DE60310764T2 - Verfahren zur herstellung substituierter,halogenierter aniline - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von substituierten halogenierten Anilinen aus substituierten halogenierten 1-Chlorbenzolen, insbesondere substituierten Fluoranilinen aus substituierten 1-Chlorfluorbenzolen.
- Beispielsweise wird 3,5-Difluoranilin bei der Synthese von wichtigen Agrochemikalien wie Diflufenzopyr verwendet. Die gegenwäritg zur Verfügung stehenden Synthesemethoden für 3,5-Difluoranilin sind kostenaufwendig und korrosiv. Bei einer Synthese wird das teure 2,4-Difluoranilin als Ausgangsstoff verwendet. Andere Synthesemethoden sind ebenfalls kostspielig, da sie entweder die Verwendung teurer Reagenzien erfordern oder niedrige Ausbeuten liefern. Daher besteht Bedarf an einem wirtschaftlicheren kommerziellen Verfahren zur Herstellung dieses Zwischenprodukts.
- In der WO-A-0069805 wird die Hydrierung eines substituierten Phenylhydrazins in Gegenwart von Raney-Nickel beschrieben.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von substituierten halogenierten Anilinen aus substituierten halogenierten Chlorbenzolen, insbesondere substituierten Fluoranilinen aus substituierten 1-Chlorfluorbenzolen in hoher Ausbeute. Die Herstellung der substituierten halogenierten Aniline erfolgt durch selektive Reaktion des Chlors des substituierten halogenierten 1-Chlorbenzols mit einem Imin in Gegenwart eines Übergangsmetallkatalysatorkomplexes unter Bildung eines N-Arylimins, welches dann gegebenenfalls nach Isolierung in das entsprechende primäre Amin umgewandelt wird.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch die in Schema I dargestellte verallgemeinerte Reaktion wiedergegeben werden. Schema I
- (a) Übergangsmetallkatalysatorkomplex, Base, Wärme
- (b) H+ worin R1 für Halogen, C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C1-C6-Alkoxy, C3-C6-Cycloalkyl, C3-C6-Cycloalkyl-C1-C6-alkyl oder Aryl steht; R2 und R3 für Aryl stehen; Hal für Fluor oder Chlor steht; m für 1 oder 2 steht; und n für 1 oder 2 steht.
- Geeignete Übergangsmetallkatalysatoren sind u.a. lösliche oder unlösliche Komplexe von Platin, Palladium und Nickel. Nickel und Palladium sind besonders bevorzugt, und Palladium ist ganz besonders bevorzugt. Das Metallzentrum von Palladiumkatalysatoren befindet sich vorzugsweise im nullwertigen Zustand oder ist zu Metall (0) reduzierbar. Geeignete lösliche Palladiumkomplexe sind u.a. Tris(dibenzylidenaceton)dipalladium [Pd2(dba)3], Bis(dibenzylidenaceton)dipalladium [Pd(dba)2] und Palladiumacetat.
- Katalysatorkomplexe können Chelatliganden enthalten, wie Alkyl- und Arylderivate von Phosphinen und Bisphosphinen, Aminen, Arsinen und Hybriden davon einschließlich von Hybriden von Phosphinen mit Aminen. Bei den Phosphinen kann es sich um einzähnige Phosphinliganden, wie Trimethylphosphin, Triethylphosphin, Tri propylphosphin, Triisopropylphosphin, Tributylphosphin, Tricyclohexylphosphin, Trimethylphosphit, Trethylphosphit, Tripropylphosphit, Triisopropylphosphit; Tributylphosphit und Tricyclohexylphosphit, insbesondere Triphenylphosphin, Tri(o-tolyl)phosphin, Triisopropylphosphin oder Tricyclohexylphosphin; oder einen zweizähnigen Phosphinliganden, wie 2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl (BINAP), 1,2-Bis(dimethylphosphino)ethan, 1,2-Bis(diethylphosphino)ethan, 1,2-Bis(dipropylphosphino)ethan, 4,5-Bis(diphenylphosphino)-9,9-dimethylxanthen (xant-phos), 1,1'-Bis-(diphenylphosphino)ferrocen (dppf), Bis (2-(diphenylphosphino)phenyl)ether [DPE-phos], 1,2-Bis(diisopropylphosphino)ethan, 1,2-Bis-(dibutylphosphino)ethan, 1,2-Bis(dicyclohexylphosphino)ethan, 1,3-Bis(diisopropylphosphino)propane, 1,3-Bis(dicyclohexylphosphino)propan, 1,4-Bis(diisopropylphosphino)butan, 1,4-Bis-(dicyclohexylphosphino)butan, 1,4-Bis(diphenylphosphino)butan (bppb) und 2,4-Bis(dicyclohexylphosphino)pentan, handeln. Der Übergangsmetallkatalysator kann auch Liganden mit Lewis-basischen Stickstoffatomen enthalten, z.B. 1,10-Phenanthrolin und dergleichen. Bevorzugt sind 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocen (dppf) und 1,4-Bis(diphenylphosphino)butan (bppb).
