EP1725513A1 - Herstellung von verbindungen mit der chf2c(o)- oder chfc(o)-gruppe - Google Patents
Herstellung von verbindungen mit der chf2c(o)- oder chfc(o)-gruppeInfo
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- EP1725513A1 EP1725513A1 EP05707195A EP05707195A EP1725513A1 EP 1725513 A1 EP1725513 A1 EP 1725513A1 EP 05707195 A EP05707195 A EP 05707195A EP 05707195 A EP05707195 A EP 05707195A EP 1725513 A1 EP1725513 A1 EP 1725513A1
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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- C07C67/30—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
- C07C67/317—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
Definitions
- the invention relates to a process for the preparation of compounds having a CHF2 C (O) or CHFC (O) group by hydrodehalogenation, preferably
- Hydrodechlorination from corresponding bromine, iodine or chlorine compounds preferably from compounds with a CCIF2 C (O) or CCIFC (O) group.
- the object of the present invention is to provide an improved process for the preparation of compounds having a CHF2C (O) or CHFC (O) group, in particular corresponding ester or diester compounds. This object is achieved by the method according to the invention.
- the process according to the invention provides for the preparation of compounds having a CF n HC (O) group from a CF n XC (O) group and zinc in the presence of an alcohol as a proton source, where n is 1 or 2 and X is bromine, iodine or preferably chlorine, where X is replaced by hydrogen, excluding compounds which are substituted by X both in the ⁇ -position and in the ⁇ -position.
- This also includes compounds with an (O) CCHFC (O) group which are produced from a compound with an (O) CCCIFC (O) group.
- X is exchanged for hydrogen; therefore, those compounds with two (or more) X substituents which result in the exchange of X for hydrogen as well as for an alkoxy radical (derived from alcohol present) are not encompassed by the invention.
- compounds with two or more CF n HC (O) groups can also be made from compounds with two or more CF n XC (O) groups.
- the alcohol serves as a proton source for the reaction; it can also be used in excess and then also serves as a solvent.
- the respective product compound can also be added as a solvent.
- Dimethylformamide or other carboxylic acid amides are preferably not contained in the reaction mixture.
- a preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that compounds with one or two CF n HC (0) groups are prepared from a compound with one or two CF n XC (O) groups, where n and X have the abovementioned meaning , Compounds having one or two CF n HC (O) groups are preferably prepared from a compound having one or two CF n CIC (0) groups.
- R 1 stands for F; for C1-C5 alkyl; or for C1-C5-alkyl which is substituted by at least 1 fluorine atom; and R 2 represents C1-C5 alkyl; or for C1-C5-alkyl which is substituted by at least 1 fluorine atom. It is also preferred to make a diester of
- R 3 OC (O) CFHC (O) OR 3 , wherein R 3 is C1-C5-alkyl; or for C1-C5-alkyl which is substituted by at least 1 fluorine atom.
- Preferred starting compounds are the respective chlorine-substituted compounds.
- R 1 very particularly preferably represents F or C1-C3, which is partially fluorinated or perfluorinated.
- R 2 and R 3 are preferably methyl, ethyl, n-propyl or i-propyl.
- R 1 preferably represents F or CF 3 .
- the alcohol used as the proton source suitably corresponds to the radical R 2 or R 3 .
- the ester is prepared in situ from the corresponding acid chloride and alcohol.
- the alcohol is not only a source of protons, but also serves to esterify the acid chloride. Accordingly, more alcohol has to be used. However, since the alcohol is expediently used in excess as a solvent, this is not a problem.
- the non-protic solvent used is preferably at least predominantly the product to be produced, e.g. the ester or diester with one or more CHF2C (O) or CHFC (O) groups.
- Nitriles are preferably not included as a solvent.
- carboxylic acid amides such as DMF are also preferably not used as solvents.
- 0.9 to 2.1 equivalents of zinc are preferably used per chlorine atom to be exchanged. It is preferred to use about 1.1 to 2 zinc atoms per chlorine atom; a stoichiometric excess of zinc has proven to be advantageous.
- the temperature at which the reaction between bromine-, iodine- or chlorine-containing starting compound, zinc and alcohol is carried out is advantageously between 50 ° C. and the boiling point of the corresponding alcohol.
- the isolation can be done according to conventional methods.
- Another object of the invention is the azeotrope of methyl difluoroacetate and methanol, which in the reaction of methyl chlorodifluoroacetate, Zinc and methanol can be distilled.
