EP2964811A1 - Elektrochemische kupplung von anilinen - Google Patents

Elektrochemische kupplung von anilinen

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EP2964811A1
EP2964811A1 EP14706609.6A EP14706609A EP2964811A1 EP 2964811 A1 EP2964811 A1 EP 2964811A1 EP 14706609 A EP14706609 A EP 14706609A EP 2964811 A1 EP2964811 A1 EP 2964811A1
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EP
European Patent Office
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alkyl
aniline
aryl
heteroaryl
cycloalkyl
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EP14706609.6A
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French (fr)
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EP2964811B1 (de
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Katrin Marie DYBALLA
Robert Franke
Dirk Fridag
Siegfried R. Waldvogel
Bernd Elsler
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20—Processes
    • C25B3/29—Coupling reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms

Definitions

  • the following invention relates to an electrochemical process for coupling anilines to biaryldiamines.
  • aniline is used in this application as a generic term and thus also includes substituted anilines. Two identical or two different anilines can be coupled with each other.
  • Previously used methods for the preparation of biaryldiamines use the detour of a sigmatropic rearrangement of diarylhydrazines (see: S.-E. Suh, l.-K. Park, B.-Y. Lim, C.-G. Cho, Eur. Org. Chem., 2011, 3, 455, H.-Y. Kim, W.-J. Lee, H.-M. Kang, C.-G. Cho, Org. Lett., 2007, 16, 3185, H. Kang, Y.-K. Lim, I.-J. Shin, H.-Y.
  • Benzidine / semidine rearrangements are usually less selective and yield many carcinogenic by-products.
  • the synthesis of the hydrazines is often carried out with the help of transition metal catalysts, which represents an additional cost factor.
  • a major disadvantage of the above-mentioned methods for aniline-aniline cross-coupling is the frequent need for dry solvents and air exclusion. Furthermore, sometimes large amounts of partially toxic oxidizing agents are used. During the reaction often occur toxic by-products, which must be separated from the desired product consuming and expensive to dispose of. Due to scarcer raw materials and the increasing relevance of environmental protection, the price of such transformations is increasing. Especially when using multi-level sequences, a change of different solvents is necessary. Here also very toxic intermediates occur.
  • Biaryldiamine be prepared without the organic oxidizing agent must be added, worked under exclusion of moisture or anaerobic reaction guides must be complied with.
  • C- Coupling is a cost-effective and environmentally friendly alternative to previously existing multi-level classical organic synthesis routes opened.
  • the object of the present invention was to provide an electrochemical process in which anilines can be coupled together, and can be dispensed with multi-stage syntheses using metallic reagents. Furthermore, it should enable access to new products in this way.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 or 2.
  • substituents R 1 to R 48 are independently selected from the group of hydrogen, hydroxyl, (C Ci 2 ) alkyl, (C Ci 2 ) -Heteroalkyl, (C 4 -C 4 ) -aryl, (C 4 -C 4) -aryl- (C Ci 2) -alkyl, (C 4 -C 4) aryl-0- (Ci-Ci2) alkyl, (C 3 -C 4) -heteroaryl, (C 3 - Ci 4 ) -Heteroaryl- (C Ci 2 ) -alkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl- (Ci-Ci 2 ) -alkyl, (C 3 -Ci 2 ) heterocycloalkyl, (C 3 -C 12) - heterocycloalkyl (Ci 2 C) alkyl, 0- (C Ci 2)
  • alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups are optionally substituted one or more times.
  • Alkyl is a non-branched or branched aliphatic radical.
  • Aryl for aromatic (hydrocarbon) radicals preferably having up to 14 carbon atoms, for.
  • phenyl C 6 H 5 -
  • naphthyl Ci 0 H 7 -
  • anthryl Ci H 9 -
  • Cycloalkyl for saturated cyclic hydrocarbons containing exclusively carbon atoms in the ring.
  • Heteroalkyl for a non-branched or branched aliphatic radical which may contain one to four, preferably one or two, heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • Heteroaryl is an aryl radical in which one to four, preferably one or two, carbon atoms may be replaced by heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N, wherein the heteroaryl radical may also be part of a larger condensed ring structure.
  • Heterocycloalkyl for saturated cyclic hydrocarbons which may contain one to four, preferably one or two, heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • heteroaryl radical which may be part of a fused ring structure is preferably understood systems in which fused five- or six-membered rings are formed, e.g. Benzofuran, isobenzofuran, indole, isoindole, benzothiophene, benzo (c) thiophene, benzimidazole, purine, indazole, benzoxazole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, acridine.
  • the abovementioned substituted N can be monosubstituted; the alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups can be monosubstituted or polysubstituted, particularly preferably monosubstituted, disubstituted or trisubstituted by radicals selected from the group consisting of from hydrogen, (CRCI 4) -alkyl, (d-Ci 4) heteroalkyl, (C 4 -C 4) -aryl, (C 4 -C 4) - aryl- (Ci C 4) alkyl, (C 3 -Ci 4 ) -Heteroaryl, (C 3 -C 4 ) -Heteroaryl- (Ci-Ci 4 ) alkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl- (Ci-Ci 4)
  • alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups are optionally substituted one or more times.
  • alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, aryl groups are optionally substituted one or more times.
  • Electrochemical process for the preparation of biaryldiamines comprising the process steps:
  • the process steps a) to c) can be carried out in any order.
  • the process can be performed on different carbon (glassy carbon, boron-doped diamond, graphites, carbon fibers, nanotubes, etc.), metal oxide and metal electrodes. Current densities in the range of 1 to 50 mA / cm 2 are applied.
  • the workup and recovery of the biaryldiamines is very simple and takes place after completion of the reaction according to generally accepted separation methods.
  • the electrolyte solution is first distilled and recovered the individual compounds in the form of different fractions separately. Further purification can be carried out, for example, by crystallization, distillation, sublimation or chromatographic.
  • electrolysis is carried out in the usual, known in the art electrolysis cells. Suitable electrolysis cells are known to the person skilled in the art.
  • biaryldiamines can be prepared, which are formed by coupling the same aniline and / or biaryldiamines, which are formed by the electrochemical coupling of two different anilines.
  • anilines once anilines are coupled with the same and once anilines with different oxidation potential.
