WO2001098244A1 - Verfahren zur herstellung von aryltrifluormethylethern - Google Patents

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Guido Steffan
Anatolyi Grigorievitch Bazanov
Boris Nicolaevitch Maximov
Dmitrii Victorovich Vinogradov
Andrei Valentinovitch Dmitriev
Natalia Anatolievna Bogatova
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Bayer Aktiengesellschaft
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C201/06—Preparation of nitro compounds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C213/00—Preparation of compounds containing amino and hydroxy, amino and etherified hydroxy or amino and esterified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C213/06—Preparation of compounds containing amino and hydroxy, amino and etherified hydroxy or amino and esterified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton from hydroxy amines by reactions involving the etherification or esterification of hydroxy groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
    • B01J27/08—Halides

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of aryl trifluoromethyl ethers from the corresponding phenols by reaction with a perhalomethane and hydrogen fluoride in the presence of catalysts.
  • Aryl trifluoromethyl ethers are important intermediates for the manufacture of active pharmaceutical ingredients and dyes.
  • DE-C 43 32 383 describes the preparation of a special aryl trifluoromethyl ether, namely 2,6-difluoro-4-chlorotrifluoromethoxybenzene from 2,6-difluoro-4-chlorophenol with hydrogen fluoride, a perhalomethane and Lewis acids, whereby under Lewis acids can be understood as fluorides of antimony, boron, aluminum and gallium.
  • Lewis acids can be understood as fluorides of antimony, boron, aluminum and gallium.
  • the yields are low (31 to 54%) and the reaction time is long (16 hours).
  • R 1 to R 5 each independently represent H, CH 3 , F, Cl, Br, NO 2 , NH 2 , CN or CF 3 , at least one and not more than 4 radicals R 1 to R 5 being present other than hydrogen being present and at most 2 of the radicals R 1 to R 5 are Br, NO 2 , NH 2 or CN.
  • radicals R 1 to R 5 there are no more than 2 radicals R 1 to R 5 other than hydrogen, and at most one of the radicals R 1 to R 5 represents Br, NO 2 , NH 2 or CN.
  • radicals R 1 to R 5 with the restrictions given above independently of one another in each case for H, F, NO 2 , NH 2 or
  • R 2 and R 4 are hydrogen.
  • R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are particularly preferably hydrogen.
  • Tetrachloromethane and / or trichloromonofluoromethane can be used, for example, in amounts of 2 to 15 mol, preferably 3 to 10 mol, based on 1 mol of the particular phenol.
  • Hydrogen fluoride can be used, for example, in amounts of 10 to 300 mol, preferably 25 to 250 mol, based on 1 mol of the particular phenol.
  • Catalysts can be used, for example, in amounts of 0.01 to 2.5, preferably 0.1 to 2 mol, based on 1 mol of the particular phenol.
  • reaction temperatures are e.g. those in the range of 70 to 200 ° C, preferably those in the range of 100 to 180 ° C in question.
  • the reaction time is generally up to 8 hours, preferably up to 6 hours.
  • the procedure can be such that the phenol, the tetrachloro- and / or trichloromonofluoromethane, the hydrogen fluoride and the catalyst are introduced into a pressure-resistant reaction vessel, the mixture is heated to the desired reaction temperature and the resulting gaseous products (essentially hydrogen chloride and dichlorodifluoromethane), if necessary, only after the reaction has ended, can be released via a cooler at a pressure which keeps the hydrogen fluoride in liquid form in the reaction vessel.
  • the resulting gaseous products essentially hydrogen chloride and dichlorodifluoromethane
  • reaction vessel can be cooled, any more volatile constituents still present (essentially hydrogen fluoride and trichloromonofluoromethane) can be separated from the product phase and recycled by phase separation or distillation, and the remaining crude product, essentially to remove residual hydrogen fluoride, neutralized, for example with the aqueous solution a base.
  • the lower product phase can then be separated from the upper aqueous phase and distilled in vacuo.
  • the process according to the invention can be used, for example, to produce aryl trifluoromethyl ether of the formula (II)
  • R 1 to R 5 have the meaning given for formula (I).
  • the process according to the invention has the advantages that a large number of aryl trifluoromethyl ethers can be obtained in high yields and in a simple manner, extractive work-up of the reaction mixture is not necessary and relatively short reaction times can be observed.

