DE3930663C1 - Cross-coupling metal organic cpds. and e.g. halogen cpds. - includes using transition metal-palladium catalyst and opt. metal alcoholate - Google Patents

Cross-coupling metal organic cpds. and e.g. halogen cpds. - includes using transition metal-palladium catalyst and opt. metal alcoholate

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kreuzkopplung von Metallorganylen mit Halogenverbindungen oder Perfluoralkylsulfonaten unter Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I,
R¹-Z-(E) m -R² (I),
wobei
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine Gruppe der Formel IV bedeuten,
R-(A¹-Z¹) o -(A²) p (IV),
worin
R jeweils unabhängig voneinander ein unsubstituierter oder mit CN oder mit mindestens einem Halogen substituierter Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 18 C-Atomen, worin eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch einen Rest ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O- und -C≡C= ersetzt sein können, einer der Reste R auch Halogen, -NC, -CF₃, -CN oder -OCF₃,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander
  • a) einen 1,4-Phenylrest, worin eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
  • b) einen 1,4-Cyclohexylenrest, worin eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- oder -S- ersetzt sein können,
  • c) einen 1,4-Cyclohexenylen-, einen Piperidin- 1,4-diyl-, einen 1,4-Bicyclo[2,2,2]-octylen- oder einen Naphthalin-2,6-diylrest
wobei die Reste a) und b) ein oder mehrfach durch Halogenatome, Cyano- und/oder Methylgruppen substituiert sein können,
Z¹ jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -CH(CN)-CH₂-, -CH₂-CH(CN)-, -CH=CH-, -OCH₂-,-CH₂O-, -CH=N-, -N=CH-, -NO=N-, -N=NO-, -N=N- oder eine Einfachbindung,
o und p jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, und die Summe aller o und p 2, 3 oder 4 bedeuten,
Z eine Einfachbindung oder eine unsubstituierte oder mit CN oder Halogen substituierte Alkylengruppe mit 1-4 C-Atomen,
E eine unsubstituierte oder mit CN oder Halogen substituierte Ethylidengruppe, und
m 0 oder 1
bedeuten, indem man metallorganische Verbindungen der Formel II,
R¹-Z-Met (II),
worin R¹ und Z die angegebene Bedeutung besitzen und
Met Li, Na, K, ZnX, B(X)₂, Al(X)₂, Ti(X)₃, Zr(X)₃, HgX oder SnX₃,
worin X jeweils unabhängig voneinander einen Rest der Formel R¹-Z-, Halogen, Alkyl oder Alkoxy mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen oder ein Cyclopentadienylrest ist, wobei im Falle Met = B(X)₂, X auch OH sein kann,
bedeutet,
mit einer Verbindung der Formel III,
Y-(E) m -R² (III),
wobei E, R² und m die angegebene Bedeutung besitzen,
und Y Halogen oder OSO₂-C n F2n+1, worin einen ganzzahligen Wert von 1 bis 10 darstellt,
bedeutet,
mittels metallischen, ggf. auf ein Trägermaterial aufgetragenen Palladium als Übergangsmetallkatalysator, gegebenenfalls in Gegenwart eines Metallalkoholates, koppelt.
Die bisher bekannten Verfahen zur Herstellung von Verbindungen der Formel I führen alle zu unbefriedigenden Ergebnissen. Hierfür sind vor allem schlechte Ausbeuten und z. T. schwer zugängliche Ausgangsverbindungen verantwortlich. So gelingt beispielsweise die Herstellung von 1-Cyano-2-fluor-4-(trans-4-heptylcyclohexyl)-benzol, einer Verbindung der Formel I, nach der EP-01 19 756 aus der entsprechenden 1-Acetylverbindung nur mit einer Ausbeute von ca. 1% d. Th.
Auch die Herstellung von 1-Fluor-2-(trans-4-alkylcyclohexyl)- Verbindungen nach der in US-44 05 488 offenbarten Methode erfordert erheblichen synthetischen Aufwand und liefert die gewünschten Produkte nur in unbefriedigenden Ausbeuten.