  • Electrochemical process for the preparation of biaryldiamines comprising the process steps:
  • the main product is the biaryldiamine, which is formed by coupling two molecules of aniline.
  • the difference between the two oxidation potentials (AE) must be within a certain range.
  • Knowledge of the absolute oxidation potentials of the two anilines is not absolutely necessary for the process according to the invention. It is sufficient if the difference between the two oxidation potentials is known to one another. Another aspect of the invention is that the difference between the two oxidation potentials ⁇ ⁇ ⁇ ) can be influenced by the solvents or solvent mixtures used.
  • the difference between the two oxidation potentials ⁇ ⁇ ⁇ ) can be shifted by suitable choice of the solvent / solvent mixture in the desired range.
  • HFI P 1, 1, 3,3,3-hexafluoroisopropanol
  • Biaryldiamines could be prepared electrochemically for the first time with the aid of the process according to the invention and multi-step syntheses using metallic reagents could be dispensed with.
  • the second aniline is used at least twice the amount of the first aniline.
  • the ratio of first aniline to second aniline is in the range of 1: 2 to 1: 4.
  • the conductive salt is selected from the group of alkali metal, alkaline earth metal, tetra (C 1 -C 6 -alkyl) ammonium, 1, 3-di (C 1 -C 6 -alkyl) imidazolium or tetra (CIC 6 - alkyl) phosphonium salts.
  • the counterions of the conducting salts are selected from the group consisting of sulfate, hydrogensulfate, alkylsulfates, arylsulfates, alkylsulfonates, arylsulfonates, halides, phosphates, carbonates, alkylphosphates, alkylcarbonates, nitrate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, hexafluorosilicate, fluoride and perchlorate.
  • the conductive salt is selected from tetra (C 1 -C 6 -alkyl) ammonium salts and the counter ion selected from sulfate, alkyl sulfate, aryl sulfate.
  • reaction solution is free of fluorinated compounds.
  • reaction solution is free of transition metals.
  • the reaction solution is free of organic oxidizing agents. In a variant of the method, the reaction solution is free of substrates having leaving functionalities other than hydrogen atoms.
  • the first aniline and the second aniline are selected from: Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IVa, IVb:
  • substituents R 1 to R 48 are independently selected from the group of hydrogen, hydroxyl, (C Ci 2 ) alkyl, (Ci-Ci 2 ) -Heteroalkyl, (C 4 -C 4 ) -aryl, (C 4 -C 4) -aryl- (CC 12) alkyl, (C 4 -C 4) aryl-0- (Ci-Ci2) alkyl, (C 3 -C 4) -heteroaryl, (C 3 - Ci 4 ) -Heteroaryl- (Ci-Ci 2 ) -alkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl- (Ci-Ci 2 ) -alkyl, (C 3 -Ci 2 ) heterocycloalkyl, (C 3 -C 12) - heterocycloalkyl (Ci 2 C) alkyl, 0-
  • Heteroaryl groups are optionally substituted one or more times.
  • Alkyl is a non-branched or branched aliphatic radical.
  • Aryl for aromatic (hydrocarbon) radicals preferably having up to 14 C atoms, for.
  • phenyl C 6 H 5 -
  • naphthyl Ci 0 H 7 -
  • anthryl Ci H 9 -
  • Cycloalkyl for saturated cydic hydrocarbons containing exclusively carbon atoms in the ring.
  • Heteroalkyl for a non-branched or branched aliphatic radical which may contain one to four, preferably one or two, heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • Heteroaryl is an aryl radical in which one to four, preferably one or two, carbon atoms may be replaced by heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N, wherein the heteroaryl radical may also be part of a larger condensed ring structure.
  • Heterocycloalkyl for saturated cydic hydrocarbons which may contain one to four, preferably one or two, heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • heteroaryl radical which may be part of a fused ring structure is preferably understood systems in which fused five- or six-membered rings are formed, e.g. Benzofuran, isobenzofuran, indole, isoindole, benzothiophene, benzo (c) thiophene, benzimidazole, purine, indazole, benzoxazole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, acridine.
  • the abovementioned substituted N can be monosubstituted; the alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups can be monosubstituted or polysubstituted, particularly preferably monosubstituted, disubstituted or trisubstituted by radicals selected from the group consisting of from hydrogen, (CRCI 4) -alkyl, (d-Ci 4) heteroalkyl, (C 4 -C 4) -aryl, (C 4 -C 4) - aryl- (Ci C 4) alkyl, (C 3 -Ci 4 ) -Heteroaryl, (C 3 -C 4 ) -Heteroaryl- (Ci-Ci 4 ) alkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl, (C 3 -Ci 2 ) -cycloalkyl- (Ci-Ci 4)
  • alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups are optionally substituted one or more times.
  • FIG. 1 shows a reaction apparatus in which the coupling reaction described above can be carried out.
  • the apparatus comprises a nickel cathode (1) and an anode of boron-doped diamond (BDD) on silicon or another carrier material or another electrode material (5) known to the person skilled in the art.
  • BDD boron-doped diamond
  • the apparatus can be cooled by means of the cooling jacket (3).
  • the arrows indicate the flow direction of the cooling water.
  • the reaction space is closed with a Teflon stopper (2).
  • the reaction mixture is mixed through a magnetic stir bar (7).
  • the apparatus is closed by screw clamps (4) and seals (6).
  • FIG. 2 shows a reaction apparatus in which the coupling reaction described above can be carried out on a larger scale.
  • the apparatus comprises two glass flanges (5 '), on which are pressed by screw clamps (2') and seals electrodes (3 ') of boron-doped diamond (BDD) coated carrier materials or other, known in the art, electrode materials.
  • the reaction space can be provided with a reflux condenser via a glass sleeve (1 ').
  • the reaction mixture is mixed with the aid of a magnetic stirring bar (4 '). Examples:
  • TLC thin-layer chromatography
  • PSC precast plates Kieselgel 60 F254 from Merck KGaA, Darmstadt were used. The Rf values are given as a function of the solvent mixture used.
  • a cerium-molybdophosphoric acid solution was used as the dipping reagent.
