DE3916452A1

DE3916452A1 - Verfahren zur herstellung von aromatischen alkanderivaten

Info

Publication number: DE3916452A1
Application number: DE19893916452
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof Dr Arlt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1989-05-20
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPH035430A

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von aromatischen Alkanderivaten.

Aromatische Alkanderivate der Formel

in der
Ar einen gegebenenfalls substituierten Phenyl- oder Naphthyl-Rest, und
R₁ Wasserstoff oder Methyl bedeuten und
R₂ und R₃ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen und
R₄ für einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest steht, wie er in den Alkoholkomponenten von natürlichen und synthetischen Pyrethroiden verwendet wird,
sind als wirksame Insektizide bekannt (siehe DE-OS 33 17 908). Die für ihre Herstellung bislang genannten Verfahren (siehe die Angaben in der DE-OS 33 17 908, Seiten 62/63) sind jedoch wegen der erforderlichen zahlreichen und komplizierten Verfahrensstufen unwirtschaftlich.

Es wurde jetzt gefunden, daß man die Verbindungen auf einem wesentlichen vereinfachten, auch in technischem Maßstab ohne Schwierigkeiten durchführbaren Wege herstellen kann, wenn man die Verbindungen nicht wie bislang über die Aralkylnitrile herstellt, sondern stattdessen von den entsprechenden Aralkylbutinen ausgeht.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Alkanderivaten der Formel (I), das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Aralkylbutine der Formel

Ar, R₁, R₂ und R₃ die unter Formel (I) angegebene Bedeutung haben,
mit Aldehyden der Formel

R₄-CHO (III),

in der
R₄ die unter Formel (I) angegebene Bedeutung hat,
in Gegenwart von Basen umsetzt, und die auf diese Weise erhaltenen Aralkylpropargylalkohole der Formel

in der
Ar, R₁, R₂, R₃ und R₄ die unter Formel (I) angegebenen Bedeutungen haben,
in an sich bekannter Weise katalytisch zu den aromatischen Alkanderivaten der Formel (I) reduziert.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsverbindungen zu verwendenden Aralkylbutine der Formel (II) sind auf besonders einfache Weise durch Alkylieren von aromatischen Verbindungen der Formel

ArH (V),

in der
Ar die unter Formel (I) angegebene Bedeutung hat, mit aliphatischen Halogenverbindungen der Formeln

Dehydrohalogenierung der entstehenden araliphatischen Halogenverbindungen der Formeln

in denen
Ar, R₁, R₂ und R₃ die unter Formel (I) angegebenen Bedeutungen haben,
zu den entsprechenden Aralkyl-chlor-butinen und Reduktion der bei der Chlorwasserstoff-Abspaltung entstehenden Aralkyl-chlor-butine erhältlich, wobei die Chlorwasserstoff-Abspaltung zu den Chloralkinen und deren Reduktion auch zu einem Eintopf-Verfahren zusammengefaßt werden können.

Die Alkylierung der aromatischen Verbindungen der Formel (V) mit den aliphatischen Halogenverbindungen der Formeln VIa-c verläuft nach dem Reaktionsschema

Die Alkylierung der aromatischen Verbindungen ArH mit den aliphatischen Halogenverbindungen VIa-c wird unter Verwendung von Friedel-Crafts-Katalysatoren wie ZnCl₂, ZnJ₂, SnCl₄, FeCl₃, AlCl₃ bei niedrigeren Temperaturen von ca. -70° bis +40°C, vorzugsweise bei -70 bis +10°C vorgenommen.

Die aliphatischen Halogenverbindungen der Formeln VIa-c sind ihrerseits auf einfache Weise durch Addition von CCl₄ an Ethen, Propen oder i-Buten erhältlich.

Die HCl-Abspaltung aus den aliphatischen Halogenverbindungen der Formeln IVa-c unter Bildung der Chloralkine und deren Reduktion zu den Arylpropargylalkoholen der Formel wird in an sich bekannter Weise (siehe z. B. Houben-Weyl, Methoden d. Org. Chemie, 4. Auflage, Band V/2a (1977) S. 106 und 153) vorgenommen und kann auch in einem einzigen Reaktionsschritt (Eintopf-Verfahren) durchgeführt werden.