- Geeignete Basen werden aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden, Carbonaten, Hydrogencarbonaten, Hydroxiden, Amiden, Aminen, Phosphaten und Fluoriden ausgewählt. Insbesondere wird die Base unter einem Alkoxid, wie Natrium-tert.-butoxid, Kalium-tert.-butoxid oder Natriummethoxid, einem Alkalimetallamid, wie Natriumamid, Lithiumdiisopropylamid oder einem Alkalimetallbis(trialkylsilyl)amid, wie Lithiumbis(trimethylsilyl)amid oder Natriumbis(trimethylsilyl)amid, einem tertiären Amin, wie Triethylamin, Trimethylamin, N,N-Dimethylaminopyridin, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]nonen-5 (DBN), 1,5-Diazabicyclo[5.4.0]undecen-5 (DBU), sowie einem Alkali- oder Erdalkalicarbonat, -hydrogencarbonat oder -hydroxid, wie Natrium-, Magnesium-, Calcium-, Barium-, Kalium- oder Caesiumcarbonat, -hydroxid oder -hydrogencarbonat, ausgewählt. Bevorzugt ist Natriumtert.-butoxid.
- Bei der zur Spaltung des Imins verwendeten Säure handelt es sich vorzugsweise um eine wäßrige anorganische Säure, wie Salzsäure oder Schwefelsäure.
- Alternativ dazu führt man die Umsetzung zur Spaltung des N-Arylimins zu dem gewünschten Anilin nach anderen an sich bekannten Methoden durch.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform steht der Rest R1 der substituierten halogenierten Aniline für Halogen, wie Fluor oder Chlor, C1-C6-Alkyl, wie Methyl oder Ethyl, oder C2-C6-Alkenyl, wie Vinyl oder Allyl; insbesondere steht R1 für Halogen, wie Fluor oder Chlor, C1-C6-Alkyl, wie Methyl; vorzugsweise steht R1 für Fluor, Chlor oder Methyl.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform stehen die Reste R2 und R3 der substituierten halogenierten Aniline für Phenyl oder Naphthyl, insbesondere Phenyl.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform steht m für 1 und n für 1 oder 2.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist Hal in meta-Stellung an die Phenylgruppe gebunden (in bezug auf die Aminogruppe), und m steht für 1.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der im ersten Schritt der Umsetzung verwendeten Base vorzugsweise um ein Alkali- oder Erdalkalialkoxid oder ein Alkali- oder Erdalkalicarbonat, ganz besonders bevorzugt Natrium-tert.-butoxid.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das N-Arylimin isoliert und gereinigt.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das N-Arylimin ohne Isolierung oder Reinigung im zweiten Schritt umgesetzt.
- Der Begriff „Aryl" bezieht sich auf eine Gruppe mit einem oder mehreren aromatischen Ringen, beispielsweise Phenyl oder Naphthyl, die unsubstituiert oder teil- oder vollhalogeniert sind und/oder einen bis drei der folgenden Reste tragen können: Nitro, Cyano, C1-C4-Alkyl, C1-C4-Halogenalkyl, C1-C4-Alkoxy oder C1-C4-Halogenalkoxy. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich „Aryl" auf Phenyl.
- Die Umsetzung wird im allgemeinen in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt, vorzugsweise in einem Lösungsmittel, in dem die Reaktionsbestandteile einschließlich des Katalysators weitgehend löslich sind. Geeignete Lösungsmittel sind u.a. Ether, wie Diethylether, 1,2-Dimethoxyethan, Diglyme, t-Butylmethylether, Tetrahydrofuran und dergleichen, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Benzol, Xylol, Toluol, Hexan, Pentan und dergleichen, Ester und Ketone, wie Essigsäureethylester, Aceton und 2-Butanon, polare aprotische Lösungsmittel, wie Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid und dergleichen, oder Kombinationen von zwei oder mehr Lösungsmitteln.
- Die Umsetzung wird in der Regel im Temperaturbereich von etwa 25°C bis etwa 300°C und besonders bevorzugt im Temperaturbereich von etwa 25°C bis etwa 150°C durchgeführt.
- Bei bestimmten Ausführungsformen führt man die Umsetzung vorzugsweise unter einer inerten Atmosphäre eines Gases, wie Stickstoff oder Argon, vorzugsweise Stickstoff, durch.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform stehen Hal und R1 beide für Chlor oder Fluor; insbesondere stehen m und n beide für 1; speziell sind diese Reste in meta/meta'-Stellung an die Phenylgruppe gebunden (in bezug auf die Aminogruppe).
