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 alcoholateInfo
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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,
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
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,
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,
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.
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)
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.
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.
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
Hergestellt aus:
150 g 4-Brom-4′-pentylbiphenyl
10,8 g Magnesium
78 g Triisoproylborat
10,8 g Magnesium
78 g Triisoproylborat
analog Beispiel 1A
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)
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.
Hergestellt aus:
3,3 ml n-Butyllithium (10 M-Lösung in Hexan)
6,3 g Trimethylborate
6,3 g Trimethylborate
analog Beispiel 1A
Hergestellt aus:
5,0 g 3A
0,7 g Pd/C (10%ig)
18,0 g 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4-brombiphenyl
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.
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).
Hergestellt aus:
7,96 g 4-Brompropylbenzol
0,98 g Magnesium
4,15 g Trimethylborat
0,98 g Magnesium
4,15 g Trimethylborat
analog Beispiel 1A
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)
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.
man erhält nach üblichem Aufarbeiten und chromatographischer Reinigung 5,5 g des Biphenyl-Derivats als farblosen Feststoff.
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)
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.
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.
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
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.
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
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:
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
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.
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)
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)
- 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
- 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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