WO2005075709A2 - Anodische dimerisierung substituierter benzole - Google Patents

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WO2005075709A2
WO2005075709A2 PCT/EP2005/001066 EP2005001066W WO2005075709A2 WO 2005075709 A2 WO2005075709 A2 WO 2005075709A2 EP 2005001066 W EP2005001066 W EP 2005001066W WO 2005075709 A2 WO2005075709 A2 WO 2005075709A2
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alcohol
boric acid
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Christina E. Rommel
Itamar Malkowsky
Siegfried Waldvogel
Hermann Pütter
Ulrich Griesbach
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Basf Aktiengesellschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20—Processes
    • C25B3/29—Coupling reactions

Definitions

  • the present invention relates to a process for the electrochemical dimerization (electrodimerization) of aryl alcohols by anodic oxidation.
  • the aryloxy compounds of the respective aryl alcohol with elements from groups B and AI are used as the substrate.
  • the method according to the invention enables the ortho coupling products to be produced almost selectively.
  • Biaryls are known as such and are used industrially. Compounds such as 3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl-2,2'-diol are of great interest as backbones for ligands. A possible access to this class of substances is the (electrochemical) oxidative dimerization of phenols. However, this is often unselective.
  • the di (t-buty ⁇ ) silylene fragment was successfully used by Kita and co-workers in the oxidative coupling (H. Hamamoto, G. Anilkmar, H. Tohma, Y. Kita, Chem. Commun., 2002, 450-451).
  • the high price of the dichlorosilane used and the steric requirements due to the t-butyl radicals limit the use of this method.
  • M. Schstoff et al. have introduced a similar system, which is also based on bridging silyl residues. This can be used for the oxidative coupling of O-silyl-protected phenolates and enolates (M. Schstoff, A. Haeuseler, Z. Naturforsch. 2003, 58b, 211-216). Mixed silyl derivatives that enable cross-coupling are also possible.
  • Tetragonally coordinated borate systems that are built up using chelating diols or polyols are well known because they are used for boric acid analysis.
  • the coordination of four independent alkoxy groups to the boron has been described as difficult to handle since they are said to be subject to rapid hydrolysis (HC Brown, EJ Mead, J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 3614-3616).
  • the corresponding tetraphenoxyborates are occasionally mentioned in the literature in various contexts (W. Funakoshi, K. Sasa i, M. Abe, JP 07207017 A2 19950808 1994, Chem. Abstr.
  • the object of the present invention is to provide a ner process with which the oxidative coupling of aryl alcohols takes place without formation or without substantial formation of the corresponding ethers.
  • the oxidative coupling of phenols and derivatives thereof should normally be made possible, in particular the oxidative coupling of these phenols in the orbbo position should be possible.
  • a method for producing a biaryl alcohol by electrodimerization of aryl alcohols comprising the following steps: a) producing an aryloxy compound of the aryl alcohol to be coupled with an element from group B and Al; b) electrolytic oxidation and coupling of the aryloxy compound obtained in a) to the corresponding biaryl derivative; c) release of the desired biaryl alcohol.
  • the biaryl alcohol obtained is isolated and / or purified after release.
  • aryl alcohol is understood to mean aromatic alcohols in which the hydroxyl function is directly linked to an aromatic nucleus.
  • the aromatics on which the alcohol is based can be mononuclear or polynuclear.
  • the aromatic is normally mononuclear (phenol derivatives) or dinuclear ( ⁇ aphthol derivatives), in particular mononuclear.
  • An “aryloxy compound” in the sense of the present invention corresponds to the underlying aryl alcohol in which the H atom of the hydroxyl group has been removed.
  • the aryloxy compound thus contains the structural element -O-aryl, the free valence of the oxygen being linked to the element from groups B and Al.
  • An example of an aryloxy compound is B (OC 6 H 5 ) 3 . This compound is a boric acid ester.
  • the biaryl alcohol is produced from the aryl alcohol electrolytically, the corresponding aryloxy compound of B or Al being anodically oxidized with dimerization.
  • the process according to the invention is referred to below as “electrodimerization”.