Die Nutzung polymer gebundener Pd(II)-Arylphosphinkomplexe, die nach Reduktion zu den entsprechenden Pd(O)- Komplexen durch das Reaktionsmedium nur noch schwach ausgelaugt werden, ist für die Heck-Kopplung (R.F. Heck, Org. Reactions (N.Y.) 27, 345 (1982) von Anderson, Hallberg et al. (J. Org. Chem. 50, 3891 (1985)) und Teranishi et al. (J. Organomet. Chem. 162, 403 (1978)) untersucht worden. Danach lassen sich Aryljodide mit Styrolen und Acrylaten in Gegenwart eines trägergebundenen Pd-Phosphinkatalysatos koppeln. Arylbromide reagieren wesentlich schlechter oder gar nicht mit diesen Katalysatorsystemen. So werden für 80% Umsatz in der Reaktion von Brombenzol mit Acrylsäuremethylester bei 100°C bereits 6 Tage benötigt (J. Org. Chem. 50, 3891 (1985) S. 3894 ff). Brombenzol ergibt mit Styrol nur in Spuren Stilben (J. Organomet. Chem. 162, 403 (1978) S. 410 ff), während Jodbenzol bereits innerhalb 2 Stunden in 86% in isomeren Stilbene liefert. Obwol Pd/C für die Heck-Kopplung von Jodbenzol einen geeigneten Katalysator darstellt, ist dieses System für die Anwendung von Brombenzol nicht mehr geeignet.
Das sowohl bei der Heck-Kopplung als auch bei der Kumada/ Negishi Kopplung (z. B. Kumada et al., J. Am. Chem. Soc. 106, 158 (1984); Negishi, Acc. Chem. Res. 15, 340 (1982), DE 36 32 410 und DE 37 36 489; E. Poetsch, Kontakte (Darmstadt) 1988 (2) S. 15-28 und dort zitierte Literatur) das oxidative Additionsprodukt Ar-PdL₂-Br (L = Ligand), gebildet aus der Pd(O)-Verbindung PdL₂ und dem Brombenzol, gleichermaßen den einen Reaktionspartner stellt, war für die Fachwelt davon auszugehen, daß metallisches Pd für die Kumada/Neghishi Kopplung vom Brombenzolen weniger geeignet sei. Da die Kumada/ Negishi Kopplungsmethode aufgrund der meist relativ instabilen eingesetzten Metallderviate unter wesentlich milderen Reaktionsbedingungen durchgeführt wird als die Heck-Kopplung, ist auch das Gelingen einer Kumada/ Negishi Kopplung mit Aryljodiden und metallischem Pd nicht zu erwarten.
Nur von daher ist es zu verstehen, daß seit der 1978 beschriebenen Kreuzkopplung von β-Bromstyrol mit Methylmagnesiumjodid unter Pd(O)-Katalyse mit Polymer-gebundenen Phosphinliganden bis heute lediglich in einem einzigen Fall die heterogenkatalytische Kreuzkopplung von Brombenzol mit 3-Chlor-2-methylphenylmagnesiumchlorid beschrieben wurde (EP-A-01 52 450).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Herstellungsverfahren für die Verbindungen der Formel I zu finden, das die beschriebenen Nachteile der bisherigen Verfahren nicht oder nur in geringem Maß aufweist.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß metallorganische Verbindungen in Gegenwart von metallischem ggf. auf einen Träger aufgetragenen Palladium hervorragend zur Herstellung von Verbindungen der Formel I geeignet sind.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I, in dem man metallorganische Verbindungen der Formel II mit Elektrophilen der Formel III unter Übergangsmetallkatalyse koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsmetallkatalysator metallisches, ggf. auf ein Trägermaterial aufgetragenes Palladium ist.
Die Verbindungen der Formel I sind teilweise bekannt, teilweise aber auch neu.
Das Gelingen einer derartigen stereoselektiven Kopplung aliphatischer bzw. aromatischer Metallorganyle mit aromatische, heteroaromatischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen Halogenverbindungen oder Sulfonaten war um so überraschender, als selbst bei bisher bekannten C-C-Kopplungsreaktionen mit komplex gebundenen Palladiumkatalysatoren eine β-Eliminierung aus der der Kopplungsposition benachbarten CH-Gruppe entweder bei der Herstellung des Metallorganyls oder aus dem Metallorganyl selbst als den sterischen Verlauf und die Ausbeute stark beeinflussende Nebenreaktion auftritt.
