Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 3-Halogen- pyridinenProcess for the preparation of optionally substituted 3-halopyridines
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 3-Halogenpyridinen, insbesondere von 3,5-Dichlorpyridin. Gegebenenfalls substituierte 3-Halogenpyridine werden als Zwischenprodukte zur Herstellung von Akariziden und Insektiziden benötigt.The present invention relates to a process for the preparation of optionally substituted 3-halopyridines, in particular 3,5-dichloropyridine. Optionally substituted 3-halopyridines are required as intermediates for the production of acaricides and insecticides.
Es ist bekannt, 3,5-Dichlorpyridin durch Chlorierung von Pyridin oderIt is known to use 3,5-dichloropyridine by chlorination of pyridine or
Pyridinhydrochlorid herzustellen (siehe z.B. J.C.S. 93, 1997 (1908)).To produce pyridine hydrochloride (see e.g. J.C.S. 93, 1997 (1908)).
Bei diesem Verfahren fallen Reaktionsgeniische an, die nur schwierig aufarbeitbar sind, weil sie unerwünschte Isomere mit ähnlichen Siedepunkten wie das Zielprodukt und polychlorierte Nebenprodukte enthalten. Außerdem liegt die Selektivität derThis process produces reaction genetics that are difficult to work up because they contain undesired isomers with similar boiling points as the target product and polychlorinated by-products. In addition, the selectivity lies
Bildung von gegebenenfalls substituierten 3-Halogenpyridinen bei nur 15 bis 27 %. Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 3-Halogenpyridinen, bei dem einfach aufarbeitbare Reaktionsgemische anfallen und möglichst auch höhere Selektivitäten erzielbar sind.Formation of optionally substituted 3-halopyridines in only 15 to 27%. There is therefore a need for a process for the preparation of optionally substituted 3-halopyridines in which reaction mixtures which are easy to work up are obtained and, if possible, higher selectivities can also be achieved.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten 3- Halogenpyridinen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Poly- halogenacetaldehyd mit einem (Meth-)Acrolein in Gegenwart eines stark polaren Lösungsmittels und in Gegenwart von Kupfer(I)-chlorid unter Bildung eines Glutardi- aldehydderivates umsetzt und dieses mit einem Ammoniumsalz in ein gegebenenfalls substituiertes 3-Halogenpyridin überführt.A process for the preparation of optionally substituted 3-halopyridines has now been found, which is characterized in that a polyhaloacetaldehyde with a (meth) acrolein in the presence of a strongly polar solvent and in the presence of copper (I) chloride Formation of a glutaraldehyde derivative is implemented and this is converted with an ammonium salt into an optionally substituted 3-halopyridine.
Den Polyhalogenacetaldehyd und das (Meth-)Acrolein kann man auch in Form ihrer Acetale einsetzen.The polyhaloacetaldehyde and (meth) acrolein can also be used in the form of their acetals.
Beispiele für einzusetzende Polyhalogenacetaldehyde sind solche der Formel
in derExamples of polyhaloacetaldehydes to be used are those of the formula in the
Hai unabhängig voneinander jeweils für Chlor, Brom oder Iod,Shark independently of each other for chlorine, bromine or iodine,
R für Wasserstoff, Chlor oder Brom undR for hydrogen, chlorine or bromine and
Y für Sauerstoff oder den Rest -O-CH2-CH2-O-Y for oxygen or the rest -O-CH 2 -CH 2 -O-
stehen.stand.
Vorzugsweise sind beide Hai-Reste gleich und stehen für Chlor. Weiterhin stehen R vorzugsweise für Wasserstoff oder Chlor und Y vorzugsweise für Sauerstoff.Preferably both shark residues are the same and stand for chlorine. Furthermore, R is preferably hydrogen or chlorine and Y is preferably oxygen.
Besonders bevorzugt wird als Polyhalogenacetaldehyd Chloral eingesetzt (Formel (I); beide Hai und R = Chlor, Y = Sauerstoff).Chloral is particularly preferably used as the polyhaloacetaldehyde (formula (I); both shark and R = chlorine, Y = oxygen).