  • Cerium molybdophosphoric acid reagent 5.6 g molybdophosphoric acid, 2.2 g cerium (IV) sulfate tetrahydrate and 13.3 g concentrated sulfuric acid to 200 mL water.
  • Gas chromatography GC / GCMS
  • the NMR spectroscopic investigations were carried out on multicore resonance spectrometers of the type AC 300 or AV II 400 from Bruker, Analytical Messtechnik, Düsseldorf.
  • the solvent used was CDCl 3.
  • the 1 H and 13 C spectra were calibrated according to the residual content of non-deuterated solvent according to the NMR Solvent Data Chart from Cambridge Isotopes Laboratories, USA.
  • the assignment of the 1 H and 13 C signals was carried out in part by means of H, H-COZY, ⁇ , ⁇ -NOESY, H, C-HSQC and H, C-HMBC spectra.
  • the chemical shifts are given as ⁇ values in ppm.
  • AAV1 Instructions for electrochemical cross-coupling
  • the reaction is stirred and heated to 50 ° C by means of a water bath. After the end of
  • Electrolysis is the cell content with HFIP transferred to a 50 mL round bottom flask and the
  • the electrolysis is carried out in accordance with AAV1 in an undivided glass beaker cell with glassy carbon electrodes. To this are added 0.68 g (3.8 mmol, 1 .0 equiv.) Of ⁇ / (3,4-methylenedioxyphenyl) acetamide and 2.04 g (1.4 mmol., 3.0 equiv.) Of ⁇ / (3,4-dimethoxyphenyl) acetamide in 25 mL HFIP dissolved, added 0.77 g MTBS and the electrolyte transferred to the electrolysis cell.

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Abstract

Elektrochemisches Verfahren zur Kupplung von Anilinen. Bei der Kupplung von zwei verschiedenen Anilinen liegt die Differenz der Oxidationspotentiale der Substrate im Bereich von 10 mV bis 450 mV und das Anilin mit höherem Oxidationspotential wird im Überschuss zugegeben. Mit Hilfe des Verfahrens konnten Biaryldiamine elektrochemisch hergestellt werden und auf mehrstufige Synthesen unter Verwendung von metallischen Reagenzien konnte verzichtet werden.

Description

Elektrochemische Kupplung von Anilinen
Die folgende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren zur Kupplung von Anilinen zu Biaryldiaminen.
Der Begriff Aniline wird in dieser Anmeldung als Gattungsbegriff verwendet und umfasst somit auch substituierte Aniline. Es können hierbei zwei identische oder zwei verschiedene Aniline miteinander gekuppelt werden. Bisher verwendete Methoden zur Herstellung von Biaryldiaminen nutzen den Umweg einer sigmatropen Umlagerung von Diarylhydrazinen (siehe: S.-E. Suh, l.-K. Park, B.-Y. Lim, C.-G. Cho, Eur. J. Org. Chem. 2011 , 3, 455, H.-Y. Kim, W.-J. Lee, H.-M. Kang, C.-G. Cho, Org. Lett. 2007, 16, 3185, H.-M. Kang, Y.-K. Lim, l.-J. Shin, H.-Y. Kim, C.-G. Cho, Org. Lett. 2006, 10, 2047, Y.-K. Lim, J.-W. Jung, H. Lee, C.-G. Cho, J. Org. Chem. 2004, 17, 5778) um Biarylsysteme zu erzeugen, da eine direkte oxidative Kreuzkupplung von Anilinderivaten mit anorganischen Oxidationsmitteln wie Cu(ll) schlechte Ausbeuten liefert und nur für Naphthylamine beschrieben wurde (siehe: M. Smrcina, S. Vyskocil, B. Maca, M. Polasek, T. A. Claxton, A. P. Abbott, P. Kocovsky, J. Org. C/?em.1994, 59, 2156)
Benzidin/Semidin-Umlagerungen sind meist wenig selektiv und liefern viele cancerogene Nebenprodukte. Die Synthese der Hydrazine erfolgt oft mit Hilfe von Übergangsmetallkatalysatoren, was einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellt.
Ein großer Nachteil der oben genannten Methoden zur Anilin-Anilin-Kreuzkupplung ist die häufige Notwendigkeit trockener Lösungsmittel und eines Luftausschlusses. Weiterhin werden manchmal große Mengen teils giftiger Oxidationsmittel verwendet. Während der Reaktion treten oft toxische Nebenprodukte auf, die vom gewünschten Produkt aufwendig abgetrennt und teuer entsorgt werden müssen. Durch knapper werdende Rohstoffe und die steigende Relevanz des Umweltschutzes steigt der Preis für solche Transformationen. Vor allem bei der Nutzung von mehrstufigen Sequenzen ist ein Wechsel von verschiedenen Lösungsmitteln notwendig. Hier treten ferner sehr giftige Zwischenprodukte auf.
Durch elektrochemische Behandlung werden Biaryldiamine hergestellt, ohne das organische Oxidationsmittel zugegeben, unter Feuchtigkeitsausschluss gearbeitet oder anaerobe Reaktionsführungen eingehalten werden müssen. Durch diese direkte Methode der C,C- Kupplung wird eine kostengünstige und umweltschonende Alternative zu bisher bestehenden mehrstufigen klassisch organischen Syntheserouten eröffnet.
Die Aufgabe der folgenden Erfindung bestand darin, ein elektrochemisches Verfahren bereitzustellen, bei dem Aniline miteinander gekuppelt werden können, und auf mehrstufige Synthesen unter Verwendung von metallischen Reagenzien verzichtet werden kann. Weiterhin soll auf diesem Wege der Zugang zu neuen Produkten ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2.
Verbindung gemäß einer der allgemeinen Formeln (I) bis (IV) lassen sich mit dem
beschriebenen Verfahren herstellen:
Wobei die Substituenten R1 bis R48 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C Ci2)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-Ci4)-Aryl-(C Ci2)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl-0-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4- Ci4)-Aryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-C12)- Cycloalkyl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, 0-(C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, Halogene, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C Ci2)-Heteroalkyl, S-(C4-C14)- Aryl, S-(C4-Ci4)-Aryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C Ci2)-Acyl, (C4-Ci4)-Aroyl, (C4-Ci4)-Aroyl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaroyl, (Ci-C14)- Dialkylphosphoryl, (C -Ci )-Diarylphosphoryl, (C3-Ci2)-Alkylsulfonyl, (C3-Ci2)-Cycloalkylsulfonyl, (C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C Ci2)-Alkyl-(C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C3-Ci2)-Heteroarylsulfonyl, (C=0)0- (C Ci2)-Alkyl,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
Alkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest.
