DE69815082T2

DE69815082T2 - Verfahren zur herstellung aromatischer verbindungen

Info

Publication number: DE69815082T2
Application number: DE69815082T
Authority: DE
Inventors: Hanley James CLARK; David Adams
Original assignee: Victrex Manufacturing Ltd
Current assignee: Victrex Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: EP0970033B1; DE69815082D1; AU6506198A; GB2323086A; EP0970033A1; US6274770B1; WO1998040338A1; GB9805173D0; GB2323086B; GB9705159D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von aromatischen Verbindungen und insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, bezieht sie sich auf die Herstellung von substituierten Benzophenonverbindungen, z. B. 4,4'-Difluorbenzophenon.
4,4'-Difluorbenzophenon ist ein wichtiges monomeres Reagenz, das bei der Herstellung von Polyketonen, insbesondere Polyetheretherketon (PEEK) verwendet wird, wie es z. B. in EP 001 879 (Imperial Chemical Industries) beschrieben ist.
Es sind zahlreiche Verfahren für die Herstellung von 4,4'-Difluorbenzophenon vorgeschlagen worden. Viele bekannte Verfahren verwenden Fluorbenzol als Ausgangsmaterial. Zum Beispiel offenbart JP 8961870 (Ihara) eine Reaktion, welche eine Friedel-Crafts-Acylierung von Fluorbenzol unter Verwendung von 4-Fluorbenzoylchlorid in Gegenwart eines Katalysators einbezieht. FR 2647108 (Rhone-Poulenc) offenbart die Acylierung von Fluorbenzol unter Verwendung von Benzoesäure in Gegenwart eines Katalysators. Ein weiteres Verfahren, welches Fluorbenzol als Ausgangsmaterial verwendet, ist in JP 61221146 (Asahi) beschrieben. Das Verfahren bezieht die Reaktion von Fluorbenzol mit Kohlenmonoxid in Gegenwart von Sauerstoff ein. Ein weiteres Verfahren bezieht die Reaktion von Fluorbenzol mit Phosgen zum Herstellen des gewünschten Produkts ein. Ein Problem, das mit der Verwendung von Fluorbenzol verbunden ist, sind seine Kosten. Außerdem ist die Handhabung und Entsorgung von großen Mengen an verbrauchtem Katalysator, welcher in den verschiedenen Verfahren verwendet wird, teuer. Außerdem ergeben einige der beschriebenen Verfahren relativ niedrige Ausbeuten von 4,4'-Difluorbenzophenon.
Ein weiteres bekanntes Verfahren ist in EP 0 004 710 (Imperial Chemical Industries) beschrieben und dieses bezieht die Reaktion von 4,4'-Diaminodiphenylmethan mit einer wässrigen Lösung von Natriumnitrit und Fluorwasserstoff zum Herstellen von 4,4'-Difluordiphenylmethan ein, welches anschließend unter Verwendung von Salpetersäure oxidiert werden kann, um 4,4'-Difluorbenzophenon herzustellen. Zu Problemen, die mit diesem Verfahren verbunden sind, gehören die Korrosivität von Fluorwasserstoff und unerwünschte Stickoxidnebenprodukte der Reaktion.
Weitere bekannte Verfahren beziehen die Oxidation von 4,4'-Difluordiphenylmethan in Gegenwart eines Katalysators, z. B. einer Cer(IV)-Verbindung, wie sie in JP 1172845 (Asahi) beschrieben ist, oder einer Cobaltverbindung, wie sie in JP 61183245 (Asahi) beschrieben ist, ein. Ein mit jedem von diesen Verfahren verbundenes Problem ist die Notwendigkeit, den Katalysator zu entsorgen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Probleme anzupacken, die mit bekannten Verfahren zur Herstellung von substituierten Benzophenonverbindungen, z. B. 4,4'-Difluorbenzophenon einhergehen.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass ein Fluorierungssystem sowohl bei der Oxidation als auch bei der Funktionalisierung von Diphenylmethanderivaten zum Herstellen von substituierten Benzophenonverbindungen verwendet werden kann.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel
bereitgestellt, worin Y und Z jeweils unabhängig ein Fluoratom oder eine Hydroxygruppe bedeuten und a, b, c und d unabhängig 0, 1, 2 oder 3 bedeuten, mit der Maßgabe, dass die Summe von a, b, c und d 1, 2, 3 oder 4 ist, wobei das Verfahren das Behandeln einer Verbindung der allgemeinen Formel
worin a, b, c und d wie vorstehend beschrieben sind und L¹ und L² jeweils unabhängig eine Abgangsgruppe oder eine Gruppe, welche zu einer Abgangsgruppe oxidierbar ist, bedeuten, mit der Maßgabe, dass entweder Y und L¹ verschieden sind oder Z und L² verschieden sind, mit einem fluorierenden System in Gegenwart von Sauerstoff umfasst.
