DE3876651T2

DE3876651T2 - 3-amino-2,4,5-trifluorobenzoesaeure und ihre herstellung.

Info

Publication number: DE3876651T2
Application number: DE8888301225T
Authority: DE
Inventors: Koichi Hirota; Osamu Kaieda; Tsuguo Takaya
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2008-02-16
Also published as: EP0281266A1; EP0281266B1; DE3876651D1; US4782179A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure ist eine neue Verbindung. Weder über die Verbindung selbst noch über ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist bisher etwas berichtet worden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, demgemäß die 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Das oben erwähnte Ziel kann durch die Bereitstellung von 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure erreicht werden.
Das Ziel kann ebenso erreicht werden, durch ein Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure, indem man 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in Gegenwart einer Säure erwärmt.
3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure ist verwendbar als eine Ausgangssubstanz oder ein Zwischenprodukt für die Synthese von pharmazeutischen, speziell antimikrobiellen Wirkstoffen. 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure ist ebenso verwendbar als ein Monomer für die Herstellung von Polyamiden, weil sie sowohl Amino- als auch Carboxylgruppen in ihrem Molekül hat.
Die einzige Abbildung in der Zeichnung ist ein infrarot-Absorptions-Spektrum, welches 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesaure darstellt.
3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure kann durch Erhitzen von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in Gegenwart einer Säure hergestellt werden. Als Säure kann gewöhnlich jede Säure verwendet werden, die allgemein bei Hydrolysen benutzt wird, zum Beispiel Schwefelsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure, wobei Schwefelsäure bevorzugt wird. Die Säure wird gewöhnlich als wässrige Lösung benutzt.
Typischerweise kann 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure durch Erhitzten von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in wässriger Schwefelsäurelösung bei einer Temperatur von 90º bis 170ºC hergestellt werden.
Es wird angenommen, obwohl die Anmelderin nicht auf diese Theorie festgelegt werden möchte, daß die Hydrolyse und Decarboxylierungsreaktion gleichzeitig vor sich gehen, um 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure zu bilden, wie in Gleichung 1 gezeigt wird. Gleichung 1:
Die Konzentration der wässrigen Säurelösung sollte 20 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 70 Gewichtsprozent betragen. Falls die Konzentration der Säure 90 Gewichtsprozent übersteigt, tritt leicht eine plötzliche Reaktion ein, die Wärme erzeugt, was gefährlich ist. Falls die Konzentration weniger als 20 Gewichtsprozent beträgt, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit ab und auch die Produktivität fällt merklich, so daß dies nicht bevorzugt ist. Deshalb ist es vorzuziehen, eine geeignete Konzentration an Säure auszuwählen.
Die bevorzugte Reaktionstemperatur beträgt 90º bis 170ºC, vorzugsweise 110 bis 150ºC. Falls die Temperatur 170ºC übersteigt, tritt eine plötzliche Reaktion ein und erzeugt Wärme, was gefährlich ist. Falls die Temperatur unter 90ºC liegt, nehmen sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Produktivität ab, so daß dies nicht bevorzugt ist.
Es wird üblicherweise vorgezogen, die Reaktion unter Rückfluß und bei Normaldruck durchzuführen. Falls die Reaktion unter Rückfluß durchgeführt wird, hängt die Reaktionstemperatur hauptsächlich von der Säurekonzentration ab. Die Reaktion kann aber auch unter erhöhtem bzw. vermindertem Druck durchgeführt werden, um die Abhängigkeit von der Säurekonzentration zu vermeiden. Falls die Reaktion bei Normaldruck durchgeführt wird, muß sie nicht immer unter Rückfluß durchgeführt werden, sondern sie kann auch durchgeführt werden, indem man sie bei einer tieferen Temperatur kontrolliert.
Die Reaktionszeit ist nicht beschränkt; sie liegt vorzugsweise bei 3 bis 30 Stunden, insbesondere zwischen 10 und 20 Stunden.
Die Zugabekonzentration von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril liegt vorzugsweise bei 100 bis 1000 Gewichtsteilen, insbesondere 200 bis 700 Gewichtsteile an wässriger Säurelösung je 100 Gewichtsteile an 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril. Die Reaktion kann durch gleichzeitige Zugabe von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril und wässriger Säurelösung in das Reaktionsgefäß gestartet werden. Ferner kann die Reaktion sicher durchgeführt werden, indem man die Reaktion wie folgt kontrolliert:
a) Zugabe von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril kontinuierlich oder stoßweise zu der wässrigen Säurelösung in ein Reaktionsgefäß;
b) Zugabe der Säure oder der wässrigen Säurelösung kontinuierlich oder stoßweise zu einer wässrigen Schlämmlösung von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in ein Reaktionsgefäß; oder
c) Kontrolle der Reaktionsgeschwindigkeit durch Zugabe von sowohl 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril als auch einer wässrigen Säurelösung mit niedriger Konzentration, in ein Reaktionsgefäß, um die Reaktion zu starten. Anschließend werden Säure oder wässrige Säurelösung kontinuierlich oder stoßweise zu der Mischung in dem Maße zugegeben, wie die Reaktion fortschreitet, um die Säurekonzentration zu variieren und damit die Reaktionstemperatur schrittweise zu erhöhen. In diesem Fall liegt die Konzentration an Säure, die vor der Initiierung der Reaktion zugeführt wird, bei 10 bis 70 Gewichtsprozent, und die Konzentration an Säure, die hinzugefügt wird, liegt vorzugsweise bei 40 bis 98 Gewichtsprozent. Die Reaktion wird vorzugsweise durchgeführt, indem man die Reaktion bei einer Temperatur von 90º bis 140ºC startet und dann die Reaktionstemperatur durch Zugabe von Säure nach und nach mit dem Fortschreiten der Reaktion auf 120º bis 170ºC erhöht.
Bei jeder Methode kann im Reaktionssystem ein inertes organisches Lösungsmittel (z.B. ein Keton, wie Aceton oder Methyl-Ethyl-Keton, ein Nitril, wie Acetonitril oder Benzonitril, oder ein aprotisches polares Lösungsmittel, wie Dimethylformamid oder Sulpholan) benutzt werden.
Obwohl 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure vorzugsweise durch gleichzeitige Hydrolyse und Decarboxylierung des startenden 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril wegen eines einfachen miteingeschlossenen Prozesses hergestellt wird, kann 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril zunächst hydrolysiert, um 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalsäure zu bilden, und dann decarboxyliert werden, um 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure zu bilden. Desweiteren kann 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril zunächst verestert werden, um einen Ester, wie zum Beispiel das Dimethyl-4-Amino-3,5,6-trifluorphthalat, zu bilden und danach decarboxyliert werden, um 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure zu bilden.
4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril als Ausgangsverbindung in der vorliegenden Erfindung ist eine bekannte Verbindung und kann einfach nach einer Methode erhalten werden, die von Ishikawa et al. in Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi, 29, (8), 794 (1971) oder von Birchall et al. in Journal of the Chemical Society (C), 1970, 456 (1970) veröffentlicht worden ist.
Eine Methode zur Herstellung der Verbindung der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Beispiele im Detail erklärt. Analysenergebnisse zur Identifizierung der neuen Verbindung werden ebenfalls beschrieben.
Die Erfindung wird durch die Beispiele nicht eingeschränkt.

