Fluorbenzolderivate Fluorobenzene derivatives
Die Erfindung betrifft neue Fluorbenzolderivate der Formel IThe invention relates to new fluorobenzene derivatives of the formula I.
worin m 0, 1 oder 2 bedeutet, sowie deren reaktionsfähige where m is 0, 1 or 2, and their reactive
Derivate, die sich insbesondere als Zwischenprodukte zur Herstellung von Flüssigkristallverbindungen eignen, sowie ihre Herstellung.Derivatives, which are particularly suitable as intermediates for the production of liquid crystal compounds, and their production.
Die Verwendung von Flüssigkristallmaterialien zur Erzielung elektrooptischer Effekte in Anzeigevorrichtungen wie etwa Digitalrechnern oder Uhren ist heute allgemein bekannt. Einer der für den elektrooptischen Anzeigebetrieb wichtigen Parameter flüssigkristalliner Materialien ist die dielektrische Anisotropie (Δε) des Materials. Hierunter wird für eine gegebene Frequenz und Temperatur die Differenz zwischen der mittleren, parallel zur Längsachse der Moleküle des Materials gemessenen Dielektrizitätskonstante (εII), beispielsweise bei gemeinsamer Ausrichtung, und der senkrecht zur Moleküllängsachse gemessenen mittleren Dielektrizitätskonstante (εI) verstanden.
Vorzeichen und Betrag der dielektrischen Anisotropie eines gegebenen Flüssigkristallmaterials stellen einen der wichtigsten Parameter dar, die die Art elektrooptischer Vorrichtungen festlegen, in denen entsprechende Materialien verwendet werden können.The use of liquid crystal materials to achieve electro-optical effects in display devices such as digital computers or clocks is generally known today. One of the parameters of liquid-crystalline materials that is important for electro-optical display operation is the dielectric anisotropy (Δε) of the material. For a given frequency and temperature, this is understood to mean the difference between the mean dielectric constant (ε II ) measured parallel to the longitudinal axis of the molecules of the material, for example with common alignment, and the mean dielectric constant (ε I ) measured perpendicular to the longitudinal axis of the molecule. Sign and magnitude of the dielectric anisotropy of a given liquid crystal material are one of the most important parameters that determine the type of electro-optical devices in which corresponding materials can be used.
Flüssigkristallmaterialien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, die im folgenden kurz als "stark positive" Materialien bezeichnet werden, können beispielsweise in bekannten verdrillt-nematischen Vorrichtungen verwendet werden. Für derartige Anwendungszwecke haben sich beispielsweise Gemische von 4-Alkyl-cyanobiphenylen, p-4-Alkylcyclohexylbenzonitrilen und 4-Cyan-4'-(4-alkylcyclohexyl)-biphenylen in wirtschaftlich bedeutendem Umfang eingeführt.Liquid crystal materials with large positive dielectric anisotropy, hereinafter referred to as "strongly positive" materials, can be used, for example, in known twisted nematic devices. For such applications, for example, mixtures of 4-alkyl-cyanobiphenyls, p-4-alkylcyclohexylbenzonitriles and 4-cyano-4 '- (4-alkylcyclohexyl) biphenyls have been introduced on an economically important scale.
Flüssigkristallmaterialien mit kleiner positiver dielektrischer Anisotropie, die im folgenden kurz als "schwach positive" Materialien bezeichnet sind, können zur Modifizierung der dielektrischen Anis otropie entweder mit stark positiven oder mit stark negativen Materialien gemischt werden.Liquid crystal materials with small positive dielectric anisotropy, hereinafter referred to as "weakly positive" materials, can be mixed with either strongly positive or with strongly negative materials to modify the dielectric anisotropy.
Die Verbindungen der Formel I können wie ähnliche, nicht lateral fluorierte Verbindungen, z.B. wie die in der DE-OS 29 44 905 aufgeführten Verbindungen, als Zwischenprodukte für die Synthese flüssigkristalliner Materialien mit großer bzw. kleiner positiver dielektrischer Anisotropie verwendet werden.The compounds of formula I, like similar non-laterally fluorinated compounds, e.g. as the compounds listed in DE-OS 29 44 905, are used as intermediates for the synthesis of liquid-crystalline materials with large or small positive dielectric anisotropy.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Fluorbenzolderivate und ihre Herstellung anzugeben, die sich zur besonders einfachen Synthese von Flüssigkristallverbindungen mit schwach positiver oder stark positiver dielektrischer Anisotropie eignen.
Es wurde nun gefunden, daß die Verbindungen der Formel I vorzüglich zur einstufigen Synthese einer Vielzahl von Zielprodukten geeignet sind.The invention was based on the object of specifying fluorobenzene derivatives and their preparation which are suitable for the particularly simple synthesis of liquid crystal compounds with weakly positive or strongly positive dielectric anisotropy. It has now been found that the compounds of the formula I are eminently suitable for the one-step synthesis of a large number of target products.
Mit der Bereitstellung der Verbindungen der Formel I wird außerdem ganz allgemein die Palette der Zwischenprodukte, die sich unter verschiedenen Gesichtspunkten zur Herstellung von Flüssigkristallen eignen, erheblich verbreitert.With the provision of the compounds of the formula I, the range of intermediates which are suitable from various points of view for the production of liquid crystals is also very broadly widened.