Weiterhin erweist sich das Verfahren als hochchemoselektiv, so daß selbst elektrophile Gruppen wie Ester oder Nitrile den Verlauf der Reaktion nicht beeinträchtigen können. Darüber hinaus läßt sich das nach Beendigung der Rekation anfallende metallische Palladiummetall leicht abtrennen, so daß keinerlei belastende Stoffe in die Abwässer gelangen können. Auch lassen sich die Metalle beliebig variieren, wodurch die Chemo-, Stereo- und Enantioselektivitäten der Verbindungen der Formel II gezielt beeinflußt und den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von den leicht zugänglichen, metallierbaren Verbindungen der Formel V aus
R-(A¹-Z¹) o -(A²) p -Z-Y′ (V)
worin R, A¹, A², Z, Z¹, o und p die für Formel I bzw. II angegebene Bedeutung besitzen und Y′ Chlor, Brom, Iod, ein leicht zu abstrahierendes Wasserstoffatom oder eine Vinyl-Gruppe, die leicht in eine Metall-Ethylen-Gruppe umwandelbar ist, bedeutet.
Diese werden nach bekannten Verfahren in die entsprechende Metallorganyle der Formel II überführt. Die angewandten Methoden werden dabei zweckmäßig der Natur der in den metallierbaren Verbindungen der Formel IV befindlichen funktionellen Gruppen angepaßt.
So werden z. B. die Zinkderivate gemäß "Methoden der organischen Chemie" (Houben-Weyl), Band XIII/2a, "Methoden der Herstellung und Umwandlung von Organozinkverbindungen", Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1973 oder Lucke et al., J. Org. Chem. 50, 4761 (1985) dargestellt; die Borverbindungen werden z. B. nach H. C. Brown et al. hergestellt (Tetrahedron Letters 29, 2631 (1988) - Alkinyldiisopropylboronate, J. Am. Chem. Soc. 104, 4303 (1982) - chirales 2-Butyldimethylboronat, Organometallics 4, 1788 (1985) - Boronate und Borinate, Organometallics 2, 1316 (1983) - Boronate und Boronsäure). Die Aluminiumverbindungen werden z. B. gemäß Negishi et al., J. Am. Chem. Soc. 109, 2393 (1987) oder gemäß Ohta et al.. als Heteocycles 26, 2449 (1987); die Zirkonverbindungen werden z. B. gemäß Stille, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 25, 508 (1986) und die Titanverbindungen werden z. B. nach Reetz, Top. Curr. Chem. 106, 1 (1982) hergestellt.
Die Umsetzung der metallierbaren Verbindungen der Formel IV (Y′ = Chlor, Brom, Jod) erfolgt vorzugsweise in einem inerten Lösungsmittel, beispielsweise Ethern wie Diethylether, Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran oder Dioxan, Kohlenwasserstoffen wie Hexan, Cyclohexan, Benzol oder Toluol oder Gemischen dieser Lösungsmittel mit metallischen Lithium, n-Butyllithium, tert-Butyllithium, Lithiumnaphthalenid, Lithium-di-tert-Butylnaphthalenid oder metallischen Magnesium bei Temperaturen von -100° bis +100°C vorzugsweise bei -78° bis +75°C.
Die Deprotonierung der metallierbaren Verbindungen der Formel V (Y′ = H) erfolgt vorzugsweise in inerten Lösungsmitteln, beispielsweise Kohlenwasserstoffen wie Pentan, Hexan, Cyclohexan, Benzol oder Toluol, Ethern wie Diethylether, Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran, tert-Butylmethylether oder Dioxan oder Gemischen dieser Lösungsmittel durch Lithium-Amide wie beispielsweise Lithium-diisopropylamid, Lithium-dicyclohexylamid, Lithium-bis-(trimethylsilyl)- amid oder Lithium-tetramethylpiperidin bei Temperaturen von -100° bis +100°C vorzugsweise bei -78° bis 75°C.
Unter diesen Bedingungen ist die Umwandlung der metallierbaren Verbindungen der Formel IV in die Lithium- oder Halogenmagnesiumorganyle (Y′ = Li oder MgX) gewöhnlich in etwa 10 bis 60 Minuten beendet.
