DE4042283A1 - Verfahren zur herstellung von 2-phenoxymethylbenzoesaeuren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 2-phenoxymethylbenzoesaeurenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von 2-Phenoxymethylbenzoesäuren der allgemeinen Formel IV
wobei die Variablen die folgende Bedeutung haben:
X, Y Substituenten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Halogen, C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy oder Trifluormethyl;
m eine ganze Zahl von 0 bis 4;
n eine ganze Zahl von 0 bis 3.
X, Y Substituenten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Halogen, C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy oder Trifluormethyl;
m eine ganze Zahl von 0 bis 4;
n eine ganze Zahl von 0 bis 3.
Es ist allgemein bekannt, 2-Phenoxymethylbenzoesäuren durch Zusammenschmelzen
von Phenolaten und Phthaliden herzustellen (vgl. z. B. Coll.
Czech. Chem. Commun. 32, 3448 (1967), J. Chem. Soc., 4074 (1964),
DE-A 22 08 893, DE-A 24 35 613 und US-A 42 82 365. Bei den genannten
Verfahren wurden primär Phenole mittels Base in die entsprechenden
Phenolate überführt, wonach diese durch Abdestillieren des Lösungsmittels
als Feststoff isoliert werden. Dieser Verfahrensschritt ist jedoch
technisch nur schwer durchführbar, da daß kristallisierende Phenolat mit
abnehmender Lösungsmittelmenge immer schwerer durchmischt werden kann.
Eine verläßliche Temperaturkontrolle ist daher nicht mehr möglich, so daß
daß
es zu starken Siedeverzügen kommen kann.
Ferner muß nach Zugabe des Phthalids zum Phenolat das Gemisch der beiden
Feststoffe in aufwendiger Art und Weise in eine Schmelze überführt werden.
Dabei treten Probleme bei der Durchmischung auf und es kommt sehr oft vor,
daß größere Phenolatsalzbrocken in der Phthalidschmelze das Rühren beeinträchtigen
bzw. zu einer Beschädigung des Rührers führen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß bei den bekannten Herstellverfahren der
Schmelzkuchen erst nach Abkühlen auf Raumtemperatur mit Wasser behandelt
wird. Diese Vorgehensweise ist mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden.
Zudem wird bei der Durchführung im technischen Maßstab ein Rührer
mit variabler Eintauchtiefe erforderlich, der vor dem Erkalten aus der
Schmelze herausgefahren werden kann oder es muß ein zweiter unabhängiger
Rührer für den Auflösevorgang installiert werden.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Herstellverfahren ist, daß die Säuren
nicht mit ausreichender Reinheit anfallen, sondern in einem nachgeschalteten
Umkristallisationsschritt gereinigt werden müssen. Außerdem
werden nur Ausbeuten von 60-70% erreicht.
Gemäß der Lehre der DE-A 27 49 957 (Beispiel 6) und RO 78, 601 können
2-Phenoxymethylbenzoesäuren auch durch Umsetzung von Alkaliphenolaten mit
Phthalid bzw. substituierten Phthaliden in Lösungsmitteln bei höheren
Temperaturen hergestellt werden.
Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß sehr lange Reaktionszeiten
und große Lösungsmittelmengen erforderlich sind. Darüber hinaus ist
das in der DE-A 27 49 957 beschriebene Herstellverfahren technisch recht
aufwendig, weil aufgrund des Einsatzes von Natriumhydrid als Base und der
Bildung von Wasserstoff bei der Reaktion hohe Sicherheitsvorkehrungen
notwendig sind.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Verbindungen IV besser
zugänglich zu machen.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von 2-Phenoxymethylbenzoesäuren
der Formel IV gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
- a) ein Phenol der allgemeinen Formel II in Gegenwart eines Verdünnungsmittels mittels Base in das Phenolat überführt,
- b) dieses anschließend mit einem Lacton der allgemeinen Formel III mischt,
- c) das Verdünnungsmittel abdestilliert und das Gemisch in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 250°C in der Schmelze umsetzt, und
- d) die noch flüssige Schmelze mit Wasser auflöst und ansäuert.
Als Basen eignen sich insbesondere Alkalimetallhydroxide wie Natrium- und
Kaliumhydroxid sowie Alkalimetall- und Erdalkalimetallalkoholate wie
Natriummethanolat, Natriumethanolat und Kaliummethanolat; die Alkalimetallalkoholate
sind besonders bevorzugt.