Gegenstand der Erfindung sind somit die Fluorbenzolderivate der Formel IThe invention thus relates to the fluorobenzene derivatives of the formula I.
worin m 0, 1 oder 2 bedeutet, deren reaktisonfähige Derivate, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Cyclohexancarboxaldehyden der Formel I (m = 1 oder 2) eine Verbindung der Formel IIin which m denotes 0, 1 or 2, their reactive compounds and a process for their preparation, characterized in that a compound of the formula II (m = 1 or 2) is used to prepare cyclohexane carboxaldehydes of the formula I (m = 1 or 2)
in Gegenwart einer Base mit Triphenyl-alkoxymethyl-phosphoniumhalogenid umsetzt und die erhaltene Alkoxymethylenverbindung mit einer Säure behandelt,
oder daß man zur Herstellung von Benzaldehyden der Formel I (m = 0) eine Verbindung der Formel IIIreacted with triphenylalkoxymethylphosphonium halide in the presence of a base and the alkoxymethylene compound obtained was treated with an acid, or that for the preparation of benzaldehydes of the formula I (m = 0) a compound of the formula III
worin R1 Halogen oder OH bedeutet, oder deren reaktionsfähige Derivate, oxidiert,in which R 1 is halogen or OH, or their reactive derivatives, oxidized,
oder daß man eine Verbindung der Formel IVor that a compound of formula IV
worin X 1 und X2 jeweils Halogen oder X1 und X2 zusammen =NOH bedeuten, hydrolysiert, wherein X 1 and X 2 are each halogen or X 1 and X 2 together = NOH, hydrolyzed,
oder daß man eine Verbindung der Formel V,or that a compound of formula V,
worin X Halogen, ein einwertiges Metall oder ein entsprechendes Äquivalent ist, formyliert,
oder daß man eine Verbindung der Formel VI,where X is halogen, a monovalent metal or equivalent, formylates, or that a compound of the formula VI,
worin Q 1 und Q2 unabhängig voneinander H, Alkyl, unsubstituiertes oder substituiertes Aryl oder Aralkyl bedeuten, in which Q 1 and Q 2 independently of one another denote H, alkyl, unsubstituted or substituted aryl or aralkyl,
mit Ozon behandelt und das erhaltene Ozonid reduktiv spaltet.treated with ozone and the ozonide obtained reductively cleaves.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Fluorbenzolderivaten der Formel I nach Anspruch 1 als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Flüssigkristallmaterialien.The invention furthermore relates to the use of fluorobenzene derivatives of the formula I according to claim 1 as intermediates in the production of liquid crystal materials.
Die Fluorbenzolderivate der Formel I sowie deren reaktionsfähige Derivate lassen sich erfindungsgemäß als Zwischenprodukte zur Herstellung von Flüssigkristallmaterialien verwenden, wobei sie beispielsweise mit in 2-Position substituierten Propan-1,3-diolen zu entsprechenden 1,3-Dioxan-Verbindungen oder mit Alkyltriphenylphosphoniumhalogeniden analog EP-OS 0 122 389 zu entsprechenden Alkylenverbindungen umgesetzt werden können. .
Als reaktionsfähige Derivate der Verbindungen der Formel I eignen sich in erster Linie Acetale der Formel la:The fluorobenzene derivatives of the formula I and their reactive derivatives can be used according to the invention as intermediates for the production of liquid crystal materials, for example using analogously EP with propane-1,3-diols substituted in the 2-position to give corresponding 1,3-dioxane compounds or with alkyltriphenylphosphonium halides -OS 0 122 389 can be converted into corresponding alkylene compounds. , Suitable reactive derivatives of the compounds of the formula I are primarily acetals of the formula Ia:
worin R 2 Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen, zwei Reste R2 zusammen auch Alkylen mit 2 oder 3 C-Atomen, bedeuten, sowie Carbonsäuren (bzw. deren Säurehalogenide) der Formel Ib:in which R 2 is alkyl with 1 to 4 carbon atoms, two radicals R 2 together also alkylene with 2 or 3 carbon atoms, and carboxylic acids (or their acid halides) of the formula Ib:
Carbonsäuren der Formel Ib oder deren reaktionsfähige Derivate lassen sich nach Veresterung mit geeigneten Phenolen bzw. Cyclohexanolen wie oben beschrieben beispielsweise zu 1,3-Dioxanderivaten oder nach EP-OS 0 122 389 zu Alkenyl-Verbindungen umsetzen.Carboxylic acids of the formula Ib or their reactive derivatives can be converted to 1,3-dioxane derivatives or to alkenyl compounds according to EP-OS 0 122 389 after esterification with suitable phenols or cyclohexanols as described above.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate wird im folgenden Schema 1 beispielhaft erläutert.
