PL67933B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.XII.1973 67933 KI. 12o,10 MKP C07c 49/76 UKD Wlasciciel patentu: Shell Internationale Research Maatschappij N. V.: Haga (Holandia) Sposób wytwarzania 2,4-dwupodstawionych fenyloketonów Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia 2,4-dwupodstawionych fenyloketonów o ogól¬ nym wzorze 1, w którym R oznacza rodnik alkilo¬ wy posiadajacy do 12 atomów wegla, korzystnie podstawiony jednym lub kilkoma atomami chlo¬ rowca a kazdy z podstawników X' i X" oznacza atom chlorowca, grupe alkoksylowa lub aryloksy- lowa posiadajace do 12 atomów wegla, na drodze acylowania m-dwupodstawionych benzenów o ogól¬ nym wzorze 2, w którym X' i X" maja wyzej po¬ dane znaczenie.Korzystnie podstawniki X' i X" oznaczaja atom chloru, bromu lub fluoru i/lub grupe eterowa ta¬ ka jak grupa metoksylowa, wyzsza grupa alkoksy¬ lowa o nie wiecej niz 12 atomach wegla lub grupa fenoksylowa lub ich pochodne przy czym szczegól¬ nie korzystne jest gdy X' i X" sa identyczne i ozna¬ czaja atom chlorowca, a R we wzorze l oznacza rodnik hydrokarbylowy ewentualnie podstawiony jednym lub wiecej atomami chlorowca, przy czym korzystnie R oznacza grupe metylowa, etylowa, 1,1-dwumetyloetylowa lub fenylowa wzglednie ich pochodne chlorowcowe.W szczególnosci wynalazek dotyczy sposobu wy¬ twarzania 2,4-dwuchlorowcoacetofenonów przez acy- lowanie m-dwuchlorowcobenzenów.Z publikacji w J. Indian Chem. Soc. 1947, t. 22, s. 373—374 wiadomo, ze przez reakcje dwuchloro- benzenu z chlorkiem acetylu w obecnosci chlorku glinowego otrzymuje sie z dobra wydajnoscia dwu- 10 20 25 30 chlóroacetofenony. Tak'wiec z m-dwuchlorobenzenu otrzymuje sie 2,4-dwuchloroacetofenon z maksy¬ malna wydajnoscia równa 70% teoretycznej. W tych samych warunkach izomer para daje 50% wydaj¬ nosci teoretycznej izomerycznego 2,5-dwuchloro- acetofenonu. 2.4-dwuchloroacetofenon i podobnie 2,4-dwupod- stawione fenyloketony okazaly sie bardzo cennymi zwiazkami np. jako biocydy a w szczególnosci jako pólprodukty do wytwarzania fosforanów winylo¬ wych o wlasciwosciach owadobójczych, jak np. wy¬ soce aktywny 2-chloro-l-(2,4-dwuchlorofenylo)-wi- nylofosforan dwuetylowy. Zwiazki te nie powinny przede wszystkim zawierac wcale lub tylko w nie¬ znacznych ilosciach 2,5-dwu-podstawionych izome¬ rów fenylowych wskutek czego stosuje sie dotych¬ czas tylko czyste materialy wyjsciowe np. m-dwu- chlorobenzen.Stwierdzono, ze jesli acylowanie m-dwupodsta- wionego benzenu prowadzi sie w obecnosci jego izomeru, wówczas uzyskuje sie 2,4-dwupodstawio- ny fenyloketon z wydajnoscia okolo lub powyzej 85% wydajnosci teoretycznej, przy czym izomer para nie reaguje w ogóle lub tylko w bardzo nie¬ wielkiej ilosci, tak np. w przypadku otrzymywania ketonów, z izomeru para, nawet gdyby byl uzyty w nadmiarze w stosunku do izomeru meta nie po¬ wstaje wiecej niz 1,5% ketonu.Stwierdzenie to ma powazne znaczenie, poniewaz mieszaniny m- i p-dwupodstawionych