Für Ar seien als Vertreter der gegebenenfalls substituierten Phenyl- und Naphthyl-Reste beispielsweise genannt:

Phenyl, Toluol, Xylyl, p-Chlorphenyl, p-Fluorphenyl, p-Methylmercapto-phenyl, p-Methoxy-phenyl, p-Ethoxy-Phenyl, p-Phenoxy-phenyl, p-Methyl-o-chlor-phenyl und Naphthyl.

Für R₄ seien als aromatische oder heteroaromatische Reste, wie sie in den Alkoholkomponenten von natürlichen und synthetischen Pyrethroiden vorkommen, beispielsweise genannt:

3-Phenoxy-phenyl, 4-Fluor-3-phenoxy-phenyl, 2,3,5,6-Tetrafluor-4-methyl-phenyl, o′-Methyl-m-biphenyl und 6-Phenoxy-pyridyl-(2).

Für die 1. Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Addition der Aralkyl-butine der Formel (II) an die Aldehyde der Formel (III), werden als Basen starke Basen wie Natriumhydrid, Natriumamid oder lithiumorganischen Verbindungen verwendet; es ist jedoch auch möglich die Alkinylierung der Aldehyde unter Verwendung von Alkalihydroxiden wie Natrium- oder Kaliumhydroxid durchzuführen. (s. Houben-Weyl, Methoden der Org. Chemie, 4. Auflage, Band II/2a, S. 509).

Die Addition wird bei Temperaturen von -70 bis +30°C, vorzugsweise in organischen, unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmitteln, wie Ethern, z. B. Tetrahydrofuran oder Diethylether oder in Lösungsmittelgemischen wie Toluol/Butanol/Dimethylformamid vorgenommen.

Die 2. Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die katalytische Reduktion der in der 1. Verfahrensstufe erhaltenen Aralkyl-propargylalkohole, wird in der für die katalytische Reduktion von Mehrfachbindungen und die hydrogenolytische Abspaltung von Benzylsubstituenten üblichen Weise mit Wasserstoff unter einem Druck von 1 bis 100 bar und unter Verwendung von üblichen Hydrierkatalysatoren wie Nickel, Platin oder Palladium, vorzugsweise Palladium, in unter den Hydrierbedingungen inerten Lösungsmitteln bei Temperaturen von 20 bis 200°C, vorgenommen.

Beispiel 1

(a) Die Lösung von 32 g (0,2 Mol) 3-Methyl-3-p-tolylbutin in 150 ml absolutem Tetrahydrofuran wird unter Rühren bei -70°C mit der Lösung von 0,2 Mol Butyllithium in Hexan und anschließend bei -30°C mit der Lösung von 43,2 g (0,2 Mol) 4-Fluor-3-phenoxy-benzaldehyd in 100 ml Tetrahydrofuran versetzt. Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur erwärmt und 12 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Dann wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand mit Wasser und Dichlormethan aufgenommen. Die organische Phase wird abgetrennt und durch Destillation aufgearbeitet. Es werden 72 g Rohprodukt erhalten, das gemäß GC-MS-Analyse im wesentlichen aus 1-[4-Fluor- 3-phenoxy-phenyl]-3-methyl-3-p-tolyl-pent-2- in-1-ol besteht (Nebenprodukt: [4-Fluor-3- phenoxy-phenyl]-[3-methyl-3-p-tolyl-butin-1-yl]-keton).
(b) Das Rohprodukt wird in 2000 ml Methanol gelöst und die Lösung nach Zusatz von 7 g Pd-C (5%) bei 80°C und einem Wasserstoff-Druck von 40 bar in einem Rührautoklaven hydriert. Nach dem Abtrennen des Pd-Katalysators und Einengen der Reaktionslösung im Rotationsverdampfer werden 69 g eines Rohproduktes erhalten, das gemäß GC-MS-Analyse 93% (= 64,2 g = 88,6% der Theorie) 1-[4-Fluor-3- phenoxy-phenyl]-4-methyl-4-p-tolyl-pentan (n: 1,5629) enthält.

