DE4433295A1

DE4433295A1 - Verfahren zur Herstellung von 2,2'-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1'-binaphthylen und neue Verbindungen aus dieser Stoffgruppe

Info

Publication number: DE4433295A1
Application number: DE4433295A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jerg Dr Kleiner; Dieter Dr Regnat; Horst Dr Roeschert
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1995-09-28
Also published as: US5767317A; DE59509499D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von 2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthylen sowie neue Verbindungen aus dieser Stoffgruppe.

2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthyl (Formel I) stellt ein wichtiges Vorprodukt für die Herstellung von 2,2′-Bis(diphenylphosphinomethyl)-1,1′- binaphthyl (Formel II), einem zweizähnigen Phosphin (Phosphan) dar, das als Ligand für Katalysatoren, beispielsweise bei der durch Metall komplexe katalysierten Kupplung von Halogenaromaten, Verwendung findet.

2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthyl läßt sich folgendermaßen herstellen. Man geht von der entsprechenden aromatischen Methylverbindung, nämlich von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl aus, bromiert die Methylgruppe mit N-Bromsuccinimid und erhält 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl (Formel III). Bei dieser in der Literatur mehrfach beschriebenen, in Anwesenheit eines Radikalbildners, jedoch ohne Einwirkung von Licht durchgeführten Umsetzung findet in der Regel Tetrachlormethan als Lösungsmittel Anwendung (M. E. Jung et al., Tetrahedron Lett. 29 (1988) 6199; H. J. Bestmann et al., Chem. Ber. 107 (1974) 2926; J.-P. Mazaleyrat, Chem. Commun. 1985, 317; T. Hayashi et al., J. Am. Chem. Soc. 110 (1988) 8153).

Wegen des vergleichsweise niedrigen Siedepunkts von Tetrachlormethan, der bei 76,5°C liegt, läßt sich eine Umsetzung bei höheren Temperaturen nur unter Druck durchführen, was einen erhöhten technischen Aufwand erfordert. Darüberhinaus liegt die nach diesem Verfahren erzielbare Ausbeute an 2,2′- Bis(brommethyl)-1,1′-binapthyl mit ca. 60% nicht sehr hoch.

Bei der Bromierung von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl entstehen neben dem gewünschten Wertprodukt (Formel III) im wesentlichen zwei Nebenprodukte, vermutlich 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl und 2-Dibrommethyl-2′- brommethyl-1,1′-binaphthyl.

Die Isolierung von 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in reiner Form gelingt zwar durch Kristallisation oder durch Säulenchromatographie, muß aber einerseits durch erhebliche Ausbeuteverluste oder im Falle der Säulenchromatographie durch einen sehr hohen technischen Aufwand erkauft werden.

Die nicht veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 93 116 788.6, die unter anderem auf nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 43 08 562.8 zurückgeht, beschreibt die Herstellung von 2,2′- Bis(brommethyl)-1,1 durch Umsetzung von 2,2′-Dimethyl-1,1′- binaphthyl mit N-Bromsuccinimid in Gegenwart von Benzoylperoxid, jedoch ohne Einwirkung von Licht, in Chlorbenzol. Nach Beendigung der Umsetzung wird das Lösungsmittel verdampft, der Rückstand in Ethylacetat aufgenommen und zunächst mit 10%iger Na₂SO₃-Lösung dann mit gesättigter Na₂CO₃-Lösung und abschließend mit gesättigter NaCl-Lösung gewaschen. Nach Trocknen und Umkristallisieren erhält man 65% Ausbeute. Dieses Verfahren erweist sich jedoch als aufwendig (Abdampfen des Lösungsmittels, Überführung des Rückstandes in ein anderes Lösungsmittel und dreifache Wäsche jeweils mit einer wäßrigen Natrium-Salz-Lösung), zudem läßt auch die Ausbeute noch zu wünschen übrig.

Die Bromierung von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl führt generell zu einem Produktgemisch, dessen Handhabung problematisch ist. Es zeigt sich nämlich, daß sogar die unter schonenden Bedingungen (Vakuum) durchgeführte Abtrennung des Lösungsmittels zu einem Gemisch führt, das thermisch instabil ist und sich bereits ab einer Temperatur von lediglich 50°C exotherm zu zersetzen beginnt.

Es ist aus Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band V/4, Seiten 333 und 334 bekannt, daß Aralkylbromide in reinem Zustand farblose, thermisch meist wenig beständige Substanzen sind und manche von ihnen selbst im Vakuum nicht unzersetzt destillierbar sind. Naphthylmethylbromide sind im allgemeinen weniger beständig als Benzylbromide.