Sofern in dieser Beschreibung nichts anderes angegeben ist, kann eine Alkylgruppe bis zu 10, zweckmäßigerweise bis zu 8, vorzugsweise bis zu 6, mehr bevorzugt bis zu 4 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei Methyl- und Ethylgruppen besonders bevorzugt sind. Außerdem kann, sofern nichts anderes angegeben ist, eine Arylgruppe eine Benzyl- oder Phenylgruppe sein, wobei eine Phenylgruppe besonders bevorzugt ist.
L¹ und L² können unabhängig ausgewählt werden aus Halogenatomen, besonders Fluor-, Chlor- und Bromatomen, oder Nitro-, Amino-, Alkoxy- oder Hydroxygruppen. Das fluorierende System ist vorzugsweise an der nachfolgenden Reaktion von einer oder jeder aktiven Gruppe beteiligt.
Abgangsgruppen L¹ und L² werden vorzugsweise so angeordnet, dass sie in einer nucleophilen Substitutionsreaktion verdrängt werden, an der das fluorierende System beteiligt ist. Vorzugsweise bedeuten L¹ und L² jeweils unabhängig ein Halogen, besonders ein Chloratom, oder eine Nitro- oder Aminogruppe. Mehr bevorzugt bedeuten L¹ und L² jeweils unabhängig eine Nitrogruppe.
L¹ und L² können gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise bedeuten L¹ und L² das gleiche Atom oder die gleiche Gruppe. Vorzugsweise bedeuten Y und L¹ verschiedene Atome oder Gruppen und bedeuten Z und L² verschiedene Atome oder Gruppen.
Vorzugsweise bedeuten a, b, c und d unabhängig 0, 1 oder 2. Mehr bevorzugt bedeuten a, b, c und d unabhängig 0 oder 1.
Vorzugsweise ist die Summe von a, b, c und d 1, 2 oder 3 und mehr bevorzugt beträgt sie 1 oder 2. Besonders bevorzugt ist der Fall, dass die Summe 1 ist.
Vorzgsweise bedeutet a 0 oder 1, mehr bevorzugt 1. b kann 0, 1 oder 2 bedeuten und vorzugsweise bedeutet es 0 oder 1, mehr bevorzugt 0.
Vorzugsweise bedeutet c 0 oder 1, mehr bevorzugt 0: Vorzugsweise bedeutet d 0 oder 1, mehr bevorzugt 0.
Bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formeln I und II sind ausgewählt aus Verbindungen, worin a = 1, b = 0, c = 0, d = 0; a = 1, b = 0, c = 0, d = 1; a = 1, b = 0, c = 1, d = 1; a = 1, b = 1, c = 0, d = 1; a = 1, b = 2, c = 0, d = l; und a = 1, b = 1, c = 0, d = 0. Am meisten bevorzugt gilt a = 1, b = 0, c = 0, d = 0.
Vorzugsweise bedeutet die Verbindung der allgemeinen Formel II 4,4'-Diaminodiphenylmethan oder 4,4'-Dinitrodiphenylmethan. Mehr bevorzugt bedeutet diese Verbindung der allgemeinen Formel II 4,4'-Dinitrodiphenylmethan.
Verbindungen der allgemeinen Formel II können im Handel erhältlich sein oder können unter Verwendung von Standardmethoden hergestellt werden. Zum Beispiel können die Verbindungen durch Umsetzen eines 4-substituierten (Chlormethyl)benzolderivats, z. B. 4-Nitro(chlormethyl)benzol, mit einem geeigneten Benzolderivat in einer Friedel-Crafts-Reaktion hergestellt werden.
Das fluorierende System ist vorzugsweise an der Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel II beteiligt. Zum Beispiel kann das fluorierende System die Oxidationsreaktion katalysieren. Vorzugsweise wirkt das fluorierende System als Base in der Oxidationsreaktion. Es wird angenommen, dass das fluorierende System, z. B. ein Fluoridion davon, die oder jede -CH₂- -Gruppe deprotonieren kann.
