Neue Indanonderivate und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft neue Indanonderivate sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Indanonderivate sind wichtige Ausgangsmaterialien für Metallocenkomplexe, die als Vorstufen katalytisch aktiver Substanzen Verwendung finden. Dazu werden die daraus hervorgehenden Indenderivate mit Übergangsmetal- len, insbesondere mit Zirkoniumsalzen sowie mit metal- loceniumionenbildenden Verbindungen zu den entsprechenden Metallocenkomplexen umgesetzt.
Substituierte Indanone können nach verschiedenen Verfah- ren hergestellt werden. Üblicherweise wird dabei als Zwischenstufe zunächst das entsprechende Indanonderivat hergestellt, das dann durch Reduktion und Dehydratisie- rung in das entsprechende Indenderivat überführt wird.
In der EP-A-0 549 900 wird die Synthese eines 4-Phenyl- substituierten Indanons beschrieben, wobei der Fünfring
in einer mehrstufigen Synthese durch Umsetzung mit einem Malonester, alkalische Verseifung des Diesters, thermische Decarboxylierung, Chlorierung der verbleibenden Carboxylgruppe und intramolekulare Friedel-Crafts-Acy- lierung gebildet wird.
In der EP-A-0 567 953 wird die Synthese von Indanon- derivaten beschrieben, wobei der Fünfring durch Umsetzung eines entsprechenden Benzolderivats mit einem substituierten Acrylsäureester in flüssigem Fluorwasserstoff gebildet wird.
Die EP-A-0 587 107 beschreibt die Herstellung von 2- Methylbenzindanon durch Umsetzung von Naphthalin mit Methacrylsäureanhydrid in Gegenwart von BF3/HF. Diese Synthesewege sind wegen der schwierigen Handhabung der äußerst toxischen Flußsäure mit erheblichem technischem Aufwand verbunden.
Ein weiterer Syntheseweg für Indanone ist in der EP-A-0 545 304 beschrieben. Die Herstellung erfolgt durch Umsetzung eines Benzolderivats mit α-Halogenalkylpropion- säurehalogeniden, bevorzugt mit α-Bromisobuttersäure- bromid.
Diese Synthesen im Stand der Technik sind wegen des komplizierten vielstufigen Herstellungsprozesses sowie der teilweisen Einsatzes sehr toxischer Ausgangsprodukte nachteilig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Syntheseweg zur Herstellung von Indanonderivaten bereitzustellen, der die Nachteile der bisher bekannten Verfahren überwindet. Insbesondere soll das Verfahren kostengünstig und unter Minimierung des Einsatzes toxischer Stoffe durchführbar sein. Ferner sollen erfindungsgemäß neue Indanonderivate bereitge-
stellt werden, die sich wegen ihrer ökonomischen Herstellung besser als Ausgangsmaterialien für Metallo- cenkomplexe eignen. Als besonders bevorzugt werden dabei Indanone betrachtet, die in 4-Position einen aromati- sehen Substituenten und in 7-Position eine OH-Gruppe tragen. Verbindungen dieser Art konnten bisher durch keine der bekannten Methoden dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine überraschend einfache Reaktionsführung aus. Die Reaktion läuft lösungs ittelfrei in der Schmelze in nahezu quan- titiver Weise zu den erfindungsgemäßen Produkten ab.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch In- danonderivate der allgemeinen Formel I,
Ar
worin
R' einen C,-C4-Alkylrest, einen Phenylrest oder einen C,- C4-substituierten Phenylrest bedeutet, und
R-R^ Wasserstoff, C,-C4-Alkyl, Cι-C4-Fluoralkyl, C,-C4-
Silylalkyl, Phenyl und Benzyl bedeuten, oder worin die beiden Reste zusammen mit den benachbarten Kohlenstoff- ato en einen sechsgliedrigen aromatischen oder einen fünf- oder sechsgliedrigen heteroaromatischen oder ali- phatischen Ring bilden, an den ein weiterer aromatischer Ring anelliert sein kann und Ar = Phenyl, Benzyl, C,-C4-subΞtituierter Phenylrest oder Naphthyl ist.
Beispiele für die C1-C4-Alkylreste sind Methyl, Ethyl, n- Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl und tert . -Butyl.
Beispiele für Cj-C4-substituierte Phenylreste sind:
o-, m- oder p-Tolyl, Xylyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, n-Propylphenyl, Isopropylphenyl, n-Butylphenyl, Isobu- tylphenyl, sec-Butylphenyl und tert . -Butylphenyl .