pochodnych 67 9333 67 933 4 sa z zasady o wiele latwiej dostepne niz sam izo¬ mer meta. Izomer meta mozna latwo otrzymac, w wielu przypadkach, przez izomeryzacje odpowied¬ niego izomeru para np. pod wplywem chlorku gli¬ nowego i wody. Z reguly jednoczesnie tworzy sie takze w malych lilosciach izomer orto. W razie po¬ trzeby mozna go latwo usunac z mieszaniny reak¬ cyjnej np. przez destylacje. Natomiast bardzo trud¬ no jest rozdzielic na skladniki mieszanine izomerów meta i pana. Izomer para, z kolei, jest tanim, otrzy¬ mywanym przemyslowo produktem, który mozna wytworzyc np. przez chlorowanie lub bromowanie benzenu lub jego jednochlorowcopoehodnej, a na¬ stepnie oddzielenie od o-dwuchlorowcobenzenu, np. przez krystalizacje lub destylacje.Korzystna cecha selektywnego acylowania jest ponadto fakt, ze poza tworzeniem sie cennych zwiazków otrzymywanych z izomeru meta, z mie¬ szaniny reakcyjnej mozna odzyskac nieprzereago- wany izomer para, który po oczyszczeniu mozna uzyc z powrotem, ewentualnie przetworzyc na no¬ wy material wyjsciowy przez izomeryzacje np. z AlCb i woda.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze me¬ ta dwupodstawiona pochodna benzenu o wzorze 2, w którym X' i X" maja wyzej podane znaczenie, acyluje sie selektywnie w obecnosci izomeru para przez dzialanie czynnikiem acylujacym w obecno¬ sci katalizatora Friedel-Craftste.Jako material wyjsciowy stosuje sie np. miesza¬ niny zawierajace lub skladajace sie z m- i p-izome- rów chloro-fluoro-, chlorobromo-, chlorometoksy-, dwumetoksy-, dwufluoro-, dwuchloro- i/lub dwu- bromobenzenu. Szczególnie korzystnymi sa izomery dwuchloro- i dwubromobenzenu, a zwlaszcza dwu- chlorobenzenu.Odpowiednie proporcje ilosciowe izomeru meta do para w mieszaninie wyjsciowej moga miescic sie w szerokich granicach np. 25 : 1—1 : 10, jednak korzystnie stosunek izomeru meta do para wynosi 4 :1—1 : 4, a szczególnie korzystnie 3 : 1—1 : 3.W sposobie wedlug wynalazku korzystnie stosu¬ je sie material wyjsciowy otrzymany przez izome¬ ryzacje o- lub p-dwuchlorowcobenzenu lub miesza¬ niny jakichkolwiek dwóch lub wiecej izomerycz¬ nych dwuchlorowcobenzenów, po ewentualnym usunieciu izomeru orto. Z otrzymanej mieszaniny izomer orto- jesli jest obecny — mozna latwo usu¬ nac np. przez destylacje, pozostale bowiem izomery sa bardziej lotne. Oddzielenie izomeru orto nie zaw¬ sze jest konieczne, gdyz niewielka jego zawartosc mozna czasami tolerowac, np. do 4,5% calkowitej ilosci mieszaniny izomerów. Izomeryzacje mozna spowodowac np. przez ogrzewanie substratu z do¬ datkiem kwasu Lewis'a jako katalizatora, korzyst¬ nie z AlCb lub AlBr3 w obecnosci niewielkiej ilosci wody. Stwierdzono, ze szczególnie skuteczny jest chlorek glinowy z woda w stosunku molowym 1:1.Do izomeryzacji mozna dogodnie stosowac mie¬ szanine dwuchlorowcobenzenów otrzymana przez chlorowcowanie benzenu lub jednochlorowcoben- zenu np. chlorem lub bromem znanymi ogólnie me¬ todami. Tak