Das fluorierende System ist vorzugsweise sowohl an der Oxidation der oder jeder -CH₂-Gruppe als auch an der Reaktion, z. B. der Verdrängung, der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² beteiligt. Wenn z. B. die Gruppe L¹ und/oder die Gruppe L² eine Nitrogruppe bedeuten, ist das fluorierende System vorzugsweise im Stande, jede Nitrogruppe zu fluorodenitrieren.
Vorzugsweise erfolgt die Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe und die Reaktion der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² in dem gleichen Reaktionsgemisch und/oder in dem gleichen Gefäß, zweckmäßigerweise ohne dass das Produkt von einem Schritt vor einem zweiten Schritt isoliert oder anderweitig von dem Reaktionsgemisch abgetrennt werden muss. Es wird angenommen, dass der erste Schritt die Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe umfasst und der zweite Schritt die Reaktion der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² umfasst.
Das fluorierende System kann eine in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle und Verbindungen zum Herstellen der vorgenannten in situ; und Alkalimetallfluoride, zwreckmäßigerweise in Verbindung mit einem Katalysator umfassen. Vorzugsweise umfasst das fluorierende System eine oder mehrere Verbindungen, die nur aus einer Klasse von Reagenzien ausgewählt sind, wobei eine Klasse eine in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle umfasst, wie sie hier beschrieben wird, und eine andere Klasse Alkalimetallfluoride umfasst, wie sie hier beschrieben werden. Das fluorierende System umfasst vorzugsweise nur eine Verbindung von einer Klasse von Reagenzien, die hier beschrieben ist.
Vorzugsweise umfasst die in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle ein Oniumfluoridderivat. Das Oniumfluoridderivat kann aus Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumfluoridderivaten ausgewählt werden, wobei Ammonium- und Phosphoniumderivate bevorzugt sind und Ammoniumderivate besonders bevorzugt sind. Vorzugsweise schließt das Oniumfluoridderivat Alkyl- oder Arylgruppen oder gemischte Alkyl- und/oder Arylgruppen ein. Wenn das Oniumfluoridderivat ein Ammonium- oder Phosphoniumfluoridderivat ist, kann es ein Kation der allgemeinen Formel [QR¹ _xR² _y]⁺ umfassen, worin Q ein Stickstoff- oder Phosphoratom bedeutet, jedes R¹ unabhängig eine gegebenenfells substituierte Alkylgruppe bedeutet, jedes R² unabhängig eine gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Arylgruppe bedeutet und x und y unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten, mit der Maßgabe, dass x + y = 4. Vorzugsweise bedeutet jedes R¹ unabhängig eine C_1-20-Alkylgruppe und bedeutet jedes R² unabhängig eine C_1-20-Alkylgruppe oder eine Benzyl- oder eine Phenylgruppe. Vorzugsweise sind R¹ und/oder R² unsubstituiert. Das Oniumfluoridderivat kann ein Fluoridmaterial der allgemeinen Formel QR¹ _xR² _yF(HF)₂ sein, wobei Q, R¹, R², x und y wie vorstehend beschrieben sind und z 0 bis 3, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet. Geeignete Ammoniumfluoridderivate sind Tetra alkylderivate, wobei (CH₃)₄NF, (C₂H₅)₄NF, (n-C₄H₉)₄NF und (CH₃)₄NF(HF) bevorzugt sind. Von den vorstehend genannten sind (CH₃)₄NF und (CH₃)₄NF(HF) besonders bevorzugt. Ein gemischtes Alkylderivat kann Cetyldimethylethylammoniumfluorid sein. Bevorzugte Phosphoniumfluoridderivate sind Tetraphenylderivate, wobei (C₆H₅)₄PHF₂ besonders bevorzugt sind.
Die Herstellung der Ammonium- oder Phosphoniumfluoridderivate kann unter Verwendung von Standardverfahren erfolgen. Zum Beispiel kann Tetramethylammoniumfluorid in situ durch Reaktion von Tetramethylammoniumchlorid mit Kaliumfluorid, gegebenenfalls in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators, hergestellt werden, zum Beispiel so, wie es in J. Org. Chem. 1989, 54, 4827 beschrieben ist. Viele Ammonium- oder Phosphoniumfluoridderivate sind im Handel erhältlich.
Die Herstellung von Sulfoniumfluoridderivaten kann unter Verwendung von Standardverfahren erfolgen. Zum Beispiel kann Tris(dimethylamino)sulfoniumbifluorid durch Behandeln von Tris(dimethylamino)sulfoniumdifluortrimethylsilicat mit Wasser in Acetonitril hergestellt werden.