Das Zwischenprodukt 4-Cyan-3-fluorbenzoesaureethylester aus Schema 1 ist auch durch Oxidation von 2-Fluor-4-methylbenzonitril und Veresterung der erhaltenen Benzoesäure oder gemäß folgender Reaktionsfolge erhältlich:The preparation of the fluorobenzene derivatives according to the invention is exemplified in the following scheme 1. The intermediate ethyl 4-cyan-3-fluorobenzoate from Scheme 1 can also be obtained by oxidation of 2-fluoro-4-methylbenzonitrile and esterification of the benzoic acid obtained or by the following reaction sequence:
Anstelle der im Schema 1 aufgeführten Benzylhalogenide, deren Oxidation die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate liefert, können auch die entsprechenden Dihalogenide (Formel IV, X 1 = Halogen, X2 = Halogen) eingesetzt werden, deren Hydrolyse nach bekanntenInstead of the benzyl halides listed in Scheme 1, the oxidation of which gives the fluorobenzene derivatives according to the invention, the corresponding dihalides (formula IV, X 1 = halogen, X 2 = halogen) can also be used, the hydrolysis of which is known
Methoden die Verbindungen der Formel I liefert.Methods the compounds of formula I delivers.
Die Verbindungen der Formel I können gemäß Schema 1 nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie,The compounds of the formula I can be prepared according to scheme 1 by methods known per se, as described in the literature (e.g. in the standard works such as Houben-Weyl, methods of organic chemistry,
Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen. Alle Ausgangsmaterialien sind literaturbekannt.Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) are described, under reaction conditions that are known and suitable for the reactions mentioned. Use can also be made of variants which are known per se and are not mentioned here in detail. All starting materials are known from the literature.
Bevorzugte Ausgangsmaterialien sind die im Handel erhältlich Chemikalien 2-Fluor-4-nitrotoluol, 2-Fluor-4- aminotoluol und p-Brombenzoesäure sowie das literaturbekannte 2-Fluor-4-methylbenzonitril (EP-OS 0 061 907), welche sich nach literaturbekannten Methoden gemäß Schema 1 zu Vorstufen der Formeln III, IV, V und VI umsetzen lassen.Preferred starting materials are the commercially available chemicals 2-fluoro-4-nitrotoluene, 2-fluoro-4-aminotoluene and p-bromobenzoic acid and 2-fluoro-4-methylbenzonitrile (EP-OS 0 061 907), which are known from the literature and are known from the literature Have methods according to Scheme 1 implemented to form precursors of formulas III, IV, V and VI.
Vorstufen der Formel III, worin R1 vorzugsweise Haloge insbesondere Chlor, Brom oder Jod, oder OH bedeutet, können durch Oxidation in die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate der Formel I umgewandelt werden. Als Oxidationsmittel für die Benzylalkohole der Formel III sind beispielsweise Chromsäure, CrO3-Pyridinkomplex, Bichromat/ Schwefelsäure, Pyridindichromat, Salpetersäure, Braunstein oder Selendioxid geeignet. Besonders bevorzugt ist die
Oxidation mit tert.-Butylchromat in Petrolether, Benzol oder Tetrachlorkohlenstoff oder mit Braunstein in Aceton, Petrolether, Tetrachlorkohlenstoff oder verdünnter Schwefelsäure.Precursors of the formula III, in which R 1 is preferably halogen, in particular chlorine, bromine or iodine, or OH, can be converted by oxidation into the fluorobenzene derivatives of the formula I according to the invention. Examples of suitable oxidizing agents for the benzyl alcohols of the formula III are chromic acid, CrO 3 -pyridine complex, bichromate / sulfuric acid, pyridine dichromate, nitric acid, manganese dioxide or selenium dioxide. The is particularly preferred Oxidation with tert-butyl chromate in petroleum ether, benzene or carbon tetrachloride or with manganese dioxide in acetone, petroleum ether, carbon tetrachloride or dilute sulfuric acid.
Die Benzylalkohole können auch nach bekannten Methoden indirekt über entsprechende reaktionsfähige Derivate (z.B. Tosylester) oxidiert werden. Die Benzylalkohole können auch durch Behandeln mit Dimethylsulfoxid, Dicyclohexylcarbodiimid oder Phosphorsäure in die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate umgewandelt werden.The benzyl alcohols can also be oxidized indirectly using appropriate reactive derivatives (e.g. tosyl esters) using known methods. The benzyl alcohols can also be converted into the fluorobenzene derivatives according to the invention by treatment with dimethyl sulfoxide, dicyclohexylcarbodiimide or phosphoric acid.
Die Benzylhalogenide, insbesondere die Benzylbromide, der Formel III können beispielsweise nach literaturbekannten Methoden durch Behandeln mit Dimethylsulfoxid, Hexamethylentetramin, 2-Nitropropan/ NaOEt in EtOH, Trimethylaminoxid oder Kaliumdichromat in HMPT in Gegenwart eines Kronenethers zu den erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivaten oxidiert werden.The benzyl halides, in particular the benzyl bromides, of the formula III can be oxidized, for example by methods known from the literature, by treatment with dimethyl sulfoxide, hexamethylene tetramine, 2-nitropropane / NaOEt in EtOH, trimethylamine oxide or potassium dichromate in HMPT in the presence of a crown ether to give the fluorobenzene derivatives according to the invention.
Verbindungen der Formel IV können nach literaturbekannten Methoden (Oxime beispielsweise durch Behandeln mit wäßrigen Säuren, NaHSO3 oder Bleitetraacetat) in die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate umgewandelt werden.Compounds of the formula IV can be converted into the fluorobenzene derivatives according to the invention by methods known from the literature (oximes, for example by treatment with aqueous acids, NaHSO 3 or lead tetraacetate).