In der Regel führt man den Verfahrensschritt (a) in Gegenwart eines
Lösungs- oder Verdünnungsmittels durch, wobei die Reaktionstemperatur
normalerweise zwischen 0 und 100°C, bevorzugt zwischen 20 und 80°C liegt.
Als Lösungs- oder Verdünnungsmittel kommen aromatische Kohlenwasserstoffe
wie Benzol, Toluol und o-, m-, p-Xylol, Alkohole wie Methanol, Ethanol und
Isopropanol, Ether wie Tetrahydrofuran oder Gemische der genannten
Lösungsmittel in Betracht. Besonders bevorzugt sind Methanol und Ethanol.
Die Menge an Base ist nicht kritisch. Für eine vollständige Überführung
der Phenole II in die entsprechenden Phenolate werden mindestens äquimolare
Mengen an Base benötigt; bevorzugt verwendet man einen Überschuß
von 1 bis 6 mol-% an Base, bezogen auf die Menge an Lacton III.
Die Phenolate der Verbindungen II werden erfindungsgemäß ohne Isolierung
aus der Reaktionsmischung mit den Lactonen der Formel III gemischt und,
unter Entfernung des Lösungsmittels, zusammengeschmolzen.
Im allgemeinen führt man diesen Verfahrensschritt (c) bei einer Temperatur
zwischen 50 und 250°C, vorzugsweise zwischen 160 und 220°C durch. Hierbei
geht mit abnehmender Lösungsmittelmenge das Lacton III vom gelösten in den
flüssigen Zustand über und man erhält eine gut durchmischbare Lösung des
Phenolats im Lacton III.
Normalerweise setzt man Phenolat und Lacton in etwa stöchiometrischem Verhältnis
ein, jedoch kann in manchen Fällen auch ein Überschuß der einen
oder anderen Komponente, etwa bis zu 10 mol-%, empfehlenswert sein.
Bei den Verfahrensstufen (a) bis (c) sind keine besonderen Bedingungen
bezüglich des Druckes erforderlich; zweckmäßigerweise arbeitet man daher
bei Normaldruck.
Zur Beendigung der Reaktion verdünnt man die Schmelze vorteilhaft in noch
flüssigem Zustand mit Wasser. Die erhaltene Lösung wird zur Freisetzung
der 2-Phenoxymethylbenzoesäure IV angesäuert, bevorzugt mit einer anorganischen
Säure wie Salzsäure oder Schwefelsäure. Die weitere Aufarbeitung
erfolgt wie üblich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch
kontinuierlich durchgeführt werden. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise
leitet man die Reaktionspartner beispielsweise durch einen Rohrreaktor
oder über Rührkesselkaskaden.
Die beschriebene Herstellungsmethode läßt sich mit Erfolg zur Synthese
aller definitionsgemäßen 2-Phenoxymethylbenzoesäuren IV anwenden, vor
allem auf solche Verbindungen, in denen die Substituenten X und Y jeweils
ausgewählt sind aus einer Gruppe, bestehend aus:
- - Halogen wie Fluor, Chlor und Brom, insbesondere Fluor und Chlor;
- - verzweigtes oder unverzweigtes C₁-C₄-Alkyl wie Methyl, Ethyl, Isopropyl und n-Butyl, insbesondere Methyl und Ethyl;
- - C₁-C₄-Alkoxy wie Methoxy, Ethoxy, 1-Methylethoxy und n-Propoxy;
- - Trifluormethyl.
Die 2-Phenoxymethylbenzoesäuren der Formel IV werden überraschenderweise
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in hoher Ausbeute und ausgezeichneter
Reinheit zugänglich. Im Hinblick auf den bekannten Stand der Technik war
dagegen zu erwarten, daß bei dem Verfahren die gleichen Schwierigkeiten
auftreten wie bei den bereits bekannten Herstellungsverfahren. Insbesondere
war keinesfalls vorauszusehen, daß das Alkaliphenolat in Gegenwart des
Lactons nach Abdestillieren des Verdünnungsmittels nicht als Feststoff
ausfällt. Vielmehr hätte man eine zähe, schwer rührbare Reaktionsmischung
mit Feststoffanteilen erwartet. Weiterhin war keineswegs zu erwarten, daß
das Wasser problemlos bei der maximalen Reaktionstemperatur (ca. 200°C)
zugetropft werden kann, ohne daß die Schmelze erstarrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber dem Stand der Technik
eine Reihe von Vorteilen. Es ist im technischen Maßstab in sehr einfacher
Weise durchführbar. Entscheidend ist, daß das intermediär erzeugte Alkaliphenolat
nicht mehr als Feststoff isoliert werden muß, sondern daß ein
fließender Übergang von der Lösung bzw. Suspension des Phenolats in die
Schmelze (Phenolat+Lacton III) erfolgt. Dies wird durch Zugabe des
Lactons III nach der Überführung des Phenols II, in Gegenwart eines Verdünnungsmittels,
mittels Base in das Phenolat und anschließende Abdestillation
des Verdünnungsmittels erreicht.
