DE4439003C1

DE4439003C1 - Benzylmagnesiumhalogenide enthaltende Synthesemittel und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE4439003C1
Application number: DE19944439003
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Rittmeyer; Dieter Hauk
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2014-11-02

Description

Die Erfindung betrifft Benzylmagnesiumhalogenide enthaltende Synthesemittel sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Benzylmagnesiumhalogenide sind unter dem Begriff Grignard-Reagenzien wohlbekannte Synthesehilfsmittel der präparativen organischen Chemie. Bisher wurden die Benzylmagnesiumhalogenide in etherischen Lösungsmitteln wie Diethylether oder Tetrahydrofuran (THF) hergestellt. Während Diethylether aufgrund seiner leichten Flüchtigkeit sowie seines niedrigen Flammpunktes nur ungern für technische Zwecke eingesetzt wird, ist die Herstellung der Benzylmagnesiumhalogenide in THF von einer unerwünschten Dimerisierung des Benzylrestes begleitet. Die Bildung der Diarylverbindung erhöht den Verbrauch von Magnesium und verschlechtert die Ausbeute. Aus dem Dokument EP-A-0 415 247 ist ein Verfahren zur Herstellung von Arylmethylmagnesiumhalogeniden in tert.-Butylethern bekannt, wobei vorzugsweise mindestens 2,5 Mol Magnesium je Mol Arylmethylhalogenid eingesetzt werden. Weiterhin ist aus dem Dokument WO 93/12121 bekannt, Arylmethylmagnesiumhalogenid in Methyl-tert.-butylether (MTBE) bei Reaktionstemperaturen oberhalb von 45°C herzustellen, wobei das Molverhältnis von Magnesium zu Arylmethylhalogenid 1 : 1 bis 2 : 1 beträgt. Die im MTBE hergestellten Arylmethylmagnesiumhalogenide weisen den Nachteil auf, daß die entstehenden Organomagnesiumverbindungen nur schlecht löslich sind und deshalb Suspensionen bilden.

Die Erfindung schlägt ein neues Benzylmagnesiumhalogenid enthaltendes Synthesemittel vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Benzylmagnesiumhalogenid in einem Lösungsmittel der allgemeinen Formel I

oder in einem ein entsprechendes Lösungsmittel enthaltenden Lösungsmittelgemisch vorliegt, wobei R¹ und R² unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Methyl- oder Ethylrest und R³ sowie R⁴ ein Methyl- und/oder Ethylrest sind.

Überraschenderweise erhält man das erfindungsgemäße Synthesemittel nach der Abtrennung des bei der Reaktion gebildeten unlöslichen Magnesiumhalogenids (MgX₂) als klare Lösung, die nur Spuren der als Nebenprodukt gebildeten Diarylverbindung enthält. Darüber hinaus hat sich das erfindungsgemäße Synthesemittel als kristallisationsstabiler gegenüber in THF-Lösungen hergestellten Benzylmagnesiumhalogeniden erwiesen. Dabei ist eine höhere Konzentration an aktiven Kohlenstoff-Magnesium-Bindungen in der Lösung erreichbar.

Vorteilhafterweise liegt das erfindungsgemäße Synthesemittel in einem Lösungsmittelgemisch aus einem Lösungsmittel gemäß der allgemeinen Formel I und einem aromatischen Lösungsmittel vor. Die Kosten für das Lösungsmittel können dadurch gesenkt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Diethoxymethan (DEM) als Lösungsmittel gemäß der allgemeinen Formel I, da Diethoxymethan im Gegensatz zu THF nicht wassermischbar ist und ein gutes Lösungsvermögen für viele organische Substanzen aufweist. Lösungsmittel- oder Produktverluste werden beim Einsatz des erfindungsgemäßen Synthesemittels reduziert und die Rückgewinnung des Lösungsmittels wird vereinfacht.

Die Phenylgruppe im erfindungsgemäßen benzylmagnesiumhalogenidhaltigen Synthesemittel kann bis zu drei der folgenden Substituenten tragen:

- Fluor, Chlor, Brom,
- C₁- bis C₈-Alkylgruppen,
- C₁- bis C₈-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom,
- C₁- bis C₆-Alkoxygruppen,
- C₁- bis C₆-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom,
- C₂- bis C₆-Alkenylgruppen,
- C₃- bis C₆-Cycloalkylgruppen,
- die Trimethylsilylgruppe und
- die Phenylgruppe und die Phenoxygruppe, die ihrerseits die vorgenannten Substituenten tragen können.

Beispiele für entsprechende Ausgangsverbindungen, denen im Hinblick auf ihre Verwendung für organische Synthesen auf den Gebieten der Pflanzenschutzmittel, der Arzneimittel und der Farbstoffe besondere Bedeutung zukommen, sind Benzylchlorid, 4-Chlorbenzylchlorid, 4-Fluorbenzylchlorid, 3-Brombenzylchlorid, 4-Methylbenzylchlorid, 4-Methoxybenzylchlorid, 2,5-Dimethylbenzylchlorid, 2-Chlormethylnaphthalin, 2-Chlormethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalin, Benzylbromid, 2-Chlorbenzylchlorid und 2-Methoxybenzylchlorid.