Durch Zugabe von Metallverbindungen der Formel VI,
Met-X (VI)
worin X′ jeweils unabhängig voneinander Cl, Br, R⁵, OR⁵ oder NR₂⁵ bedeutet, wobei R⁵ die angegebene Bedeutung besitzt, zu den Lösungen der Halogenmagnesium- oder Lithiumorganylen bei Temperaturen von -78°C bis 20°C bevorzugt bei -30°C bis 0°C, erhält man die Metallorganyle in der Regel nach 60 bis 180 Minuten Reaktionsdauer.
Die Metallverbindungen der Formel VI können gelöst oder ungelöst zugegeben werden. In der Regel werden sie gelöst zugegeben, bevorzugt im selben Medium, in dem das Halogenmagnesium- oder Lithiumorganyl vorliegt.
Anschließend fügt man der Lösung des Metallorganyls der Formel II die Kopplungskomponente der Formel III und metallisches, ggf. auch auf einem Trägermaterial aufgetragenes Palladium zu, wobei eine selektive Kopplung zu den Verbindungen der Formel I erfolgt.
Zweckmäßigerweise wendet man dabei die gleichen wie für die Herstellung der Metallorganyle der Formel II voranstehend genannten Lösungsmittel an bei den angegebenen Temperaturen. Die erforderlichen Reaktionszeiten betragen in der Regel zwischen etwa 1 und 100 Stunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Verbindungen der Formel III zusammen mit dem metallischen Palladium und einem Metallalkoholat in einem inertem Lösungsmittel zu den Metallorganylen der Formel II gegeben. Bevorzugte Metallalkoholate sind z. B. Natriummethylat, Natriumethylat, Natriumisopropanolat, Kalium tert.-butanolat.
Aus Ausgangsverbindungen werden metallierbare Verbindungen der Formel V und Verbindungen der Formel III eingesetzt. Als einsetzbare Halogenverbindungen kommen alle Halogenide, die sich in ein Metallorganyl umwandeln lassen, in Frage. Vorzugsweise werden die Bromide eingesetzt, ferner auch die Chloride oder Iodide.
Die nachfolgenden Formeln Va bis Vk stellen eine Gruppe von ganz besonders bevorzugten Ausgangsverbindungen dar, wobei die aromatischen Gruppen auch durch F, Cl, CN oder CH₃, die Cyclohexylgruppen auch in 1-Stellung durch F, Cl, CF₃, CN oder C₁-C₄-Alkyl substituiert sein können:
R¹ bedeutet darin vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1-18 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -CO- und/oder -CO-O- ersetzt sein können.
In den Formeln I, II, III und IV bedeuten R¹, R² bzw. R vorzugsweise geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1-18 C-Atomen, vorzugsweise mit 2-10 C-Atomen, und bedeuten demnach bevorzugt Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl oder Decyl, ferner auch Methyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl oder Pentadecyl. Bevorzugt sind auch verzweigte Reste wie Isopropyl, 2-Butyl, Isopentyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 1-Methylhexyl oder 1-Methylheptyl. R¹ bzw. R² bedeutet vorzugsweise auch Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy, Octoxy, Nonoxy und Decoxy, ferner auch Methoxy, Undecoxy, Dodecoxy, Tridecoxy, Tetradecoxy oder Pentadecoxy oder auch Isopropoxy, Isopentoxy, 2-Butoxy oder 1-Methylpentoxy.
Für die Kopplung mit den Metallorganylen der Formel II verwendbar sind alle Verbindungen der Formel III. Vorzugsweise werden die Bromide (Y = Br) eingesetzt, ferner auch die Chloride (Y = Cl) und Perfluoralkansulfonate (Y = OSO₂-(CF₂)-CF)₃. Unter den Perfluoralkansulfonaten besonders bevorzugt sind die Trifluormethan-, Perfluorethan- und Perfluorpropansulfonate. Zur Kopplung von Titanorganylen mit verzweigten aliphatischen Verbindungen der Formel III sind besonders Jodide geeignet (Y = J).
Die nachfolgenden Formeln IIIa bis IIIv stellen eine Gruppe von ganz besonders bevorzugten Ausgangsverbindungen dar, wobei die aromatischen Gruppen auch durch F, Cl, CN oder CH₃, die Cyclohexylgruppen auch in 1-Stellung durch F, Cl, CF₃, CN oder C₁-C₄-Alkyl substituiert sein können:
R² bedeutet darin vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -CO- und/oder -CO-O- ersetzt sein können.
