WO2001077062A1 - Verfahren zur herstellung von 4-brom- und 4-chlor-2-nitro-1-trifluormethoxybenzol - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 4-brom- und 4-chlor-2-nitro-1-trifluormethoxybenzol Download PDF

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds
    • C07C201/12Preparation of nitro compounds by reactions not involving the formation of nitro groups

Definitions

  • the invention relates to a new process for the preparation of 4-bromo and 4-
  • Chloro-2-nitro-1-trifluoromethoxy-benzene which are known as intermediates for active ingredients in medicine and agriculture.
  • the process according to the invention for the preparation of 4-bromo and 4-chloro-2-nitro-1-trifluoromethoxy-benzene of the general formula (I) is carried out for the preparation of a diazo ⁇ ium salt solution using a metal nitrite or an alkyl nitrite.
  • a metal nitrite or an alkyl nitrite Preferably an alkali metal nitrite, e.g. Sodium or potassium nitrite, especially sodium nitrite.
  • Suitable alkyl nitrites preferably contain alkyl groups with 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples include methyl, ethyl, n- or i-propyl, n-, i-, s- or t-butyl-, n-, i-, s- or t-amyl nitrite.
  • the process according to the invention is carried out to prepare a diazonium salt solution using aqueous sulfuric acid.
  • the sulfuric acid (H 2 SO 4 ) content is generally between 10% and 90%, preferably between 30% and 80%, in particular between 50% and 70%.
  • Diazonium salt solution is reacted with a mixture of a copper compound and aqueous hydrochloric acid or aqueous hydrobromic acid.
  • Suitable copper compounds are preferably copper (I) compounds, in particular copper (I) chloride and copper (I) bromide.
  • the content of hydrogen chloride (HC1) in the aqueous hydrochloric acid or of hydrogen bromide (HBr) in the aqueous hydrobromic acid is generally between 10% and saturation, preferably between 20% and saturation, in particular between 30% and saturation.
  • the procedure is generally at temperatures between + 10 ° C and 120 ° C, preferably between + 20 ° C and 110 ° C, in particular between + 25 ° C and 100 ° C.
  • a diazonium salt solution generally 1 to 2 moles, preferably between 1.1 and 1.5 moles, are used per mole of 4-amino-2-nitro-1-trifluoromethoxybenzene of the formula (II), Metal nitrite or alkyl nitrite.
  • the diazonium salt solution for the further reaction of the diazonium salt solution, generally between 0.5 and 2 mol, preferably between 0.8 and 1.2 mol, of a copper compound and also per mol of 4-amino-2-nitro-1-trifluoromethoxy-benzene originally used Hydrochloric acid or hydrobromic acid in an amount which contains between 2 and 20 mol, preferably between 5 and 15 mol, of hydrogen chloride or hydrogen bromide.
  • the 4-amino-2-nitro-1-trifluoromethoxy-benzene to be used as the starting material is added to aqueous sulfuric acid at room temperature and after it has cooled
  • a metal nitrite in aqueous solution or an alkyl nitrite at a reduced temperature is metered in with stirring. After a short stirring time, the end of the diazotization reaction is determined in the usual way, and undissolved matter is separated off by filtration. The filtrate is metered into a mixture of copper compound and aqueous hydrochloric acid or hydrobromic acid with stirring and the The reaction mixture is then stirred at elevated temperature until the end of the reaction.
  • the compound of formula (I) can be worked up and isolated in a customary manner.
  • the reaction mixture is mixed with an organic solvent which is practically immiscible with water, e.g. Shaken methylene chloride, the organic phase washed with water and dried.
  • the product of the formula (I) can then be obtained as a residue by carefully distilling off the solvent under reduced pressure and, if appropriate, further purified in the customary manner.
  • the compounds 4-bromo-and 4-chloro-2-nitro-1-trifluoromethoxy-benzene to be prepared by the process according to the invention can be used as intermediates for the preparation of active substances in medicine and agriculture (cf. EP-A-23422, US-A -4452628, WO-A-98/54121).
  • the mixture is stirred for a further 30 minutes with cooling and then - after the undissolved material has been separated off by filtration - using a cooled dropping funnel to give a mixture of 1.8 g (18.6 mmol) of copper (I ) - Chloride and 20 ml of 33% aqueous hydrochloric acid are added dropwise with stirring.
