert, wobei 2,24 g 1,2-Bis-(3′- trifluormethylphenyl)-1,2-dichlorethylen erhalten wurden.

Die Stereoisomerie dieser Verbindung wurde durch Gaschromatographie untersucht. Das Verhältnis der cis-Form zur trans- Form betrug 7 : 3.

Beispiel 5

Von den in Beispiel 4 eingesetzten Ausgangsmaterialien wurde das Benzotrifluorid durch 4 g p-Trichlormethylbenzotrifluorid ersetzt. In diesem Fall wurde der Wasserstoffgasdruck auf 2,94 bar einreguliert, und die Reaktion wurde während 4 h bei 120°C durchgeführt. Das Reaktionsprodukt wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 behandelt. Als Ergebnis wurden 2,8 g 1,2-Bis-(4′-trifluormethylphenyl)-1,2- dichlorethylen erhalten. In dieser Verbindung wurde das Verhältnis der cis-Form zur trans-Form gaschromatographisch zu 2 : 1 bestimmt.

Beispiel 6

In ein Glasreaktionsgefäß wurden 41,2 g 1,2-Bis-(4′-tri fluormethylphenyl)-1,1,2,2,-tetrachlorethan in 316 ml Essigsäureanhydrid aufgelöst. Diese Lösung wurde während 24 h auf Rückflußtemperatur unter intermettierender Zugabe von Zinkstaub (10mal) zu der Lösung erhitzt gehalten. Insgesamt wurden 60 g Zinkstaub in das Reaktionssystem eingeführt. Danach wurde Ether zu der Reaktionsflüssigkeit zugesetzt, und unlösliches Material wurde abfiltriert. Das Filtrat wurde zur Gewinnung der organischen Substanz konzentriert, diese wurde mittels Kieselerdegel-Säulenchromatographie unter Verwendung von Hexan als Entwicklungsflüssigkeit gereinigt. Als Ergebnis wurden 23,0 g 1,2-Bis-(4′-trifluor methylphenyl)-acetylen erhalten.

Beispiel 7

Eine Lösung von 3,7 g 1,2-Bis-(3′-trifluormethylphenyl)- 1,1,2,2-tetrachlorethan in 50 ml Essigsäureanhydrid wurde auf Rückflußtemperatur während 41 h erhitzt gehalten, wobei intermittierend (10mal) Zinkstaub (insgesamt 12 g) zu der Lösung zugegeben wurde. Das Reaktionsprodukt wurde in Ether aufgelöst und über Kieselerdegel-Säulenchromatographie in derselben Weise wie in Beispiel 6 gereinigt. Als Ergebnis wurden 1,9 g 1,2-Bis-(3′-trifluormethylphenyl)-acetylen erhalten.

Beispiel 8

Eine Lösung von 1,2 g 1,2-Bis-(2′-trifluormethylphenyl)- 1,2-dichlorethylen in 20 ml Essigsäureanhydrid wurde auf Rückflußtemperatur während 40 h erhitzt gehalten, wobei intermittierend (zehnmal) Zinkstaub (insgesamt 3,5 g) zu der Lösung zugesetzt wurde. Das Reaktionsprodukt wurde in Hexan aufgelöst und durch Kieselerdegel-Säulenchromatographie in derselben Weise wie in Beispiel 6 gereinigt. Als Ergebnis wurden 0,8 g 1,2-Bis-(2′-trifluormethylphenyl)-acetylen erhalten.

In den folgenden Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse der Analyse der in den zuvor beschriebenen Beispielen hergestellten Verbindungen zusammengefaßt.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Bisbenzotrifluoridderivat der allgemeinen Formel (1): worin R die Gruppierungen -CCl₂CCl₂-, -CCl=CCl- oder -C≡C- darstellt und die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind.

2. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (1A): worin R′ die Gruppierungen -CCl₂CCl₂- oder -CCl=CCl- bedeutet und die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trihalogenmethylbenzotrifluorid der allgemeinen Formel (2): worin X = Cl oder F bedeutet,
einer enthalogenisierenden Kupplungsreaktion in einer Wasserstoffgasatmosphäre in Anwesenheit eines Palladiumkatalysators bei einer nicht unter 50°C liegenden Temperatur unterzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Palladiumkatalysator einsetzt, welcher Kohlenstoff als Träger umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffgasatmosphäre einen Druck oberhalb atmosphärischem Druck aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit einer Base durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Base Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trihalogenmethylbenzotrifluorid o-Trichlormethylbenzotrifluorid, m-Trichlormethylbenzotrifluorid oder p-Trichlormethylbenzotrifluorid einsetzt.

8. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (1B): worin die Phenylringe in der gleichen Stellung mit der CF₃-Gruppe substituiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel (1A): worin R′ die Gruppierungen -CCl₂CCl₂- oder -CCl=CCl- bedeutet und die Phenylringe in der gleichen Stellung substituiert sind, bei einer nicht unter 50°C liegenden Temperatur in Anwesenheit von Zink oder Magnesium als Enthalogenisierungsmittel erhitzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung mit der allgemeinen Formel (1A) in einem organischen Lösungsmittel erhitzt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Essigsäureanhydrid einsetzt.