Beispiele für einzusetzende (Meth-)Acroleine sind solche der FormelExamples of (meth) acroleins to be used are those of the formula
R' für Wasserstoff oder Methyl steht undR 'represents hydrogen or methyl and
Y die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat.
Vorzugsweise wird Acrolein eingesetzt (Formel (II); R' = Wasserstoff, Y = Sauerstoff).Y has the meaning given for formula (I). Acrolein is preferably used (formula (II); R '= hydrogen, Y = oxygen).
Pro Mol des jeweiligen Polyhalogenaldehyds kann man das jeweilige (Meth-)-For each mole of the respective polyhalogenaldehyde, the respective (meth -) -
Acrolein z.B. in Mengen von 0,8 bis 1,2: 1 Mol einsetzen. Vorzugsweise nimmt man äquimolare Mengen.Acrolein e.g. use in amounts of 0.8 to 1.2: 1 mol. It is preferred to take equimolar amounts.
Als stark polare Lösungsmittel kommen z.B. Nitrile in Frage wie Aceto-, Propio- und Benzonitril. Bevorzugt ist Acetonitril. Die Menge des stark polaren Lösungsmittels ist wenig kritisch. Bezogen auf 1 Mol Polyhalogenaldehyd kann man beispielsweise 200 bis 1000 ml eines stark polaren Lösungsmittels einsetzen.The strongly polar solvents are e.g. Nitriles in question such as aceto-, propio- and benzonitrile. Acetonitrile is preferred. The amount of the highly polar solvent is not critical. Based on 1 mol of polyhalogenaldehyde, for example, 200 to 1000 ml of a strongly polar solvent can be used.
Das Kupfer(I)-chlorid kann man bezogen auf 1 Mol des Polyhalogenaldehyds z.B. in Mengen von 0,001 bis 0,5 Mol einsetzen. Vorzugsweise liegt diese Menge bei 0,01 bis 0,1 Mol.The copper (I) chloride can be based on 1 mole of the polyhaloaldehyde e.g. Use in amounts of 0.001 to 0.5 mol. This amount is preferably from 0.01 to 0.1 mol.
Die Reaktionstemperatur für die Bildung des Glutardialdehydderivats kann z.B. im Bereich von 80 bis 150°C liegen. Bevorzugt sind Temperaturen im Bereich 100 bis 130°C.The reaction temperature for the formation of the glutardialdehyde derivative can e.g. are in the range of 80 to 150 ° C. Temperatures in the range from 100 to 130 ° C. are preferred.
Die Bildung des Glutardialdehydderivates kann man z.B. bei Drucken im Bereich 1 bis 10 bar durchführen. Vorzugsweise arbeitet man in einem geschlossenen druckfesten Gefäß bei dem sich unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen von selbst einstellenden Druck. Man kann auch bei höheren als sich von selbst einstellendenThe formation of the glutardialdehyde derivative can e.g. at pressures in the range of 1 to 10 bar. It is preferable to work in a closed, pressure-resistant vessel at which the pressure sets itself under the respective reaction conditions. One can also at higher than self-adjusting
Drucken arbeiten, z.B. indem man ein inertes Gas wie Stickstoff aufdrückt.Work printing, e.g. by injecting an inert gas such as nitrogen.
Das nach der Bildung des Glutardialdehydderivates vorliegende Reaktionsgemisch enthält im allgemeinen monomere und polymere Formen des gebildeten Glutardi- aldehydderivats. Das Reaktionsgemisch kann als solches für die weitere Umsetzung mit einem Ammoniumsalz verwendet werden.
Es ist jedoch bevorzugt, aus dem Reaktionsgemisch vor der Umsetzung mit einem Ammoniumsalz die leichter flüchtigen Komponenten zu entfernen. Im allgemeinen handelt es sich dabei um das Lösungsmittel und unumgesetzte Ausgangsmaterialien, die man z.B. durch Abziehen unter vermindertem Druck entfernen kann. So entfernteThe reaction mixture present after the formation of the glutaraldehyde derivative generally contains monomeric and polymeric forms of the glutaraldehyde derivative formed. The reaction mixture can be used as such for the further reaction with an ammonium salt. However, it is preferred to remove the more volatile components from the reaction mixture before the reaction with an ammonium salt. In general, these are the solvent and unreacted starting materials, which can be removed, for example, by stripping off under reduced pressure. So removed
Lösungsmittel und unumgesetzte Ausgangsmaterialien können, wie abgetrennt oder nach Reinigung (z.B. durch Destillation), erneut zur Herstellung von Glutardi- aldehydderivaten eingesetzt werden.Solvents and unreacted starting materials can be used again, as separated or after purification (e.g. by distillation), to produce glutaraldehyde derivatives.