Die Verbindungen der Formel I können weiterhin durch Formylierung von Verbindungen der Formel V erhalten werden, worin X Halogen, vorzugsweise Brom, bedeutet.The compounds of the formula I can furthermore be obtained by formylation of compounds of the formula V in which X is halogen, preferably bromine.
Die Verbindungen der Formel V werden vorzugsweise katalytisch in Gegenwart einer Base bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 220°, vorzugsweise 80 bis 150°, bei einem Druck von 40 bis 160 at, vorzugsweise 60 bis 100 at, mit einem CO/H2-Gemisch (vorzugsweise 1:2 bis 2:1, ins
besondere 1:1) umgesetzt. Als Basen werden vorzugsweise tertiäre Amine und als Katalysator vorzugsweise Dihalogenbis-(triphenylphosphin)-palladium (II) eingesetzt. Verbindungen der Formel V, worin X ein einwertiges Metall, vorzugsweise Lithium, bedeutet, können beispielsweise nach bekannten Methoden durch Umsetzung mit N-Formylpiperidin in die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate umgewandelt werden. Lithiumverbindungen der Formel V können ferner nach bekannten Methoden mit Dihydro-1,3-oxazinen umgesetzt werden. Die erhaltenen Additionsprodukte können zu Fluorbenzolderivaten der Formel I hydrolysiert werden.The compounds of formula V are preferably catalytically in the presence of a base at temperatures between room temperature and 220 °, preferably 80 to 150 °, at a pressure of 40 to 160 at, preferably 60 to 100 at, with a CO / H 2 mixture ( preferably 1: 2 to 2: 1, ins special 1: 1) implemented. The bases used are preferably tertiary amines and the catalyst is preferably dihalobis (triphenylphosphine) palladium (II). Compounds of the formula V in which X is a monovalent metal, preferably lithium, can be converted, for example, by known methods by reaction with N-formylpiperidine into the fluorobenzene derivatives according to the invention. Lithium compounds of the formula V can also be reacted with dihydro-1,3-oxazines by known methods. The addition products obtained can be hydrolyzed to fluorobenzene derivatives of the formula I.
Verbindungen der Formel V, worin X MgHalogen bedeutet, können nach bekannten Methoden durch Umsetzung mit N-Alkylderivaten von 2-Oxazolinen in Gegenwart von HMPT in Fluorbenzolderivate der Formel I umgewandelt werden.Compounds of the formula V, in which X is MgHalogen, can be converted into fluorobenzene derivatives of the formula I by known methods by reaction with N-alkyl derivatives of 2-oxazolines in the presence of HMPT.
Eine weitere Variante zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate ist die Umsetzung von Verbindungen der Formel VI mit Ozon und nachfolgende reduktive Spaltung der erhaltenen Ozonide. Vorzugsweise ist Q 1 H oder Niederalkyl mit 1 bis 4 C-Atomen und Q2 H. Insbesondere bevorzugt ist Q 1 = Q2 = H. Besonders bevorzugt sind weiterhin Verbindungen der Formel VI, worin Q1 = H und Q24-Cyan-3-Fluorphenyl bedeutet. Diese Verbindungen der Formel VI ergeben bei der nachfolgenden Ozonolyse ein besonders einfach aufzuarbeitendes Reaktionsgemisch.Another variant for the preparation of the fluorobenzene derivatives according to the invention is the reaction of compounds of the formula VI with ozone and subsequent reductive cleavage of the ozonides obtained. Q 1 is preferably H or lower alkyl having 1 to 4 C atoms and Q 2 H. Particularly preferred is Q 1 = Q 2 = H. Furthermore, particular preference is given to compounds of the formula VI in which Q 1 = H and Q 2 4-cyan -3-fluorophenyl means. In the subsequent ozonolysis, these compounds of the formula VI give a reaction mixture which is particularly easy to work up.
Die Ozonolyse der Verbindungen der Formel VI wird wie üblich in inerten Lösungsmitteln wie Tetrachlorkohlenstoff, Essigester oder in Alkoholen (insbesondere in
Methanol) oder Essigsäure bei tiefen Temperaturen durchgeführt. Die reduktive Spaltung der Ozonide erfolgt vorzugsweise mit Reduktionsmitteln wie Zink/Essigsäure, Trimethylphosphit, Natriumdithionit, insbesondere bevorzugt mit Dirnethylsulfid oder durch katalytische Hydrierung beispielsweise an Palladium auf Calciumcarbonat.The ozonolysis of the compounds of the formula VI is carried out, as usual, in inert solvents such as carbon tetrachloride, ethyl acetate or in alcohols (especially in Methanol) or acetic acid at low temperatures. The reductive cleavage of the ozonides is preferably carried out with reducing agents such as zinc / acetic acid, trimethylphosphite, sodium dithionite, particularly preferably with dimethyl sulfide or by catalytic hydrogenation, for example on palladium on calcium carbonate.
Die erfindungsgemäßen Fluorbenzolderivate können ferner aus entsprechenden Aryl-Oximen [erhältlich aus den entsprechenden Diazoniumsalzen durch Umsetzung mit Oximen] durch Hydrolyse nach W. F . Beech, J . Chem. Soc . 1297 ( 1954 ) in Gegenwart eines Kupfersulfat/Natriumsulfit-Katalysators erhalten werden.The fluorobenzene derivatives according to the invention can also be obtained from corresponding aryl oximes [obtainable from the corresponding diazonium salts by reaction with oximes] by hydrolysis according to W. F. Beech, J. Chem. Soc. 1297 (1954) can be obtained in the presence of a copper sulfate / sodium sulfite catalyst.