wiec mieszanine glównie o -i p-dwu- chlorobenzenów otrzymuje sie z latwoscia przez wprowadzanie gazowego chloru do cieklego benze¬ nu w temperaturze 0°C w obecnosci AlCb lub FeCl3, jako katalizatora. W reakcji tej izomer meta nie tworzy sie wcale, wzglednie tylko w ilosciach sladowych. Metoda dajaca w efekcie mieszanine 5 izomerów orto, meta i para polega na chlorowcowa¬ niu benzenu lub jednochlorowcobenzenu w fazie gazowej, np. przez przepuszczanie reagentów przez rure ogrzewana w temperaturze 300°—500°C.Szczególnie korzystnym materialem wyjsciowym do wytwarzania izomeru meta jest p-dwuchloro- wcobenzen, a zwlaszcza p-dwuchlorobenzen. Izome¬ ryzacja tych zwiazków w fazie cieklej daje w od¬ powiednich warunkach jedynie niewielka ilosc nie¬ pozadanego izomeru orto, który jednakze, jak juz wspomniano, w wielu przypadkach, moze byc tole¬ rowany w mieszaninie wyjsciowej stosowanej w sposobie wedlug wynalazku. Izomer para jest na ogól tani i dostepny w handlu, wzglednie mozna go latwo uzyskac ze wspomnianej mieszaniny izome¬ rów np. przez krystalizacje lub destylacje.Tlak wiec zgodnie ze sposobem wedlug wynalaz¬ ku mimo, ze izomer para nie daje w ogóle lub daje tylko w nieznacznej ilosci produkty acylowania, zaleca sie stosowanie tego izomeru do przygotowa¬ nia swiezego materialu wyjsciowego, zazwyczaj po oczyszczeniu, np. stezonym H2S04 w temperaturze pokojowej lub bezwodnym A1C13 w temperaturze podwyzszonej.Jako czynnik acylujacy stosuje sie chlorowcobez- wodnik lub bezwodnik karboksylowego kwasu ali¬ fatycznego lub aromatycznego. Przykladowo sa to chlorobezwodniki, bromobezwodniki i bezwodniki kwasów: octowego, propionowego, a,a-dwumetylo- propionowego i benzoesowego, które ewentualnie moga byc podstawione chlorowcem w lancuchu we¬ glowym lub w pierscieniu. Korzystnymi czynnika¬ mi acylujacymi sa chlorek acetylu, bromek acetylu, chlorek jedno- lub dwuchloroacetylu, chlorek dwu- i trójfluoroacetylu, chlorek a-chloroizobutynylu oraz bezwodnik kwasu octowego. Najbardziej odpowied¬ nim srodkiem jest chlorek acetylu.W sposobie wedlug wynalazku korzystnie stosuje sie w przyblizeniu równowazne ilosci czynnika acy- lujacego i m-dwupodstawionego benzenu o wzorze 2, ale najlepiej w stosunku ilosciowym 0,8—1,2 mo¬ la czynnika acylujacego w szczególnosci 0,95—1,10 mola na mol na 1 mol m-dwupodstawionego ben¬ zenu.W celu uzyskania maksymalnych wydajnosci pro¬ duktu korzystnie jako ^katalizator Friedel-Crafts'a stosuje sie chlorek lub bromek glinowy uzyty co najmniej w stosunku równowaznikowym do m- -dwupodstawionego izomeru benzenu. Najkorzyst¬ niej jednak katalizator Friedel-Crafts'a stosuje sie w nadmiarze, przy czym stosunek ten wynosi 1,0— 3,0 moli najlepiej 1,0—1,4 mola na mol m-dwupod¬ stawionego benzenu.W procesie wedlug wynalazku ewentualnie sto¬ suje sie obojetny rozpuszczalnik lub rozcienczalnik, taki jak dwusiarczek wegla lub nitrobenzen.Proces prowadzi sie w sposób periodyczny lub ciagly