- This azeotrope can be used, for example, as a solvent or cleaning agent.
- the advantage is that it can be purified by redistillation without changing its composition.
- it can also be added to the reaction mixture of zinc and methyl chlorodifluoroacetate and, if appropriate, methanol.
- the amount of methanol serving as the proton source can be reduced; if necessary, the methanol required as a proton source can be omitted entirely.
- the azeotrope then serves as a solvent and - because of the methanol contained - as a proton source.
- the process according to the invention has the advantage that high yields and high selectivities are achieved. Solvents like DMF are also more difficult to dispose of.
- Example 1 Preparation of difluoroacetic acid methyl ester from chlorodifluoroacetic acid methyl ester and zinc
- CDFAMe methyl chlorodifluoroacetate
- CDFAEt chlorodifluoroethyl ester
- CDFACI chlorodifluoroacetyl chloride
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Abstract
Verbindungen mit einer CHF2C(O)- oder CHFC(O)-Gruppe können aus den entsprechenden Verbindungen mit einer CCIF2C(O)- oder CCIFC(O)-Gruppe oder der entsprechenden Brom-oder Jodverbindung und Zink in Anwesenheit eines Alkohols als Protonenquelle hergestellt werden. Bevorzugt werden Monoester mit einer CHF2C(O)-Gruppe oder Diester mit zwei CHFC(O)-Gruppen oder (O)CCHFC(O)-Gruppe auf diese Weise hergestellt.
Description
Herstellung von Verbindungen mit der CHF2- oder CHF-Gruppe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit einer CHF2 C(O)- oder CHFC(O)-Gruppe durch Hydrodehalogenierung, vorzugsweise
Hydrodechlorierung aus entsprechenden Brom-, Jod- oder Chlorverbindungen, bevorzugt aus Verbindungen mit einer CCIF2 C(O)- oder CCIFC(O)-Gruppe.
Verbindungen mit einer CHF2C(0)- oder CHFC(0)-Gruppe, insbesondere Esterverbindungen und Diesterverbindungen, sind wertvolle Zwischenprodukte in der chemischen Synthese.
Es ist bereits bekannt, solche Verbindungen aus entsprechenden Chlor- Verbindungen und Austausch des Chloratoms gegen Wasserstoff herzustellen. Takashi Tsukamoto und Tomoya Kitazume geben in J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1993, Seiten 1 177 bis 1181 an, dass Chlordifluoressigsäureethylester mit Zink in Dimethylformamid und anschließender saurer Hydrolyse quantitativ Difluoressigsäureethylester ergibt (siehe Seite 1177, linke Spalte). Es ist jedoch nicht angegeben, wie der Ester isoliert werden könnte.
A. Yakubovich und S. M. Rozensthein zeigen in Journal of General Chemistry USSR., Band 31 (1961), Seiten 1866 bis 1870, dass es bei Estern, die in et- und ß-Stellung durch Chlor bzw. Brom substituiert sind, zu einem Austausch des Chloratoms gegen Wasserstoff und zu einer Anlagerung einer Alkoxygruppe kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit einer CHF2C(O)- oder CHFC(O)-Gruppe, besonders von entsprechenden Ester- oder Diesterverbindungen, anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Herstellung von Verbindungen mit einer CFnHC(O)-Gruppe aus einer CFnXC(O)-Gruppe und Zink in Anwesenheit eines Alkohols als Protonenquelle vor, wobei n für 1 oder 2 steht und X Brom, Jod oder vorzugsweise Chlor bedeutet, wobei X gegen Wasserstoff ausgetauscht wird, wobei Verbindungen ausgeschlossen sind, die sowohl in α-Stellung als auch in ß-Stellung durch X substituiert sind. Darunter fallen auch Verbindungen mit einer (O)CCHFC(O)-Gruppe, die aus einer Verbindung mit einer (O)CCCIFC(O)-Gruppe hergestellt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird X gegen Wasserstoff ausgetauscht; deshalb sind solche Verbindungen mit zwei (oder mehr) X-Substituenten, bei denen es sowohl zum Austausch von X gegen Wasserstoff als auch gegen einen Alkoxyrest (stammt aus anwesendem Alkohol) kommt, von der Erfindung nicht umfasst. Natürlich kann man auch Verbindungen mit zwei oder mehr CFnHC(O)-Gruppen aus Verbindungen mit zwei oder mehr CFnXC(O)-
Gruppen herstellen. Dann wird entsprechend mehr Zink und Alkohol eingesetzt.