Als Metallverbindung der Formel VI eignen sich besonders die Metallhalogenide oder Metalloxide. Im Falle der mehrwertigen Metalle auch die gemischten Halogenmetallalkoxide.
Besonders bevorzugte Metallverbindungen der Formel VI sind die der Teilformeln VIa bis VIl
B(OR⁵)₃ (VIa)
BCL(OR⁵)₂ (VIb)
BCl₃ (VIc)
AlCl(R⁵)₂ (VId)
AlCl₃ (VIe)
ClTi(OR⁵)₃ (VIf)
BrTi(OR⁵)₃ (VIg)
TiCl₄ (VIh)
ClTi(NR₂⁵)₃ (VIi)
ClZr(OR⁵)₃ (VIj)
HgCl₂ (VIk)
ClSnR₃⁵ (VIl)
Als metallische Katalysatoren werden bevorzugt metallisches Pd (Pd(O)), Palladium auf Aktivkohle (Pd/C) wobei ein Verhältnis zwischen Palladium und Aktivkohle 1 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, betragen kann, und Palladium auf Bariumsulfat (Pd/BaSO₄), verwendet. Die als Ausgangsverbindungen eingesetzten Halogenverbindungen der Formel IV sind bekannt oder können nach bekannten Methoden, wie beispielsweise in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Bd. 5/3 und 5/4 beschrieben, hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, Alkohole der Formel IV, in denen X′ für eine Hydroxylgruppe steht, mit einem Phosphortrihalogenid oder mit Triphenylphosphin/ Tetrahalogenmethan in die entsprechenden Halogenide zu überführen.
Die als Transmetallierungsreagenzien eingesetzten Metallverbindungen der Formel VI sind bekannt oder können nach bekannten Methoden z. B. Gmelin Handbuch hergestellt werden.
Ebenfalls bekannt oder nach bekannten Methoden erhältlich sind die als Kopplungskomponenten einzusetzenden Verbindungen der Formel III.
Beispielsweise lassen sich Halogenide der Formel III, worin X Br oder I, n 0 ouund Q einen Aromaten bedeutet, dadurch erhalten, daß man in einem entsprechenden Diazoniumsalz die Diazoniumgruppe durch Br oder I ersetzt.
Perfluoralkylsulfonate der Formel III, worin X OSO₂- (CF₂) r -CF₃ bedeutet, können durch Veresterung entsprechender Alkohole der Formel III, worin X eine Hydroxylgruppe bedeutet, mit Perfluoralkansulfonsäuren oder ihren reaktiven Derivaten hergestellt werden. Die entsprechenden Perfluoralkansulfonsäuren sind bekannt.
Als reaktionsfähige Derivate der genannten Perfluoralkansulfonsäuren eignen sich insbesondere die Säurehalogenide, vor allem die Chloride und Bromide, ferner die Anhydride, z. B. auch gemischte Anhydride, Azide oder Ester, insbesondere Alkylester mit 1-4 C-Atomen in der Alkylgruppe.
In der vorliegenden Erfindung steht somit ein sehr vorteilhaftes Verfahren zur einfachen, in hohen Ausbeuten verlaufenden, stereoselektiven Herstellung von Verbindungen der Formel I zur Verfügung.
Die Verbindungen der Formel I eignen sich zum Einsatz als flüssigkristalline Materialien, wie z. B. in DE-32 17 597 und DE-26 36 684 offenbart, oder können als Zwischenprodukte für die Herstellung weiterer flüssigkristalliner Verbindungen verwendet werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu begrenzen. Fp = Schmelzpunkt; Cp = Klärpunkt; K = kristallin; N = nematisch, I = isotrop. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent.
Übliche Aufarbeitung bedeutet im folgenden: Mit schwach saurem Wasser versetzen, mit Toluol extrahieren, Trocknen der organischen Phase, Eindampfen und Reinigen durch Chromatographie und/oder Kristallisation.