Die Isolierung des bei der Bromierung gebildeten Rohproduktes ist aus diesem Grund mit einem erheblichen Gefahrenpotential behaftet, das insbesondere bei den in technischem Maßstab in großen Mengen gehandhabten Einsatzstoffen bzw. Rohstoffen ein unberechenbares Risiko darstellt.

Zur Herstellung von 2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthyl (Formel I) kann man mittels Arbusov-Reaktion reines 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′- binaphthyl - also kein Gemisch verschiedener bromierter Binaphthyle - mit Diphenylphosphinigsäure-methylester (Formel IV, wobei R für CH₃ und n für O steht) ohne Zusatz eines Lösungsmittels umsetzen. Wie aus JP 7 939 059 bzw. CA 91,91764 v hervorgeht, erhitzt man die beiden vorstehend genannten Komponenten im Verhältnis von 1 : 6,7 drei Stunden lang auf 130°C und erhält das gewünschte Wertprodukt (Formel I). Die Umsetzung gestaltet sich allerdings problematisch, da, wie aus Experiment 4 der JP 7 939 059 zu entnehmen ist, es bei 87°C zu einer explosionsartigen Reaktion kommt. Die erzielte Ausbeute beträgt lediglich 30%. Das Verfahren eignet sich weder im Hinblick auf die erforderliche Prozeßsicherheit noch im Hinblick auf die Ausbeute für ein technisches Verfahren.

Es besteht daher ein Bedarf, ein Verfahren zur Herstellung von 2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthylen zu entwickeln, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist, sich darüberhinaus einfach und sicher ausführen läßt und das gewünschte Wertprodukt in hoher Ausbeute und Reinheit zugänglich macht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von 2,2′- Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthylen. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein in einem Lösungsmittel durch Umsetzung von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit einem Bromierungsmittel hergestelltes, 2,2′- Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl und weitere bromierte Binaphthyle enthaltendes Reaktionsgemisch, gegebenenfalls nach Abtrennung von nichtumgesetztem Bromierungsmittel, umgesetztem Bromierungsmittel und/oder Lösungsmittel, mit einem Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel (IV) RO-P(Ph-(R′)_n)₂, worin R für einen Alkylrest mit 1 bis 5, insbesondere 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Ph für Phenyl, R′ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, CF₃, Fluor, Chlor oder Brom, insbesondere Methyl, CF₃ oder Fluor, und n für 0, 1 oder 2 steht bei 70 bis 180°C, gegebenenfalls in Anwesenheit eines weiteren Lösungsmittels, umsetzt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man bei der Herstellung des Reaktionsgemisches auf eine Isolierung des 2,2′- Bis(brommethyl-1,1′-binaphthyls (Formel III) verzichtet und auf diese Weise eine recht aufwendige Trennungsoperation, die zudem wegen der thermischen Instabilität des bei der Bromierung anfallenden Reaktionsproduktes ein Sicherheitsrisiko darstellt, einspart. Weiterhin kann - bei passender Wahl des Lösungsmittels - das in der Umsetzung verwendete Lösungsmittel in dem Reaktionsgemisch verbleiben. Es muß nicht aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden.

Es ist jedoch auch möglich, das ursprünglich in der Stufe der Bromierung verwendete Lösungsmittel, falls erforderlich, durch ein weiteres Lösungsmittel zu ersetzen und das ursprünglich verwendete Lösungsmittel ganz oder teilweise abzudestillieren. Auf diese Weise tauscht man zwar das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel gegen das weitere Lösungsmittel aus, kann aber dennoch eine recht aufwendige Trennungsoperation (Isolierung des 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′- binaphthyl) vermeiden.

Das Reaktionsgemisch enthält - unabhängig von der Art der Bromierung - die üblicherweise bei einer Bromierung anfallenden bromierten Verbindungen, nämlich neben dem Wertprodukt im wesentlichen vermutlich die beiden zuvor erwähnten bromierten Nebenprodukte sowie das Lösungsmittel. In der Regel fällt ein Reaktionsgemisch an, das 60 bis 85 insbesondere 65 bis 83 Mol-% 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1-binaphthyl und 40 bis 15, insbesondere 35 bis 17 Mol-% weitere bromierte Binaphthyle enthält, wobei das noch vorhandene Lösungsmittel nicht berücksichtigt wurde.

Auf das eine Nebenprodukt, vermutlich 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl, entfallen 1 bis 20, insbesondere 3 bis 18 Mol-% und auf das andere Nebenprodukt, vermutlich 2-Dibrommethyl-2′-brommethyl-1,1′-binaphthyl, 3 bis 20, insbesondere 5 bis 17 Mol-%. Die Art der Bromierung beeinflußt auch bis zu einem gewissen Grad sowohl die Menge der gebildeten bromierten Binaphthyle als auch das Verhältnis, in dem die beiden zuvor genannten Nebenprodukte gebildet werden.