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Abstract

Aryltrifluormethylether werden in vorteilhafter Weise aus den entsprechenden Phenolen durch Umsetzung mit Tetrachlormethan oder Trichlormonofluormethan oder Mischungen davon und Fluorwasserstoff erhalten, wenn man in Gegenwart von einem oder mehreren Katalysatoren aus der Gruppe TiCl4, SnCl4, TaCl5, SbCl3, SbF3, SbCl5, KF und NaF arbeitet.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aryltrifluormethylethern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aryltrifluor- methylethern aus den entsprechenden Phenolen durch Umsetzung mit einem Per- halogenmethan und Fluorwasserstoff in Gegenwart von Katalysatoren. Aryltrifluormethylether sind wichtige Zwischenprodukte zur Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen und Farbstoffen.
Aus der US-A 4 950 802 ist die Herstellung von Aryltrifluormethylethern aus den entsprechenden Phenolen mit Antimontrifluorid und Antimonpentahalogenid und Perhalogenmethanen bekannt. Der Einsatz von Fluorwasserstoff ist dabei explizit ausgenommen. Die z.B. bei der Herstellung von 4-Nitrophenyltrifluormethylether erzielbare Ausbeute ist mit 29 % sehr niedrig.
Die US-A 4 157 344 beschreibt die Herstellung von Aryltrifluormethylethern aus den entsprechenden Phenolen mit Fluorwasserstoff und Perhalogenmethanen ohne Zusatz von Lewis-Säure-Katalysatoren. Die Ausbeuten, insbesondere bei der Herstellung von 4-Chlorphenyl- und 4-Aminophenyl-trifluormethylethern sind sehr niedrig und die benötigten Reaktionszeiten von 8 bis 10 Stunden relativ lang. Hauptnachteil dieses Verfahrens ist jedoch die Notwendigkeit einer extraktiven Aufarbeitung des Reaktionsgemisches, unter Zuhilfenahme von beispielsweise Methylenchlorid oder Ethylether als Extraktionsmittel.
Schließlich beschreibt die DE-C 43 32 383 die Herstellung eines speziellen Aryltri- fluormethylethers, nämlich des 2,6-Difluor-4-chlortrifluormethoxybenzols aus 2,6- Difluor-4-chlorphenol mit Fluorwasserstoff, einem Perhalogenmethan und Lewis- Säuren, wobei unter Lewis-Säuren Fluoride von Antimon, Bor, Aluminium und Gallium verstanden werden. Auch hier sind die Ausbeuten niedrig (31 bis 54 %) und die Reaktionszeit lang (16 Stunden). Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Aryltrifluormethylethern aus den entsprechenden Phenolen durch Umsetzung mit Tetrachlormethan oder Trichlor- monofluormethan oder Mischungen davon und Fluorwasserstoff gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man in Gegenwart von einem oder mehreren Katalysatoren aus der Gruppe
TΪCI4, SnCl4, TaCl5, SbCl3, SbCl5, SbF3, KF und NaF
arbeitet.
Als Phenole kann man beispielsweise solche der Formel (I) einsetzen
Figure imgf000003_0001
in der
R1 bis R5 jeweils unabhängig voneinander für H, CH3, F, Cl, Br, NO2, NH2, CN oder CF3 stehen, wobei wenigstens einer und nicht mehr als 4 von Wasserstoff erschiedene Reste R1 bis R5 vorhanden sind und höchstens 2 der Reste R1 bis R5 für Br, NO2, NH2 oder CN stehen.
Vorzugsweise sind nicht mehr als 2 von Wasserstoff verschiedene Reste R1 bis R5 vorhanden, und höchstens einer der Reste R1 bis R5 steht für Br, NO2, NH2 oder CN.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Reste R1 bis R5 mit den weiter oben ange- gebenen Einschränkungen unabhängig voneinander jeweils für H, F, NO2, NH2 oder
CF3 stehen. Schließlich ist es auch bevorzugt, dass R2 und R4 für Wasserstoff stehen. Besonders bevorzugt stehen R1, R2, R4 und R5 für Wasserstoff.
Tetrachlormethan und/oder Trichlormonofluormethan kann man bezogen auf 1 Mol des jeweiligen Phenols beispielsweise in Mengen von 2 bis 15 Mol, vorzugsweise 3 bis 10 Mol einsetzen.
Fluorwasserstoff kann man bezogen auf 1 Mol des jeweiligen Phenols beispielsweise in Mengen von 10 bis 300 Mol, vorzugsweise 25 bis 250 Mol einsetzen.
Von den Katalysatoren sind TiCl SnCl SbCi5 und TaCl5 bevorzugt. Katalysatoren können bezogen auf 1 Mol des jeweiligen Phenols beispielsweise in Mengen von 0,01 bis 2,5, vorzugsweise 0,1 bis 2 Mol eingesetzt werden.
Als Reaktionstemperaturen kommen z.B. solche im Bereich 70 bis 200°C, vorzugsweise solche im Bereich 100 bis 180°C in Frage.
Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen bis zu 8 Stunden, vorzugsweise bis zu 6 Stunden.
Üblicherweise arbeitet man unter einem Druck, bei dem der Fluorwasserstoff bei der gewählten Reaktionstemperatur im wesentlichen in flüssiger Form vorliegt.
Man kann beispielsweise so verfahren, dass man das Phenol, das Tetrachlor- und/oder Trichlormonofluormethan, den Fluorwasserstoff und den Katalysator in ein druckfestes Reaktionsgefäß eingibt, das Gemisch auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzt und die entstehenden gasförmigen Produkte (im Wesentlichen Chlorwasserstoff und Dichlordifluormethan), gegebenenfalls erst nach Beendigung der Reaktion, über einen Kühler bei einem Druck entweichen lässt, der den Fluorwasserstoff in flüssiger Form im Reaktionsgefäß hält. Nach beendeter Reaktion kann man das Reaktionsgefäß abkühlen, noch vorhandene leichter flüchtige Bestandteile (im Wesentlichen Fluorwasserstoff und Trichlormonofluormethan) durch Phasentrennung oder Destillation von der Produktphase abtrennen und recyclisieren und das verbleibende Rohprodukt, im Wesentlichen zur Entfernung von Fluorwasserstoffresten, neutralisieren, z.B. mit der wässrigen Lösung einer Base. Danach kann man die untere Produktphase von der oberen wässrigen Phase trennen und im Vakuum destillieren.
Mit dem erfϊndungsgemäßen Verfahren kann man beispielsweise Aryltrifluormethyl- ether der Formel (II) herstellen
Figure imgf000005_0001
in der
R1 bis R5 die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Vorteile, dass mit ihm eine Vielzahl von Aryltrifluormethylethern in hohen Ausbeuten und auf einfache Weise zugänglich sind, wobei eine extraktive Aufarbeitung des Reaktionsgemisches nicht notwendig ist und relativ kurze Reaktionszeiten eingehalten werden können.
Beispiele
Beispiele 1 bis 7
In einem 300 ml Edelstahl-Reaktor, ausgestattet mit einem Wasserkühler, wurden die angegebenen Mengen Phenolderivat, Tetrachlor- oder Trichlormonofluormethan, Fluorwasserstoff und Katalysator eingefüllt, dann 6 Stunden lang auf 150°C erhitzt, wobei gasförmige Reaktionsprodukte durch den Kühler entwichen. Der Reaktor wurde unter einem Druck von 50 bar gehalten. Nach Reaktionsende wurde der Reaktorinhalt auf Raumtemperatur abgekühlt, noch vorhandene leichter flüchtige
Bestandteile abdestilliert und recyclisiert und das verbleibende Rohprodukt mit wässriger Natriumhydroxid-Lösung neutralisiert. Danach wurde die untere Produktphase von der oberen wässrigen Phase abgetrennt; im Vakuum destilliert und der erhaltene Aryltrifluormethylether durch Gas-Flüssig-Chromatographie analysiert. Einzelheiten sind aus der Tabelle ersichtlich.
Tabelle
Figure imgf000007_0001