In einigen Fällen können Oniumfluoridderivate des hier beschriebenen Typs auf einen Träger aufgetragen bzw. geträgert sein, so dass ein Ionenaustauscherharz erhalten wird. Zum Beispiel kann ein Oniumfluoridderivat, wie etwa die Gruppe -CH₂N⁺(CH₃)₃F an die 4-Stellung einer vernetzten Polystyrolmatrix gebunden sein, um ein Ionenaustauscherharz zu ergeben.
Zu bevorzugten Alkalimetallfluoriden gehören Kaliumfluorid und Cäsiumfluorid. Zu geeigneten Katalysatoren gehören Phasentransferkatalysatoren, zum Beispiel (C₆H₅)₄PBr und 18-Krone-6. Alternativ können Alkalimetallfluoride geträgert sein. Zu geeigneten geträgerten Reagenzien gehören KF auf CaF₂ und KF auf Aluminiumoxid.
Vorzugsweise ist ein fluorierendes Alkalimetallfluorid-System ausgewählt aus KF, KF/(C₆H₅)₄PBr (Phasentransferkatalysator), KF/18-Krone-6 (Phasentransferkatalysator), CsF, KF/CsF, KF-CaF₂ (geträgertes Reagenz), CsF-CaF₂ (geträgertes Reagenz), KF/Tetramethylammoniumfluorid und KF/Tetramethylammoniumchlorid.
Vorzugsweise umfasst das fluorierende System Ammonium- oder Phosphoniumfluoridderivate des vorstehend beschriebenen Typs, wobei in organischen Verbindungen lösliche Derivate besonders bevorzugt sind.
Der Sauerstoff ist an der Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe der Verbindung der algemeinen Formel II beteiligt. Der Sauerstoff bezieht sich zweckmäßigerweise auf freies Sauerstoffgas, welches mit den Reaktanten in dem Verfahren in Kontakt gebracht und mit der Verbindung der allgemeinen Formel II reagieren gelassen wird. Das Sauerstoffgas kann eine Komponente der Luft sein, welche mit dem Reaktionsgemisch in Berührung kommt, oder kann eine Komponente eines anderen gasförmigen Gemisches sein, welches mit dem Reaktionsgemisch in Berührung kommt. Unter Umständen kann im Wesentlichen reines Sauerstoffgas verwendet werden. In dem Verfahren kann ein Gas, das Sauerstoff umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, in das Reaktionsgemisch geleitet werden. Zweckmäßigerweise kann ein Luftstrom in das Reaktionsgemisch eingeleitet werden.
Das Verfahren wird vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise aprotisch. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise nichtwässrig. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise im Wesentlichen frei von Wasser, zumindest zu Beginn des Verfahrens. Das Lösungsmittel kann polar oder unpolar sein. Es ist vorzugsweise polar und darauf eingerichtet, Zwischenprodukte zu stabilisieren, die während des Verfahrens gebildet werden. Das Lösungsmittel kann ausgewählt werden aus Cyanidverbindungen, insbesondere Alkylcyanidverbindungen; Ethern, wozu cyclische Ether gehören; Lösungsmitteln mit -S=O -Komponenten, z. B. Sulfon- oder Sulfoxidlösungsmittel; und Amiden, wozu cyclische Amide gehören.
Eine bevorzugte Alkylcyanidverbindung ist Acetonitril. Ein bevorzugter Ether ist Tetrahydrofuran. Zu Lösungsmitteln mit -S=O -Komponenten gehören Alkyl- und/oder Aryl- (einschließlich Alkyl/Aryl-) -Sulfone und -Sulfoxide, einschließlich cyclischer Verbindungen. Bevorzugte Amide können aliphatisch oder cyclisch sein. Zu bevorzugten Lösungsmitteln gehören Acetonitril, Tetrahydrofuran, Ether, Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Sulfolan, Diphenylsulfon und Diphenylsulfoxid. Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind Lösungsmittel mit -S=O -Komponenten und Amide, wie sie beschrieben wurden.
Das Verfahren kann in einem Gemisch von Lösungsmitteln durchgeführt werden, wobei dieses Gemisch eines oder mehrere der vorstehend erwähnten Lösungsmittel umfasst.