Im allgemeinen spielt die verwendete Menge Lösungsmittel keine große Rolle. Sie sollte jedoch ausreichend bemessen sein. Im allgemeinen genügt es, 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und das Lösungsmittel im Gewichtsverhältnis 1 : (3 bis 40), insbesondere 1 : (4 bis 20), bevorzugt 1 : (5 bis 15) zu verwenden.

Generell lassen sich Lösungsmittel, die unter den Reaktionsbedingungen der Bromierung inert sind, verwenden. Man kann ein einfach oder mehrfach chloriertes Benzol, einen einfach oder mehrfach chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff, einen Ester einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und eines Alkylalkohols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Mischungen derselben als Lösungsmittel einsetzen. Beispiele hierfür sind Chloroform, Dichlormethan, Tetrachlormethan, Chlorbenzol, ortho-, meta- und para-Dichlorbenzol, Ameisensäuremethylester, Ameisensäureethylester, Essigsäuremethylester, Essigsäureethylester, Essigsäurepropylester, Propionsäuremethylester, Propionsäureethylester und Propionsäurepropylester. Als Lösungsmittel eignet sich gut Chlorbenzol oder Dichlorbenzol oder eine beliebige Mischung dieser Solventien. Besonders geeignet ist Chlorbenzol.

In einigen Fällen lassen sich auch Ester der vorstehend genannten Art, insbesondere Methylester und Ethylester aliphatischer Carbonsäuren mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen mit gutem Erfolg einsetzen.

Bei der Herstellung des Reaktionsgemisches kann man die Bromierung unter Einwirkung von Licht einer Wellenlänge von 10^-5 bis 10^-8 m, insbesondere 10^-6 bis 2×10^-7 durchführen. Hierbei ist es üblich, daß man die Umsetzung von 2,2′- Dimethyl-1,1′-binaphthyl bei -10 bis 75°C ablaufen läßt. In einer Vielzahl von Fällen erweist es sich als ausreichend, 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit dem Bromierungsmittel bei -5 bis 50, insbesondere 0 bis 40°C umzusetzen.

Für die Bromierung kann man als Lichtquelle einen üblichen UV-Strahler, beispielsweise eine Tageslichtlampe, eine dotierte oder undotierte Quecksilberdampflampe oder Niederdruckquecksilberdampflampe verwenden. Andererseits kann man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und das Bromierungsmittel in Abwesenheit von Licht, jedoch in Anwesenheit eines Radikalbildners bei 25 bis 150, insbesondere 40 bis 135°C umsetzen.

Man kann die Bromierung mit einem üblichen Bromierungsmittel, beispielsweise Brom, N-Bromsuccinimid, 1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin, Brommel drumsäure durchführen.

Es hat sich als günstig erwiesen, 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit N-Bromsuccinimid als Bromierungsmittel umzusetzen. Man setzt üblicherweise 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und N-Bromsuccinimid im Molverhältnis 1 : (1,5 bis 2,5), insbesondere 1 : (1,8 bis 2,3), bevorzugt 1 : (1,9 bis 2,2) ein.

Im Verlauf der Bromierung entsteht aus N-Bromsuccinimid das Succinimid, das, gegebenenfalls nach Abkühlen der das Reaktionsprodukt enthaltenden Lösung, durch Filtration abgetrennt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das gebildete Succinimid durch Extraktion mit Wasser abzutrennen. Üblicherweise setzt man hierfür 10 bis 100 Gew.-% Wasser, bezogen auf Reaktionsgemisch, ein.

Eine besonders einfache und zugleich wirksame Methode, Succinimid zu entfernen, besteht darin, das gebildete Succinimid in einem ersten Schritt durch Filtration und in einem zweiten Schritt durch Extraktion mit Wasser aus dem Reaktionsgemisch abzutrennen. Hierbei setzt man vergleichsweise wenig Wasser ein und erhält auch dementsprechend wenig Abwasser.

Die unter Einfluß von Licht durchgeführte Bromierung liefert das gewünschte Wertprodukt in einer Ausbeute von etwa 80%. Daneben entstehen üblicherweise 1 bis 6% eines bromierten Stoffes, vermutlich 2-Brommethyl-2′- methyl-1,1′-binaphthyl, und 7 bis 13% eines weiteren Nebenproduktes, vermutlich 2-Dibrommethyl-2′-brommethyl-1,1′-binaphthyl.

Das entsprechende, in die Arbusov-Reaktion eingesetzte Reaktionsgemisch (A) enthält neben geringen Mengen nicht näher identifizierter Stoffe vermutlich die vorstehend genannten Bromverbindungen gelöst im Lösungsmittel, beispielsweise in Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol, insbesondere in Chlorbenzol.