Aryl für aromatische (Kohlenwasserstoff-)Reste, vorzugsweise mit bis zu 14 C-Atomen, z. B. Phenyl- (C6H5-), Naphthyl- (Ci0H7-), Anthryl- (Ci H9-), vorzugsweise Phenyl. Cycloalkyl für gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich Kohlenstoff-Atome im Ring enthalten.
Heteroalkyl für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest, der ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthalten kann. Heteroaryl für einen Arylrest, in dem ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N ersetzt sein können, wobei der Heteroarylrest auch Teil einer größeren kondensierten Ringstruktur sein kann.
Heterocycloalkyl für gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, die ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthalten kann.
Unter Heteroarylrest, der Teil einer kondensierten Ringstruktur sein kann, werden bevorzugt Systeme verstanden, in denen kondensierte Fünf- oder Sechsringe gebildet werden, z.B. Benzofuran, Isobenzofuran, Indol, Isoindol, Benzothiophen, Benzo(c)thiophen, Benzimidazol, Purin, Indazol, Benzoxazol, Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Cinnolin, Acridin.
Die genannten substituierten N können einfach substituiert sein, die Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen können ein oder mehrfach, besonders bevorzugt ein-, zwei- oder dreifach, substituiert sein durch Reste ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, (CrCi4)-Alkyl, (d-Ci4)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-Ci4)- Aryl-(C Ci4)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl-(C Ci4)- Alkyl, CF3, Halogen (Fluor, Chlor, Brom, lod), (C Ci0)-Haloalkyl, Hydroxy, (C Ci4)-Alkoxy, (C4- Ci4)-Aryloxy, 0-(C Ci4)-Alkyl-(C4-Ci4)-Aryl, (C3-Ci4)-Heteroaryloxy, N((C Ci4)-Alkyl)2, N((C4- Ci4)-Aryl)2, N((C Ci4)-Alkyl)((C4-Ci4)-Aryl), wobei Alkyl, Aryl, Cycloalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl und Heterocycloalkyl die vorgenannten Bedeutungen haben.
In einer Ausführungsform sind R1, R2, R11, R12, R13, R14, R22, R23, R25, R26, R33, R34, R38, R39, R46, R47 ausgewählt aus: -H, und/oder eine in "Greene's Protective Groups in Organic Synthesis" von P.G.M. Wuts und T.W. Greene, 4te Ausgabe, Wiley Interscience, 2007, S. 696-926 für Aminofunktionen beschriebenen Schutzgruppen.
In einer Ausführungsform sind R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21 , R24, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R35, R36, R37, R40, R41, R42, R43, R44, R45, R48 ausgewählt aus: der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C Ci2)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-C14)- Aryl-(Ci-Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(Ci-Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4-C14)-Aryl- (C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)- Cycloalkyl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(CrCi2)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, 0-(C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C4-Ci4)-Aryl, Halogene,,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
In einer Ausführungsform sind R1, R2, R11, R12, R13, R14, R22, R23, R25, R26, R33, R34, R38, R39, R46, R47 ausgewählt aus: -H, (d-Ci2)-Acyl.
In einer Ausführungsform sind R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21 , R24, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R35, R36, R37, R40, R41, R42, R43, R44, R45, R48 ausgewählt aus: Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, O- (C4-Ci4)-Aryl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C4-Ci4)-Aryl, Halogene,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Arylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
Beansprucht wird ein Verfahren zur elektrochemischen Kupplung von Anilinen. Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biaryldiaminen umfassend die Verfahrensschritte:
a) Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches und des Leitsalzes in ein Reaktionsgefäß,
b) Zugabe der Aniline, wobei es sich um zwei verschiedene oder um nur ein Anilin handeln kann, in das Reaktionsgefäß,
c) Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung,
d) Anlegen einer Spannung an die Elektroden,
e) Kupplung des ersten Anilins mit sich selbst oder mit dem zweiten Anilin zu einem Biaryldiamin.
Die Verfahrensschritte a) bis c) können hierbei in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Das Verfahren kann an unterschiedlichen Kohlenstoff- (Glaskohlenstoff, Bor-dotierter Diamant, Graphiten, Kohlenstoffasern, Nanotubes, u.a.), Metalloxid- und Metallelektroden durchgeführt werden. Dabei werden Stromdichten im Bereich von 1 -50 mA/cm2 appliziert. Die Aufarbeitung und Gewinnung der Biaryldiamine ist sehr einfach und erfolgt nach Beendigung der Reaktion nach allgemein gängigen Trennmethoden. Zunächst wird die Elektrolytlösung erst einmal destilliert und die einzelnen Verbindungen in Form von unterschiedlichen Fraktionen getrennt gewonnen. Eine weitere Reinigung kann beispielsweise durch Kristallisation, Destillation, Sublimation oder chromatographisch erfolgen.
Die Elektrolyse wird in den üblichen, dem Fachmann bekannten Elektrolysezellen durchgeführt. Geeignete Elektrolysezellen sind dem Fachmann bekannt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu Beginn genannte Problem gelöst.
Auf diesem Wege lassen sich Biaryldiamine herstellen, die durch Kupplung des gleichen Anilins entstehen und/oder Biaryldiamine, die durch die elektrochemische Kupplung von zwei verschiedenen Anilinen entstehen. Hierbei werden einmal Aniline mit gleichem und einmal Aniline mit verschiedenem Oxidationspotential gekuppelt.
Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biaryldiaminen umfassend die Verfahrensschritte:
a') Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches sowie eines Leitsalzes, in ein Reaktionsgefäß,
b') Zugabe eines ersten Anilins mit einem Oxidationspotential \E0x1\ in das Reaktionsgefäß, c') Zugabe eines zweiten Anilins mit einem Oxidationspotential \E0x2\ in das Reaktionsgefäß, wobei gilt: Ι£ΟΧ2Ι > IE0x7l und \ΕΟΧ2\ - \E0x1\ = \AE_I, wobei das zweite Anilin gegenüber dem ersten Anilin im Überschuss zugesetzt wird,
und das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass IziEl im Bereich von 10 mV bis 450 mV liegt,
d') Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung,
e') Anlegen einer Spannung an die Elektroden, f) Kupplung des ersten Anilin mit dem zweiten Anilin zu einem Biaryldiaminen.