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform steht Hal für Chlor oder Fluor und R1 für C1-C6-Alkyl, insbesondere Methyl; insbesondere stehen m und n beide für 1; vorzugsweise ist Hal in meta-Stellung an die Phenylgruppe gebunden (in bezug auf die Aminogruppe); speziell ist R1 in ortho-Stellung an die Phenylgruppe gebunden (in bezug auf die Aminogruppe).
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Imin um Benzophenonimin.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 3,5-Difluoranilin aus 1-Chlor-3,5-difluorbenzol. Im einzelnen umfaßt die Erfindung die Umsetzung von 1-Chlor-3,5-difluorbenzol mit Benzophenonimin in Gegenwart eines Palladiumkatalysators und eines Liganden wie 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocen (dppf) oder 1,4-Bisdiphenylphosphinobutan (dppb) zu einem Imin-Zwischenprodukt, welches dann ohne Isolierung oder Reinigung mit Säure zu dem gewünschten 3,5-Difluoranilin umgesetzt wird.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstllung von 3,5-Dichloranilin aus 1,3,5-Trichlorbenzol. Im einzelnen umfaßt die Erfindung die Umsetzung von 1,3,5-Trichlorbenzol mit Benzophenonimin in Gegenwart eines Palladiumkatalysators und eines Liganden wie 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocen (dppf) oder 1,4-Bisdiphenylphosphinobutan (dppb) zu einem Imin-Zwischenprodukt, welches dann ohne Isolierung oder Reinigung mit Säure zu dem gewünschten 3,5-Dichloranilin umgesetzt wird.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstllung von 3-Chlor-2-methylanilin aus 2,6-Dichlortoluol. Im einzelnen umfaßt die Erfindung die Umsetzung von 2,6-Dichlortoluol mit Benzophenonimin in Gegenwart eines Palladiumkatalysators und eines Liganden wie 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocen (dppf) oder 1,4-Bisdiphenylphosphinobutan (dppb) zu einem Imin-Zwischenprodukt, welches dann ohne Isolierung oder Reinigung mit Säure zu dem gewünschten 3-Chlor-2-methylanilin umgesetzt wird.
- Beispiel 1: 3,5-Difluoranilin
- Ein 500-mL-Vierhalskolben wurde mit einem mechanischen Rührer, einem Glasstopfen, einem Gummiseptum und einem Kühler mit Inertgaseinlaß versehen. In den Kolben wurden in der angegebenenen Reihenfolge Tris(dibenzylidenaceton)dipalladium(0) (Pd2(dba)3) (25 mg, 0, 01 Mol-%), 1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocen (dppf) (46 mg, 0,03 Mol-%), Natrium-tert.-butoxid (37 g, 1,4 Äq.), Xylolgemisch (90 mL), 1-Chlor-3,5-difluorbenzol (49,2 g, 0,33 mol) und Benzophenonimin (50 g, 0,28 mol) gegeben. Die Mischung wurde 8 Stunden am Rückfluß erhitzt, bis das Benzophenonimin gemäß GC-Analyse verbraucht war. Die Reaktionsmischung wurde etwas abgekühlt und langsam mit 150 mL 2 M HCl versetzt, wobei etwas Gasentwicklung auftrat, und dann unter ausreichendem Rühren 45 Minuten am Rückfluß erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde warm in einen Scheidetrichter gegeben, und die wäßrige Schicht wurde aufgefangen. Nach Zugabe von weiteren 90 mL Xylolgemisch in den Scheidetrichter wurde die organische Schicht mit 4 × 100 mL 1 M HCl gewaschen. Die sauren Fraktionen wurden vereinigt und mit wäßrigem konz. Ammoniumhydroxid alkalisch gestellt. Das freie Amin wurde mit 250 mL Methyl-tert.-butylether extrahiert. Die organische Schicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum auf konzentriert, was das erwartete Produkt in einer Ausbeute von 89% ergab.
- Beispiel 2: 3,5-Dichloranilin
- Ein 50-mL-Dreihalsrundkolben wurde im Ofen getrocknet, unter Stickstoff abgekühlt und mit 14,50 g Xylolgemisch beschickt. Dann wurden 1,3,5-Trichlorbenzol (9,760 g, 53,49 mmol), Benzophenonimin (7,620 g, 42,04 mmol), (dba)3Pd2-Katalysator (0,023 g, 0,03 mmol in 2 g Xylol), dppf-Ligand (0,042 g, 0,08 mmol in 2 g Xylol) und Natrium-t-butoxid (5,550 g, 57,70 mmol) in den Kolben gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 3 Stunden am Rückfluß (136°C) erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Das als Zwischenprodukt angefallene aromatische Imin wurde dann mit 22 mL 2 N HCl (aq) 45 Minuten bei 70°C hydrolysiert. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur fiel das Hydrochloridsalz des Dichloranilins aus der Lösung aus. Das rohe Hydrochloridsalz wurde über einen Büchner-Trichter abfiltriert und dann mit Methyl-tert.-butylether gewaschen. Dann wurde das Dichloranilinsalz zu 30 mL Methyl-tert.-butylether gegeben, wonach der pH-Wert mit 50%igem NaOH auf 12 eingestellt wurde. Die Methyl-tert.-butylether-Phase wurde aufgefangen und dann unter Vakuum gestrippt, was 3,5-Dichloranilin in einer Ausbeute von 86% ergab.