Ein zusätzlicher entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß der Schmelzkuchen nicht erkalten muß, sondern daß man
bereits zur flüssigen Schmelze (etwa bei 200°C) Wasser unter Rückflußkühlung
zugibt. Die Reaktionsmischung bleibt während der Verdünnung gut
rührbar und die Temperatur sinkt mit zunehmender Wassermenge allmählich
ab. Am Ende der Wasserzugabe liegt eine klare Lösung des Alkalisalzes der
Säure IV vor. Die beim Ansäuern ausfallende Säure IV wird abgetrennt und
mit wenig Wasser nachgewaschen.
Die 2-Phenoxymethylbenzoesäuren IV sind wertvolle Zwischenprodukte für die
Synthese von E-Oximethern von Phenylglyoxylsäureestern I, die im Pflanzenschutz
insbesondere als Fungizide Verwendung finden (vgl. EP-A 2 53 213 und
der EP-A 2 54 426).
In folgendem Reaktionsschema ist ein besonders bevorzugter Syntheseweg zur
Darstellung der Verbindungen I aus den 2-Phenoxymethylbenzoesäuren IV
dargestellt:
Nach diesem Verfahren überführt man dabei vorteilhaft die 2-Phenoxymethylbenzoesäuren
IV in ihre Säurechloride V (vgl. Organikum, VEB Deutscher
Verlag der Wissenschaften, 16. Auflage, Berlin 1986, Seite 423ff.) und
stellt aus diesen dann die entsprechenden Benzoylcyanide VI her. Die
Benzoylcyanide VI werden anschließend mit niederen Alkoholen nach der
Pinner-Reaktion umgesetzt [vgl. Angew. Chemie 94, 1 (1982)], wobei Phenylglyoxylsäureester VIIa und, als Nebenprodukte, die Ketale der Phenylglyoxylsäureester VIIb entstehen. Anschließend setzt man die Verbindungen
VIIa oder VIIb oder ein Gemisch aus beiden mit O-Methylhydroxylamin oder
einem seiner Säureadditionssalze um, wobei das hierbei erhaltenen E/Z-Isomerengemisch
zur weitgehenden Umlagerung der Z- in die E-Isomeren gleichzeitig
oder anschließend mit einer Säure behandelt wird.
Zu 224 g (2,08 mol) o-Kresol wurden bei 35°C 382 g einer 30gew.-%igen
Lösung von Natriummethylat in Methanol (= 2,12 mol Natriummethylat)
schnell zugetropft, wobei sich die Reaktionstemperatur auf 50°C erhöhte.
Man rührte noch 1 Stunde bei dieser Temperatur, versetzte danach die
Man rührte noch 1 Stunde bei dieser Temperatur, versetzte danach die
Mischung mit 268 g (2 mol) Phthalid und destillierte anschließend das
Methanol ab. Die dabei gebildete Schmelze wurde auf 200°C erhitzt, eine
Stunde bei dieser Temperatur gerührt und dann langsam mit 1,6 l Wasser
versetzt. Nach Erkalten wurde die erhaltene Lösung zweimal mit je 0,5 l
Toluol extrahiert und dann mit 1 l Wasser verdünnt. Man säuerte mit
konzentrierter Schwefelsäure an, bis die wäßrige Phase einen pH-Wert von
2 hatte, wonach der ausgefallene Rückstand abgetrennt, mit Wasser
gewaschen und getrocknet wurde.
Ausbeute: 89%;
Fp.: 154°C;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 2,35 ppm (3H), 5,55 ppm (2H), 6,88 ppm (2H), 7,15 ppm (2H), 7,42 ppm (1H), 7,63 ppm (1H), 7,87 ppm (1H) und 8,18 ppm (1H).