Der Alkohol dient als Protonenquelle für die Reaktion; er kann auch im Überschuß eingesetzt werden und dient dann auch als Lösungsmittel. Auch die jeweilige Produktverbindung kann als Lösungsmittel zugesetzt werden. Dimethylformamid oder andere Car- bonsäureamide sind bevorzugt nicht im Reaktionsgemisch enthalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen mit einer oder zwei CFnHC(0)-Gruppen aus einer Verbindung mit einer oder zwei CFnXC(O)-Gruppen herstellt, wobei n und X die vorgenannte Bedeutung besitzen. Bevorzugt stellt man Verbindungen mit einer oder zwei CFnHC(O)-Gruppe aus einer Verbindung mit einer oder zwei CFnCIC(0)-Gruppe her.
Besonders bevorzugt stellt man einen Ester der Formel R''CFHC(0)OR2 her, worin R1 steht für F; für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Flu- oratom substituiert ist; und R2 steht für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Fluoratom substituiert ist. Weiterhin bevorzugt stellt man einen Diester der
Formel R3OC(O)CFHC(O)OR3 her, worin R3 steht für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Fluoratom substituiert ist. Bevorzugte Ausgangsverbindungen sind die jeweiligen chlorsubstituierten Verbindungen.
R1 steht ganz besonders bevorzugt für F oder C1-C3, welches teilfluoriert oder perfluoriert ist.
R2 und R3 stehen bevorzugt für Methyl, Ethyl, n-Propyl oder i-Propyl.
R1 steht bevorzugt für F oder CF3.
Der als Protonenquelle verwendete Alkohol (gegebenenfalls im Überschuß auch als Lösungsmittel eingesetzt) entspricht zweckmäßigerweise dem Rest R2 bzw. R3.
Gemäß einer Ausführungsform stellt man den Ester in situ aus dem entsprechenden Säurechlorid und Alkohol her. In diesem Fall ist der Alkohol nicht nur Protonenquelle, sondern dient auch zur Veresterung des Säurechlorids. Entsprechend mehr Alkohol muss eingesetzt werden. Da der Alkohol aber zweckmäßig im Überschuss als Lösungsmittel eingesetzt wird, stellt dies kein Problem dar.
Es kann vorteilhaft sein, die Umsetzung in Anwesenheit eines nichtprotischen Lösungsmittels durchzuführen. In diesem Fall verwendet man als nichtprotisches Lösungsmittel vorzugsweise mindestens überwiegend das herzustellende Produkt, z.B. den Ester oder Diester mit einer oder mehreren CHF2C(O)- oder CHFC(O)-Gruppen. Nitrile sind vorzugsweise nicht als Lösungsmittel enthalten. Wie oben schon gesagt, verwendet man bevorzugt auch keine Carbonsäureamide wie DMF als Lösungsmittel.
Pro auszutauschendes Chloratom setzt man bevorzugt 0,9 bis 2,1 Equivalente Zink ein. Bevorzugt setzt man pro Chloratom etwa 1 ,1 bis 2 Zinkatome ein; ein stöchio- metrischer Überschuß an Zink hat sich als vorteilhaft erwiesen.
Die Temperatur, bei der die Umsetzung zwischen brom-, jod- bzw. chlorhaltiger Ausgangsverbindung, Zink und Alkohol durchgeführt wird, liegt vorteilhaft zwischen 50 °C und dem Siedepunkt des entsprechenden Alkohols.
Die Isolation kann gemäß üblichen Methoden erfolgen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Azeotrop aus Difluoressigsäure- methylester und Methanol, das bei der Umsetzung von Chlordifluoressigsäuremethylester,
Zink und Methanol destilliert werden kann. Diese Azeotrop ist beispielsweise als Lösungsmittel oder Reinigungsmittel brauchbar. Der Vorteil ist, dass es durch Redestillation gereinigt werden kann, ohne dass sich seine Zusammensetzung ändert. Es kann aber auch in der Reaktionsmischung aus Zink und Chlordifluoressigsäuremethylester sowie ggf. Methanol zugesetzt werden. Je nach zugesetzter Menge an Azeotrop kann die Menge an Methanol, das als Protonenquelle dient, verringert werden; gegebenenfalls kann man das als Protonenquelle benötigte Methanol ganz weglassen. Das Azeotrop dient dann als Lösungsmittel und - wegen des enthaltenen Methanols - als Protonenquelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass hohe Ausbeuten und hohe Selektivitäten erzielt werden. Lösungsmittel wie DMF sind auch schwerer zu entsorgen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie in ihrem Umfang einzuschränken.