Beispiel 1 1A 4′-Pentylbiphenyl-4-yl-boronsäure
Ein Gemisch aus 4-Brommagnesium-4′-pentylbiphenyl (hergestellt aus 150 g 4-Brom-4′-4′-pentylbiphenyl und 10,8 g Magnesium) und 450 ml Tetrahydrofuran wird bei -70°C langsam zu einer Lösung von 156 g Triisopropylborat in 100 ml Tetrahydrofuran gegeben. Nach Aufwärmen auf 20°C wird das Reaktionsgemisch mit 650 ml einer 10%igen Salzsäurelösung versetzt. Nach Abtrennen der wäßrigen Phase, Waschen mit Wasser und Trocknen erhält man die Boronsäure, die ungeereinigt weiterverarbeitet wird.
1B 4′′-Pentyl-4-cyano-p-terphenyl
Ein Gemisch aus 5,4 g der Boronsäure 1A, 3,7 g 4-Brombenzonitril, 50 ml Toluol und 4,2 g Natriumcarbonat in 15 ml wird mit 0,65 g Pd/C (10%ig) versetzt, 24 h bei Raumtemperatur gerührt und 15 Minuten zum Sieden erhitzt. Nach üblicher Aufarbeitung und chromatographischer Reinigung erhält man 3,0 g des Terphenyl, Fp 130°, Cp 239°C.
Analog erhält man
4′′-Alkyl-cyano-p-terphenyle
Beispiel 2 2A Bis-(4′-pentylbiphenyl-4-yl)-borinsäure
Hergestellt aus:
150 g 4-Brom-4′-pentylbiphenyl
 10,8 g Magnesium
 78 g Triisoproylborat
analog Beispiel 1A
2B 4′′-Pentyl-4-cyano-p-terphenyl
Hergestellt aus:
1,2 g 2A
0,74 g 4-Brombenzonitril
0,42 g Na₂CO₃
5 ml Wasser
0,07 g Pd/C (10%ig)
analog Beispiel 1A
Man erhält nach üblichem Aufarbeiten und Reinigen 0,7 g des Terphenyl.
Beispiel 3 3A n-Butylboronsäure
Hergestellt aus:
3,3 ml n-Butyllithium (10 M-Lösung in Hexan)
6,3 g Trimethylborate
analog Beispiel 1A
3B 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4′-butylbiphenyl
Hergestellt aus:
 5,0 g 3A
 0,7 g Pd/C (10%ig)
18,0 g 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4-brombiphenyl
analog Beispiel 1B.
Nach üblicher Aufarbeitung und chromatographischer Reinigung erhält man das Produkt als farblosen Feststoff.
Analog werden 4′-(4-trans-Alkylcyclohexyl)-4-alkylbiphenyle hergestellt.
Beispiel 4 4A
8,6 g cis-4-(trans-4′-Propylcyclohexyl)-cyclohexylbromid (hergestellt aus dem entsprechenden trans-Alkohol mit Triphenylphosphin/ Brom in Acetonitril in für die Bromierung von Alkoholen bekannter Weise) werden in einem Lösungsmittelgemisch von 50 ml Toluol/Tetrahydrofuran (4 : 1) mit 3,4 g Zinkbromid und 0,42 g dünn gehämmerten Lithiumscheiben in einem gekühlten Ultraschallbad dem Ultraschall ausgesetzt bis kein Lithium erkennbar ist. Die Reaktionsmischung wird mit 1,6 g Palladium/Aktivkohle (10%ig) und 6 g 4-Brom-2-fluorbenzonitril versetzt und 18 h bei Zimmertemperatur gerührt und 15 Minuten zum Sieden erhitzt. Darauf wird mit schwach saurem Wasser und Toluol extrahiert, die organische Phase über MgSO₄ getrocknet und eingedampft. Der Eindampfrückstand ergibt nach Chromatographie über Kieselgel mit Petrolether/Diethylether 9 : 1 und Kristallisation aus Ethanol 7,7 g 4-Cyano-3-fluor-1-[trans-4′- (trans-4′′-propylcyclohexyl)-cyclohexyl]benzol vom Fp 54,3°C und Cp 203°C.