Bevorzugte Lösungsmittel haben einen Siedepunkt von wenigstens 120°C, vorzugsweise wenigstens 140°C, mehr bevorzugt 160°C. Der Siedepunkt kann weniger als 500°C, vorzugsweise weniger als 400°C, mehr bevorzugt weniger als 300°C betragen.
Das Verfahren wird vorzugsweise oberhalb der Umgebungstemperatur durchgeführt. Das Verfahren kann bei einer Temperatur von mehr als 50°C, vorzugsweise mehr als 65°C und noch mehr bevorzugt mehr als 80°C durchgeführt werden.
In dem Verfahren wird Wasser vorzugsweise zu Beginn durch geeignete Mittel aus dem fluorierenden System entfernt. Zum Beispiel kann ein fluorierendes System, wie etwa ein Ammonium- oder Phosphoniumfluoridderivat in einem Lösungsmittel, wie etwa Dimethylsulfoxid azeotrop getrocknet werden, indem ein Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Cyclohexan in einem großen Überschuss zu dem fluorierenden System zugegeben wird und mehrere Stunden unter einer Inertatmosphäre, wie etwa Argon, auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wird, so dass das Wasser ausgetrieben wird (siehe D. Wails, D. Phil. Thesis, University of York, England, 1994). Andere Trocknungsmethoden können ebenfalls verwendet werden. Eine bevorzugte Methode schließt die Verwendung eines Vakuums, geeigneterweise bei einer erhöhten Temperatur, ein. Nach dem Trocknen kann die Argonatmosphäre durch eine Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, ersetzt werden, indem eine Luftzufuhr bereitgestellt wird. Die Temperatur des Reaktionsgemisches kann angehoben werden, z. B. auf ungefähr 100°C, und eine Verbindung der allgemeinen Formel II kann zugegeben werden. Das Erwärmen des Reaktionsgemisches kann mehr als 10 Stunden lang, vorzugsweise mehr als 20 Stunden lang fortgesetzt werden. Das gewünschte Produkt kann durch Standardmethoden, z. B. durch Säulenchromatografie oder vorzugsweise durch Destillation, erhalten werden.
Es wird angenommen, dass in dem Verfahren der erste Schritt die Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel II durch Sauerstoff in Verbindung mit dem fluorierenden System ist, welches katalytisch wirken kann. Bei der Oxidationsreaktion kann das fluorierende System die oder jede -CH₂- -Gruppe unter Bildung eines Carbanions deprotonieren oder wenigstens die oder jede -CH₂- -Gruppe aktivieren, welche anschließend mit Sauerstoff unter Bildung einer Ketongruppe reagiert. Wasser kann ebenfalls in der Reaktion erzeugt werden. Um die Reaktion zu unterstützen, kann ein Mittel zum Entfernen des gebildeten Wassers eingesetzt werden.
Es wird angenommen, dass das in dem ersten Schritt gebildete Diphenylketonderivat für die Stabilisierung von Zwischenprodukten wichtig ist, welche in dem zweiten Schritt gebildet werden, welcher die nucleophile Substitution der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² umfassen kann.
Eine nucleophile Substitution der Gruppe L¹ und/oder L² schließt vorzugsweise die Substitution durch Fluoridionen ein, die von dem fluorierenden System bereitgestellt werden, um eine Verbindung der allgemeinen Formel 1 zu erzeugen, worin Y und Z Fluoratome bedeuten. Eine solche Verbindung kann vorteilhafterweise direkt bei der Herstellung von Polyketonen, z. B. Polyetheretherketon (PEEK), verwendet werden, wenn n und m 0 bedeuten.
Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin wenigstens einer der Substituenten Y und Z eine Hydroxygruppe bedeutet, können eine nucleophile Substitution der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² durch Hydroxidionen aus Wasser einbeziehen, das bei der Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe wie vorstehend beschrieben erzeugt wurde, oder alternativ eine nucleophile Substitution durch Hydroxidionen von einer Verbindung der allgemeinen Formel I einbeziehen, worin die Substituenten Y und/oder Z Fluoratome bedeuten.