Anstelle des unter Einwirkung von Licht hergestellten Reaktionsgemisches (A) läßt sich auch ein Reaktionsgemisch (B), das beispielsweise durch Umsetzung von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit N-Bromsuccinimid in Anwesenheit eines Lösungsmittel unter Einwirkung eines Radikalbildners (Radikalstarter) und durch nachfolgende Abtrennung von Succinimid erhältlich ist, mit gutem Erfolg in die Arbusov-Reaktion (Umsetzung mit dem Diphenylphosphinigsäurealkylester) einsetzen. Man kann ein solches Reaktionsgemisch (B) herstellen, indem man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit N-Bromsuccinimid, beispielsweise im Molverhältnis 1 : (1,5 bis 2,5), insbesondere 1 : (1,8 bis 2,3), bevorzugt 1 : (1,9 bis 2,2) bei erhöhter Temperatur, üblicherweise bei Temperaturen von 25 bis 150, insbesondere 40 bis 135°C, unter Einwirkung eines Radikalstarters in Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol umsetzt, gebildetes Succinimid abtrennt, ohne jedoch das als Lösungsmittel verwendete Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol abzutrennen.

Als Radikalstarter eignen sich die üblichen Radikalbildner z. B. organische Peroxide, Hydroperoxide, Azo-bis-isobutyronitril.

Die unter Einwirkung des Radikalstarters durchgeführte Bromierung liefert das gewünschte Wertprodukt in einer Ausbeute von etwa 63 bis 67%. Daneben entstehen in der Regel 10 bis 20% eines bromierten Produktes, vermutlich 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl und 8 bis 15% eines weiteren Nebenproduktes, vermutlich 2-Dibrommethyl-2-brommethyl-1,1′-binaphthyl. Das in die Arbusov-Reaktion eingesetzte Reaktionsgemisch (B) enthält neben geringen Mengen nicht näher identifizierter Stoffe vermutlich die vorstehend genannten Bromverbindungen gelöst in Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol, insbesondere Chlorbenzol.

Man trennt aus dem Bromierungsgemisch gegebenenfalls nach Abkühlen, das aus dem N-Bromsuccinimid gebildete Succinimid durch Filtration ab. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man die nachfolgende Abtrennung von Succinimid durch Extraktion mit Wasser durchführt.

Eine besonders einfache und wirksame Variante besteht darin, daß man die Abtrennung von Succinimid aus dem Bromierungsgemisch in einem ersten Schritt durch Filtration und in einem zweiten Schritt durch Extraktion mit Wasser durchführt.

Nichtumgesetzten Radikalbildner kann man, beispielsweise durch Wäsche mit einer wäßrigen Na₂SO₃-Lösung, entfernen.

Man erhält auf die vorstehend beschriebene Weise das Reaktionsgemisch (B).

Zur Durchführung der Arbusov-Reaktion setzt man das Reaktionsgemisch, beispielsweise das Reaktionsgemisch (A) oder das Reaktionsgemisch (B), mit einem Diphenylphosphinigsäurealkylester (Formel IV), wie zuvor bereits erwähnt, bei 70 bis 180°C um. In einer Vielzahl von Fällen genügt es die Umsetzung bei 100 bis 170, insbesondere 120 bis 160°C durchzuführen. Die Umsetzung verläuft nach folgender Gleichung:

Üblicherweise setzt man als Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel (IV) einen Diphenylphosphinigsäure(C₁-C₅)alkylester oder Mischungen dieser Ester ein. Geeignet als Diphenylphosphinigsäurealkylester sind, ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, Diphenylphosphinigsäuremethylester, Diphenylphosphinigsäureethylester, Diphenylphosphinigsäureisopropylester, Diphenylphosphinigsäure-n-propylester, Bis-(3-fluorphenyl) phosphinigsäureethylester, Bis-(4-fluorphenyl)phosphinigsäurethylester, Bis-(2- methylphenyl)phosphinigsäureethylester und/oder Bis-(3-trifluormethylphenyl) phosphinigsäureethylester.

Im allgemeinen setzt man den Diphenylphosphinigsäurealkylester, bezogen auf das 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl, im Molverhältnis (1,8 bis 4) : 1, insbesondere (1,9 bis 3) : 1, bevorzugt (2 bis 2,5) : 1 ein. Man kann jedoch den Diphenyl phosphinigsäurealkylester (Formel IV), bezogen auf eingesetztes 2,2′-Dimethyl- 1,1′-binaphthyl, für eine Vielzahl von Fällen in stöchiometrischem Verhältnis oder in geringem Überschuß einsetzen.