Ein Problem, das bei der elektrochemischen Kupplung von unterschiedlichen Molekülen auftritt ist, dass die Reaktionspartner in der Regel unterschiedliche Oxidationspotentiale E0x haben. Dies hat zur Folge, dass das Molekül mit dem niedrigeren Oxidationspotential ein höheres Bestreben hat ein Elektron (e") an die Anode und ein H+-lon an z.B. das Lösungsmittel abzugeben, als das Molekül mit dem niedrigeren Oxidationspotential. Berechnen lässt sich das Oxidationspotential E0x über die Nernstsche-Gleichung: Eox = E° + (0,059/n) * lg([Ox]/[Red])
Eox'. Elektrodenpotential für die Oxidationsreaktion (= Oxidationspotential)
£°: Standardelektrodenpotential
n: Anzahl der übertragenen Elektronen
[Ox]: Konzentration der oxidierten Form
[Red]: Konzentration der reduzierten Form
Würde man die oben in der Literatur genannten Verfahren auf zwei unterschiedliche Aniline anwenden, so hätte dies zur Folge, dass überwiegend Radikale des Moleküls entstehen würden, welches ein niedrigeres Oxidationspotential hat, und diese würde dann mit sich selbst reagieren. Als deutlich überwiegendes Hauptprodukt würde man also ein Biaryldiamin erhalten, welches aus zwei gleichen Anilinen entstanden ist.
Dieses Problem tritt bei der Kupplung von identischen Molekülen nicht auf. Ist die erste Bedingung nicht erfüllt, so entsteht als Hauptprodukt das Biaryldiamin, welches durch die Kupplung aus zwei Molekülen eines Anilins entsteht.
Für eine effiziente Reaktionsführung bei der Kupplung von zwei verschiedenen Anilinen sind zwei Reaktionsbedingungen notwendig:
- das Anilin mit dem höheren Oxidationspotential muss im Überschuss zugegeben werden, und - die Differenz der beiden Oxidationspotentiale (AE), muss in einem bestimmten Bereich liegen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Kenntnis der absoluten Oxidationspotentiale der beiden Aniline nicht zwingend notwendig. Es ist ausreichend, wenn die Differenz der beiden Oxidationspotentiale zueinander bekannt ist. Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung ist, dass sich die Differenz der beiden Oxidationspotentiale {\ΔΕ\), über die verwendeten Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische beeinflussen lässt.
So kann die Differenz der beiden Oxidationspotentiale {\ΔΕ\) durch geeignete Wahl des Lösungsmittels / Lösungsmittelgemisches in den gewünschten Bereich verschoben werden.
Geht man von 1 , 1 ,1 ,3,3,3-Hexafluorisopropanol (HFI P) als Basislösungsmittel aus, so lässt sich ein zu kleines IziEl beispielsweise durch Zugabe von Alkohol erhöhen. Ein zu großes IziEl kann hingegen durch Zugabe von Wasser abgesenkt werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens konnten erstmals Biaryldiamine elektrochemisch hergestellt werden und auf mehrstufige Synthesen unter Verwendung von metallischen Reagenzien konnte verzichtet werden. In einer Variante des Verfahrens wird das zweite Anilin gegenüber dem ersten Anilin mindestens in der doppelten Menge eingesetzt.
In einer Variante des Verfahrens liegt das Verhältnis von erstem Anilin zum zweiten Anilin im Bereich von 1 :2 bis 1 :4.
In einer Variante des Verfahrens ist das Leitsalz ausgewählt aus der Gruppe von Alkali-, Erdalkali-, Tetra(CrC6-alkyl) -ammonium-, 1 ,3-Di(Ci-C6-alkyl)imidazolium oder Tetra(CrC6- alkyl)-phosphoniumsalzen. In einer Variante des Verfahrens sind die Gegenionen der Leitsalze ausgewählt aus der Gruppe von Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfate, Arylsulfate, Alkylsulfonate, Arylsulfonate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcarbonate, Nitrat, Tetrafluorborat, Hexafluorphosphat, Hexafluorsilikat, Fluorid und Perchlorat. In einer Variante des Verfahrens ist das Leitsalz ausgewählt aus Tetra-(CrC6- alkly)ammoniumsalzen und das gegenion ausgewählt aus Sulfat, Alkylsulfat, Arylsulfat.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von fluorierten Verbindungen.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von Übergangsmetallen.
In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von organischen Oxidationsmitteln. In einer Variante des Verfahrens ist die Reaktionslösung frei von Substraten mit Abgangsfunktionalitäten ungleich Wasserstoffatomen.
Bei dem beanspruchten Verfahren kann auf Abgangsgruppen an den Kupplungsstellen außer Wasserstoffatomen verzichtet werden. In einer Variante des Verfahrens sind das erste Anilin und das zweite Anilin ausgewählt aus: la, Ib, IIa, IIb, lila, lllb, IVa, IVb:
(|fc>)
wobei die Substituenten R1 bis R48 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (Ci-Ci2)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-Ci4)-Aryl-(C C12)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl-0-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4- Ci4)-Aryl-(CrCi4)-Alkyl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-C12)- Cycloalkyl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, 0-(C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, Halogene, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C Ci2)-Heteroalkyl, S-(C4-C14)- Aryl, S-(C4-Ci4)-Aryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C Ci2)-Acyl, (C4-Ci4)-Aroyl, (C4-Ci4)-Aroyl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaroyl, (Ci-C14)- Dialkylphosphoryl, (C -Ci )-Diarylphosphoryl, (C3-Ci2)-Alkylsulfonyl, (C3-Ci2)-Cycloalkylsulfonyl, (C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C Ci2)-Alkyl-(C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C3-Ci2)-Heteroarylsulfonyl, (C=0)0- (C Ci2)-Alkyl,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und
Heteroarylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
Alkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest. Aryl für aromatische (Kohlenwasserstoff-)Reste, vorzugsweise mit bis zu 14 C-Atomen, z. B. Phenyl- (C6H5-), Naphthyl- (Ci0H7-), Anthryl- (Ci H9-), vorzugsweise Phenyl. Cycloalkyl für gesättigte cydische Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich Kohlenstoff-Atome im Ring enthalten. Heteroalkyl für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest, der ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthalten kann.