Die in Schema 1 angegebenen Zwischenprodukte sind teilweise neu und ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Hier sind insbesondere die Zwischenprodukte der FormelThe intermediates indicated in Scheme 1 are partly new and also the subject of the present invention. Here are in particular the intermediates of the formula
zu nennen, worin R1 Halogen oder OH oder deren reaktionsfähige Derivate bedeutet. Besonders bevorzugt sind die 2-Fluorbenzonitrilderivate obiger Formel.to be mentioned in which R 1 is halogen or OH or their reactive derivatives. The 2-fluorobenzonitrile derivatives of the above formula are particularly preferred.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls neue Verbindungen der Formel AThe present invention also relates to new compounds of the formula A.
worin Ro H oder geradkettiges Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, p 1 oder 2 und n 0 oder 2 bedeuten. Die Verbindungen der Formel A sind analog EP-OS 0 122 389 aus den Verbindungen der Formel I (m = 1 oder 2) zugänglich und zeichnen sich
durch eine besonders große positive dielektrische Anisotropie, niedrige Viskosität, verbessertes Mesophasenverhalten und günstige elastische Eigenschaften aus. Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel A eignen sich sehr gut für flüssigkristalline Phasen in elektrooptischen Anzeigeleraenten.wherein R o is H or straight-chain alkyl having 1 to 7 carbon atoms, p is 1 or 2 and n is 0 or 2. The compounds of the formula A are accessible analogously to EP-OS 0 122 389 from the compounds of the formula I (m = 1 or 2) and are distinguished through a particularly large positive dielectric anisotropy, low viscosity, improved mesophase behavior and favorable elastic properties. The compounds of the formula A according to the invention are very suitable for liquid-crystalline phases in electro-optical display devices.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. In den Beispielen bedeuten F. den Schmelzpunkt und Kp. den Siedepunkt einer Substanz. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. "Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt Wasser hinzu, extrahiert mit Methylenchlorid, trennt ab, trocknet die organische Phase, dampft ein und reinigt das Produkt durch Destillation, Kristallisation und/oder Chromatographie.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. In the examples, F. is the melting point and K p . the boiling point of a substance. Percentages above and below mean percentages by weight; all temperatures are given in degrees Celsius. "Conventional work-up" means: water is added, the mixture is extracted with methylene chloride, the mixture is separated off, the organic phase is dried, evaporated and the product is purified by distillation, crystallization and / or chromatography.
Beispiel 1example 1
Zu einer Aufschlämmung von 5,3 g Triphenylmethoxymethyl- phosphoniumchlorid in 100 ml Di-isopropylether werden bei -15° 1,8 g festes Kalium-t-butylat gegeben und 30 min weitergerührt. Zu der Aufschlämmung wird dann eine Lösung von 2,3 g 4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexanon [erhältlich durch Umsetzung von 4-Brom-2-fluor-benzonitril und Cyclohexan-1,4-dion-monoethylenketal mit Butyllithium in Ether bei -100° entsprechend W.E. Porham and L.D. Jones, J.Org.Chem. 41, 1187, 2704 (1976), nachfolgende Wasserabspaltung aus dem erhaltenen Cyclohexanol, Hydrierung der Doppelbindung und Abspaltung der Ethylenketal- Schutzgruppe] in 30 ml THF getropft und das Reaktionsgemisch noch 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann auf 300 ml Petrolether gegossen und filtriert. Übliche Aufarbeitung des Filtrats liefert 4-[4-(Methoxymethylen)- cyclohexyl]-2-fluorbenzonitril als farbloses Öl. Ein Gemisch von 1,0 g dieses Öls, 20 ml THF und 5 ml 2 N
Salzsäure wird 30 min gekocht und anschließend wie üblich aufgearbeitet. Man erhält nach Kristallisation trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexancarboxaldehyd.To a slurry of 5.3 g of triphenylmethoxymethylphosphonium chloride in 100 ml of di-isopropyl ether, 1.8 g of solid potassium t-butoxide are added at -15 ° and stirring is continued for 30 minutes. A solution of 2.3 g of 4- (4-cyano-3-fluorophenyl) cyclohexanone [obtainable by reacting 4-bromo-2-fluoro-benzonitrile and cyclohexane-1,4-dione-monoethylene ketal with the slurry is then added to the slurry Butyllithium in ether at -100 ° according to WE Porham and LD Jones, J.Org.Chem. 41, 1187, 2704 (1976), subsequent elimination of water from the cyclohexanol obtained, hydrogenation of the double bond and elimination of the ethylene ketal protective group] in 30 ml of THF and the reaction mixture was stirred for a further 3 hours at room temperature, then poured onto 300 ml of petroleum ether and filtered. The usual work-up of the filtrate gives 4- [4- (methoxymethylene) - cyclohexyl] -2-fluorobenzonitrile as a colorless oil. A mixture of 1.0 g of this oil, 20 ml of THF and 5 ml of 2N Hydrochloric acid is boiled for 30 minutes and then worked up as usual. After crystallization, trans-4- (4-cyano-3-fluorophenyl) cyclohexane carboxaldehyde is obtained.