  • the reaction mixture is stirred for a further 60 minutes at approximately 25 ° C. and then for a further 60 minutes at 100 ° C. After cooling to room temperature, it is diluted with 100 ml of water and extracted three times with methylene chloride. The combined organic phases are washed with water, dried with sodium sulfate and filtered. The solvent is carefully distilled off from the filtrate under reduced pressure.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von 4-Brom- oder 4-Chlor-2-nitro-1-trifluormethoxy-benzol der allgemeinen Formel (I) in welcher X für Chlor oder Brom steht, in sehr guten Ausbeuten und in hoher Reinheit, dadurch gekennzeichnet, dassman 4-Amino-2-nitro-1-trifluormethoxy-benzol der Formel (II) mit einem Metallnitrit oder einem Alkylnitrit in wässriger Schwefelsäure umsetzt und die hierbei gebildete Lösung des Umsetzungsproduktes mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wässriger Salzsäure bzw. wässriger Bromwasserstoffsäure umsetzt.

Description

Verfahren zur Herstellung von 4-Brom- und 4-Chlor-2-nitro-l-trifluormethoxy- benzol
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 4-Brom- und 4-
Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol, welche als Zwischenprodukte für Wirkstoffe in Medizin und Landwirtschaft bekannt sind.
Es ist bekannt, dass man 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol in einer 1 : 1- Mischung mit 4-Chlor-3-nitro-l -trifluormethoxy-benzol erhält, wenn man 4-Chlor-l- trifluormethoxy-benzol mit Salpetersäure/ -gegebenenfalls in Gegenwart von Schwefelsäure, umsetzt (vgl. J. Org. Chem. 29 (1964), 1-11 ; WO-A-98/54121). Die Isolierung von 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol aus dieser Mischung ist jedoch nicht beschrieben. Bei dieser Methode entsteht also in jedem Fall ein uner- wünschter „Zwangsanfall" an 4-Chlor-3-nitro-l -trifluormethoxy-benzol, für das keine Verwendung besteht.
Es ist weiter bekannt, dass man 4-Chlor-3-nitro-l-trifluormethoxy-benzol erhält, wenn man 4-Amino-3-nitro-l -trifluormethoxy-benzol mit Natriumnitrit in wassriger Salzsäure diazotiert und dann mit Kupfer(I)-chlorid umsetzt (vgl. J. Gen. Chem.
USSR 31 (1961), 845-852). Die Übertragung dieses Syntheseprinzips auf die Herstellung von 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol ist bisher jedoch nach den in der Literatur beschriebenen Bedingungen nicht gelungen.
Es wurde nun gefunden, dass man 4-Brom- und 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy- benzol der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000002_0001
in welcher X für Chlor oder Brom steht,
in sehr guten Ausbeuten und in hoher Reinheit erhält,
wenn man 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol der Formel (II)
Figure imgf000003_0001
mit einem Metallnitrit oder einem Alkylnitrit in wassriger Schwefelsäure umsetzt und die hierbei gebildete Lösung des Umsetzungsproduktes mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wassriger Salzsäure bzw. wassriger Bromwasserstoffsäure umsetzt.
In Anbetracht der Erfahrung, dass die in der Literatur beschriebene Methode zur Synthese von 4-Chlor-3-nitro-l -trifluormethoxy-benzol durch Umsetzung von 4-Amino- 3-nitro-l -trifluormethoxy-benzol mit Natriumnitrit in wassriger Salzsäure und anschließend mit Kupfer(I)-chlorid offenbar nicht auf die Herstellung von 4-Chlor-2- nitro-1 -trifluormethoxy-benzol übertragbar ist, kann die erfolgreiche Anwendung der erfindungsgemäßen Methodik, welche scheinbar nur eine kleine Änderung der aus der Literatur bekannten Methode darstellt - Verwendung von Schwefelsäure an Stelle von Salzsäure im ersten Reaktionsschritt (Diazotierung) - als große Übeπaschung angesehen werden.
Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals eine Methode zur Verfügung steht, 4-Brom- und 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol in sehr guten Ausbeuten und in hoher Reinheit herzustellen, stellt es eine wertvolle Bereicherung des Standes der Technik dar. Das beim erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsverbindung zu verwendende 4- Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol der Formel (II) ist bereits aus der Literatur bekannt (vgl. J. Org. Chem. USSR 31 (1961), 845-852).
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von 4-Brom- und 4-Chlor-2-nitro- 1 -trifluormethoxy-benzol der allgemeinen Formel (I) wird zur Herstellung einer Diazoηiumsalzlösung unter Verwendung eines Metallnitrits oder eines Alkylnitrits durchgefülirt. Vorzugsweise wird ein Alkalimetallnitrit, wie z.B. Natrium- oder Kalium-nitrit, insbesondere Natriumnitrit eingesetzt. Geeignete Alkylnitrite enthalten vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Als Beispiele seien Methyl-, Ethyl-, n- oder i-Propyl-, n-, i-, s- oder t-Butyl-, n-, i-, s- oder t-Amyl-nitrit genannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Herstellung einer Diazoniumsalzlösung unter Verwendung von wassriger Schwefelsäure durchgeführt. Der Gehalt an Schwefelsäure (H2SO4) liegt hierbei im Allgemeinen zwischen 10% und 90%, vorzugsweise zwischen 30% und 80%, insbesondere zwischen 50% und 70%.