- Beispiel 3: 3-Chlor-2-methylanilin
- Ein 50-mL-Dreihalsrundkolben wurde im Ofen getrocknet, unter Stickstoff abgekühlt und mit 18,6 g Xylolgemisch beschickt. Dann wurden 2,6-Dichlortoluol (7,995 g, 49,65 mmol), Benzophenonimin (7,612 g, 42,0 mmol), (dba)3Pd2-Katalysator (0,023 g, 0,025 mmol in 2,27 g Xylol), dppf-Ligand (0,042 g, 0,08 mmol in 2,53 g Xylol) und Natrium-t-butoxid (5,689 g, 59,19 mmol) in den Kolben gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 6 Stunden auf 125°C erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Das als Zwischenprodukt angefallene aromatische Imin wurde bei 65°C mit 2 N HCl (aq) hydrolysiert, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann in einen Scheidetrichter überführt. Die wäßrige Phase wurde aufgefangen und die organische Phase noch zweimal mit 2 N HCl extrahiert. Die wäßrigen Phasen wurden dann mit 20 mL Methyl-tert.-butylether vereinigt und bis zu einem pH-Wert von 11 mit 50%igem NaOH (aq) behandelt. Die wäßrige Phase wurde dann noch zweimal mit 20 mL Methyl-tert.-butylether extrahiert. Die Methyl-tert.-butylether-Phasen wurden vereinigt und unter Vakuum gestrippt, was 3-Chlor-2-methylanilin in einer Ausbeute von 75,5% und einer GC-MS-Reinheit von 97,7% ergab.
Claims (15)
- Verfahren zur Herstellung von substituierten halogenierten Anilinen aus substituierten halogenierten 1-Chlorbenzolen, bei dem man a) ein substituiertes halogeniertes 1-Chlorbenzol in Gegenwart eines Übergangsmetallkatalysatorkomplexes und einer Base selektiv mit einem Imin zu einem N-Arylimin umsetzt; und b) das N-Arylimin hydrolysiert; und c) das substituierte halogenierte Anilin isoliert.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das substituierte halogenierte 1-Chlorbenzol die Strukturworin R1 für Halogen, C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C1-C6-Alkoxy, C3-C6-Cycloalkyl, C3-C6-Cycloalkyl-C1-C6-alkyl oder Aryl steht; Hal für Fluor oder Chlor steht; m für 1 oder 2 steht; und n für 1 oder 2 steht; aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Imin die Strukturworin R2 und R3 für Aryl stehen; aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem R1 für Halogen oder C1-C6-Alkyl steht; m für 1 steht; n für 1 oder 2 steht.
- Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, bei dem es sich bei dem substituierten halogenierten 1-Chlorbenzol um 1-Chlor-3,5-difluorbenzol handelt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, bei dem es sich bei dem substituierten halogenierten 1-Chlorbenzol um 1,3,5-Trichlorbenzol handelt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, bei dem es sich bei dem substituierten halogenierten 1-Chlorbenzol um 2,6-Dichlortoluol handelt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem es sich bei der Base um ein Alkoxidsalz handelt.
- Verfahren nach Anspruch 8, bei dem es sich bei dem Alkoxidsalz um Natrium-tert.-butoxid handelt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, bei dem es sich bei dem Übergangsmetallkatalysatorkomplex um einen Platin-, Palladium- oder Nickelkomplex handelt.
- Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Übergangsmetallkatalysatorkomplex einen Chelatliganden enthält.
- Verfahren nach Anspruch 11, bei dem es sich bei dem Chelatliganden um ein Alkyl- oder Arylderivat eines Phosphins oder Bisphosphins handelt.
- Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Übergangsmetallkatalysatorkomplex unter Pd2(dba)3/dppf oder Pd2(dba)3/dppb ausgewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 13, bei dem es sich bei dem Übergangsmetallkatalysatorkomplex um Pd2(dba)3/dppf handelt.
- Verfahren nach Anspruch 13, bei dem es sich bei dem Übergangsmetallkatalysatorkomplex um Pd2(dba)3/dppb handelt.
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