Das als Ausgangsverbindung verwendete 3-Methyl-3-p-tolyl-butin war wie folgt erhalten worden:

α) Die Suspension von 40 g AlCl₃ in 100 ml Dichlormethan wird unter Rühren und Kühlen bei -50°C innerhalb von 20 Min. mit der Lösung von 235 g (= 1,12 Mol) 1,1,1,3-Tetrachlor-3-methyl-butan in 800 g (8,7 Mol) Toluol versetzt. Nach 40minütigem Rühren bei -50°C wird das Reaktionsgemisch mit Wasser versetzt und die organische Phase abgetrennt. Nach dem Auswaschen und Trocknen der organischen Phase wird diese im Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel und überschüssigem Toluol befreit. Es werden 299 g Rohprodukt erhalten, das gemäß GC-Analyse 82% (= 245 g = 82,5% der Theorie) 1,1,1-Trichlor-3-methyl-3-p-tolyl-butan enthält. Durch Destillation des Rohproduktes wird die reine Verbindung (Kp.: 89°C/0,04 mbar) erhalten.
β) Das Rohprodukt aus Stufe a) wird mit einer Lösung von 300 g Natriumhydroxid in 240 ml Wasser unter Zugabe von 3 g Tetrabutylammoniumbromid durch kräftiges Rühren vermischt und 20 Stunden unter Rühren auf 100°C erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird mit Dichlormethan extrahiert; die vereinigten Extrakte werden mit verdünnter Salzsäure gewaschen und nach dem Trocknen durch Destillation aufgearbeitet. Es werden 140 g (= 78,8% der Theorie) 1-Chlor-3-methyl-3-p-tolyl-butin (Kp.: 114-115°C/20 mbar) erhalten.
γ) Die Lösung von 96,5 g (0,5 Mol) 1-Chlor-3-methyl-3-p-tolyl-butin in 500 ml absolutem Methanol wird nach Zugabe von 90 g aktiviertem Zinkstaub 72 Stunden unter Rühren auf Rückflußtemperatur erhitzt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Rotationsverdampfer eingeengt; der Rückstand wird mit verdünnter Salzsäure und Dichlormethan aufgenommen und die organische Phase abgetrennt. Die organische Phase wird durch Destillation aufgearbeitet; es werden 66 g (= 83% der Theorie) 3-Methyl-3-p-tolyl-butin (Kp.: 90-92°C/22 mbar) erhalten.

Beispiel 2

1,9 g (0,01 Mol) 3-[p-Ethoxyphenyl]-3-methyl-butin-1 in 10 ml absolutem Tetrahydrofuran wird bei -30°C unter Rühren mit 0,01 Mol einer Lösung von Butyllithium in Hexan versetzt. Nach 3stündigem Rühren wird das Reaktionsgemisch mit der Lösung von 2,2 g (0,01 Mol) 4-Fluor-3-phenoxy-benzaldehyd in 10 ml Tetrahydrofuran versetzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur erwärmt und nach 5stündigem Rühren bei dieser Temperatur mit Wasser und Dichlormethan (je 100 ml) versetzt. Die organische Phase wird abgetrennt und im Vakuum eingeengt. Es werden 3,6 g Rohprodukt erhalten, das gemäß GC-MS-Analyse 85% 1-[4-Fluor-3-phenoxy-phenyl]-4-[p- ethoxyphenyl]-4-methyl-pent-1-in-ol-1 (neben 7% des entsprechenden Ketons) enthält. Das Rohprodukt wird unter den im Beispiel 1 b) beschriebenen Bedingungen katalystisch hydriert. Es werden 3 g 1-[4-Fluor-3- phenoxy-phenyl]-4-[p-ethoxyphenyl]-4-methyl-pentan (gemäß GC-MS-Analyse 89%ig = 2,7 g = 69% der Theorie) erhalten. Die Verbindung wird durch Chromatographie an Kieselgel rein erhalten (n: 1,5580).