Beispiele für C1-C4-Fluoralkyl sind:
Trifluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluor-n-oder-i- propyl, Nona-Fluorbutyl .
Beispiele für Cj-C4-Silylallyl sind:
Tri ethylsilyl, Triethylsilyl, Tri-n-propylsilyl, Tri-n- butylsilyl, tert . -Butyl-di ethylsilyl sowie gemischte Silylgruppen .
Beispiele für C,-C10-Alkylreste sind:
neben den C,-C4-Alkylresten die verschiedenen isomeren Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl- und Decylreste.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Indanonderivaten der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der Formel II
Ar
II
in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators zu einer Verbindung der Formel I
Ar
umsetzt, wobei die Substituenten R
1 bis R
3 und Ar wie vorstehend definiert sind.
Die Positionen 5 und 6 in Formel II müssen für die Fries-Umlagerung mit Wasserstoff substituiert sein.
Der Substituent R1 wird durch die Verbindung der Formel II in das Indanonderivat eingefügt. R1 ist bevorzugt Methyl oder Ethyl, besonders bevorzugt Methyl. Es kommen jedoch auch weitere C,-CI()-AlkylreΞte, ein Phenylrest oder C,-C4-alkylsubstituierte Phenylreste in Betracht. Beispiele für den C1-C4-Alkylrest sind neben den vorstehend genannten C,-C4-Alkylresten die verschiedenen Isomeren Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl- und Decylreste in Betracht. Als Phenylreste sind der un- substituierte Phenylrest sowie einfach mit Methyl- oder Ethylresten substituierte Phenylreste bevorzugt.
Beispiele für die Substituenten R1 bis R3 sind C,-C4- Alkyl, C,-C4-Fluoralkyl, C,-C4-Alkylsilyl , Phenyl und Benzyl. Bevorzugte Beispiele für die C,-C4-Alkylreste sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl.
Bevorzugt wird in den vorstehend genannten Verfahren die Verbindung II eingesetzt, in der R1 Methyl oder Ethyl bedeutet.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Verbindungen der Formel II in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators schonend und mit hoher Ausbeute in die Indanonderivate der Formel I umgewandelt werden können .
Dabei sind die Ester der Formel II quantitativ durch die Reaktion von Methacrylsäurechlorid und dem Phenol zugänglich (s. Expt. Teil) . Die Umsetzung der Ester zu den Produkten der allgemeinen Formel I erfolgt in der
Schmelze aus dem Ester und einer Mischung von NaCl und AICI3 in einem Temperaturbereich zwischen -50 und 500 °C bevorzugt bei 50 - 250 °C und besonders bevorzugt bei 100 - 180 °C. Überraschenderweise wird dabei eine quan- titative Umsetzung zu den Strukturen der Formel I erzielt, ohne daß nennenswerte Mengen an isomeren Verbindungen nachgewiesen werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im ersten Schritt ein Friedel-Crafts-Katalysator zur Induktion einer Fries-Umlagerung genutzt. Es können die üblichen Friedel-Crafts-Katalysatoren verwendet werden. Beispiele hierfür sind A1C13, AlBr3, ZnCl2, FeCl3, SnCl4, SbCl5, TiCl4 BF3 und PC15. Bevorzugt wird A1C13 verwendet.
Der Katalysator wird vorzugsweise in einer Menge eingesetzt, bei der das Molverhältnis von Katalysator zu Verbindung III zwischen 0,1:1 und 1,5:1, bevorzugt zwischen 0,2:1 und 1,0:1 liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet in einer Schmelze aus Alkalichlorid und Friedel-Crafts-Katalysator statt. Als besonders geeignet hierfür haben sich Gemische aus NaCl oder KCl und A1C13 erwiesen. Geeigneter Weise wird das Verhältnis NaCl (KCl) zu A1C13 so gewählt, daß eine Schmelze bei der gewünschten Reaktionste peratur entsteht (s. Expt. Teil)
Die Umsetzung der Verbindung II in die Verbindung I er- folgt bevorzugt bei höheren Temperaturen, bevorzugt bei Temperaturen zwischen -20 und 250 °C. Frühestens nach der Zugabe aller Reaktanden kann die Reaktion auch bei etwas höheren Temperaturen, z.B. zwischen 120°C und 250°C, bevorzugt zwischen 150°C bis 170°C fortgeführt werden. Der verwendete Druck ist nicht kritisch; es wird im allgemeinen bei Normaldruck gearbeitet.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Darstellung von (4-Biphenyl) rαethacrylat C16H1402 (Formel II, Ar = Phenyl)
10,2 g (60 mmol) des 4-Hydroxybiphenyls (C12H10O) werden in 600 ml Chloroform gelöst. Anschließend gibt man 3,1 ml (60 mmol) Pyridin dazu und kühlt auf -20 °C ab. Der Reaktionslösung werden nun langsam 4,9 ml (60 mmol) Methacrylsäurechlorid (C4H5C10) zugetropft. Danach läßt man die Reaktionslösung auf Raumtemperatur auftauen und kocht 1 1/2 h unter Rückfluß. Man läßt auf Raumtemperatur abkühlen und wäscht mit Wasser verdünnter Natronlauge und nochmals mit Wasser nach. Die organische Phase wird abgetrennt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abgezogen. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels erhält man einen farblosen Feststoff, der zur Entfernung vom überschüssigem Pyridin mit Toluol gewaschen wird. Nach anschließendem Trocknen des Feststoffes im Hochvakuum erhält man 13,9 g (72,3 mmol, 97%) der gewünschten Verbindung.