Unter Umständen kann die Gruppe L¹ und/oder die Gruppe L² der Verbindung der allgemeinen Formel II oxidiert werden, bevor sie eine nucleophile Substitutionsreaktion eingeht. Eine solche Oxidationsreaktion kann durch das fluorierende System in Gegenwart von Sauerstoff oder durch Zugabe eines weiteren Oxidationsmittels erzielt werden. Wenn z. B. L¹ und/oder L² eine Amingruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel II bedeuten, kann die oder jede Amingruppe zu Beginn zu einer Nitrogruppe oxidiert werden, welche anschließend eine nucleophile Substitutionsreaktion mit Fluor- oder Hydroxidionen, wie vorstehend beschrieben, eingehen kann. Alternativ kann eine Aminogrup pe in eine Abgangsgruppe, z. B. eine -NH₃ ⁺-Gruppe, umgewandelt werden, welche substituiert werden kann.
Eine nucleophile Substitution von Verbindungen der allgemeinen Formel II, worin die Gruppe L¹ und/oder L² Nitrogruppen bedeutet, führt zur Verdrängung von Nitritionen. Die Substitutionsreaktion kann deshalb durch Bereitstellen einer Nitritfalle zum Entfernen der Nitritionen unterstützt werden. Phthaloyldichlorid kann zu dem Reaktionsgemisch zugegeben werden, um als Nitritfalle zu dienen.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Gruppe L¹ und die Gruppe L² vorzugsweise Nitrogruppen in der Verbindung der allgemeinen Formel II. Eine solche Nitrogruppe kann aus einer Verbindung der allgemeinen Formel II, worin L¹ und L² Amingruppen bedeuten, durch Oxidation unter Verwendung von Wasserstoffperoxid hergestellt werden. Eine solche Aminverbindung der allgemeinen Formel II ist im Handel erhältlich und/oder kann unter Verwendung von Standardverfahren aus im Handel erhältlichen Reagenzien hergestellt werden.
Wie es hier beschrieben ist, wurde überraschenderweise festgestellt, dass fluorierende Systeme, welche eine in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle umfassen, zum Oxidieren bestimmter Diphenylmethane zu Diphenylketonen in Gegenwart von Sauerstoff verwendet werden können. Entsprechend erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel I, wie sie vorstehend beschrieben ist, worin Y und Z jeweils unabhängig ein Halogenatom oder eine Hydroxy-, Nitro- oder Aminogruppe bedeuten, welches den Schritt des Inkontaktbringens einer Verbindung der allgemeinen Formel II, wie sie vorstehend beschrieben ist, worin L¹ und L² jeweils unabhängig ein Halogenatom oder eine Hydroxy-, Nitro- oder Aminogruppe bedeuten, mit einer in organischen Verbindungen löslichen Fluoridquelle in Gegenwart von Sauerstoff einschließt.
Die in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle kann wie in einer beliebigen Angabe hier beschrieben sein.
Vorzugsweise wirkt die in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle als Katalysator in der Oxidationsreaktion.
Sauerstoff kann in dem Verfahren zugeführt werden, wie es in einer beliebigen Angabe hier beschrieben ist.
Ein bevorzugtes Halogenatom ist ein Fluoratom.
Vorzugsweise bedeuten Y, Z, L¹ und L² unabhängig ein Fluoratom oder eine Hydroxygruppe. Vorzugsweise bedeuten Y und L¹ und/oder Z und L² das gleiche Atom oder die gleiche Gruppe.
Das Verfahren kann ein Lösungsmittel einschließen, wie es in einer beliebigen Angabe hier beschrieben ist.
Die Erfindung erstreckt sich auf eine Verbindung der allgemeinen Formel I, die in einem Verfahren hergestellt wird, wie es hier beschrieben ist.
Jedes Merkmal von jedem Aspekt einer hier beschriebenen Erfindung kann mit jedem Merkmal von jedem anderen hier beschriebenen Aspekt kombiniert werden.
Diese Erfindung wird nun beispielhaft beschrieben.
Beispiel 1
Tetramethylammoniumfluorid-tetrahydrat (0,097 g, 6 mmol) in Dimethylsulfoxid (10 ml) wurde 2,5 Stunden mit effizientem Rühren azeotrop getrocknet, wobei Cyclohexan (40 ml) unter einer Argonatmosphäre verwendet wurde. Die Argonatmosphäre wurde dann entfernt und durch eine Luftzufuhr ersetzt. Die Temperatur wurde auf 100°C erhöht und 4,4'-Dinitrodiphenylmethan (0,05 g, 2 mmol) zugegeben. Die Reaktion wurde unter Verwendung einer Gaschromatografie (GC) überwacht. Zu Beginn wurde das Reaktionsgemisch blau, aber nach 20 Minuten wurde das Gemisch braun und 4,4'-Difluorbenzophenon wurde in der GC-Spur sichtbar. Nach 1 Stunde war kein Ausgangsmaterial in der GC-Spur sichtbar; das sichtbare Hauptprodukt war 4,4'-Difluorbenzophenon (75%), wobei als Nebenprodukte 4-Fluor-4'-nitrobenzophenon, 4-Fluor-4'-hydroxybenzophenon und 4,4'-Dinitrobenzophenon vorhanden waren. Nach 24 Stunden zeigte die Gaschromatografie-Massenspektrometrie (GC-MS), dass eine 100%-ige Umwandlung von 4,4'-Dinitrodiphenylmethan erzielt worden war, wobei eine 84%-ige Umwandlung in 4,4'-Difluorbenzophenon, eine 10%-ige Umwandlung in 4-Fluor-4'hydroxybenzophenon und Spuren von anderen Verbindungen beobachtet wurden.