Man kann die Glutardialdehydderivate vor der Umsetzung mit Ammoniumsalzen gegebenenfalls reinigen, z.B. indem man das gesamte Reaktionsgemisch, vorzugsweise das vom Lösungsmittel und leichter flüchtigen Bestandteilen befreite Reaktionsgemisch, mit einem unpolaren Lösungsmittel, z.B. Diethylether, Toluol oder Petrolether versetzt und so die Glutardialdehydderivate in Lösung bringt. Man kann dann z.B. durch Filtration Kupfersalze und Teere abtrennen und die gereinigtenThe glutardialdehyde derivatives can optionally be purified prior to reaction with ammonium salts, e.g. by mixing the entire reaction mixture, preferably the reaction mixture freed from solvent and more volatile constituents, with a non-polar solvent, e.g. Diethyl ether, toluene or petroleum ether are added to bring the glutardialdehyde derivatives into solution. You can then e.g. Separate copper salts and tars by filtration and remove the cleaned ones
Glutardialdehydderivate durch Abziehen des unpolaren Lösungsmittels wiedergewinnen.Recover glutardialdehyde derivatives by stripping off the non-polar solvent.
Die monomere Form der im ersten Reaktionsschritt erhaltenen Glutardialdehyde entspricht beispielsweise der FormelThe monomeric form of the glutardialdehydes obtained in the first reaction step corresponds, for example, to the formula
in der die verwendeten Symbole die bei den Formeln (I) und (II) angegebene Bedeutung haben.in which the symbols used have the meaning given for the formulas (I) and (II).
Die Umsetzung des Glutardialdehydderivates mit einem Ammoniumsalz kann mit oder ohne Lösungsmittel und beispielsweise mit Ammoniumchlorid oder
Ammoniumacetat durchgeführt werden. Als gegebenenfalls einzusetzende Lösungsmittel kommen z.B. Wasser und Essigsäure in Frage. Vorzugsweise arbeitet man mit Ammoniumchlorid in wässriger Lösung oder mit Ammoniumacetat ohne Lösungsmittel oder mit Ammoniumacetat und Essigsäure als Lösungsmittel. Wenn man gelöste Ammoniumsalze verwendet kann diese Lösung z.B. 10 bis 30 gew.%ig sein.The reaction of the glutardialdehyde derivative with an ammonium salt can be carried out with or without a solvent, for example with ammonium chloride or Ammonium acetate can be carried out. Possible solvents to be used are, for example, water and acetic acid. It is preferred to work with ammonium chloride in aqueous solution or with ammonium acetate without a solvent or with ammonium acetate and acetic acid as a solvent. If dissolved ammonium salts are used, this solution can be, for example, 10 to 30% by weight.
Bezogen auf 1 Mol ursprünglich eingesetzten Polyhalogenaldehyd kann man beispielsweise 1,8 bis 10, vorzugsweise 1,9 bis 4 Mole Ammoniumsalz einsetzen.Based on 1 mol of polyhalaldehyde originally used, for example 1.8 to 10, preferably 1.9 to 4, mol of ammonium salt can be used.
Geeignete Temperaturen für die Umsetzung mit dem Ammoniumsalz sind beispielsweise 60 bis 130°C. Wenn man Lösungsmittel einsetzt, arbeitet man vorzugsweise unter Rückfluss, wenn man keine Lösungsmittel einsetzt vorzugsweise bei Temperaturen, bei denen entstehendes Wasser und gegebenenfalls entstehende Essigsäure abdestillieren.Suitable temperatures for the reaction with the ammonium salt are, for example, 60 to 130 ° C. If solvents are used, the process is preferably carried out under reflux, if solvents are not used, preferably at temperatures at which water and any acetic acid which is formed distill off.