NMR (200 MHz, CDC13) = 5 = 2 ppm (s, 3H, CH3) ; <S = 5,68 ppm; δ = 6,35 ppm (s, 2H, olefinische Protonen); 6,89 ppm - 7,72 ppm aromatische Protonen des Biphenylsystems
GC - MS: 238, m/z M + 100%
Elementaranalyse: C 80,53% (80,65% ber . )
H 5,87% ( 5,92% ber.)
Darstellung von 7-Hydroxy-2-methyl-4 -phenyl-indan-l-on C16H1402 ( Formel I , Ar = Phenyl )
10 g (42 mmol) des 4-Biphenylmethacrylats (C16H14θ2) werden mit 10,6 g (142 mmol) Kaliumchlorid und 20 g (149 mmol) A1C13 homogenisiert und bei 150 °C lh erhitzt. Danach läßt man die Reaktions ischung auf Raumtemperatur abkühlen und versetzt sie bis zur vollständigen Lösung mit Methylenchlorid. Anschließend wird mit Wasser versetzt, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsul- fat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Man erhält 9,6 g (40,3 mmol, 95%) der gewünschten Verbindung.
NMR (200 MHz, Aceton-d6 CD3COCD3) . δ = 0,95 ppm (d, 3H, CH3) ; δ = 2,6 ppm (m, IH, aliphatischer Fünfring); 3,27 ppm (m, 2H, aliphatischer Fünfring); 6,78 - 7,58 ppm (m, aromatische Proten des Biphenylsystems); 8,5 ppm (s, IH, phenolisches Proton)
GC - MS: 238, m/z M+100%
Elementaranalyse: C 80,51% (80,65% ber.)
H 5,85% (5,92% ber.)
Beispiel 2
Darstellung von 4-Benzylphenylmethacrylat
C6H5CH2C6H4OC(0)C(CH3)CH2 (Formel II, Ar = Benzyl)
Die Synthese wird analog zur Synthese des (4-Biphenyl) - methacrylat durchgeführt, wobei man vom 4-Benzylphenyl ausgeht. Die Ausbeute ist analog.
NMR (200 MHz, Aceton-d6 CD3COCD3) : δ: 0.95 ppm (d, 3H, CH3) ; 2,6 ppm (m, IH, aliphatischer Fünfring) ; 3,27 ppm ( , 2H, aliphatischer Fünfring) ; 3,95 (s, 2H, CH2) ; 6,78 - 7,58 ppm (m, aromatische Protonen des Biphenylsystems) ; 8,5 ppm (s, IH, phenolisches Proton)
GC - MS : 252 , m/ z M+ 100%
Elementaranalyse: C 80,87% (80,93% ber.)
H 6,27% ( 6,39% ber. )
Darstellung von 4-Benzyl-7-hydroxy-2-methyl-indan-l-on
^-17^16^2'
Die Synthese wird analog zur Synthese des 7-Hydroxy-2- methyl-4-phenyl-indan-l-on durchgeführt wobei vom 4-Ben- zylphenylmethacrylat ausgegangen wird. Die Ausbeute ist analog.
NMR (200 MHz, CD3COCD3) =δ = 2 ppm (s, 3H, CH3) ; 3,95 ppm (s, 2H) ; 5,68 ppm und δ - 6,35 ppm (s, 2H, olefinische
Protonen); 6,89 ppm - 7,72 ppm aromatische Protonen des
4-Benzyl-phenylsysterns
GC - MS: 252, m/z M+100%
Elementaranalyse: C 80,75% (80,93% ber.) H 6,20 % ( 6,39% ber.)