PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE CLORUROS DE 3,5-BIS-(TRIFLÚORMETID-BENZOILO Y NUEVOS HALOGENUROS DE 3,5-BIS-(TRIHALOGENOMETID- Y 3,5-DBMETILBENZOILO. Campo de la invención. La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de cloruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-ben__oilo a partir de los correspondientes ácidos 3,5-dimetilbenzoicos y a los nuevos halogenuros de 3,5-bis-(trihalógenometil)- y de 3,5-dhnetilbenzoilo, que se presentan en este caso como productos intermedios. A continuación se designarán también como BTB los cloruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo. Descripción de la técnica anterior. Los BTB son productos intermedios para la obtención de productos activos farmacéuticos y agroquímicos así como de composiciones fotorresistentes. Se conoce la obtención de los BTB a partir de los correspodientes ácidos 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoicos mediante cloración (véase por ejemplo J. Med. Chem. 38, 3106 (1995)). Este ácido puede obtenerse de dos maneras, si a) se metaliza el l-bromo-3,5-bis-(triflúormetil)-benceno con magnesio o con litio (véanse Bull. Soc. Chim. Fr. 1962 (587) y Chem. Ber. 129, 233 (1996)) y, a continuación, se hace reaccionar con dióxido de carbono o en presencia de un catalizador de paladio con monóxido de carbono y agua
(véase la JP-OS 09-67 297) o b) se hace reaccionar 3,5-bis-(triflúormetil)-benceno con una mezcla formada por butil-litio y por t-butanolato de potasio (véase Synlett 1990, 747) o únicamente con butil-litio (véase J. Organomet. Chem. 67, 321 (1974)) y a continuación, con dióxido de carbono.
Pef : 126726 Estos procedimientos para la obtención de los BTB son poco adecuados para la escala industrial, puesto que en todos los casos tienen que prepararse y manipularse compuestos organometálicos, lo cual es posible únicamente con un gran coste tecnológico. Además el 3,5-bis-(triflúormetil)-benceno y el compuesto 1-bromado correspondiente pueden prepararse solo de una manera costosa. Además hay que añadir el peligro de la descomposición exotérmica de los compuestos de fenil-magnesio y -litio meta-triflúormetil-substituidos, que requieren en cualquier caso un gran coste para conseguir un control seguro en cierta medida. Se sabe además que pueden obtenerse los fluoruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo si se saponifican l,3,5-tris-(triclorometil)-bencenos con agua selectivamente para dar los cloruros de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo (véase la DE-PS 705 650) y, a continuación, se lleva a cabo un intercambio completo cloro/flúor con fluoruro de hidrógeno o con trifluoruro de antimonio (véase la DE-PS 707 955). No se conoce el que puedan obtenerse los cloruros de benzoilo correspondientes (= BTB) a partir de los fluoruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo ni, en caso dado, de que manera. Existía por lo tanto una necesidad de un procedimiento para la obtención de los BTB sin un coste especial, a partir de productos de partida fácilmente accesibles, realizable de manera segura a escala industrial. Descripción detallada de la invención. Se ha encontrado ahora un procedimiento para la obtención de cloruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo de la fórmula (I)
en la que X significa hidrógeno, flúor o cloro, caracterizado porque se transforman los ácidos 3,5-dimetilbenzoicos de la fórmula
(V)
en la que X tiene el significado indicado en el caso de la fórmula (I), en los correspondientes cloruros de acilo de la fórmula (IV)
en la que X tiene el significado indicado en el caso de la fórmula (I), éstos se cloran por completo mediante radicales, en las cadenas laterales y, de este modo, se obtienen los cloruros de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo de la fórmula (m)
en la que X tiene el significado indicado en el caso de la fórmula (I), éstos se someten a una fluoración con fluoruro de hidrógeno anhidro y/o con pentafluoruro de antimonio y de este modo se obtienen los fluoruros de 3,5-bis- (triflúormetil)-benzoilo de la fórmula (II),
en la que X tiene el significado indicado en el caso de la fórmula (I), y, a continuación, se obtiene el compuesto correspondiente de la fórmula (I) mediante reacción de tetracloruro de silicio en presencia de otro ácido de Lewis.