w szerokim zakresie temperatur 25—200°C, korzystnie jednak w zakresie 80—130°C, a w szcze¬ gólnosci 90—115°C, przy czym podczas reakcji tem¬ perature podnosi sie stopniowo lub skokami do 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6067 933 6 podanej wielkosci i pod cisnieniem atmosferycz¬ nym, lub w zaleznosci od potrzeb stosujac cisnie¬ nie wyzsze albo nizsze, od atmosferycznego.Szczególnie korzystnym zastosowaniem nowego sposobu wedlug wynalazku jest otrzymywanie 2,4- -dwuchloroacetofenonu przez poddanie mieszaniny m- i p-dwuchlorobenzenu dzialaniu chlorku ace¬ tylu i A1C13.Sposób wedlug wynalazku ilustruja nizej podane przyklady, nie ograniczajac jego zakresu.Przyklad I. Izomeryzacja p-dwuchloroben¬ zenu. W reaktorze zaopatrzonym w mieszadlo me¬ chaniczne, termometr i chlodnice zwrotna, miesza¬ jac, ogrzewano w temperaturze 160°C w ciagu 2 go¬ dzin mieszanine 103 g (0,7 mola) p-dwuchloroben¬ zenu, 4,67 g (0,035 mola) A1C13 i 0,6 g (0,035 mola) wody.Próbke otrzymanego produktu ochlodzono do 60°C, dodano wody i wydzielona warstwe orga¬ niczna po przemyciu analizowano metoda chroma¬ tograficzna. Stwierdzono nastepujacy sklad: 41,1% m-dwuchlorobenzenu i 58,6% p-dwuchlorobenzenu, przy czym obecnosci izomeru orto nie stwierdzono.Po przedluzeniu reakcji przez ogrzewanie w cia¬ gu dalszych 2-godzin, stwierdzono sklad warstwy organicznej nastepujacy: 54,4% izomeru meta, 46,1% izomeru para i 2,5% izomeru orto.W podobnym doswiadczeniu, przeprowadzonym w temperaturze 170°C przy uzyciu podwójnej ilosci AICI3 i wody w stosunku do uzytych poprzednio, sklad mieszaniny reakcyjnej po dwóch godzinach ogrzewania byl nastepujacy: 57% izomeru meta, 38,7% izomeru para i 4,3% izomeru orto.Otrzymywanie 2,4-dwuchloroacetofenonu. Mie¬ szanine 20 g (136 milimoli) m-dwuchlorobenzenu, 30 g (204 milimoli) p-dwuchlorobenzenu i 23,6 g (177 milimoli) bezwodnego A1C13 mieszano w tem¬ peraturze 50°C az do osiagniecia jednorodnosci.Mieszanine wyjsciowa przygotowano wedlug spo¬ sobu jak podano powyzej, a nastepnie po uzupel¬ nieniu niedoboru A1C13 przystapiono do reakcji acy- lowania w sposób nastepujacy: Z rozdzielacza z koncem zanurzonym pod po¬ wierzchnie mieszaniny reakcyjnej dodawano w cia¬ gu 20 minut, mieszajac 10,15 g (129 milimoli) chlor¬ ku acetylu. Podczas dodawania wydzielal sie chlo¬ rowodór i temperatura wzrosla do 80°C. Po wpro¬ wadzeniu chlorku acetylu temperature podniesio¬ no do 110°C i w tej temperaturze kontynuowano mieszanie w ciagu 5 godzin, nastepnie mieszanine reakcyjna ochlodzono do temperatury pokojowej i wlano do wody z lodem. Po ekstrakcji chlorofor¬ mem, ekstrakt przemyto kilka razy woda i wysu¬ szono nad Na2S04, po czym rozpuszczalnik oddesty¬ lowano. Z destylacji prózniowej produktu reakcji uzyskano nastepujace frakcje: 64—70°C/12 mm Hg — 24,5 g dwuchlorobenzeny 70—123°C/12 mm Hg — 5,5 g o skladzie: 12u/o dwuchlorobenzenów i 78% dwuchloroacetofeno- nów w stosunku wagowym. 