Heteroaryl für einen Arylrest, in dem ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N ersetzt sein können, wobei der Heteroarylrest auch Teil einer größeren kondensierten Ringstruktur sein kann.
Heterocycloalkyl für gesättigte cydische Kohlenwasserstoffe, die ein bis vier, bevorzugt ein oder zwei, Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthalten kann.
Unter Heteroarylrest, der Teil einer kondensierten Ringstruktur sein kann, werden bevorzugt Systeme verstanden, in denen kondensierte Fünf- oder Sechsringe gebildet werden, z.B. Benzofuran, Isobenzofuran, Indol, Isoindol, Benzothiophen, Benzo(c)thiophen, Benzimidazol, Purin, Indazol, Benzoxazol, Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Cinnolin, Acridin.
Die genannten substituierten N können einfach substituiert sein, die Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen können ein oder mehrfach, besonders bevorzugt ein-, zwei- oder dreifach, substituiert sein durch Reste ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, (CrCi4)-Alkyl, (d-Ci4)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-Ci4)- Aryl-(C Ci4)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl-(C Ci4)- Alkyl, CF3, Halogen (Fluor, Chlor, Brom, lod), (C Ci0)-Haloalkyl, Hydroxy, (C Ci4)-Alkoxy, (C4- Ci4)-Aryloxy, 0-(C Ci4)-Alkyl-(C4-Ci4)-Aryl, (C3-Ci4)-Heteroaryloxy, N((C Ci4)-Alkyl)2, N((C4- Ci4)-Aryl)2, N((C Ci4)-Alkyl)((C4-Ci4)-Aryl), wobei Alkyl, Aryl, Cycloalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl und Heterocycloalkyl die vorgenannten Bedeutungen haben. In einer Ausführungsform sind R1, R2, R11, R12, R13, R14, R22, R23, R25, R26, R33, R34, R38, R39, R46, R47 ausgewählt aus: -H, und/oder eine in "Greene's Protective Groups in Organic Synthesis" von P.G.M. Wuts und T.W. Greene, 4te Ausgabe, Wiley Interscience, 2007, S. 696-926 für Aminofunktionen beschriebenen Schutzgruppen.
In einer Ausführungsform sind R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21 , R24, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R35, R36, R37, R40, R41, R42, R43, R44, R45, R48 ausgewählt aus: der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C Ci2)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-C14)- Aryl-(Ci-Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4-Ci4)-Aryl- (C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)- Cycloalkyl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, 0-(C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C4-Ci4)-Aryl, Halogene,,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
In einer Ausführungsform sind R1, R2, R11, R12, R13, R14, R22, R23, R25, R26, R33, R34, R38, R39, R46, R47 ausgewählt aus: -H und /oder (d-Ci2)-Acyl
In einer Ausführungsform sind R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21 , R24, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R35, R36, R37, R40, R41, R42, R43, R44, R45, R48 ausgewählt aus: der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(Ci-C12)- Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C4-Ci4)-Aryl, Halogene, wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Arylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
Hierbei sind folgende Kombinationen möglich:
erstes Anilin la IIb
zweites Anilin la IIb
erstes Anilin la Ib IIa IIb lila lllb IVa IVb
zweites Anilin Ib la IIb IIa lllb lila IVb IVa Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine Reaktionsapparatur, in welcher die oben beschriebene Kupplungsreaktion durchgeführt werden kann. Die Apparatur umfasst eine Nickelkathode (1 ) und eine Anode aus Bor-dotiertem Diamant (BDD) auf Silizium oder einem anderen Trägermaterial oder ein anderes, dem Fachmann bekanntes Elektrodenmaterial (5). Die Apparatur kann mit Hilfe des Kühlmantels (3) gekühlt werden. Die Pfeile deuten hierbei die Durchflussrichtung des Kühlwassers an. Der Reaktionsraum ist mit einem Teflonstopfen (2) verschlossen. Das Reaktionsgemisch wird durch ein Magnetrührstäbchen (7) durchmischt. Auf der anodischen Seite wird die Apparatur durch Schraubzwingen (4) und Dichtungen (6) verschlossen.
Die Figur 2 zeigt eine Reaktionsapparatur, in welcher die oben beschriebene Kupplungsreaktion im größeren Maßstab durchgeführt werden kann. Die Apparatur umfasst zwei Glasflansche (5'), über die durch Schraubzwingen (2') und Dichtungen Elektroden (3') aus Bor-dotiertem Diamant (BDD) beschichtete Trägermaterialien oder andere, dem Fachmann bekannte, Elektrodenmaterialien angepresst werden. Der Reaktionsraum kann über eine Glashülse (1 ') mit einem Rückflusskühler versehen werden. Das Reaktionsgemisch wird mit Hilfe eines Magnetrührstäbchens (4') durchmischt. Beispiele:
Allgemeine Arbeitsvorschriften
Cvclische Voltammetry (CV)
Es wurde ein VA-Stand Metrohm 663 VA, ausgestattet mit einem μΑυίο^ type III Potentiostat verwendet (Metrohm AG, Herisau, Schweiz). WE: Glaskohlenstoffelektrode, 2 mm Durchmesser; AE: Glaskohelnstoffstab; RE: Ag/AgCI in gesättigter LiCI/EtOH. Lösungsmittel: HFIP + 0-25%v/v MeOH. Oxidationskriterium: j = 0.1 mA/cm2, v = 50 mV/s, T = 20 °C. Durchmischung während der Messung. c(Anilinderivat) = 151 mM, Leitsalz: Et3NMe 03SOMe (MTES), c(MTES) = 0.09M. Chromatographie
Die präparativen flüssigkeitschromatographischen Trennungen via „Flashchromatographie" wurden mit einem Maximaldruck von 1 .6 bar an Kieselgel 60 M (0.040-0.063 mm) der Firma Macherey-Nagel GmbH & Co, Düren durchgeführt. Die Trennungen ohne Druckbeaufschlagung wurden an Kieselgel Geduran Si 60 (0.063-0.200 mm) der Firma Merck KGaA, Darmstadt durchgeführt. Die als Eluentien verwendeten Lösungsmittel (Essigsäureethylester (technisch), Cyclohexan (technisch)) wurden zuvor destillativ am Rotationsverdampfer gereinigt.