Aus 4-Brom-3-fluor-benzonitril erhält man analog trans- 4-(4-Cyan-2-fluorphenyl)-cyclohexancarboxaldehyd.From 4-bromo-3-fluoro-benzonitrile, analogously, trans- 4- (4-cyano-2-fluorophenyl) cyclohexane carboxaldehyde is obtained.
Beispiel 2Example 2
Ein Gemisch von 5,0 g 4-Brom-2-fluorbenzonitril [erhältlich aus 4-Amino-2-fluortoluol durch Überführung in 4-Brom-2-fluortoluol (Kp 12: 55 - 57°), nachfolgende Bromierung mit N-Bromsuccinimid zum 4-Brom-2-fluorbenzylbromid (K 1 p 4: 125 - 130°), nachfolgende Oxidation mit verdünnterA mixture of 5.0 g of 4-bromo-2-fluorobenzonitrile [obtainable from 4-amino-2-fluorotoluene by conversion into 4-bromo-2-fluorotoluene (K p 12 : 55-57 °), subsequent bromination with N- Bromosuccinimide to 4-bromo-2-fluorobenzyl bromide (K 1 p 4 : 125 - 130 °), subsequent oxidation with dilute
Salpetersäure zum 4-Brora-2-fluor-benzaldehyd, nachfolgendeNitric acid to 4-brora-2-fluoro-benzaldehyde, subsequent
Umsetzung zum 4-Brom-2-fluorbenzaldoxim und nachfolgendeConversion to 4-bromo-2-fluorobenzaldoxime and subsequent
Überführung in das Zielprodukt (F. 70°)], 10 ml Toluol, 10 ml Triethylamin und 0,3 g (PPh3)2PdBr2 wurde nach R.F. Heck und A. Schönberg, J.Am.Chem.Soc. 96, 7761 (1974) in einem Autoklaven bei 80 at Synthesegas (CO : H2 = 1 : 1) 24 Stunden bei 145° gerührt. Nach Abkühlen und üblicher Aufarbeitung erhält man 3-Fluor-4-cyanbenzaldehyd, F. 83°.Conversion to the target product (F. 70 °)], 10 ml of toluene, 10 ml of triethylamine and 0.3 g (PPh 3 ) 2 PdBr 2 was carried out according to RF Heck and A. Schönberg, J.Am.Chem.Soc. 96, 7761 (1974) in an autoclave at 80 at synthesis gas (CO: H 2 = 1: 1) for 24 hours at 145 °. After cooling and usual work-up, 3-fluoro-4-cyanobenzaldehyde, melting point 83 °, is obtained.
Beispiel 3Example 3
Zu einer Lösung von 11,5 g Natrium in 500 ml Ethanol werden nacheinander 46 g 2-Nitropropan und 107 g 2-Fluor- 4-cyanbenzylbromid [erhältlich durch radikalische Bromierung von 2-Fluor-4-cyantoluol, das aus 2-Fluor-4- aminotoluol durch Sandmeyer-Reaktion erhältlich ist. Alternativ ist 2-Fluor-4-cyahbenzylbromid aus 2-Fluor- 4-bromtoluol durch Umsetzung mit Butyllithium und N- Formylpiperidin zum 3-Fluor-4-methylbenzaldehyd, nachfolgende Überführung ins Oxim und Wasserabspaltung erhältlich] gegeben. Nach 4 Stunden Rühren wird das Reaktionsgemisch filtriert, eingeengt und wie üblich aufgearbeitet. Man erhält 2-Fluor-ρ-cyanbenzaldehyd.
Beispiel 4To a solution of 11.5 g sodium in 500 ml ethanol, 46 g 2-nitropropane and 107 g 2-fluoro-4-cyanobenzyl bromide [obtained by radical bromination of 2-fluoro-4-cyantoluene, which consists of 2-fluoro- 4-aminotoluene can be obtained by Sandmeyer reaction. Alternatively, 2-fluoro-4-cyahbenzyl bromide is obtained from 2-fluoro-4-bromotoluene by reaction with butyllithium and N-formylpiperidine to give 3-fluoro-4-methylbenzaldehyde, subsequent conversion into oxime and elimination of water]. After 4 hours of stirring, the reaction mixture is filtered, concentrated and worked up as usual. 2-Fluoro-ρ-cyanobenzaldehyde is obtained. Example 4
In eine Mischung von 13,3 g 4,4'-Dicyan-3,3'-difluorstilben [erhältlich durch zweimalige Heck-Reaktion aus 4-Brom-2-fluorbenzonitril mit Ethylen bzw. 4-Cyan-3-fluorstyrol nach R.F. Heck, Palladium Catalyzed Vinylation of Organic Halides, Org.React. 27, 345 (1982)] und 150 ml wasserfreiem Methanol wird unter Rühren bei -70° innerhalb einer Stunde eine äquimolare Menge Ozon eingeleitet. Das erhaltene Ozonid wird anschließend durch Zugabe von 31,1 g Dimethylsulfid bei -70° gespalten. Man läßt das Reaktionsgemisch unter Rühren innerhalb von 2 Stunden auf Raumtemperatur erwärmen und rührt noch 1 Stunde. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wird wie üblich aufgearbeitet. Man erhält 4-Cyan-3-fluor-benzaldehyd.In a mixture of 13.3 g of 4,4'-dicyan-3,3'-difluorstilbene [obtainable by double Heck reaction from 4-bromo-2-fluorobenzonitrile with ethylene or 4-cyan-3-fluorostyrene according to R.F. Heck, Palladium Catalyzed Vinylation of Organic Halides, Org.React. 27, 345 (1982)] and 150 ml of anhydrous methanol, an equimolar amount of ozone is introduced with stirring at -70 ° within one hour. The ozonide obtained is then split at -70 ° by adding 31.1 g of dimethyl sulfide. The reaction mixture is allowed to warm to room temperature with stirring over the course of 2 hours and is stirred for a further 1 hour. After removal of the solvent, the mixture is worked up as usual. 4-Cyan-3-fluoro-benzaldehyde is obtained.