Bevor man das aus der Stufe der Bromierung resultierende Reaktionsgemisch in die nachfolgende Arbusov-Reaktion (Umsetzung mit dem Diphenylphosphinig säurealkylester) einsetzt, empfiehlt es sich, wie zuvor erwähnt, in einer Reihe von Fällen, das nichtumgesetzte Bromierungsmittel und/oder das umgesetzte Bromierungsmittel und/oder das in der Stufe der Bromierung verwendete Lösungsmittel abzutrennen.

Nichtumgesetztes Bromierungsmittel, beispielsweise Brom, läßt sich durch Verdampfen entfernen, umgesetztes Bromierungsmittel, beispielsweise Succinimid, durch Filtration und Extraktion. Das in der Stufe der Bromierung verwendete Lösungsmittel wird durch ein weiteres Lösungsmittel, das höher als das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel siedet, ersetzt. Man setzt das weitere Lösungsmittel vor der Umsetzung oder während der Umsetzung oder nach der Umsetzung des Reaktionsgemisches mit dem Diphenyl phosphinigsäurealkylester zu und destilliert anschließend das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel ab. Diese Abtrennung des ursprünglichen Lösungsmittels kann vor der Arbusov-Reaktion oder auch während der Arbusov- Reaktion oder nach der Arbusov-Reaktion erfolgen. Verwendet man ein gegenüber der Arbusov-Reaktion inertes Lösungsmittel als ursprüngliches Lösungsmittel, so kann man die Abtrennung während der Arbusov-Reaktion durchführen oder auch auf die Abtrennung verzichten. Derartige Lösungsmittel sind beispielsweise Chlorbenzol, Dichlorbenzol und Gemische derselben, bei deren Gebrauch eine Abtrennung nicht unbedingt erforderlich ist. Lösungsmittel, die gegenüber der Arbusov-Reaktion nicht inert sind, sind vor Durchführung der Arbusov-Reaktion zu entfernen. Derartige Lösungsmittel sind beispielsweise einfach oder mehrfach chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe.

Als weiteres Lösungsmittel eignen sich generell höher als das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel siedende Lösungsmittel, die unter den Bedingungen der Arbusov-Reaktion inert sind. Hierunter fallen aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Gemische dieser Xylole, Ethylbenzol und/oder Mesitylen und hochsiedende aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Petrolether mit einem Siedepunkt < 100°C, Decalin, Ligroin und/oder Isooctan.

Die Arbusov-Reaktion läßt sich somit in Anwesenheit oder Abwesenheit eines weiteren Lösungsmittels durchführen.

Es hat sich in einigen Fällen als vorteilhaft erwiesen, das weitere, unpolare Lösungsmittel, das höher als das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel siedet, während der Arbusov-Reaktion (Umsetzung mit dem Diphenylphosphinig säurealkylester) zuzusetzen und gleichzeitig das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel, beispielsweise Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol abzudestillieren. Als Lösungsmittel sind hierfür beispielsweise höher als Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol siedende aromatische Verbindungen, beispielsweise o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Gemische dieser Xylole und/oder Mesitylen, geeignet. Dadurch läßt sich die Ausbeute an isoliertem 2,2′-Bis- (diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthyl nochmals etwas steigern.

Es ist als überraschend anzusehen, daß generell die bromierten Binaphthyle, beispielsweise die sowohl in der Reaktionsmischung (A) als auch in der Reaktionsmischung (B) enthaltenen bromierten Nebenprodukte, zu keiner Störung in der Arbusov-Reaktion führen und auch die Qualität des gewünschten Endproduktes (Formel I) nicht beeinträchtigen. Ferner war nicht zu erwarten, daß die Verwendung eines Lösungsmittels, beispielsweise der Gebrauch von Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol in der Arbusov-Reaktion zu einer signifikanten Steigerung der Ausbeute führt. Während das Verfahren der JP 7 939 059 eine Ausbeute von lediglich 30% ergibt, liefert das erfindungsgemäße Verfahren eine Ausbeute von 90 bis 95% an gewünschtem Wertprodukt, jeweils bezogen auf 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl. Zudem wird auch die Gefahr eines explosionsartigen Verlaufs der Umsetzung vermieden.

Zur Durchführung der Arbusov-Reaktion legt man üblicherweise das Reaktionsgemisch, beispielsweise Reaktionsgemisch (A) oder das Reaktionsgemisch (B) oder Mischungen der beiden Reaktionsgemische, vor und erwärmt auf die vorgegebene Temperatur. Es ist vorteilhaft, eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes des verwendeten Lösungsmittels zu wählen. Nach Erreichen der Reaktionstemperatur tropft man den Diphenylphosphinigsäurealkylester langsam zu der vorgelegten Reaktionslösung zu. Infolge der ablaufenden Umsetzung bildet sich Alkylbromid, das kontinuierlich aus dem Reaktionsprodukt abdestilliert wird. Falls gewünscht, kann man nach Beendigung der Zugabe des Diphenylphosphinigsäurealkylesters auch einige Zeit am Rückfluß kochen, um die Umsetzung zu vervollständigen.