123—124°C/12 mm Hg — 14,2 g, dwuchloroaceto- fenony pozostalosc — 2,7 g.Na podstawie analizy chromatograficznej polaczo¬ ne frakcje destylatu wykazaly nastepujacy sklad: 25 17,7 g 2,4-dwuchloroacetofenonu 0,7 g 2,6-dwuchloroacetofenonu 0,28 g 2,5-dwuchloroacetofenonu 23,4 g p-dwuchlorobenzenu i 1,7 g izomeru meta. 5 1,5% utworzonych dwuchloroacetofenonów stano¬ wi izomer 2,5. Konwersji uleglo 91,4% m-dwuchlo¬ robenzenu a selektywnosc pozadanego 2,4-dwuchlo¬ roacetofenonu wynosila 77,3% molowego. 10 Przyklad II. W analogiczny sposób jak opi¬ sano w przykladzie I mieszanine 40 g (272 milimoli) m-dwuchlorobenzenu, 15 g (104 milimoli) p-dwu¬ chlorobenzenu i 47 g (354 milimoli) A1C13 poddano reakcji z 21,8 g (278 milimoli) chlorku acetylu i po 15 zakonczeniu reakcji ekstrahowano eterem nafto¬ wym (o temperaturze wrzenia 60^80°C). Po desty¬ lacji prózniowej otrzymano nastepujace frakcje: 54—55°C/8 mm Hg — 15,0 g dwuchlorobenzeny 119—125°C/8 mm Hg — 46,9 g, o skladzie: 1% 20 dwuchlorobenzenów i 99% dwuchloroacetofeno¬ nów, w stosunku wagowym pozostalosc — 4,75 g.Na podstawie analizy chromatograficznej pola¬ czone frakcje destylatu wykazaly nastepujacy sklad: 45,1 g 2,4-dwuchloroacetofenonu, 1,0 g 2,6-dwuchloroacetofenonu, 0,29 g 2,5-dwuchloroacetofenonu, 14,7 g p-dwuchlorobenzenu i 0,65 g izomeru meta. 0,6% utworzonych dwuchloroacetofenonów sta- 30 nowi izomer 2,5. Konwersji uleglo 98,4% m-dwu¬ chlorobenzenu, a selektywnosc pozadanego 2,4-dwu¬ chloroacetofenonu wynosila 89,2% molowego.Material wyjsciowy mozna latwo usunac przez de¬ stylacje prózniowa. 35 Przyklad III. Otrzymywanie 2,4-dwumeto¬ ksyacetofenonu.Mieszanine 4,32 g (55 milimoli) chlorku acetylu i 4,32 g (32,5 milimola) A1C13 ogrzewano w tempera- 40 turze 30°C w ciagu 10 minut, nastepnie utworzona lepka, ciekla mase rozcienczono 10 ml nitrobenze¬ nu i ochlodzono do temperatury pokojowej. Otrzy¬ many roztwór wkroplono w ciagu 0,5 godziny do równoczasteczkowej mieszaniny po 7,6 g (55 mili- 45 moli) m- i p-dwumetoksybenzenu, rozpuszczonych w 15 ml nitrobenzenu, utrzymujac mieszanine w temperaturze pokojowej. Po mieszaniu w ciagu dal¬ szych 2 godzin produkt reakcji wlano do wody z lo¬ dem. 50 Faze organiczna wyekstrahowano eterem, eks¬ trakt przemyto kilkakrotnie woda, wysuszono nad Na2S04 i oddestylowano rozpuszczalnik, po destylacji prózniowej otrzymano nastepujace frakcje: 55 85—88°C/12 mm Hg — 36,5 g 90—125°C/0,2 mm Hg — 4,8 g Na podstawie analizy chromatograficznej polaczo¬ ne frakcje wykazaly nastepujacy sklad: 3,4 g 2,4-dwumetoksyacetofenonu 60 0,04 g 2,5-dwumetoksyacetofenonu 9,58 g dwumetoksybenzenu 24,1 g nitrobenzenu. 1,3% dwumetoksyacetofenonu stanowil izomer 2,5.Konwersja m-dwumetoksybenzenu wynosila 74%. 