En las fórmulas (I) hasta (V), X significa preferentemente hidrógeno. La primera etapa del procedimiento según la invención, la obtención de los cloruros de acilo de la fórmula (IV) a partir de los ácidos benzoicos (V) puede llevarse a cabo de manera análoga a la de los procedimientos conocidos para la obtención de los cloruros de carbonilo a partir de ácidos carboxílicos. Se conoce una posibilidad para la reacción de los ácidos 3,5-dimetilbenzoicos con pentacloruro de fósforo por Can. J. Chem. 41, 2962 (1963), otra con cloruro de tionilo por J. Org. Chem. 24, 1301 (1959). Estas reacciones pueden llevarse a cabo de manera análoga en el caso de los compuestos en los cuales X signifique flúor o cloro. Los ácidos benzoicos de la fórmula (V), necesarios para la realización de la primera etapa, pueden prepararse según procedimientos conocidos o análogos a los mismos. El ácido 3,5-dimetilbenzoico puede obtenerse en el comercio. La transformación de los halogenuros de acilo de la fórmula (IV) puede llevarse a cabo con reactivos de cloración, por ejemplo con cloruro de tionilo, tricloruro de fósforo, pentacloruro de fósforo, oxicloruro de fósforo, cloruro de oxalilo o con fosgeno. Preferentemente se emplearán cloruro de tionilo o cloruro de oxalilo, cuyos productos de reacción (cloruro de hidrógeno y dióxido de azufre o bien cloruro de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono) son fácilmente volátiles y, por lo tanto, pueden eliminarse perfectamente. La transformación para dar los cloruros de acilo de la fórmula (IV) se lleva a cabo, preferentemente, en presencia de un diluyente. En este caso entran en consideración disolventes orgánicos inertes o mezclas de los mismos. De manera ejemplificativa pueden citarse: hidrocarburos alifáticos, alicíclicos y aromáticos tales como éter de petróleo, hexano, heptano, ciciohexano, metilciclohexano, benceno, tolueno, xilenos y decalina, hidrocarburos halogenados tales como clorobenceno, diclorobencenos, cloruro de metileno, cloroformo, tetraclorometano, dicloroetano, tricloroetano y tetracloroetileno, éteres tales como dietiléter, tetrahidroftirano, 1,2-dimetoxietano, 1 ,2-dietoxietano, dietilenglicoldimetiléter y anisol, esteres tales como acetato de metilo, de etilo y de butilo y sulfonas tal como sulfolano. Pueden emplearse por ejemplo de 50 a 150 ml de diluyente por mol de ácido benzoico de la fórmula (V). Es ventajoso emplear un exceso del reactivo de cloración, por ejemplo por mol del ácido benzoico de la fórmula (V), de 1,1 hasta 10 moles, preferentemente de 1,2 hasta 3 moles de reactivo de cloración. La temperatura de la reacción para esta etapa puede variar dentro de amplios límites. Esta puede estar comprendida, por ejemplo, entre 0 y 150°C, preferentemente entre 20 y 120°C. La elaboración, tras la reacción, puede llevarse a cabo por ejemplo mediante destilación. Cuando se utilizan los reactivos de cloración preferentes, puede eliminarse por destilación simplemente su exceso y el diluyente presente en caso dado y el residuo de la destilación puede emplearse como producto en bruto en la etapa siguiente. La segunda etapa del procedimiento según la invención, la cloración de las cadenas laterales de los cloruros de 3,5-dimetilbenzoilo de la fórmula (IV), es nueva. Esta cloración de las cadenas laterales se lleva a cabo como reacción por medio de radicales. Esto puede conseguirse mediante temperatura elevada, y radiación con una fuente de luz y/o mediante la adición de un iniciador por radicales. Como fuentes de luz son adecuados, por ejemplo, bombillas incandescentes, preferentemente bombillas de halógenos y bombillas de vapor de mercurio de presión media y de alta presión. Como iniciadores por medio de radicales entran en consideración por ejemplo peróxido de benzoilo, peróxido de di-terc. -butilo, 2,2-aza-bis-(isobutironitrilo) y 2-fenilazo-2,4-dimetil-4-metoxivale-ronitrilo. Preferentemente se emplea una fuente de luz a temperatura elevada. La temperatura de la reacción puede encontrarse por ejemplo entre 80 y 250°C, preferentemente entre 100 hasta 220°C, de forma especialmente preferente entre 110 y 190°C. En este caso es ventajoso iniciar