Beabsichtigt man, das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel während der Arbusov-Reaktion zu entfernen, so wählt man eine Temperatur oberhalb der Siedetemperatur des ursprünglichen Lösungsmittels, aber unterhalb der zugesetzten weiteren Lösungsmittel. Auf diese Weise destilliert sowohl das Alkylbromid als auch das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel ab.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht durch Umsetzung von 2,2′- Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl der Formel (III) mit dem entsprechenden Diphenylphosphinigsäureester der Formel IV die neuen Verbindungen der Formel (Ia)

worin R′ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, CF₃, Fluor, Chlor oder Brom, insbesondere für Methyl, CF₃ oder Fluor, und n für 1 oder 2 steht, auf überraschend einfache Weise zugänglich.

Als neue Verbindungen, die hierunter fallen, sind besonders
2,2′-Bis-[bis(3-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl,
2,2′-Bis-[bis(4-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl,
2,2′-Bis-[bis(2-methylphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl und
2,2′-Bis-[bis(3-trifluormethyl)phenylphosphinylmethyl]-1,1′-binaphth-yl
zu erwähnen.

Die nachfolgenden Beispiele belegen die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Experimenteller Teil Beispiel 1 Herstellung unter Verwendung eines Reaktionsgemisches A

In einem 4 l-Glaskolben werden unter Feuchtigkeitsausschluß 282,4 g (1,0 mol) 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und 373,8 g (2,1 mol) N-Bromsuccinimid in 1,7 l Chlorbenzol suspendiert und 8 Stunden bei 5 bis 10°C mit einer UV- Tauchlampe belichtet. Man filtriert das ausgefallene Succinimid ab, extrahiert zweimal mit je 200 ml Wasser, trocknet mit Natriumsulfat und filtriert. Das Filtrat (Reaktionsgemisch A)* wird in einen 4 l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter Rückflußkühler und Innenthermometer überführt und auf 125°C erwärmt. Danach tropft man 460,5 g (2,0 mol) Diphenylphosphinig säureethylester langsam zu, wobei Ethylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem Chlorbenzol und trocknet i. Vak. Man erhält 512 g (Reinheit: < 99%) 2,2′-Bis-(diphenylphosphinylmethyl)- 1,1′-binaphthyl als farblose Kristalle mit Schmp. 287 bis 289°C, entsprechend 75% Gesamtausbeute bezogen auf eingesetztes 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl.
* Zusammensetzung nach GC-Analyse (in Mol%) ohne Lösungsmittel:
80% 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl
2% 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl
13% 2-Dibrommethyl-2′-brommethyl-1,1′-binaphthyl.

Beispiel 2 Herstellung unter Verwendung eines Reaktionsgemisches A

In einem 4 l-Glaskolben werden unter Feuchtigkeitsausschluß 282,4 g (1,0 mol) 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und 373,8 g (2,1 mol) N-Bromsuccinimid in 1,7 I Chlorbenzol suspendiert und 8 Stunden bei 5 bis 10°C mit einer UV- Tauchlampe belichtet. Man filtriert das ausgefallene Succinimid ab, extrahiert zweimal mit je 200 ml Wasser, trocknet mit Natriumsulfat und filtriert. Das Filtrat (Reaktionsgemisch A) wird in einen 4 l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter Rückflußkühler und Innenthermometer überführt und auf 125°C erwärmt. Danach tropft man 488,6 g (2,0 mol) Diphenylphosphinigsäure propylester langsam zu, wobei n-Propylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem Chlorbenzol und trocknet im Vakuum. Man erhält 502,5 g 2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′- binaphthyl (Reinheit < 99%) als farblose Kristalle mit Schmp. 287 bis 289 °C, entsprechend 73,5% Gesamtausbeute, bezogen auf eingesetztes 2,2′- Dimethyl-1,1′-binaphthyl.
* Zusammensetzung nach GC-Analyse (in Mol%) ohne Lösungsmittel
68% 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl
15% 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl
13% 2-Dibrommethyl-2′-brommethyl-1,1′-binaphthyl