  • the method according to the invention allows selectivities to the ⁇ rt / _o product of greater than 90%.
  • the reaction is preferably carried out such that the orf selectivity is greater than 95%.
  • the selectivity to the ortbo product is defined as the amount of ortho product I (amount of place / to product + amount of other dimers).
  • the electrolysis is carried out in the customary electrolysis cells known to the person skilled in the art. Suitable electrolysis cells are known to the person skilled in the art. The process is preferably carried out continuously in undivided flow cells or discontinuously in beaker cells.
  • Bipolar switched capillary gap cells or plate stack cells in which the electrodes are designed as plates and are arranged plane-parallel are very particularly suitable (cf. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1999 electronic release, Sixth Edition, VCH-Verlag Weinheim, Volume Electrochemistry, Chapter 3.5 Special cell designs and Chapter 5, Organic Electrochemistry, Subchapter 5.4.3.2 Cell Design).
  • the current densities at which the process is carried out are generally 1 to 1000, preferably 10 to 100 mA / cm 2 .
  • the temperatures are usually -20 to 60 ° C, preferably 10 to 60 ° C. In general, normal pressure is used. Higher pressures are preferably used when working at higher temperatures in order to avoid boiling of the starting compounds or cosolvents.
  • noble metals such as platinum or metal oxides such as ruthenium or chromium oxide or mixed oxides of the RuO x TiO x type and diamond electrodes are suitable as anode materials.
  • Graphite or carbon electrodes are preferred.
  • cathode materials are iron, steel, stainless steel, nickel or noble metals such as platinum and graphite or carbon materials and diamond electrodes.
  • the system is preferably graphite as anode and cathode, graphite as anode and nickel, stainless steel or steel as cathode and platinum as anode and cathode.
  • the aryloxy compound is dissolved in a suitable solvent.
  • polar aprotic solvents examples include nitriles, amides, sulfoxides, carbonates, ethers, ureas, chlorinated hydrocarbons.
  • solvents examples include CH 3 CN, dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), propylene carbonate and dichloromethane.
  • polar protic solvents are alcohols, carboxylic acids and amides.
  • particularly preferred solvents of this class include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol and hexanol. These can also be partially halogenated, e.g. 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol.
  • customary cosolvents are added to the electrolysis solution.
  • these are the inert solvents generally used in organic chemistry with a high oxidation potential. Examples include dimethyl carbonate, propylene carbonate, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, acetonitrile or dimethyl formamide.
  • the conductive salts contained in the electrolysis solution are generally alkali, alkaline earth, tetra (C 1 -C 6 -alkyl) ammonium, preferably tri (C 1 -C 6 -alkyl) methylammonium salts.
  • Sulfate, hydrogen sulfate, alkyl sulfates, aryl sulfates, halides, phosphates, carbonates, alkyl phosphates, alkyl carbonates, nitrate, alcoholates, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate or perchlorate are suitable as counterions.
  • the acids derived from the anions mentioned above can also be used as conductive salts.
  • MTBS Methyltributylammoniummethylsulfate
  • methyltriethylammoniummethylsulfate methyltri-propylmethylammoniummethylsulfate
  • TABF 4 tetrabutylammonium tetrafluoroborate
  • all aryl alcohols are suitable as substrates for the electrodimerization according to the present invention, provided that they are capable of dimerization due to their spatial structure and steric requirements.
  • the aryl alcohols can be mononuclear, binuclear, trinuclear or higher core. They are preferably single-core or dual-core, in particular single-core. Furthermore, the aryl alcohols preferably have an OH function.
  • Suitable aryl alcohols include phenol and single and multiple substituted phenols which are represented by the following formula (I)
  • radicals R 1 to R 4 are reproduced in which the radicals R 1 to R 4 are identical or different and are selected from the following substituents: H, C ⁇ -C ⁇ o-alkyl, C ⁇ -C ⁇ o-alkoxy, halogen, Ci- o-alkoxycarboxyl, nitrile and mono- and di- C ⁇ -C ⁇ o-alkoxycarbamoyl.