Beispiel 1

In einen 200 ml Vierhalskolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Dimroth-Kühler ausgerüstet ist, gibt man 200 g wässrige Schwefelsäure (60 Gewichtsprozent) und füllt desweiteren 30,0 g (0,152 Mol) 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril ein, und heizt dann, um die Temperatur zu erhöhen. Die Reaktion wird unter gleichmäßigem Rühren bei einer Temperatur von 1280 bis 130ºC und unter Rückfluß für 3 Stunden durchgeführt.
Nach dem Abkühlen wird die Reaktionsmischung in Eiswasser gegossen, und dann 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure aus der wässrigen Lösung, welche die 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure enthält, unter Verwendung von 400 ml Isopropylether extrahiert. Die auf diese Weise erhaltene Isopropyletherphase wird mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und man erhält dann 27,7g 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure (0,145 Mol, 95,2 Molprozent Ausbeute, bezogen auf 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril).
Die Verbindung wird desweiteren durch Umkristallisieren mit einem Benzol-Ethanol-Lösungsmittelgemisch gereinigt.
Die gereinigte 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure wird analysiert, um die physikalischen Eigenschaften zu erhalten und die Struktur zu bestimmen.
Schmelzpunkt: 1400 bis 141ºC
Elementaranalyse:
C(%) H(%) N(%) F(%)
Theoretisch: 43.99 2.11 7.33 29.82
Gefunden: 44.12 2.13 7.41 29.96
Infrarotspektrum (KBr-Tablette, Einheit: cm&supmin;¹)
3420, 3335 (amino nu-N-H)
2500-3200 (hydroxy nu-O-H)
1695 (carbonyl nu > C = O)
Das Infrarotabsorptionsspektrum ist in der Abbildung gezeigt.
¹&sup9;F-NMR (Lösungsmittel :Aceton-d&sup6;,
interner Standard: CF&sub3;COOH)
F&sub2; delta -55.87, ddd (J=19.5, 13.4, 6.4)
F&sub4; delta -73.92, ddd (J=19.5, 20.4, 8.8)
F&sub5; delta -67.90, ddd (J=13.4, 20.4, 10.7)

Beispiel 2

Eine ähnliche Methode wie in Beispiel 1 wird durchgeführt mit Ausnahme, daß die Konzentration der Schwefelsäure 45 Gewichtsprozent, die Reaktionstemperatur 120ºC und die Reaktionszeit 12 Stunden beträgt.
Als Ergebnis erhält man 28,1g 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure (96,6 Molprozent Ausbeute, bezogen auf 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril).