Bei der Umsetzung von 4-Amino-2-nit.ro- 1 -trifluormethoxy-benzol der Formel (II) mit einem Metallnitrit oder Alkylnitrit in wassriger Schwefelsäure arbeitet man im Allgemeinen bei Temperaturen zwischen -20°C und +10°C, vorzugsweise zwischen -10°C und +5°C, insbesondere zwischen -5°C und 0°C.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren im ersten Umsetzungsschritt gebildete
Diazoniumsalzlösung wird mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wassriger Salzsäure bzw. wassriger Bromwasserstoffsäure umgesetzt.
Geeignete Kupferverbindungen sind vorzugsweise Kupfer(I)-verbindungen, insbe- sondere Kupfer(I)-chlorid und Kupfer(I)-bromid. Der Gehalt an Hydrogenchlorid (HC1) in der wässrigen Salzsäure bzw. an Hydrogen- bromid (HBr) in der wässrigen Bromwasserstoffsäure liegt hierbei im Allgemeinen zwischen 10% und Sättigung, vorzugsweise zwischen 20% und Sättigung, insbesondere zwischen 30% und Sättigung.
Bei der weiteren Umsetzung der Diazoniumsalzlösung mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wassriger Salzsäure bzw. Bromwasserstoffsäure arbeitet man im Allgemeinen bei Temperaturen zwischen +10°C und 120°C, vorzugsweise zwischen +20°C und 110°C, insbesondere zwischen +25°C und 100°C.
Zur Durchführung des erfmdungsgemäßen Verfahrens setzt man zur Herstellung einer Diazoniumsalzlösung je Mol 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol der Formel (II) im Allgemeinen zwischen 1 und 2 Mol, vorzugsweise zwischen 1,1 und 1,5 Mol, Metallnitrit oder Alkylnitrit ein.
Zur weiteren Umsetzung der Diazoniumsalzlösung setzt man je Mol an ursprünglich eingesetztem 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol im Allgemeinen zwischen 0,5 und 2 Mol, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2 Mol, einer Kupferverbindung und außerdem Salzsäure bzw. Bromwasserstoffsäure in einer Menge ein, welche zwischen 2 und 20 Mol, vorzugsweise zwischen 5 und 15 Mol, Hydrogenchlorid bzw. Hydrogenbromid enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das als Ausgangsstoff einzusetzende 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol bei Raumtemperatur zu wassriger Schwefelsäure gegeben und nach Abkühlen dieser
Mischung wird ein Metallnitrit in wassriger Lösung oder ein Alkylnitrit bei erniedrigter Temperatur unter Rühren eindosiert. Nach kurzer Nachrührzeit wird das Ende der Diazotierungsreaktion auf übliche Weise festgestellt, und Ungelöstes wird durch Filtration abgetrennt. Das Filtrat wird in eine Mischung aus Kupferverbindung und wassriger Salzsäure bzw. Bromwasserstoffsäure unter Rühren eindosiert und die Reaktionsmischung wird dann bei erhöhter Temperatur bis zum Ende der Umsetzung gerührt.
Die Aufarbeitung und Isolierung der Verbindung der Formel (I) kann auf übliche Weise erfolgen. Beispielsweise wird die Reaktionsmischung mit einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, wie z.B. Methylenchlorid geschüttelt, die organische Phase mit Wasser gewaschen und getrocknet. Nach Filtration kann dann durch sorgfältiges Abdestillieren des Lösungsmittel unter vermindertem Druck das Produkt der Formel (I) als Rückstand erhalten und gegebenen- falls auf übliche Weise weiter gereinigt werden. -
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Verbindungen 4-Brom- und 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol können als Zwischenprodukte zur Herstellung von Wirkstoffen in Medizin und Landwirtschaft verwendet werden (vgl. EP- A-23422, US-A-4452628, WO-A-98/54121).
Herstellungsbeispiele:
Beispiel 1
Figure imgf000007_0001
4,5 g (20 mMol) 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol werden zu 22 ml 60 %iger wassriger Schwefelsäure gegeben. Die. so gebildete Suspension wird auf -5°C bis 0°C abgekühlt und dann mit einer Lösung von 2,1 g (30 mMol) Natriumnitrit in 6 ml Wasser innerhalb von 30 Minuten unter Rühren tropfenweise versetzt. Die Mischung wird noch weitere 30 Minuten unter Kühlen gerührt und dann - nach Abtrennen des Ungelösten durch Filtration - über einen gekühlten Tropftrichter zu einer auf 25°C bis 30°C erwärmten Mischung aus 1,8 g (18,6 mMol) Kupfer(I)- chlorid und 20 ml 33 %iger wassriger Salzsäure unter Rühren tropfenweise gegeben. Die Reaktionsmischung wird weitere 60 Minuten bei ca. 25°C und dann noch weitere 60 Minuten bei 100°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird mit 100 ml Wasser verdünnt und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Vom Filtrat wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck sorgfältig abdestilliert.