Zur Dünnschichtchromatographie (DC) wurden PSC-Fertigplatten Kieselgel 60 F254 der Firma Merck KGaA, Darmstadt verwendet. Die Rf-Werte sind in Abhängigkeit vom verwendeten Laufmittelgemisch angegeben. Zur Anfärbung der DC-Platten wurde eine Cer- Molybdatophosphorsäure-Lösung als Tauchreagenz verwendet. Cer-Molybdatophosphorsäure- Reagenz: 5.6 g Molybdatophosphorsäure, 2.2 g Cer(IV)-sulfat-Tetrahydrat und 13.3 g konzentrierte Schwefelsäure auf 200 mL Wasser. Gaschromatographie (GC/GCMS)
Die gaschromatographischen Untersuchungen (GC) von Produktgemischen und Reinsubstanzen erfolgte mit Hilfe des Gaschromatographen GC-2010 der Firma Shimadzu, Japan. Es wird an einer Quarzkapillarsäule HP-5 der Firma Agilent Technologies, USA (Länge: 30 m; Innendurchmesser: 0.25 mm; Filmdicke der kovalent gebundenen stationären Phase: 0.25 μηη; Trägergas: Wasserstoff; Injektortemperatur: 250 °C; Detektortemperatur: 310 °C; Programm: Methode „hart": 50 °C Starttemperatur für 1 min, Heizrate: 15 °C/min, 290 °C Endtemperatur für 8 min) gemessen. Gaschromatographische Massenspektren (GCMS) von Produktgemischen und Reinsubstanzen wurden mit Hilfe des Gaschromatographen GC-2010 kombiniert mit dem Massendetektor GCMS-QP2010 der Firma Shimadzu, Japan aufgenommen. Es wird an einer Quarzkapillarsäule HP-1 der Firma Agilent Technologies, USA (Länge: 30 m; Innendurchmesser: 0.25 mm; Filmdicke der kovalent gebundenen stationären Phase: 0.25 μηη; Trägergas: Wasserstoff; Injektortemperatur: 250 °C; Detektortemperatur: 310 °C; Programm: Methode„hart": 50 °C Starttemperatur für 1 min, Heizrate: 15 °C/min, 290 °C Endtemperatur für 8 min; GCMS: Temperatur der lonenquelle: 200 °C) gemessen.
Schmelzpunkte
Schmelzpunkte wurden mit Hilfe des Schmelzpunktbestimmungsgerätes SG 2000 der Firma HW5, Mainz gemessen und sind unkorrigiert. Elementaranalyse
Die Elementaranalysen wurden in der analytischen Abteilung des Institutes für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz an einem Vario EL Cube der Firma Foss- Heraeus, Haunau angefertigt. Massenspektrometrie
Alle Elektrosprayionisation-Messungen (ESI+) wurden an einem QTof Ultima 3 der Firma Waters Micromasses, Milford, Massachusetts durchgeführt. El-Massenspektren sowie die hochaufgelösten El-Spektren wurden an einem Gerät des Typs MAT 95 XL Sektorfeldgerät der Firma Thermo Finnigan, Bremen, gemessen.
NMR-Spektroskopie
Die NMR-spektroskopischen Untersuchungen wurden an Multikernresonanzspektrometern des Typs AC 300 oder AV II 400 der Firma Bruker, Analytische Messtechnik, Karlsruhe, durchgeführt. Als Lösungsmittel wurde CDCI3 verwendet. Die 1H- und 13C-Spektren wurden gemäß dem Restgehalt an nicht deuteriertem Lösungsmittel nach der NMR Solvent Data Chart der Fa. Cambridge Isotopes Laboratories, USA, kalibriert. Die Zuordnung der 1H- und 13C- Signale erfolgte teilweise mit Hilfe von H,H-COSY, Η,Η-NOESY, H,C-HSQC und H,C-HMBC- Spektren. Die chemischen Verschiebungen sind als δ-Werte in ppm angegeben. Für die Multiplizitäten der NMR-Signale wurden folgende Abkürzungen verwendet: s (Singulett), bs (breites Singulett), d (Dublett), t (Triplett), q (Quartett), m (Multiplett), dd (Dublett von Dublett), dt (Dublett von Triplett), tq (Triplett von Quartett). Alle Kopplungskonstanten J wurden mit der Anzahl der eingeschlossenen Bindungen in Hertz (Hz) angegeben. Die bei der Signalzuordnung angegebene Nummerierung entspricht der in den Formelschemata angegebenen Bezifferung, die nicht mit der lUPAC-Nomenklatur übereinstimmen muss.
AAV1 : Arbeitsvorschrift zur elektrochemischen Kreuzkupplung
2-4 mmol der jeweiligen Unterschusskomponente werden mit 6-12 mmol der jeweils zu kuppelnden zweiten Komponente in den angegebenen Mengen 1 ,1 ,1 ,3,3,3- Hexafluorisopropanol (HFIP) und MeOH gelöst und in einer ungeteilten Becherglaszelle mit
Glaskohlenstoffelektroden umgesetzt. Die Elektrolyse erfolgt galvanostatisch.
Die Reaktion wird gerührt und auf 50 °C mit Hilfe eines Wasserbades erhitzt. Nach Ende der
Elektrolyse wird der Zellinhalt mit HFIP in einen 50 mL Rundhalskolben überführt und das
Lösungsmittel unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer bei 50 °C, 200-70 mbar entfernt. Nicht umgesetztes Edukt wird mittels Kurzwegdestillation oder Kugelrohrdestillation zurückerhalten (100 °C, 10"3 mbar).