65 a selektywnosc 2,4-dwumetoksyacetofenonu 49,2%.67 933 8 PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania 2,4-dwupodstawionych fenyloketonów o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza rodnik alkilowy posiadajacy do 12 atomów wegla, korzystnie podstawiony jednym lub kilko¬ ma atomami chlorowca, a kazdy z podstawników X' i X" oznacza atom chlorowca, grupe alkoksylo- wa lub aryloksylowa posiadajaca do 12 atomów wegla, na drodze acylowania m-podstawionej po¬ chodnej benzenu o wzorze 2, w którym X' i X" maja wyzej podane znaczenie, w obecnosci katali¬ zatora Friedel-Crafts'a znamienny tym, ze acylowa- niu poddaje sie m-dwupodstawiona pochodna ben¬ zenu o ogólnym wzorze 2, w którym podstawniki X' i X" maja wyzej podane znaczenie w obecnosci izomeru para.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine wyjsciowa, w której stosunek wagowy izomeru meta do para wynosi 4 : 1—1 : 4. 3. Sposób wedlug zastrz. 2 znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine wyjsciowa, w której stosu¬ nek wagowy izomeru meta do izomeru para wyno¬ si 3 : 1—1 :
3. 3.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze jako material wyjsciowy stosuje sie mieszanine z izomeryzacji o- lub p-dwuchlorowcobenzenu lub mieszanine dwóch lub wiecej izomerycznych dwu- chlorowcobenzenów, po ewentualnym usunieciu izo¬ meru orto.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4 znamienny tym, ze izomeryzacje prowadzi sie w obecnosci równocza- steczkowych ilosci chlorku glinowego i wody.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 4 i 5, znamienny tym, 10 15 20 25 30 ze jako dwuchlorowcobenzen stosuje sie p-dwuchlo- rowcobenzen.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze jako p-dwuchlorowcobenzen stosuje sie p-dwuchlo- robenzen.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 4—7, znamienny tym, ze izomeryzowany p-dwuchlorowcobenzen odzysku¬ je sie z produktu reakcji.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze p-dwuchlorowcobenzen oczyszcza sie przez dziala¬ nie stezonym H2S04 lub bezwodnym AlCb. 10. Sposób wedlug zastrz. 1—9, znamienny tym, ze jako czynnik acylujacy stosuje sie chlorek ace¬ tylu, bromek acetylu, chlorek jedno- lub dwuchlo- roacetylu, chlorek dwu- lub trójfluoroacetylu, chlo¬ rek a-chloroizobutyry- lub bezwodnik kwasu octo¬ wego. 11. Sposób wedlug zastrz. 1—10, znamienny tym, ze czynnik acylujacy stosuje sie w ilosci 0,8—1,2 mola na 1 mol m-dwupodstawionej pochodnej ben¬ zenu. 12. Sposób wedlug zastrz. 11, znamienny tym, ze czynnik acylujacy stosuje sie w ilosci 0,95—1,10 mo¬ la na 1 mol m-dwupodstawionej pochodnej benzenu. 13. Sposób wedlug zastrz. 1—12, znamienny tym, ze jako katalizator Friedel-Crafts'a stosuje sie chlo¬ rek glinowy. 14. Sposób wedlug zastrz. 1—13, znamienny tym, ze katalizator Friedel-Crafts'a stosuje sie w ilosci 1,0:—1,4 mola na 1 mol m-dwupodstawionej pochod¬ nej benzenu. 15. Sposób wedlug zastrz. 1—14, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w temperaturze 80°—130°C. 16. Sposób wedlug zastrz. 15, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w temperaturze 90—115°C. 675 — LDA — 16.2.73 — 110 egz. Cena zl
10. 10.— PL