Ausbeute: 89%;
Fp.: 154°C;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 2,35 ppm (3H), 5,55 ppm (2H), 6,88 ppm (2H), 7,15 ppm (2H), 7,42 ppm (1H), 7,63 ppm (1H), 7,87 ppm (1H) und 8,18 ppm (1H).
Zu 195,8 g (2,08 mol) Phenol wurden bei 45°C 382 g einer 30gew.-%igen
Lösung von Natriummethylat in Methanol (= 2,12 mol Natriummethylat)
schnell zugetropft, wobei sich die Reaktionstemperatur auf 52°C erhöhte.
Man rührte noch 1 Stunde bei 50°C, versetzte danach die Mischung mit 268 g
(2 mol) Phthalid und destillierte anschließend das Methanol ab. Die dabei
gebildete Schmelze wurde auf 200°C erhitzt, eine Stunde bei dieser Temperatur
gerührt und dann analog Beispiel 1 auf das Produkt hin aufgearbeitet.
Ausbeute: 86%;
Fp.: 132-133°C;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 5,55 ppm (2H), 7,00 ppm (3H), 7,30 ppm (2H), 7,40 ppm (1H), 7,65 ppm (1H), 7,85 ppm (1H) und 8,20 ppm (1H).
Ausbeute: 86%;
Fp.: 132-133°C;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 5,55 ppm (2H), 7,00 ppm (3H), 7,30 ppm (2H), 7,40 ppm (1H), 7,65 ppm (1H), 7,85 ppm (1H) und 8,20 ppm (1H).
Eine Mischung aus 72 g (0,32 mol) 3-Phenoxymethylbenzoesäure, 56 g
(0,47 mol) Thionylchlorid und 300 ml 1,2-Dichlorethan wurde 3 Stunden
auf Rückflußtemperatur erhitzt. Nach Entfernen der flüchtigen Bestandteile
im Vakuum erhielt man ein dunkles Öl, das langsam auskristallisierte.
Ausbeute: 96%;
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als interner Standard): 5,35 ppm (s, 2H); 6,95 ppm (m, 3H); 7,3 ppm (t, 2H); 7,5 ppm (t, 1H); 7,7 ppm (t, 1H); 7,85 ppm (d, 1H); 8,35 ppm (d, 1H).
Ausbeute: 96%;
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als interner Standard): 5,35 ppm (s, 2H); 6,95 ppm (m, 3H); 7,3 ppm (t, 2H); 7,5 ppm (t, 1H); 7,7 ppm (t, 1H); 7,85 ppm (d, 1H); 8,35 ppm (d, 1H).
Bei 20°C wurde eine Mischung aus 79 g (0,32 mol) 2-Phenoxymethylbenzoylchlorid,
17 g (0,35 mol) Natriumcyanid, 0,3 g (0,9 mmol) Tetrabutylammoniumbromid,
200 ml Wasser und 300 ml 1,2-Dichlorethan 2
Stunden kräftig gerührt. Anschließend trennte man die Phasen und
extrahierte die wäßrige Phase mit 100 ml 1,2-Dichlorethan. Die vereinigten
organischen Phasen wurden dreimal mit je 100 ml Waser gewaschen
und dann getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter
reduziertem Druck erhielt man 70,8 g eines bräunlichen Öles, das beim
Anreiben mit Methyl-tert.-butylether/Pentan (1 : 1) kristallisierte.
Ausbeute: 87%;
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als interner Standard): 8,40 ppm (d, 1H); 8,00 ppm (d, 1H); 7,80 ppm (t, 1H); 7,60 ppm (t, 1H); 7,35 ppm (t, 2H); 7,00 ppm (m, 3H); 5,45 ppm (s, 2H).
Ausbeute: 87%;
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als interner Standard): 8,40 ppm (d, 1H); 8,00 ppm (d, 1H); 7,80 ppm (t, 1H); 7,60 ppm (t, 1H); 7,35 ppm (t, 2H); 7,00 ppm (m, 3H); 5,45 ppm (s, 2H).
In eine Mischung aus 10 g (42 mmol) 2-(Phenoxymethyl)-benzoylcyanid,
4,3 g (42 mmol) Acetanhydrid und 50 ml Methyl-tert.-butylether wurde
unter Rühren bei 0 bis -5°C bis zur Sättigung Chlorwasserstoffgas
eingeleitet. Nach 10 Stunden Rühren bei 20°C erhielt man eine Lösung,
die mit 50 ml Methanol versetzt wurde. Man erhitzte noch 10 Stunden
auf Rückflußtemperatur und entfernte anschließend unter reduziertem
Druck leichtflüchtige Bestandteile, wonach der Rückstand in 150 ml
Methyl-tert.-butylether gelöst wurde. Die organische Phase wurde
zweimal mit je 100 ml Wasser gewaschen, dann getrocknet und eingeengt.