Beispiel 2
Tetramethylammoniumfluorid-tetrahydrat (TMAF) wurde unter einem dynamischen Vakuum bei 60°C getrocknet, bis ein hygroskopischer weißer Feststoff erhalten wurde (19,4% Wasser Gew./Gew. gemäß Karl-Fischer-Titration). N,N-Dimethylacetamid wurde vor der Verwendung über 3Å- und 4Å-Molekularsieben wenigstens drei Tage lang getrocknet. 4,4'-Dinitrodiphenylmethan (0,062 g, 0,24 mmol) wurde zusammen mit Biphenyl (0,03 g, 0,2 mmol), dem internen Standard, in einen 100 ml-Dreihals-Rundkolben gegeben. N,N-Dimethylacetamid (10 ml) wurde zusammen mit einer Sauerstoffzufuhr zugegeben. Die Lösung wurde unter Rühren auf 100°C erwärmt. Nach 20-minütigem Einperlen von Sauerstoff durch das System wurde TMAF (0,086 g, 0,7 mmol) zugegeben. Die Reaktion wurde durch Gaschromatografie (GC) überwacht. Zu Beginn wurde das Reaktionsgemisch blau, verfärbte sich aber im Laune von 15 Minuten allmählich rot: Im Laufe der Reaktion konnte das Ausgangsmaterial, 4-Fluor-4'-nitrobenzophenon und 4,4'-Difluorbenzophenon durch GC nachgewiesen werden. Nach 1 Stunde war kein Ausgangsmaterial in der GC-Spur sichtbar; das einzige nachweisbare Produkt war 4,4'-Difluorbenzophenon (48%).
Beispiel 3
TMAF und N,N-Dimethylacetamid wurden wie in Beispiel 2 beschrieben vorgetrocknet. 4,4'-Dinitrodiphenylmethan (0,062 g, 0,24 mmol) wurde zusammen mit Biphenyl (0,03 g, 0,2 mmol), dem internen Standard, in einen 100 ml-Dreihals-Rundkolben mit einer Sauerstoffzufuhr gegeben. TMAF (0,005 g, 0,04 mmol) wurde zugegeben, wobei der Kolben bei Umgebungstemperatur gehalten wurde, was zu einer sofortigen blauen Färbung der Lösung führte. Nach Rühren über Nacht war die Lösung rot geworden, wobei die GC- und ¹H-NMR-Analyse zeigten, dass eine quantitative Umwandlung in 4,4'-Dinitrobenzophenon stattgefunden hatte. Die Lösung wurde dann auf 100°C erwärmt und es wurde eine weitere Menge von TMAF (0,086 g, 0,7 mmol) zugegeben. 4,4'-Dinitrobenzo phonon, 4-Fluor-4'-nitrobenzophenon und 4,4'-Difluorbenzophenon konnten während der Reaktion in der GC-Spur nachgewiesen wuden, aber nach 1 Stunde zeigte die GC, dass eine 100%-ige Umwandlung von 4,4'-Dinitrobenzophenon erreicht worden war, wobei das einzige nachweisbare Produkt 4,4'-Difluorbenzophenon war (71%).