Man erhält 4,4 g (91 % der Theorie) 4-Chlor-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol als öligen Rückstand - nach gaschromatografischer Analyse 100 %ig reines Produkt.
Beispiel 2
Figure imgf000007_0002
4,5 g (20 mMol) 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol werden zu 22 ml 60 %iger wassriger Schwefelsäure gegeben. Die so gebildete Suspension wird auf -5°C bis 0°C abgekühlt und dann mit einer Lösung von 2,1 g (30 mMol) Natriumnitrit in 6 ml Wasser innerhalb von 30 Minuten unter Rühren tropfenweise versetzt. Die Mischung wird noch weitere 30 Minuten unter Kühlen gerührt und dann - nach
Abtrennen des Ungelösten durch Filtration - über einen gekühlten Tropftrichter zu einer auf 25°C bis 30°C erwärmten Mischung aus 2,7 g (18,6 mMol) Kupfer(I)- bromid und 18 ml 47 %iger wassriger Bromwasserstoffsäure unter Rühren tropfenweise gegeben. Die Reaktionsmischung wird weitere 60 Minuten bei ca. 25°C und dann noch weitere 60 Minuten bei 100°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtempe- ratur wird mit 100 ml Wasser verdünnt und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Vom Filtrat wird das Lösungsmittel unter vermin- dertem Druck sorgfältig abdestilliert.
Man erhält 4,8 g (81 % der Theorie) 4-Brom-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol als öligen Rückstand - nach gaschromatografischer Analyse 97 %iges Produkt.
Vergleichsbeispiel:
(Anwendung der Bedingungen aus J. Gen. Chem. USSR 31 (1961), 845-852)
3,6 g (16 mMol) 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol werden mit 12 ml Salzsäure (Dichte: 1,19) und 6 ml Wasser vermischt und bei 0°C mit einer Lösung von 1,2 g Natriumnitrit in 3 ml Wasser diazotiert. Die Lösung wird bei 0°C 60 Minuten gerührt und dann filtriert. Das Filtrat wird zu einer Lösung von 1,8 g Kupfer(I)- chlorid in 6 ml konz. Salzsäure und 8 ml Wasser unter Rühren tropfenweise gegeben und die Reaktionsmischung wird 15 Stunden stehen gelassen. Dann wird auf 40°C erwärmt, bis die Gasentwicklung beendet ist. Die Mischung wird dann mit Wasser verdünnt und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Vom Filtrat wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck sorgfältig abdestilliert.
Man erhält 2,8 g eines Öles, das gemäß einer GC/MS-Analyse kein 4-Chlor-2-nitro- 1 -trifluormethoxy-benzol enthält.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von 4-Brom- oder 4-Chlor-2-nit.ro- 1 -trifluormethoxy-benzol der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000010_0001
X für Chlor oder Brom steht, dadurch gekennzeichnet, dass
4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol der Formel (II)
Figure imgf000010_0002
mit einem Metallnitrit oder einem Alkylnitrit in wassriger Schwefelsäure um- gesetzt wird und die hierbei gebildete Lösung des Umsetzungsproduktes mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wassriger Salzsäure bzw. wassriger Bromwasserstoffsäure umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einem Metallnitrit oder einem Alkylnitrit bei Temperaturen zwischen -20°C und +10°C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einem Gemisch aus einer Kupferverbindung und wassriger Salz- säure bzw. wassriger Bromwasserstoffsäure bei Temperaturen zwischen +10°C und +120°C durchgeführt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Schwefelsäure (H2SO ) zwischen 10 % und 90 % liegt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umsetzung mit dem Metallnitrit oder Alkylnitrit in wassriger Schwefelsäure je Mol 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol der Formel (II) zwischen 1 und 2 Mol an Metallnitrit oder Alkylnitrit eingesetzt werden.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umsetzung der Lösung des Umsetzungsproduktes mit der Kupferver- bindung und wassriger Salzsäure bzw. wassriger Bromwasserstoffsäure je
Mol an ursprünglich eingesetztem 4-Amino-2-nitro-l -trifluormethoxy-benzol zwischen 0,5 und 2 Mol der Kupferverbindung und außerdem Salzsäure oder Bromwasserstoffsäure in einer Menge, welche zwischen 2 und 20 Mol Hydrogenchlorid bzw. Hydrogenbromid liegt, eingesetzt werden.
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