Beispiel 3 Herstellung unter Verwendung eines Reaktionsgemisches B

In einem 4 l-Glaskolben werden unter Feuchtigkeitsausschluß 282,4 g (1,0 mol) 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl, 373,8 g (2,1 mol) N-Bromsuccinimid und 500 mg Benzoylperoxid in 1,7 l Chlorbenzol suspendiert und 3,5 Stunden bei Siedetemperatur gerührt. Man filtriert das ausgefallene Succinimid ab, extrahiert zweimal mit je 200 ml Wasser und einmal mit 100 ml Na₂SO₃ Lösung, trocknet mit Natriumsulfat und filtriert. Das Filtrat (Reaktionsgemisch B)* wird in einen 4 l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Rückflußkühler und Innenthermometer überführt und auf 125°C erwärmt. Danach tropft man 460,5 g (2.0 mol) Diphenylphosphinig-säureethylester langsam zu, wobei Ethylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem Chlorbenzol und trocknet im Vakuum. Man erhält 443,8 g (Reinheit < 99%) 2,2′-Bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1′-binaphthyl als farblose Kristalle mit Schmp. 287 bis 289°C, entsprechend 65% Gesamtausbeute, bezogen auf eingesetztes 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl.
* Zusammensetzung nach GC-Analyse (in Mol%) ohne Lösungsmittel
68% 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl
15% 2-Brommethyl-2′-methyl-1,1′-binaphthyl
13% 2-Dibrommethyl-2′-brommethyl-1,1′-binaphthyl.

Beispiel 4 2,2′-Bis-[bis(3-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl

Unter Rühren und Stickstoff tropft man 8,8 g (33 mmol) Bis-(3- fluorphenyl)phosphinigsäureethylester langsam zu einer auf 120°C erhitzten Lösung von 7,27 g (16,6 mmol) 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in 40 ml o-Xylol, wobei Ethylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem o-Xylol und trocknet i. Vak. Man erhält 11,5 g (91%) farblose Kristalle mit Schmp. 280-284°C.
³¹P-NMR: δ (CDCl₃) = 27,3 ppm

Beispiel 5 2,2′-Bis-[bis(4-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl

Unter Rühren und Stickstoff werden zu einer auf 135°C erwärmten Lösung von 8,80 g (0,02 mol) 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in 40 ml o-Xylol 10,70 g (0,04 mol) Bis(4-fluorphenyl)phosphinigsäureethylester getropft. Nach dem Ende der Zugabe wird noch 1,5 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden die ausgefallenen Kristalle abgesaugt und mit Xylol gewaschen. Man erhält 14,1 g (94%) farblose Kristalle mit Schmp. 211-214°C.
³¹P-NMR: δ (CDCl₃) = 28,2 ppm

Beispiel 6 2,2′-Bis-[bis(2-methylphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl

Unter Rühren und Stickstoff tropft man 21,5 g (83 mmol) Bis-(2- methylphenyl)phosphinigsäureethylester langsam zu einer auf 120°C erhitzten Lösung von 18,4 g (42 mmol) 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in 100 ml o-Xylol, wobei Ethylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem o-Xylol und trocknet i. Vak. Man erhält 25,1 g (81%) farblose Kristalle mit Schmp. 231-234°C.
³¹P-NMR: δ (CDCl₃) = 30,5 ppm

Beispiel 7 2,2′-Bis-[bis-(3-trifluormethylphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binapht-hyl

Unter Rühren und Stickstoff tropft man 20,1 g (55 mmol) Bis-(3- trifluormethylphenyl)phosphinigsäureethylester langsam zu einer auf 120°C erhitzten Lösung von 11,0 g (25 mmol) 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in 80 ml o-Xylol, wobei Ethylbromid abdestilliert. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem o-Xylol und trocknet i. Vak. Man erhält 16,1 g (68%) farblose Kristalle.
³¹P-NMR: δ (CDCl₃) = 27,1 ppm

Beispiel 8 (Arbusov in Ethylacetat)