la cloración a temperaturas relativamente bajas, por ejemplo de 80 hasta 140°C y llevarla hasta su final a temperaturas relativamente mas elevadas, por ejemplo de 160 hasta 250°C. En esta etapa se emplea a modo de agente de cloración, en general, cloro elemental. Pueden emplearse, por ejemplo, de 6,3 hasta 18 moles, preferentemente de 7,2 hasta 12 moles de cloro gaseoso por mol de cloruro de dimetilbenzoilo de la fórmula (IV). Para la elaboración, tras la reacción, puede expulsarse el cloro, presente en exceso en caso dado por ejemplo mediante el paso de una corriente de gas inerte tal como nitrógeno o aplicación de vacío. El producto en bruto, obtenible de este modo, puede emplearse directamente en la siguiente etapa de la reacción, no obstante, en caso deseado, puede purificarse por ejemplo mediante destilación en vacío. La tercera etapa del procedimiento según la invención es la fluoración de los cloruros de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo de la fórmula (III) para dar los fluoruros de 3,5-bis-(trimetil)-benzoilo de la fórmula (II). Una posibilidad para la obtención del fluoruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo se conoce ya por la DE-PS 707 955 y puede extrapolarse de manera análoga a los compuestos en los cuales X significa flúor o cloro. La fluoración se lleva a cabo con ácido fluorhídrico anhidrido y/o con pentafluoruro de antimonio. En caso dado pueden añadirse catalizadores, por ejemplo ácidos de Lewis tales como tetracloruro de titanio, tricloruro de boro o pentafluoruro de antimonio, lo cual acelera, en general, la reacción. Preferentemente se emplea fluoruro de hidrógeno anhidro en mezcla con tetracloruro de titanio. El ácido de Lewis puede añadirse también solamente una vez que haya comenzado la reacción.
Pueden emplearse por ejemplo de 7,7 hasta 21 moles (lo que corresponde a un exceso de un 10 hasta un 200 %) de fluoruro de hidrógeno anhidro por mol de cloruro de benzoilo de la fórmula (III), o la cantidad correspondiente de pentafluoruro de antimonio y, por ejemplo, de 0 hasta 0,2 moles de ácidos de Lewis. La fluoración puede llevarse a cabo por ejemplo de tal manera que se comience a una temperatura situada por debajo del punto de ebullición (a presión normal) del fluoruro de hidrógeno, por ejemplo a -20 hasta H- 15°C, y conducirla hasta su final, para completar la reacción, a temperaturas mas elevadas, por ejemplo de 100 hasta 180°C. En este caso pueden presentarse presiones de hasta 100 bares debido a la presión de vapor del fluoruro de hidrógeno, lo cual condiciona el empleo de recipientes de reacción, correspondientemente resistentes a la presión. El cloruro de hidrógeno liberado se descomprime, por ejemplo, a temperaturas situadas por encima de +20°C por medio de una válvula de retención de la presión. La elaboración de la mezcla de la reacción, que se presenta tras la fluoración, puede llevarse a cabo por ejemplo mediante destilación fraccionada. La cuarta etapa, subsiguiente, del procedimiento según la invención, consiste en el intercambio cloro/flúor en el grupo carbonilo, no conocida hasta ahora para estos compuestos. Esta se lleva a cabo con tetracloruro de silicio a modo de reactivo en presencia de otro ácido de Lewis, por ejemplo cloruro de aluminio, trifluoruro de boro, tetracloruro de titanio, tricloruro de hierro o mezclas de los mismos. Pueden emplearse, por ejemplo, desde 0,25 hasta 1 mol (1 a 4 equivalentes), preferentemente desde 0,3 hasta 0,5 moles de tetracloruro de silicio y desde 0,01 hasta 0,1 mol, preferentemente desde 0,02 hasta 0,05 moles de otro ácido de Lewis por mol de fluoruro de benzoilo de la fórmula (II). Este intercambio cloro/flúor puede llevarse a cabo, por ejemplo, a temperaturas comprendidas entre 0 y 70°C, preferentemente entre 20 y 50°C. En este caso puede procederse de tal manera que se disponga de antemano el otro ácido de Lewis bien con el fluoruro de benzoilo de la fórmula (II) o con el tetracloruro de silicio y se dosifique respectivamente el otro componente. De este modo puede controlarse perfectamente el desprendimiento gaseoso. La elaboración de la mezcla de la reacción, que se presenta después