Auf analoge Weise erhält man aus 6,06 g cis-4-(trans-4′- Butylcyclohexyl)-cyclohexylbromid und 5,4 g 4-Trifluormethansulfonyloxy- 2-fluorbenzonitril 2,3 g 4-Cyano-3- fluor-1-[trans-4′-(trans-4′′-butylcyclohexyl)-cyclohexyl]benzol; K/N 67°, N/I 197,4°.
Analog lassen sich die folgenden Verbindungen darstellen (die angegebenen Übergangstemperaturen beziehen sich auf den Übergang kristallin/nematisch (K/N) und nematisch/ isotrop (N/I).
4B 4-[trans-4′-(trans-4′′-Alkylcyclohexyl)-cyclohexyl]-halogenbenzole
4C 4-[trans-4′-(trans-4′′-Alkylcyclohexyl)-cyclohexyl)-benzolderivate
4D 4-[trans-4′-(trans-4′′-Alkylcyclohexyl)-cyclohexyl)-halogenbenzole
4E trans-4-Alkylcyclohexylarylderivate
Beispiel 5 5A 4-Propylphenylboronsäure
Hergestellt aus:
7,96 g 4-Brompropylbenzol
0,98 g Magnesium
4,15 g Trimethylborat
analog Beispiel 1A
5B 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-4′-propylbiphenyl
Hergestellt aus:
 3,3 g 5A
 5,2 g 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-brombenzol
50 ml Toluol
 4,2 g Na₂CO₃
 2,5 ml Wasser
 0,65 g Pd/C (10%ig)
analog Beispiel 1B
man erhält nach üblichem Aufarbeiten und chromatographischer Reinigung 5,5 g des Biphenyl-Derivats als farblosen Feststoff.
Beispiel 6 6A 4-Trifluormethoxy-4′-propylbiphenyl
Hergestellt aus:
 1,65 g 5A
 2,5 g 4-Trifluormethoxybrombenzol
25 ml Toluol
15 ml Wasser
 1,1 g Na₂CO₃
 0,33 g Pd/C (10%ig)
analog Beispiel 5B.
Nach üblicher Aufarbeitung und chromatographischer Reinigung erhält man 1,8 g des Trifluormethoxybiphenyls.
Beispiel 7 7A 4-Trifluormethoxy-4′-brombiphenyl
Ein Gemisch aus 36,4 g 4-Trifluormethoxy-4′-brombenzol und 100 ml Tetrahydrofuran wird bei -70°C zersetzt mit 92 ml einer 15%igen Lösung von n-Butyllithium in Hexan und dann mit einem Gemisch aus 18,8 g ZnBr₂ und 100 ml Tetrahydrofuran versetzt.
Dieses Reaktionsgemisch wird mit 43,4 g 1-Brom-4-jodbenzol und 8,8 g Pd/C (10%ig) versetzt. Nach 24stündigem Rühren, üblichem Aufarbeiten und chromatographischer Reinigung erhält man 23,9 g des Trifluormethoxybiphenyls.
Beispiel 8 8A p-Vinylpropylbenzol
Hergestellt aus:
 60 g p-Propylbrombenzol
  7,3 g Magnesium
 33,8 g Zinkbromid
500 ml Tetrahydrofuran
 35 g Bromethylen
  6,4 g Pd/C (10%ig)
 0,16 g Natriummethylat
p-Propylphenylzinbromid (hergestellt über das entsprechende Grignard-Reagenz) wird beim Raumtemperatur mit einem Gemisch aus Bromethylen, Pd/C und Natriummethylat zur Reaktion gebracht. Nach üblicher Aufarbeitung und chromatographischer Reinigung erhält man 37,0 g des Produkts 8A.
Beispiel 9 9A 4-(trans,trans-4′-Pentylbicyclohexyl-4-yl)-2-fluorbenzonitril
Hergestellt aus:
 6,4 g 4′-Pentyl-4-brombicyclohexan
 2,3 g Zinkbromid
 0,28 g Lithium
50 ml THF : Toluol = 1 : 4
 4,0 g 4-Brom-2-fluorbenzonitril
 X g Pd-Katalysator
 Y g Met allalkoholat
analog Beispiel 4
Nach üblicher Aufarbeitung und chromatographischer Reinigung erhält man das Produkt in den aus Tabelle I ersichtlichen Ausbeuten:
Tab. I Darstellung von 9A
Beispiel 10 10A 4-(trans,trans-4′-Pentylbicyclohexyl-4-yl)-1- trifluormethoxybenzol
Hergestellt aus:
 6,4 g 4′-Pentyl-4-brombicyclohexan
 2,3 g Zinkbromid
 0,28 g Lithium
50 ml THF : Toluol = 1 : 4
 5 g p-Trifluormethoxybrombenzol
 0,42 g Pd/C (10%ig)
 0,02 g Natriummethylat
analog Beispiel 4
Nach üblicher Aufarbeitung erhält man 8,9 g des Produkts 10A.