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von Aryltrifluormethylethern aus den entsprechenden Phenolen durch Umsetzung mit Tetrachlormethan oder Trichlormonofluormethan oder Mischungen davon und Fluorwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass man in Gegenwart von einem oder mehreren Katalysatoren aus der Gruppe
TiCl4, SnCl4, TaCl5, SbCl3, SbCl5, SbF3, KF und NaF
arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Phenole solche der Formel (I) einsetzt
Figure imgf000008_0001
in der
R1 bis R5 jeweils unabhängig voneinander für H, CH3, F, Cl, Br, NO2, NH2, CN oder CF3 stehen, wobei wenigstens einer und nicht mehr als 4 von Wasserstoff verschiedene Reste R1 bis R5 vorhanden sind und höchstens 2 der Reste R1 bis R5 für Br, NO2, NH2 oder CN stehen.
Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man Tetrachlormethan und/oder Trichlormonofluormethan bezogen auf 1 Mol Phenol in Mengen von 2 bis 15 Mol einsetzt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Fluorwasserstoff bezogen auf 1 Mol Phenol in Mengen von 10 bis 300 Mol einsetzt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man T1CI4,
SnCLj, SbCl5 oder TaCl5 als Katalysatoren verwendet.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man auf 1 Mol des Phenols 0,01 bis 2,5 Mol Katalysator einsetzt.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man es bei Temperaturen im Bereich 70 bis 200°C durchfuhrt.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reak- tionszeit bis zu 8 Stunden beträgt.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man nach beendeter Reaktion das Reaktionsgefäß abkühlt, noch vorhandene leichter flüchtige Bestandteile durch Phasentrennung oder Destillation von der Produktphase abtrennt und recycüsiert, das verbleibende Rohprodukt neutralisiert und die untere Produktphase von der oberen wässrigen Phase abtrennt und im Vakuum destilliert.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man Aryl- trifluormethylether der Formel (II) herstellt
Figure imgf000010_0001
in der
R1 bis R5 die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben.
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