Vorzugsweise hält man während der Reaktion mit dem Ammoniumsalz den pH- Wert im Bereich 1 bis 5.The pH is preferably kept in the range from 1 to 5 during the reaction with the ammonium salt.
Die Reaktion mit dem Ammoniumsalz kann man z.B. so durchführen, dass man das in der ersten Reaktionsstufe erhaltene Reaktionsgemisch, das vom Lösungsmittel und unumgesetzten Ausgangsprodukten für die erste Reaktionsstufe befreite Reaktionsgemisch oder gereinigte Glutardialdehydderivate mit dem gegebenenfalls gelösten Ammoniumsalz mischt oder das gegebenenfalls gelöste Ammoniumsalz vorlegt und die Glutardialdehydderivate in einer der beschriebenen Formen nach und nach zufügt.The reaction with the ammonium salt can e.g. carry out such that the reaction mixture obtained in the first reaction stage, the reaction mixture freed from the solvent and unreacted starting products for the first reaction stage or purified glutardialdehyde derivatives are mixed with the ammonium salt which may be dissolved, or the ammonium salt which is optionally dissolved is introduced and the glutardialdehyde derivatives are gradually introduced in one of the forms described after adds.
Die Aufarbeitung des nach der zweiten Reaktionsstufe vorliegenden Reaktionsgemisches kann man beispielsweise durchführen, indem man es zunächst abkühlt, z.B. auf 20 bis 40°C, dann einen pH-Wert von 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 6,5 einstelltThe reaction mixture present after the second reaction stage can be worked up, for example, by first cooling it, e.g. to 20 to 40 ° C, then a pH of 4 to 8, preferably 5 to 6.5
(z.B. durch Zugabe von wässriger Natronlauge), anschließend mit Wasser verdünnt
und schließlich das hergestellte gegebenenfalls substituierte 3-Halogenpyridin zusammen mit Wasserdampf abdestilliert. Während der Destillation ist es vorteilhaft, den pH- Wert zu kontrollieren und ihn, gegebenenfalls durch Zugabe von wässriger Natronlauge, auf Werten von beispielsweise 6 bis 8 zu halten. Aus dem Destillat kann man das aus dem Reaktionsgemisch abgetrennte gegebenenfalls substituierte 3-(eg by adding aqueous sodium hydroxide solution), then diluted with water and finally the optionally substituted 3-halopyridine produced is distilled off together with steam. During the distillation, it is advantageous to control the pH and to keep it, for example by adding aqueous sodium hydroxide solution, to values of, for example, 6 to 8. The optionally substituted 3- separated from the reaction mixture can be removed from the distillate.
Halogenpyridin beispielsweise durch Neutralisieren, Abfiltrieren des gebildeten Niederschlags, Waschen und Trocknen in reiner Form erhalten.Halogenpyridine obtained, for example, by neutralizing, filtering off the precipitate formed, washing and drying in pure form.
Die hergestellten gegebenenfalls substituierten 3-Halogenpyridine können beispiels- weise der Formel (IV) entsprechenThe optionally substituted 3-halopyridines produced can, for example, correspond to the formula (IV)
in derin the
R" für Wasserstoff, Methyl oder Hai steht undR "represents hydrogen, methyl or shark and
Hai in beiden Fällen unabhängig voneinander für Chlor, Brom oder Iod steht.In both cases, shark is independently chlorine, bromine or iodine.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäß 3,5-Dichlorpyridin hergestellt.3,5-dichloropyridine is preferably prepared according to the invention.
Das erfϊndungsgemäße Verfahren hat die Vorteile, dass sich die hergestellten gegebenenfalls substituierten 3-Halogenpyridine auf einfache Weise, z.B. mittels einer Wasserdampfdestillation, aus dem Reaktionsgemisch abtrennen lassen und die Ausbeute besser ist als bei den bekannten Verfahren.