Beispiel 3

In einen Vierhalskolben, ausgerüstet mit einem Rührer, Thermometer und einem Dimroth-Kühler, gibt man 200g wässrige Schwefelsäure (60 Gewichtsprozent) und heizt unter Rühren und hält dann eine Temperatur von 130ºC aufrecht. 30,0g (0,152 Mol) 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril werden stufenweise über 3 Stunden zu der Lösung hinzugegeben und dann für 2 Stunden der Reaktion unterworfen.
Anschließend führt man eine Extraktion ähnlich der in Beispiel 1 durch, und erhält 27,2 g 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure (0,142 Mol, 93,5 Molprozent Ausbeute, bezogen auf 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril).

Beispiel 4

In einen Vierhalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Thermometer und Dimroth-Kühler, gibt man 76,3g Wasser und 30g (0,152 Mol) 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril. Die auf diese Weise erhaltene Mischung wird unter Rühren erhitzt und bei einer Temperatur von 100ºC konstant gehalten. In diese Mischung tropft man für 2 Stunden 123,7g konzentrierte Schwefelsäure (97 Gewichtsprozent), um die Temperatur von 100ºC auf 128ºC zu erhöhen. Die Reaktion wird für 3 Stunden bei einer Temperatur von 128ºC bis 130ºC fortgesetzt.
Anschließend wird eine Extraktion ähnlich der in Beispiel 1 durchgeführt, und man erhält 27,5g 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure (0,144 Mol, 94,5 Molprozent Ausbeute, bezogen auf 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril).

Beispiel 5

In einen 200 ml Vierhalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Thermometer und Dimroth-Kühler werden 140g wässrige Schwefelsäure (55 Gewichtsprozent) und 50g (0,254 Mol) 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril gegeben. Dann wird die Temperatur der auf diese Weise erhaltenen Mischung erhöht und unter gleichmäßigem Rühren unter Rückfluß bei einer Temperatur von 128º bis 129ºC für 7 Stunden der Reaktion ausgesetzt. Danach werden während der Reaktion nach und nach 9,2g konzentrierte Schwefelsäure (97 Gewichtsprozent) zugegeben und unter Rückfluß bei einer Temperatur von 131º bis 134ºC für 4 Stunden der Reaktion ausgesetzt. Weitere 8g konzentrierte Schwefelsäure (97 Gewichtsprozent) werden nach und nach zugegeben, und unter Rückfluß bei einer Temperatur von 134º bis 135ºC für 4 Stunden der Reaktion ausgesetzt.
Anschließend wird eine Extraktion ähnlich der in Beispiel 1 durchgeführt, und man erhält 46,8g 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure (0,246 Mol, 96,5 Molprozent Ausbeute, bezogen auf 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril).

Claims

Was beansprucht wird

1. 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure.

2. Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-2,4,5-trifluorbenzoesäure, bei dem man 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in Gegenwart einer Säure erwärmt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei man die Säure als eine wässrige Lösung einsetzt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei man die Erwärmung bei einer Temperatur von 90ºC bis 170ºC durchführt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Säure eine anorganische Säure ist.

6. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Säure Schwefelsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Säure Schwefelsäure ist.

8. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, wobei man die Säure in einer Konzentration von 20 bis 90 Gewichtsprozent verwendet.

9. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei man die wässrige Säurelösung in einer Menge von 100 bis 1000 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril benutzt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei man 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril und die wässrige Säurelösung gleichzeitig in ein Reaktionsgefäß einfüllt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei man 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril kontinuierlich oder stoßweise zu der wässrigen Säurelösung in ein Reaktionsgefäß zugibt, um die Reaktion durchzuführen.

12. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei man die Säure oder die wässrige Säurelösung kontinuierlich oder stoßweise zu einer wässrigen Schlämmlösung von 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril in ein Reaktionsgefäß zugibt, um die Reaktion durchzuführen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei man 4-Amino-3,5,6-trifluorphthalonitril und eine wässrige Säurelösung mit niedriger Konzentration gleichzeitig in ein Reaktionsgefäß einfüllt, um die Reaktion zu starten, und anschließend die Säure oder die wässrige Säurelösung kontinuierlich oder stoßweise zugibt, um die Reaktion durchzuführen.