Beispiel 11 11A 4-Phenylnicotinsäure
Hergestellt aus:
 3,7 g Benzolboronsäure
 6,1 g 4-Bromnicotinsäure
50 ml H₂O
 9,6 g Na₂CO₃
 1,6 g Pd/C (10%ig)
Analog Beispiel 1 erhält man 3,5 g des Produkts nach üblicher Aufarbeitung.
Analog wird aus 2,4-Dimethyl-5-methoxy-4-cyano-3-brompyridin durch Umsetzung mit Pyridin-4-yl-boronsäure und anschließender saurer Hydrolyse der Methoxygruppe mit Salzsäure Milrinon
(W. J. Thompson, et al., J. Org. Chem. 53 (9), 2052-2055 (1988)) hergestellt.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Kreuzkopplung von Metallorganylen mit Halogenverbindungen oder Perfluoralkylsulfonaten unter Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I, R¹-Z-(E) m -R² (I),wobei
    R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine Gruppe der allgemeinen Formel IV bedeuten,R-(A¹-Z¹) o -(A²) p (IV),worin
    R jeweils unabhängig voneinander ein unsubstituierter oder mit CN oder mit mindestens einem Halogen substituierter Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 18 C-Atomen, worin eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch einen Rest ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O- und -C≡C- ersetzt sein können, einer der Reste R auch Halogen, -NC, -CF₃, -CN oder -OCF₃,
    A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander
    • a) einen 1,4-Phenylrest, worin eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
    • b) einen 1,4-Cyclohexylenrest, worin eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- oder -S- ersetzt sein können,
    • c) einen 1,4-Cyclohexenylen-, einen Piperidin- 1,4-diyl-, einen 1,4-Bicyclo[2,2,2]- octylen- oder einen Naphthalin-2,6-diylrest
  2. wobei die Reste a) und b) ein oder mehrfach durch Halogenatome, Cyano- und/oder Methylgruppen substituiert sein können,
    Z¹ jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -CH(CN)-CH₂-, -CH₂-CH(CN)-, -CH=CH-, -OCH₂-,-CH₂O-, -CH=N-, -N=CH-, -NO=N-, -N=NO-, -N=N- oder eine Einfachbindung,
    o und p jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, und die Summe aller o und p 2, 3 oder 4 bedeuten,
    Z eine Einfachbindung oder eine unsubstituierte oder mit CN oder Halogen substituierte Alkylengruppe mit 1-4 C-Atomen,
    E eine unsubstituierte oder mit CN oder Halogen substituierte Ethylidengruppe, und
    m 0 oder 1
    bedeuten, indem man metallorganische Verbindungen der Formel II, R¹-Z-Met (II),worin R¹ und Z die angegebene Bedeutung besitzen und
    Met Li, Na, K, ZnX, B(X)₂, Al(X)₂, Ti(X)₃, Zr(X)₃, HgX oder SnX₃,
    worin X jeweils unabhängig voneinander einen Rest der Formel R¹-Z-, Halogen, Alkyl oder Alkoxy mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen oder ein Cyclopentadienylrest ist, wobei im Falle Met = B(X)₂, X auch OH sein kann,
    bedeutet,
    mit einer Verbindung der Formel III,Y-(E) m -R² (III),wobei E, R² und m die angegebene Bedeutung besitzen,
    und Y Halogen oder OSO₂-C n F2n+1, worin einen ganzzahligen Wert von 1 bis 10 darstellt,
    bedeutet,
    unter Übergangsmetallkatalyse koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsmetallkatalysator metallisches, ggf. auf ein Trägermaterial aufgetragenes Palladium ist, und man die Reaktion gegebenenfalls in Gegenwart eines Metallalkoholates durchführt.
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