Man erhielt eine ölige Mischung aus 68% des gewünschten Produktes und
32% des entsprechenden Dimethylketals. Zur Spaltung des Dimethylketals
wurde die Mischung, gelöst in 50 ml Dichlormethan, mit 10 ml
konzentrierter Salzsäure 10 Stunden bei 20 bis 25°C gerührt. Danach
wurde die organische Phase abgetrennt, dreimal mit je 50 ml Wasser
gewaschen, getrocknet und eingeengt.
Ausbeute: 9,7 g (rötliches Öl);
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als Standard): 7,75 ppm (m, 2H), 7,60 ppm (t, 1H), 7,45 ppm (t, 1H), 7,30 ppm (m, 2H), 6,95 ppm (m, 3H), 5,40 ppm (s, 2H) und 3,80 ppm (s, 3H).
Ausbeute: 9,7 g (rötliches Öl);
¹H-NMR (in CDCl₃, TMS als Standard): 7,75 ppm (m, 2H), 7,60 ppm (t, 1H), 7,45 ppm (t, 1H), 7,30 ppm (m, 2H), 6,95 ppm (m, 3H), 5,40 ppm (s, 2H) und 3,80 ppm (s, 3H).
Eine Mischung aus 6,1 g (22,5 mmol) 2-(Phenoxymethyl)-phenylglyoxylsäuremethylester,
2,1 g (25 mmol) O-Methylhydroxylaminhydrochlorid und
40 ml Methanol wurde 9 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Dann
entfernte man das Lösungsmittel bei reduziertem Druck, versetzte den
Rückstand mit 100 ml Methylenchlorid und leitete bei 20°C bis zur
Sättigung Chlorwasserstoff-Gas ein. Nach 12 Stunden Rühren bei 20°C
wurde die organische Lösung mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt.
Das bräunliche Rohprodukt kristallisierte beim Anreiben mit
kaltem Methanol.
Ausbeute: 93%;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 7,55 ppm (d, 1H), 7,40 ppm (m, 2H), 7,25 ppm (m, 3H), 6,90 ppm (m, 3H), 4,95 ppm (s, 2H), 4,00 ppm (s, 3H), 3,85 ppm (s, 3H).
Ausbeute: 93%;
¹H-NMR (in CDCl₃; TMS als interner Standard): 7,55 ppm (d, 1H), 7,40 ppm (m, 2H), 7,25 ppm (m, 3H), 6,90 ppm (m, 3H), 4,95 ppm (s, 2H), 4,00 ppm (s, 3H), 3,85 ppm (s, 3H).
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von 2-Phenoxymethylbenzoesäuren der allgemeinen
Formel IV
wobei die Variablen die folgende Bedeutung haben:
X, Y Substituenten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Halogen, C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy oder Trifluormethyl;
m eine ganze Zahl von 0 bis 4;
n eine ganze Zahl von 0 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß man
X, Y Substituenten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Halogen, C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy oder Trifluormethyl;
m eine ganze Zahl von 0 bis 4;
n eine ganze Zahl von 0 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) ein Phenol der allgemeinen Formel II in Gegenwart eines Verdünnungsmittels mittels Base in das Phenolat überführt,
- b) dieses mit einem Lacton der allgemeinen Formel III mischt,
- c) das Verdünnungsmittel abdestilliert und das Gemisch in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 250°C in der Schmelze umsetzt, und
- d) die noch flüssige Schmelze mit Wasser auflöst und ansäuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Verfahrensschritt
(a) bei Temperaturen zwischen 0 und 100°C vornimmt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Base ein Alkalimetallalkoholat verwendet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Base Natriummethylat verwendet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man
es auf die Herstellung von Verbindungen IV anwendet, in denen X
C₁-C₄-Alkyl, m 1 oder 2 und n 0 bedeutet.
Priority Applications (40)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4042283A DE4042283A1 (de) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | Verfahren zur herstellung von 2-phenoxymethylbenzoesaeuren |
AT96101038T ATE157643T1 (de) | 1990-12-31 | 1991-12-10 | Verfahren zur herstellung von 2- phenoxymethylbenzoesäuren |
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