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)
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)
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
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
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.