Das als Ausgangsverbindung verwendete 3-[p-Ethoxy-phenyl]-3-methyl-butin-1 war wie folgt erhalten worden:

α) Die Suspension von 66,5 g (0,5 Mol) AlCl₃ in 100 ml Dichlormethan wird bei 0°C mit der Mischung von 61 g (0,5 Mol) Phenetol und 105 g (0,5 Mol) 1,1,1,3-Tetrachlor-3-methyl-butan langsam unter Rühren versetzt. Nach 4stündigem Rühren wird die Reaktionsmischung unter Eiskühlung mit 1000 ml Wasser versetzt. Das Gemisch wird mehrfach mit Dichlormethan extrahiert und die vereinigten Extrakte nach dem Trocknen durch Destillation aufgearbeitet. Es werden neben nicht umgesetztem Ausgangsmaterial 30 g (= 20% der Theorie) 1,1,1-Trichlor-3-p-ethoxyphenyl-3-methyl-butan (Kp.: 145-150°C/0,1 mbar) erhalten.
β) Die Mischung aus dem in Stufe α) erhaltenen 1,1,1-Trichlor-3-p-ethoxyphenyl-3-methyl-butan, 25 g Kalium-tert.-butylat und 200 ml Dimethylformamid wird unter Rühren 12 Stunden auf 85°C erwärmt. Anschließend werden tert.-Butanol und Dimethylformamid durch Vakuumdestillation aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Der Rückstand wird in Wasser und Dichlormethan aufgenommen und die organische Phase abgetrennt. Durch Vakuumdestillation der organischen Phase werden 20 g (= 89% der Theorie) 1-Chlor-3-ethoxyphenyl-3-methyl-butin (Kp.: 98-100°C/0,07 mbar) erhalten.
γ) Die Suspension von 20 g aktiviertem Zinkpulver in 120 ml Methanol wird mit den 20 g 1-Chlor-3-ethoxyphenyl-3-methyl-butin versetzt. Die Mischung wird unter Rühren 24 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Anschließend wird das Methanol abdestilliert, der Rückstand in verdünnter Salzsäure und Dichlormethan aufgenommen und die organische Phase abgetrennt. Die Destillation der organischen Phase liefert 14 g (= 83% der Theorie) 3-[p-Ethoxy-phenyl]-3-methyl-butin-1 (Kp.: 71-73°C/0,01 mbar).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von aromatischen Alkanderivaten der Formel in der
Ar einen gegebenenfalls substituierten Phenyl- oder Naphthyl-Rest, und
R₁ Wasserstoff oder Methyl bedeuten und
R₂ und R₃ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen und
R₄ für einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest steht, wie er in den Alkoholkomponenten von natürlichen und synthetischen Pyrethroiden verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man Aralkylbutine der Formel in der
Ar, R₁, R₂ und R₃ die unter Formel (I) angegebene Bedeutung haben,
mit Aldehyden der FormelR₄-CHO (III),in der
R₄ die unter Formel (I) angegebene Bedeutung hat,
in Gegenwart von Basen umsetzt, und die auf diese Weise erhaltenen Aralkylpropargylalkohole der Formel in der
Ar, R₁, R₂, R₃ und R₄ die unter Formel (I) angegebenen Bedeutungen haben,
in an sich bekannter Weise katalytisch zu den aromatischen Alkanderivaten der Formel (I) reduziert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Basen starke Basen verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung der Aldehyde mit den Aralkylbutinen bei Temperaturen von -70 bis +30°C vornimmt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmitteln vornimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Umsetzung der Aralkylbutine mit den Aldehyden erhaltenen Aralkyl-propargylalkohole durch katalytische Reduktion mit Wasserstoff unter einem Druck von 1 bis 100 bar unter Verwendung üblicher Hydrierkatalysatoren in einem unter den Hydrierbedingungen inerten organischen Lösungsmitteln in die aromatischen Alkanderivate der Formel I überführt.