Unter Rühren und Stickstoff tropft man 88,5 g (385 mmol) Diphenylphosphinigsäureethylester langsam zu einer auf 78°C erhitzten Lösung von 77,0 g (175 mmol) 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′-binaphthyl in 400 ml Ethylacetat und destilliert gleichzeitig Ethylbromid über eine 80 cm- Vigreuxkolonne ab. Nach dem Ende der Zugabe erhitzt man noch zwei Stunden zum Rückfluß und kühlt dann auf 0°C ab. Man filtriert den Feststoff ab, wäscht mit kaltem Ethylacetat und trocknet i. Vak. Man erhält 85,0 g (71%) farblose Kristalle mit Schmp. 287-289°C.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 2,2′-Bis(diphenylphosphinomethyl)-1,1′- binaphthylen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein in einem Lösungsmittel durch Umsetzung von 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit einem Bromierungsmittel hergestelltes, 2,2′-Bis(brommethyl)-1,1′- binaphthyl und weitere bromierte Binaphthyle enthaltendes Reaktionsgemisch, gegebenenfalls nach Abtrennung von nichtumgesetztem Bromierungs-mittel, umgesetztem Bromierungsmittel und/oder Lösungsmittel, mit einem Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel RO-P(Ph-(R′)_n)₂, worin R für einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Ph für Phenyl, R′ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, CF₃, Fluor, Chlor oder Brom und n für 0, 1 oder 2 steht bei 70 bis 180°C, gegebenenfalls in Anwesenheit eines weiteren Lösungsmittels, umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,2′- Dimethyl-1,1-binaphthyl und das Lösungsmittel im Gewichtsverhältnis 1 : (3 bis 40), insbesondere 1 : (4 bis 20), bevorzugt 1 : (5 bis 15) einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel ein einfach oder mehrfach chloriertes Benzol, einen einfach oder mehrfach chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff, einen Ester einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und eines aliphatischen Alkohols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Mischungen derselben einsetzt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Chlorbenzol oder Dichlorbenzol einsetzt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel eine Mischung aus Chlorbenzol und Dichlorbenzol einsetzt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und das Bromierungsmittel unter Einwirkung von Licht einer Wellenlänge von 10^-5 bis 10^-8 m bei -10 bis 75, insbesondere -5 bis +50, bevorzugt 0 bis 40°C umsetzt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und das Bromierungsmittel unter Einwirkung eines Radikalbildners bei 25 bis 150, insbesondere 40 bis 135°C umsetzt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl mit N-Bromsuccinimid als Bromierungsmittel umsetzt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl und N-Bromsuccinimid im Molverhältnis 1 : (1,5 bis 2,5), insbesondere 1 : (1,8 bis 2,3), bevorzugt 1 : (1,9 bis 2,2) einsetzt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Bromierung das als umgesetztes Bromierungsmittel gebildete Succinimid abtrennt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Succinimid, gegebenenfalls nach Abkühlen, durch Filtration abtrennt.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man Succinimid durch Extraktion mit Wasser abtrennt.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man Succinimid in einem ersten Schritt durch Filtration und in einem zweiten Schritt durch Extraktion mit Wasser abtrennt.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsgemisch mit dem Diphenyl phosphinigsäurealkylester der Formel RO-P(Ph-(R′)_n)₂ bei 100 bis 170, insbesondere 120 bis 160°C umsetzt.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man den Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel RO-P(Ph-(R′)_n)₂, bezogen auf eingesetztes 2,2-Dimethyl-1,1′- binaphthyl, im Molverhältnis (1,8 bis 4) : 1, insbesondere (1,9 bis 3) : 1, bevorzugt (2 bis 2,5) : 1 einsetzt.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel RO-P(Ph-(R′)_n)₂ einen Diphenylphosphinigsäure(C₁-C₅)alkylester oder Mischungen dieser Ester einsetzt.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diphenylphosphinigsäurealkylester der Formel RO-P(Ph-(R′)_n)₂ den Diphenylphosphinigsäuremethylester, Diphenylphosphinigsäureethylester, Diphenylphosphinigsäure isopropylester, Diphenylphosphinigsäure-n-propylester, Bis-(3- fluorphenyl)phosphinigsäureethylester, Bis-(4-fluorphenyl)phosphinigsäure ethylester, Bis-(2-methylphenyl)phosphinigsäureethylester und/oder Bis-(3- trifluormethylphenyl)phosphinigsäureethylester) einsetzt.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Umsetzung oder während der Umsetzung oder nach der Umsetzung des Reaktionsgemisches mit dem Diphenylphosphinig-säurealkylester ein weiteres Lösungsmittel, das höher als das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel siedet, zusetzt und das ursprünglich eingesetzte Lösungsmittel abdestilliert.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Umsetzung des Reaktionsgemisches mit dem Diphenylphosphinigsäurealkylester als weiteres Lösungsmittel o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Gemische dieser Xylole und/oder Mesitylen zusetzt und Chlorbenzol und/oder Dichlorbenzol als ursprünglich eingesetztes Lösungsmittel abdestilliert.

20. Verbindungen der Formel worin R′ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, CF₃, Fluor, Chlor oder Brom und n für 1 oder 2 steht.

21. Verbindungen der Formel worin R für Methyl, CF₃ oder Fluor und n für 1 oder 2 steht.

22. Die Verbindungen 2,2′-Bis-[bis(3-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1- binaphthyl, 2,2′-Bis-[bis(4-fluorphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl, 2,2′-Bis-[bis(2-methylphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphthyl und 2,2′-Bis-[bis(3-trifluormethylphenyl)phosphinylmethyl]-1,1′-binaphth-yl.