Beispiel 5Example 5
Zu einer Lösung von 8 g LiBH4 in 120 ml THF werden 40 g 4-Cyan-3-fluorbenzoesaureethylester in 40 ml THF getropft. Dabei kommt das Reaktionsgemisch zum Sieden. Nach einer Stunde wird mit 2n HCl angesäuert und wie üblich aufgearbeitet. Man erhält 3-Fluor-4-cyanbenzylalkohol, F. 70. - 72°C.40 g of ethyl 4 -cyan-3-fluorobenzoate in 40 ml of THF are added dropwise to a solution of 8 g of LiBH 4 in 120 ml of THF. The reaction mixture comes to a boil. After one hour, it is acidified with 2N HCl and worked up as usual. 3-Fluoro-4-cyanobenzyl alcohol, melting point 70 ° -72 ° C., is obtained.
Beispiel 6Example 6
Eine Lösung von 22 g 3-Fluor-4-cyanbenzylalkohol in 50 ml Methylenchlorid wird unter Rühren zu 48g PCC in 150ml Methylenchlorid gegeben. Nach einer Stunde wird das Reaktionsgemisch mit 300 ml Methyl-tert.-butylether versetzt und unter Zusatz von Celite filtriert. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels und ümkristallisation aus wässrigem Ethanol erhält man 3-Fluor-4- cyanbenzaldehyd, F. 83 - 85°, IR (cm-1):A solution of 22 g of 3-fluoro-4-cyanobenzyl alcohol in 50 ml of methylene chloride is added to 48 g of PCC in 150 ml of methylene chloride with stirring. After one hour, the reaction mixture is mixed with 300 ml of methyl tert-butyl ether and filtered with the addition of Celite. After removal of the solvent and recrystallization from aqueous ethanol, 3-fluoro-4-cyanobenzaldehyde is obtained, mp 83-85 °, IR (cm -1 ):
3089, 2880, 2239, 1699, 1571, 1499, 1486, 1428, 1392,3089, 2880, 2239, 1699, 1571, 1499, 1486, 1428, 1392,
1299, 1251, 1140, 1111, 971, 900, 839, 753;1299, 1251, 1140, 1111, 971, 900, 839, 753;
1H-NMR (200 MHz) : δ (ppm) : 7,7 - 8,0 (m. 3H, Aromat), 10,1 (s, 1H, CHO).
Es folgen nun Beispiele für die Verwendung der Fluorbenzolderivate der Formel I zur Herstellung von Flüssigkristallmaterialien. 1 H NMR (200 MHz): δ (ppm): 7.7-8.0 (m.3H, aromatics), 10.1 (s, 1H, CHO). The following are examples of the use of the fluorobenzene derivatives of the formula I for the production of liquid crystal materials.
Beispiel AExample A
Zu einer Suspension von 5,4 g n-Butyltriphenylphosphoniumbromid in 100 ml Ether werden unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre 7,4 ml 1,7 M n-Butyllithium in Hexan gegeben. Nach 30 Minuten wird die orange Lösung auf -40° gekühlt und 2,1 g 4-(3-Fluor-4-cyanphenyl)-cyclohexan-carboxaldehyd in 20 ml Ether zugegeben. Nach 2 Stunden Rühren bei -40° werden 60 ml Ethanol zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird dann auf Raumtemperatur erwärmen gelassen, 1 Stunde gerührt und wie üblich aufgearbeitet. Man erhält nach üblicher Isomerisierung analog EP-OS 0 122 389 2-Fluor-4-[trans-4-(trans-1-pentenyl)-cyclohexyl]-benzonitril.7.4 ml of 1.7 M n-butyllithium in hexane are added to a suspension of 5.4 g of n-butyltriphenylphosphonium bromide in 100 ml of ether with stirring under a nitrogen atmosphere. After 30 minutes, the orange solution is cooled to -40 ° and 2.1 g of 4- (3-fluoro-4-cyanophenyl) cyclohexane-carboxaldehyde in 20 ml of ether are added. After 2 hours of stirring at -40 °, 60 ml of ethanol are added dropwise. The reaction mixture is then allowed to warm to room temperature, stirred for 1 hour and worked up as usual. After conventional isomerization, 2-fluoro-4- [trans-4- (trans-1-pentenyl) cyclohexyl] benzonitrile is obtained analogously to EP-OS 0 122 389.