Beim erfindungsgemäßen Synthesemittel ist vorgesehen, daß Benzylmagnesiumhalogenid und Dibenzylmagnesium im Molverhältnis von 1 : 0 bis 0 : 1 in ihm enthalten sind. Der Anteil an aktiven Kohlenstoff-Magnesium-Bindungen ist, wie sowohl die Bestimmung der Aktivbase nach Watson/Eastham als auch die Bestimmung der Gesamtbase gezeigt hat, gegenüber Grignard-Lösungen in THF und Diethylether erhöht. Im erfindungsgemäßen Synthesemittel liegt nicht die für Grignard-Verbindungen typische Stöchiometrie gemäß der Formel R-Mg-X vor. Das Synthesemittel ist als Gemisch aus Benzylmagnesiumhalogenid und Dibenzylmagnesium aufzufassen, wobei das Molverhältnis der vorgenannten Verbindungen vom jeweiligen Substituenten am Phenylring, von der angestrebten Konzentration der Lösung und der Art des Halogens an der Methylengruppe abhängig ist. Der Chlorid-Gehalt der Lösungen kann dadurch erniedrigt sein. Das führt beim Anwender zu geringeren Abfallmengen nach dem Einsatz des erfindungsgemäßen Synthesemittels.

Das erfindungsgemäße Synthesemittel wird in der Weise hergestellt, daß

a) Magnesium in einem Lösungsmittel gemäß der allgemeinen Formel I oder in einem Lösungsmittelgemisch, welches ein Lösungsmittel gemäß der allgemeinen Formel I enthält, dispergiert und ein Benzylhalogenid zudosiert wird,
b) die Reaktionstemperatur im Bereich von -10 bis +100°C, vorzugsweise 0 bis +40°C, gehalten wird und
c) das bei der Reaktion gebildete und ausgefallene Magnesiumhalogenid abgetrennt wird.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

In einem Doppelmantelreaktor wurden 300 g Diethoxymethan und 29,5 g (1213 mmol) Magnesiumpulver unter Schutzgas vorgelegt. Der Suspension wurden unter Rühren innerhalb von 2 Stunden 73,3 g (603 mmol) Benzylchlorid zugesetzt. Die Reaktionstemperatur der exothermen Reaktion wurde durch Kühlung auf 20°C begrenzt. Zur Vervollständigung der Umsetzung wurde noch weitere 2 Stunden bei 20°C gerührt. Danach wurden der ausgefallene Feststoff und überschüssiges Magnesiumpulver durch Filtration abgetrennt. Das Filtrat wurde nach Hydrolyse analysiert. Es wurden ein Hydroxidgehalt von 1,66 mmol/g, ein Chloridgehalt von 0,52 mmol/g und ein Magnesiumgehalt von 1,09 mmol/g gefunden. Das Molverhältnis von Benzylmagnesium zu Dibenzylmagnesium betrug danach 1 : 1,1. Die Ausbeute (berechnet über die Gesamtbase) betrug 99%.

Beispiel 2

In analoger Weise wie im Beispiel 1 wurden 300 g Diethoxymethan und 19,2 g (789 mmol) Magnesiumpulver unter Schutzgas in einem Doppelmantelreaktor vorgelegt. Die Suspension wurde innerhalb von 2 Stunden mit 67,4 g (394 mmol) Benzylbromid unter Rühren versetzt. Die Reaktionstemperatur wurde durch Kühlung bei 20°C gehalten. Zur Vervollständigung der Umsetzung wurde noch weitere 2 Stunden bei 20°C gerührt. Im Gegensatz zur Umsetzung von substituierten Benzylchloriden fiel kein Feststoff aus. Die Reaktionsprodukte waren vollständig im Diethoxymethan gelöst. In der Reaktionslösung wurden nach Hydrolyse folgende Gehalte ermittelt: Hydroxidgehalt 0,97 mmol/g, Bromidgehalt 1,04 mmol/g, Magnesiumgehalt 1,00 mmol/g und die Aktivbase nach Watson/Eastham 0,90 mmol/g. Die über die Gesamtbase ermittelte Ausbeute betrug 95%.

Tabelle 1 enthält Angaben zu den mit weiteren Benzylverbindungen erhältlichen Ausbeuten im Vergleich zu Ausbeuten in nicht erfindungsgemäßen Lösungsmitteln.

Tabelle 2 enthält Angaben zur Abhängigkeit des Molverhältnisses von Benzylmagnesiumhalogenid zu Dibenzylmagnesiumverbindung in Abhängigkeit von der Art der Substituenten am Phenylring und der Gesamtbasenkonzentration.

Tabelle 2

Claims

1. Benzylmagnesiumhalogenide enthaltende Synthesemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Benzylmagnesiumhalogenide in einem Lösungsmittel der allgemeinen Formel I oder in einem ein entsprechendes Lösungsmittel enthaltenden Lösungsmittelgemisch vorliegen, wobei R und R² unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Methyl- oder Ethylrest und R³ sowie R⁴ ein Methyl- und/oder Ethylrest sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines Synthesemittels gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) Magnesium in einem Lösungsmittel gemäß der allgemeinen Formel I oder in einem Lösungsmittelgemisch, welches ein entsprechendes Lösungsmittel enthält, dispergiert und ein Benzylmagnesiumhalogenid zudosiert wird,
(b) Die Reaktionstemperatur im Bereich von -10 bis +100 °C, vorzugsweise 0 bis +40 °C, gehalten wird und
(c) das bei der Reaktion gebildete und ausgefallene Magnesiumhalogenid abgetrennt wird.