del intercambio cloro/flúor, puede llevarse, por ejemplo de tal manera que, en primer lugar, se separan los componentes sólidos, por ejemplo mediante filtración, preferentemente tras adición de un agente auxiliar de la filtración, tal como celulosa o una zeolita. Mediante destilación fraccionada en vacío del filtrado puede obtenerse en forma pura el BTB fabricado. Para la desactivación de los restos de tetracloruro de silicio y/o del otro ácido de Lewis, puede ser ventajoso añadir a la mezcla, a ser destilada, una pequeña cantidad de una aril- o alquilfosfina, por ejemplo desde 0,1 hasta 1 % en peso. En este caso es adecuada, por ejemplo, la trifenilfosfma. Con el procedimiento según la invención pueden fabricarse BTB de la fórmula (I) a partir de los ácidos 3,5-dimetilbenzoicos perfectamente accesibles de la fórmula (V) según un procedimiento técnicamente bueno y sencillo de realizar con buenos rendimientos. El rendimiento se encuentra claramente por encima del 60 % de la teoría a través de todas las etapas de la reacción. Los compuestos de las fórmulas (I) hasta (IV) son parcialmente nuevos. La invención según la invención se refiere por lo tanto también a los cloruros de 3,5- bis-(triflúormetil)-benzoilo de la fórmula (la)
en la que X' significa flúor o cloro, a los fluoruros de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo de la fórmula (lia)
en la que X' significa flúor o cloro, a los cloruros de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo de la fórmula (Illa)
en la que X' significa flúor o cloro y a los cloruros de 3,5-dimetilbenzoilo de la fórmula (IVa)
en la que X' significa flúor o cloro. La obtención de los compuestos de las fórmulas (la) hasta (ÍVa) se han descrito anteriormente. Estos son productos intermedios nuevos para la fabricación ventajosa del cloruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo según el procedimiento de la invención. Ejemplos. Ejemplo 1. Cloruro de 3,5-dimetilbenzoilo. Se dispusieron en un recipiente de reacción esmerilado plano de 4 litros, 1.000 g de ácido 3,5-dimetilbenzoico en 450 ml de tolueno y se añadieron, gota a gota, bajo agitación a 60°C, 80 ml de cloruro de tionilo en el transcurso de 2 horas, con lo cual tubo lugar un desprendimiento gaseoso. A continuación se calentó a ebullición (temperatura interna 102°C) y se hirvió a reflujo durante 2 horas. A continuación se eliminó por destilación, en el transcurso de 1,5 horas, el cloruro de tionilo en exceso y una parte del tolueno hasta una temperatura de cabeza de 102°C a presión normal. Se dejó enfriar a 80°C y ahora se eliminó por destilación el tolueno a 20 mbares. Las cantidades residuales se eliminaron mediante destilación inicial en una columna a 20 mbares hasta un punto de ebullición de 110°C (en la cola). Como residuo se obtuvieron 1.092 g (96,7 % de la teoría) de cloruro de 3,5-dimetilbenzoilo. Ejemplo 2. Cloruro de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo. Se dispusieron 1029 g de cloruro de 3,5-dimetilbenzoilo, en un recipiente de reacción equipado con una lámpara sumergida de UV, refrigerada con aire, y se hicieron pasar a su través en total 4.340 g de cloro durante 61 horas, bajo irradiación con UV y aumento homogéneo de la temperatura hasta 180°C. Según el análisis por GC el educto se había convertido entonces en un 100 % . Tras arrastre del exceso de cloro por insuflado con nitrógeno quedaron remanentes 2.390 g (98,1 % de la teoría) del cloruro de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo. Ejemplo 3. Fluoruro de 3,5-bis-(trif_úormetil)-benzoilo. Se dispusieron en un autoclave con agitador de acero inoxidable de 5 litros, con refrigerante ascendente (que se hace funcionar con un refrigerante con una temperatura de -10°C) y regulador de la presión, 990 ml de ácido fluorhídrico anhidro. A continuación se añadieron, gota a gota, en el transcurso de 30 minutos, a -5 hasta 0°C, 1.126 g de cloruro de 3,5-bis-(triclorometil)-benzoilo, con lo que se produjo únicamente un ligera desprendimiento de cloruro de hidrógeno gaseoso. La temperatura de dejó ascender hasta + 20°C. Una vez concluido el ligero desprendimiento gaseoso (al cabo de 1,5 horas) se