Analog werden hergestellt:The following are produced analogously:
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-1-propenyl)-cyclohexyl]-benzonitril 2-Fluor-4-[trans-4-(trans-1-butenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-1-propenyl) cyclohexyl] benzonitrile 2-fluoro-4- [trans-4- (trans-1-butenyl) cyclohexyl] benzonitrile
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-1-hexenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-1-hexenyl) cyclohexyl] benzonitrile
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-1-heptenyl)-cyclohexyl]-benzonitril
Analog EP-OS 0 122 389 werden ferner hergestellt:2-fluoro-4- [trans-4- (trans-1-heptenyl) cyclohexyl] benzonitrile Analogous to EP-OS 0 122 389, the following are also produced:
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-3-butenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-3-butenyl) cyclohexyl] benzonitrile
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-3-pentenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-3-pentenyl) cyclohexyl] benzonitrile
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-3-hexenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-3-hexenyl) cyclohexyl] benzonitrile
2-Fluor-4-[trans-4-(trans-3-heptenyl)-cyclohexyl]-benzonitril2-fluoro-4- [trans-4- (trans-3-heptenyl) cyclohexyl] benzonitrile
Beispiel BExample B
Ein Gemisch von 2,3 g trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexancarboxaldehyd, 1,2 g 2-Propylpropan-1,3-diol, 0,01 g p-Toluolsulfonsäure und 15 ml Toluol wird am Wasserabscheider 3 Stunden gekocht und abgekühlt. Nach üblicher Aufarbeitung erhält man 2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-propyl-1,3-dioxan.A mixture of 2.3 g of trans-4- (4-cyano-3-fluorophenyl) cyclohexane carboxaldehyde, 1.2 g of 2-propylpropane-1,3-diol, 0.01 g of p-toluenesulfonic acid and 15 ml of toluene is added on Boiled and cooled water separator for 3 hours. After customary working up, 2- [trans-4- (4-cyano-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5-propyl-1,3-dioxane is obtained.
Analog werden hergestellt:The following are produced analogously:
2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-ethyl- 1,3-dioxan 2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-butyl- 1,3-dioxan2- [trans-4- (4-Cyan-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5-ethyl-1,3-dioxane 2- [trans-4- (4-Cyan-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5 -butyl-1,3-dioxane
2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-pentyl- 1,3-dioxan2- [trans-4- (4-Cyan-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5-pentyl-1,3-dioxane
2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-hexyl- 1,3-dioxan2- [trans-4- (4-Cyan-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5-hexyl-1,3-dioxane
2-[trans-4-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-cyclohexyl]-5-heptyl- 1,3-dioxan
2- ( 4-Cyan-3-fluorphenyl ) -5-ethyl-1 , 3-dioxan2- [trans-4- (4-Cyan-3-fluorophenyl) cyclohexyl] -5-heptyl-1,3-dioxane 2- (4-cyano-3-fluorophenyl) -5-ethyl-1,3-dioxane
2-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-5-propyl-1,3-dioxan, F.49°, Δε = 31 2-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-5-butyl-1,3-dioxan 2-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-5-pentyl-1,3-dioxan 2-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-5-hexyl-1,3-dioxan 2-(4-Cyan-3-fluorphenyl)-5-heptyl-1,3-dioxan2- (4-cyan-3-fluorophenyl) -5-propyl-1,3-dioxane, F.49 °, Δε = 31 2- (4-cyan-3-fluorophenyl) -5-butyl-1,3- dioxane 2- (4-cyano-3-fluorophenyl) -5-pentyl-1,3-dioxane 2- (4-cyano-3-fluorophenyl) -5-hexyl-1,3-dioxane 2- (4-cyano- 3-fluorophenyl) -5-heptyl-1,3-dioxane
Beispiel CExample C
Ein Gemisch von 2-Fluor-4-(p-pentylphenoxycarbonyl)-benzaldehyd (erhältlich aus 3-Fluor-4-formylbenzoesäure durch Veresterung mit p-Pentylphenol) und 2-Propylpropan-1,3-diol wird analog Beispiel B behandelt. Man erhält 3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p-pentylphenylester).A mixture of 2-fluoro-4- (p-pentylphenoxycarbonyl) benzaldehyde (obtainable from 3-fluoro-4-formylbenzoic acid by esterification with p-pentylphenol) and 2-propylpropane-1,3-diol is treated analogously to Example B. 3-Fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-pentylphenyl ester) is obtained.
Analog werden hergestellt:The following are produced analogously:
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p-propylphenylester)3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-propylphenyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p-ethylphenylester)3-Fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-ethylphenyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p-ethoxyphenylester)3-Fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-ethoxyphenyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p-butoxyphenylester)3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-butoxyphenyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(p- cyanphenylester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(trans-4-ethylcyclohexylester)3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (p-cyanophenyl ester) 3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (trans-4-ethylcyclohexyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(trans-4-propylcyclohexylester) 3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(trans-4-butylcyclohexylester)3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) -benzoic acid (trans-4-propylcyclohexyl ester) 3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2- yl) -benzoic acid (trans-4-butylcyclohexyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(trans-4-pentylcyclohexylester)3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (trans-4-pentylcyclohexyl ester)
3-Fluor-4-(5-propyl-1,3-dioxan-2-yl)-benzoesäure-(trans-4-heptylcyclohexylester)
3-fluoro-4- (5-propyl-1,3-dioxan-2-yl) benzoic acid (trans-4-heptylcyclohexyl ester)