Elektrodenmaterial
Anode: Glaskohlensoff
Kathode: Glaskohlensoff Elektrolysebedingungen :
Temperatur [T]: 50 °C
Stromstärke [I]: 25 mA
Stromdichte [j]: 2.8 mA/cm2
Ladungsmenge [Q]: 2 F (pro Unterschusskomponente)
Klemmspannung [Umax]: 3-5 V
A/-(6-(2-Acetamido-4-methoxy-5-methylphenyl)3,4-methylendioxyphenyl)acetamid
Die Durchführung der Elektrolyse erfolgt gemäß AAV1 in einer ungeteilten Becherglaszelle mit Glaskohlenstoffelektroden. Hierzu werden 0.68 g (3.8 mmol, 1 .0 Äquiv.) Λ/-(3,4- methylendioxyphenyl)acetamid und 2.04 g (1 1.4 mmol, 3.0 Äquiv.) Λ/-(3,4- Dimethoxyphenyl)acetamid in 25 mL HFIP gelöst, 0.77 g MTBS zugegeben und der Elektrolyt in die Elektrolysezelle überführt. Das Lösungsmittel sowie nicht umgesetzte Eduktmengen werden nach der Elektrolyse unter vermindertem Druck entfernt, das Rohprodukt an Kieselgel 60 als „Flashchromatographie" im Laufmittel 1 :3 (CH:EE) + 1 % Essigsäure aufgereinigt und das Produkt als ockerbrauner Feststoff erhalten.
Ausbeute: 718 mg (55%, 2.1 mmol)
Selektivität: 15 :1 (Kreuzkupplung : Homokupplung)
GC (Methode hart, HP-5): tR= 17.37 min
Rf (CH:EE= 1 :3)= 0.21
1H-NMR (300 MHz, CDCI3) δ= 1 .94 (s, 3H), 1.98 (s, 3H), 2.18 (s, 3H), 3.86 (s, 3H), 5.95-6.07 (m, 2H), 6.62 (s, 1 H), 6.89 (bs, 1 H), 7.02 (bs, 1 H), 7.48 (m, 2H), 7.70 (s, 1 H);
13C-NMR (75 MHz, CCI3) δ= 15.79, 23.84, 24.19, 55.50, 101 .67, 104.89, 105.42, 1 10.01 , 1 19.90, 122.70, 123.59, 129.47, 132.04, 134.26, 145.22, 147.76, 157.88, 169.36, 169.44.
HRMS für Ci9H2oN205 (ESI+) [M+Na+]: ber: 379.1270, gef.: 379.1265
MS (El, GCMS): m/z(%): 356 (80) [M]+ , 297 (80) [M-CH3CONH2 ]+.

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biaryldiaminen umfassend die Verfahrensschritte:
a) Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches und des Leitsalzes in ein Reaktionsgefäß,
b) Zugabe der Aniline, wobei es sich um zwei verschiedene oder um nur ein Anilin handeln kann, in das Reaktionsgefäß,
c) Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung,
d) Anlegen einer Spannung an die Elektroden,
e) Kupplung des ersten Anilins mit sich selbst oder mit dem zweiten Anilin zu einem Biaryldiamin.
2. Elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Biaryldiaminen umfassend die Verfahrensschritte:
a') Einfüllen eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches sowie eines Leitsalzes, in ein Reaktionsgefäß,
b') Zugabe eines ersten Anilins mit einem Oxidationspotential \E0x1\ in das Reaktionsgefäß, c') Zugabe eines zweiten Anilins mit einem Oxidationspotential \E0x2\ in das Reaktionsgefäß, wobei gilt: Ι£ΟΧ2Ι > IE0x7l und Ι£ΟΧ2Ι - IE0x7l = \AE_I, wobei das zweite Anilin gegenüber dem ersten Anilin im Überschuss zugesetzt wird,
und das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass IziEl im Bereich von 10 mV bis 450 mV liegt,
d') Einbringen zweier Elektroden in die Reaktionslösung,
e') Anlegen einer Spannung an die Elektroden,
f) Kupplung des ersten Anilin mit dem zweiten Anilin zu einem Biaryldiaminen.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei das zweite Anilin gegenüber dem ersten Anilin mindestens in der doppelten Menge eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
wobei das Verhältnis von erstem Anilin zum zweiten Anilin im Bereich von 1 :2 bis 1 :4 liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch so gewählt ist, dass IziEl im Bereich von 20 mV bis 400 mV liegt,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Reaktionslösung frei von organischen Oxidationsmitteln ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
wobei das erste Anilin und das zweite Anilin ausgewählt aus: la, Ib, IIa, IIb, lila, lllb, IVa, IVb:
(|fc>)
wobei die Substituenten R1 bis R48 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl-, (C Ci2)-Alkyl, (C Ci2)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-Ci4)-Aryl-(C Ci2)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl-0-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl, (C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, (C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4- Ci4)-Aryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl, 0-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, 0-(C3-C12)- Cycloalkyl, 0-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, 0-(C3-C12)- Heterocycloalkyl-(C Ci2)-Alkyl, Halogene, S-(C Ci2)-Alkyl, S-(C Ci2)-Heteroalkyl, S-(C4-C14)- Aryl, S-(C4-Ci4)-Aryl-(Ci-Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl, S-(C3-Ci4)-Heteroaryl-(C Ci4)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl, S-(C3-Ci2)-Cycloalkyl-(Ci-Ci2)-Alkyl, S-(C3-Ci2)-Heterocycloalkyl, (C Ci2)-Acyl, (C4-Ci4)-Aroyl, (C4-Ci4)-Aroyl-(Ci-Ci4)-Alkyl, (C3-Ci4)-Heteroaroyl, (Ci-C14)- Dialkylphosphoryl, (C -Ci )-Diarylphosphoryl, (C3-Ci2)-Alkylsulfonyl, (C3-Ci2)-Cycloalkylsulfonyl, (C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C Ci2)-Alkyl-(C4-Ci2)-Arylsulfonyl, (C3-Ci2)-Heteroarylsulfonyl, (C=0)0- (C Ci2)-Alkyl,
wobei die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind, und
und hierbei folgende Kombinationen möglich sind:
IIa IIb lila lllb IVa
IIb IIa lllb lila IVb
EP14706609.6A 2013-03-07 2014-02-26 Elektrochemische kupplung von anilinen Not-in-force EP2964811B1 (de)

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