Beispiel 4
TMAF wurde wie in Beispiel 2 beschrieben getrocknet. Sulfolan wurde über Natriumhydroxid in einen Kolben destilliert und über 3Å- und 4Å-Molekularsieben aufbewahrt. 4,4'-Dinitrodiphenylmethan (0,062 g, 0,24 mmol) wurde zusammen mit Biphenyl (0,03 g, 0,2. mmol), dem internen Standard, zu einem 100 ml-Rundkolben mit einer Luftzufuhr zugegeben. TMAF (0,008 g, 0,07 mmol) wurde zusammen mit Sulfolan (10 ml) zugegeben, was eine sofortige blaue Färbung ergab. Nach Rühren über Nacht war die Lösung rot geworden. Diese Lösung wurde auf 100 °C erwärmt und es wurde eine weitere Menge von TMAF (0,086 g, 0,7 mmol) zugegeben. 4,4'-Dinitrobenzophenon, 4-Nitro-4'-fluorbenzophenon und 4,4'-Difluorbenzophenon konnten während der Reaktion in der GC-Spur nachgewiesen werden. Nach 2 Stunden zeigte die GC, dass eine 100%-ige Umwandlung von 4,4'-Dinitrobenzophenon erreicht worden war, wobei das einzige nachweisbare Produkt 4,4'-Difluorbenzophenon war (70%).
Beispiel 5
Tetramethylammonium-hydrogendifluorid (TMAHF₂) wurde unter einem dynamischen Vakuum bei 60 °C über Nacht getrocknet, wobei ein rieselfähiger weißer Feststoff erhalten wurde. N,N-Dimethylacetamid wurde wie in Beispiel 2 beschrieben getrocknet. 4,4'-Dinitrodiphenylmethan (0,069 g, 0,27 mmol) wurde zusammen mit Biphenyl (0,03 g, 0,2 mmol), dem internen Standard, in einen 100 ml-Rundkolben mit einer Sauerstoffzufuhr gegeben. TMAHF₂ (0,0166, 0,015 mmol) wurde zugegeben, wobei der Kolben bei Umgebungstemperatur gehalten wurde, wodurch das Gemisch langsam blau gefärbt wurde. Nach Rühren über Nacht war die Lösung rot geworden. Die Lösung wurde auf 140 °C erwärmt und es wurde eine weitere Menge von TMAHF₂ (0,1841, 1,6 mmol) zugegeben. Während der Reaktion konnten 4,4'-Dinitrobenzophenon, 4-Fluor-4'-nitrobenzophenon und 4,4'-Difluorbenzophenon in der GC-Spur nachgewiesen werden.
Nach 4 Stunden zeigte die GC nur das Vorhandensein von 4-Nitro-4'-fluorbenzophenon (6%) und 4,4'-Difluorbenzophenon (71%).

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel
worin Y und Z jeweils unabhängig ein Fluoratom oder eine Hydroxygruppe bedeuten, und a, b, c und d unabhängig 0, 1, 2 oder 3 bedeuten, mit der Maßgabe, dass die Summe von a, b, c und d 1, 2, 3 oder 4 ist, wobei das Verfahren das Behandeln einer Verbindung der allgemeinen Formel
worin a, b, c und d wie vorstehend beschrieben sind und L¹ und L² jeweils unabhängig eine Abgangsgruppe oder eine Gruppe, welche zu einer Abgangsgruppe oxidierbar ist, bedeuten, mit der Maßgabe, dass entweder Y und L¹ verschieden sind oder Z und L² verschieden sind, mit einem fluorierenden System in Gegenwart von Sauerstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei L¹ und L² unabhängig ein Halogenatom oder eine Nitro- oder Aminogruppe bedeuten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei L¹ und L² das gleiche Atom oder die gleiche Gruppe bedeuten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei a 0 oder 1 bedeutet, b 0, 1 oder 2 bedeutet, c 0 oder 1 bedeutet und d 0 oder 1 bedeutet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das fluorierende System sowohl an der Oxidation der oder jeder -CH₂- -Gruppe als auch an der Reaktion der Gruppe L¹ und/oder der Gruppe L² beteiligt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das fluorierende System eine in organischen Verbindungen lösliche Fluoridquelle umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das fluorierende System ein Oniumfluoridderivat umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das fluorierende System ausgewählt ist aus Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumfluoridderivaten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in Gegenwart eines aprotischen Lösungsmittels durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel I, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, wobei Y und Z jeweils unabhängig ein Halogenatom oder eine Hydroxy-, Nitro- oder Aminogruppe bedeuten, wobei das Verfahren das Inkontaktbringen einer Verbindung der allgemeinen Formel II, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, wobei L¹ und L² jeweils unabhängig ein Halogenatom oder eine Hydroxy-, Nitro- oder Aminogruppe bedeuten, mit einer in organischen Verbindungen löslichen Fluoridquelle in Gegenwart von Saruerstoff umfasst.