BeispieleThe process according to the invention has the advantages that the optionally substituted 3-halopyridines which are prepared can be removed from the reaction mixture in a simple manner, for example by means of steam distillation, and the yield is better than in the known processes. Examples
Beispiel 1example 1
Eine Mischung aus 2 Mol wasserfreiem Chloral, 2 Mol Acrolein, 0,1 Mol Kupfer(I)- chlorid und 600 ml wasserfreiem Acetonitril wurde für 6 Stunden in einem emaillierten Autoklaven auf 120°C erhitzt und der Druck unter Stickstoffatmosphäre im Bereich 3 bis 4,5 bar gehalten. Nach dem Abkühlen und dem Abziehen des Lösungsmittels und unreagierter Ausgangsmaterialien bei 10 mbar und einer Badtemperatur bis zu 45°C wurde ein Gemisch erhalten, das monomere und polymere Formen des entsprechenden Glutardialdehydderivats enthielt. Dieses Gemisch wurde mit einer Lösung von 4 Molen Ammoniumchlorid in 220 ml Wasser vermischt und bei Normaldruck für 2,5 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Danach wurde abgekühlt, im Reaktionsgemisch durch Zugabe von wässriger Natronlauge ein pH-Wert von 6 eingestellt, mit 300 ml Wasser verdünnt und direkt aus demA mixture of 2 mol of anhydrous chloral, 2 mol of acrolein, 0.1 mol of copper (I) chloride and 600 ml of anhydrous acetonitrile was heated in an enamelled autoclave to 120 ° C for 6 hours and the pressure in the range 3 to 4 under a nitrogen atmosphere Held at 5 bar. After cooling and stripping off the solvent and unreacted starting materials at 10 mbar and a bath temperature up to 45 ° C., a mixture was obtained which contained monomeric and polymeric forms of the corresponding glutardialdehyde derivative. This mixture was mixed with a solution of 4 moles of ammonium chloride in 220 ml of water and heated to reflux at normal pressure for 2.5 hours. The mixture was then cooled, a pH of 6 was established in the reaction mixture by adding aqueous sodium hydroxide solution, diluted with 300 ml of water and obtained directly from the
Reaktionsgefäß eine Wasserdampfdestillation durchgeführt, wobei der pH- Wert des Sumpfes auf über 6 gehalten wurde. Das Destillat wurde neutralisiert, der Niederschlag durch Filtration gereinigt, isoliert, mit wenig Eiswasser gewaschen und getrocknet und so 3,5-Dichlorpyridin in einer Ausbeute von 33,4 % erhalten.A steam distillation was carried out in the reaction vessel, the pH of the bottoms being kept above 6. The distillate was neutralized, the precipitate was purified by filtration, isolated, washed with a little ice water and dried, giving 3,5-dichloropyridine in a yield of 33.4%.
Beispiel 2Example 2
Die erste Stufe des Beispiels 1 bis einschließlich dem Abziehen des Lösungsmittels und unumgesetzter Ausgangsmaterialien wurde wiederholt. Danach wurden 4 Mol Ammoniumacetat hinzugefügt und das Gemisch 2,5 Stunden so weit erhitzt, dassThe first step of Example 1 up to and including stripping off the solvent and unreacted starting materials was repeated. Then 4 mol of ammonium acetate were added and the mixture was heated for 2.5 hours until
Wasser und Essigsäure abdestillierten. Danach wurde gekühlt, durch Zugabe von wässriger Natronlauge im Reaktionsgemisch ein pH- Wert von 6 eingestellt, mit 300 ml Wasser verdünnt und direkt aus dem Reaktionsgefäß eine Wasserdampfdestillation durchgeführt, wobei im Sumpf der pH- Wert auf über 6 gehalten wurde. Nach der Verdünnung des Destillats mit der zweifachen Volumenmenge Wasser,
Filtration, Waschen mit wenig Eiswasser und Trocknen wurde 3,5-Dichlorpyridin in einer Ausbeute von 30,3 % der Theorie erhalten.
Distill off water and acetic acid. The mixture was then cooled, a pH of 6 was established in the reaction mixture by adding aqueous sodium hydroxide solution, diluted with 300 ml of water and steam distillation was carried out directly from the reaction vessel, the pH in the sump being kept above 6. After diluting the distillate with twice the volume of water, Filtration, washing with a little ice water and drying gave 3,5-dichloropyridine in a yield of 30.3% of theory.