añadieron, en el transcurso de 40 minutos, 68 g de tetracloruro de titanio. Una vez atenuado el nuevo desprendimiento gaseoso (al cabo de 2 horas) se cerró el aparato, se sometió a una presión de 10 bares con nitrógeno y se calentó, escalonadamente, hasta 140°C, descomprimiéndose a 25 bares, de manera continua, el cloruro de hidrógeno formado. Al cabo de 11 horas a 140°C, había concluido la reacción. El autoclave se refrigeró, se descomprimió, el fluoruro de hidrógeno en exceso se eliminó por destilación a presión normal (248 g) y el residuo se destiló en vacío (70 hasta 12 mbares) a través de un puente (temperatura máxima de la cabeza: 84°C a 12 mbares). Quedaron remanentes 43 g de un residuo de tipo resina. El destilado en bruto se sometió a una destilación fraccionada en vacío a través de una columna de 60 cm, con cuerpos de relleno constituidos por espirales de Wilson (50 mbares, temperatura del baño 140°C, temperatura de la cabeza 75°C). Se obtuvieron, además de 105 g de residuo de destilación (productos fluorados de manera incompleta, que pueden emplearse de nuevo), 633 g (81 % de la teoría) de fluoruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo con una pureza del 99,9 % (GC, % superficial). Ejemplo 4. Cloruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo. Se dispusieron 1.040 g de fluoruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo y 24 g de cloruro de aluminio y se calentaron a 40°C. Se añadieron, gota a gota, bajo agitación, en el transcurso de 3 horas, 224 g de tetracloruro de silicio, controlándose la temperatura y no sobrepasando los 45°C. Se continuó agitando hasta que había concluido el desprendimiento gaseoso (2 horas). A continuación se añadieron 30 g de zeolita XI 33 y se separó por filtración. Se obtuvieron 1.000 g de un filtrado turbio, que se combinó con 5 g de trifenilfosfina y que se destiló a 12 mbares a través de una columna de 70 cm. Se obtuvieron 623 g (83,6 % de la teoría) de cloruro de 3,5-bis-(triflúormetil)-benzoilo que se desprende a 68 °C (temperatura del baño: 80 °C). Ejemplo 5. Se dispusieron en un aparato con agitador con alimentación para gases y desviación hacia un destructor, 100 g (0,593 moles) de cloruro de 3,5- dimetilbenzoilo junto con 0,5 g de cloruro férrico-IÜ y se hicieron pasar a su través 42 g de cloro a 22-28°C en el transcurso de 3 horas. Mediante destilación fraccionada se obtuvieron 78 g de cloruro de 2-cloro-3,5-dimetil-benzoilo. Intervalo de ebullición: 113-114°C a 5 mbares. Ejemplo 6. Se dispusieron en un aparato para cloración con una lámpara de irradiación por UV, 78 g de cloruro de 2-cloro-3,5-dimetilbenzoilo en 100 mi de 4-clorobenzo-trifluoruro seco y se añadió 1 g de tricloruro de fósforo y 0,5 g de cloruro de potasio. La temperatura se ajustó inicialmente a 100°C y se hizo pasar lentamente a su través cloro. En el transcurso de la cloración se aumentó la temperatura interna hasta el reflujo del disolvente. Al cabo de 20 horas se habían hecho pasar a su través, 200 g de cloro y la mezcla de la reacción se sometió a destilación fraccionada. En el intervalo de ebullición de 145-147°C, a 0,2 mbares, se desprendieron 119 g de cloruro de 2-cloro-3,5-bistriclorometil-benzoilo. Ejemplo 7. Se cargaron en un autoclave de acero inoxidable 100 ml de HF y 2 ml de pentacloruro de antimonio. Se dosificó, a 0°C, una solución de 119 g de cloruro de 2-cloro-3,5-bistriflúormetilbenzoilo en 50 ml de diclorometano seco. A continuación se comprimió con nitrógeno hasta 10 bares y seguidamente se aumentó la temperatura, escalonadamente, hasta 145°C. El cloruro de hidrógeno formado se descomprimió a 25 bares a través de un refrigerante de reflujo, refrigerado a -15°C. Al cabo de 9 horas había concluido el desprendimiento de cloruro de hidrógeno y se refrigeró hasta temperatura ambiente. Seguidamente se eliminaron por destilación el fluoruro de hidrógeno presente todavía y el diclorometano. El producto de la reacción se sometió a una destilación fina. En el intervalo de ebullición de 76-77°C, a 13 mbares, se desprendieron 68 g de fluoruro de 2-cloro-3 ,5-bistriflúormetil-benzoilo. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.