Beispiele
Beispiel 1 : Herstellung von Difluoressigsäuremethylester aus Chlordifluoressigsäu- remethylester und Zink
Allgemeine Durchführung: Ausgangsverbindung, Zink und Alkohol wurden in den angegebenen Proportionen und während der angegebenen Umsetzungsdauer und Temperatur miteinander umgesetzt. Das Abdestillieren des Methylesters ergab immer eine Fraktion eines Azeotrops von Difluoressigsäuremethylester und Methanol mit einem konstanten Siedepunkt von 64°C bei Umgebungsdruck. Diese Mischung wurde mit Ben- zotrifluorid als internem Standard versetzt und die Ausbeute durch 1H- und 19F-NMR- Spektren bestätigt. Das Azeotrop kann zu anderen Difluoressigsäureverbindungen weiter umgesetzt werden. Mit NH3 kann der Ester beispielsweise in quantitativer Ausbeute in das Difluoressigsäureamid umgewandelt werden.
Reaktionsbedingungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Abkürzungen: CDFAMe = Chlordifluoressigsäuremethylester
CDFAEt = Chlordifluorethylester CDFACI = Chlordifluoracetylchlorid MeOH = Methanol EtOH = Ethanol Eq. = Equivalent Zn = Zink
Tabelle 1 : Reaktionsparameter und Analysendaten
1) Angaben in %
Es ist festzustellen, dass ein Überschuß Zink und Reflux-Temperatur des Methanols positiv für die Ausbeute ist.
Beispiel 2: Herstellung von Difluoressigsäureethylester
Die Umsetzung wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, aber in siedendem Ethanol. In Tabelle 2 sind Reaktionsparameter und Analysendaten zusammengestellt.
Tabelle 2: Reaktionsparameter und Analysendaten
1) Angaben in %
Beispiel 3: Herstellung von Difluoressigsäuremethylester aus in-situ hergestelltem Chlor- difluoressigsäuremethylester
Durchführung: Zink wurde in Methanol vorgelegt und Chlordifluoracetylchlorid zugegeben. Die Reaktion verläuft exotherm unter Gasentwicklung. Verfahrensparameter und Analysendaten sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Tabelle 3: Reaktionsparameter und Analysendaten
1) Angaben in %
Die Reaktion scheint nach 1h Refluxieren beendet zu sein. Vermutlich reagiert das entstehende HCI sehr schnell mit dem Zink und bildet nascierenden Wasserstoff, der die CICF2-Gruppe aber nur zum Teil reduziert. Ein größerer Überschuß sollte das Ergebnis verbessern.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit einer CFnHC(O)-Gruppe aus einer CFnXC(O)-Gruppe und Zink in Anwesenheit eines Alkohols als Profonenquelle, wobei n für 1 oder 2 steht und X Brom, Jod oder vorzugsweise Chlor bedeutet, wobei X gegen Wasserstoff ausgetauscht wird, wobei Verbindungen ausgeschlossen sind, die sowohl in α-Stellung als auch in ß-Stellung durch X substituiert sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen mit einer oder mehreren CFnHC(0)-Gruppen aus Verbindungen mit einer oder mehreren
CFnCIC(O)-Gruppen herstellt, wobei n und X die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen
Ester der Formel R CFHC(O)OR2 herstellt, worin R steht für F; für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Fluoratom substituiert ist; und und R2 steht für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Fluoratom substituiert ist; oder dass man einen Diester der Formel R3OC(O)CFHC(O)OR3 herstellt, worin R3 steht für C1-C5-Alkyl; oder für C1-C5-Alkyl, das durch mindestens 1 Fluoratom substituiert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das R1 für F oder C1-C3 steht, welches teilfluoriert oder perfluoriert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass R2 und R3 für Methyl, Ethyl, n-Propyl oder i-Propyl steht.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass R"1 steht für F oder CF3.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol dem Rest R2 oder R3 entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ester in situ aus Säurechlorid und Alkohol herstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man unter Zusatz des Reaktionsprodukts als Lösungsmittel arbeitet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Herstellung von Difluoressigsäuremethylester das Azeotrop aus Difluoressigsäuremethylester und Methanol zusetzt, welches als Lösungsmittel und gegebenenfalls als Protonenquelle wirkt.
11. Das Azeotrop aus Difluoressigsäuremethylester und Methanol.
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