  • naphthol D- and D-
  • substituted and unsubstituted derivatives thereof according to the following formulas (II), (III):
  • radicals Ri to R are identical or different and are selected from H, Ci- C 10 alkyl, -Cio-alkoxy, halogen, C ⁇ -C ⁇ 0 -Alkoxycarboxyl, nitrile, and mono- and di- -Cin-alkoxycarbamoyl, and wherein in formula (III) Ri and / or R 7 are hydrogen.
  • the element with which the oxygen atom of the underlying aryl alcohol is connected in the aryloxy compound is selected from groups B and AI.
  • the aryloxy compound is thus a boric acid ester.
  • the desired biaryl alcohol is generally liberated by hydrolysis or solvolysis, generally with the addition of acid.
  • the electrolyte solution is worked up using general separation methods.
  • the electrolysis solution is generally first distilled and the individual compounds are obtained separately in the form of different fractions. Further purification can be carried out, for example, by crystallization, distillation, sublimation or chromatographically.
  • Another object of the present invention is the production of triaryloxyboranes (triarylborates), tetraaryloxypyroboranes (tetraarylpyroborates) and tetraaryloxyborane salts (tetraarylborate salts).
  • the boric acid triaryesters can be obtained by simply heating boric acid with 1.5 to 3.5 equivalents of the corresponding aryl alcohol, preferably in toluene and with the removal of water, for example on a water separator.
  • the purification can be carried out, for example, by distillation under high vacuum (for example in the case of esters of 2,4-dimethylphenol and 4-fluorophenol), solid distillation or by recrystallization from toluene.
  • boric acid tiiaryl esters as well as the triaryloxyborates are Lewis acids, it cannot be ruled out that water or free phenol adheres to the crude product. Separation by distillation is possible, but is preferred the crude product is used in the following electrolysis. The removal of such contaminants is possible through conc. Sulfuric acid, addition of lithium chloride or by adding a molecular sieve, if desired.
  • Equation (I) synthesis of the pyroborate
  • boric acid diester is often present in addition to the pyroborate (2).
  • the product obtained from one equivalent of boric acid and two equivalents of aryl alcohol shows better results in the electrolysis compared to the boric acid triaryl ester; the product can be used as such in electrodimerization.
  • the tetraarylborates can be obtained from the triarylborates by reaction with, for example, the corresponding alkali metal salts of aryl alcohol. Since the tetraaryl borates are ionic compounds, electrolytic salts can be dispensed with.
  • Triaryloxyborates bind three phenols per boric acid equivalent.
  • the electrodimerization according to the invention combines two of these phenols to form the ortho coupling product, so that a phenol conversion of at most 66% is possible.
  • the solvent is removed on a rotary evaporator under reduced pressure, the residue is taken up in 40 ml of MTBE and washed with 40 ml of sodium hydroxide solution (pH ⁇ 12) and 20 ml of mannitol solution ( ⁇ 5%).
  • the aqueous phase is strongly acidified with hydrochloric acid and saturated with sodium chloride.
  • the aqueous phase is extracted with approx. 50 mL MTBE until no more phenol or oxidation products are contained.
  • the combined organic phases are washed again with sodium hydroxide solution and mannitol solution.
  • the aqueous phase is again acidified as described above, saturated with sodium chloride and extracted.
  • the combined organic extracts are washed with saturated sodium chloride solution and dried over magnesium sulfate.
  • the crude product is purified by column chromatography.
  • the 3,5,3 ', 5'-tetramethyl-biphenyl-2,2'-diol 2 can be obtained in this way in an isolated yield of 85% with a batch size of 15 g borate 6.
  • the analytical data of the 3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl-2,2'-diol obtained agree with those from the literature.
  • Apparatus Undivided flow cell with 6 ring-shaped graphite electrodes (65 mm outside0, 14 mm inside0, distance: 1.9 mm)
  • Anode graphite
  • Cathode graphite, coated with V 2
  • Electrolyte 70.0 g of tri (2,4-dimethylphenyl) borate, 10.8 g of MTBS, 619.2 g of DMF.
  • tetraphenoxyborates are converted to the biphenyl-2,2'-diols at room temperature in a beaker-glass electrolysis cell with platinum anode and cathode.
  • 2 mmol of tetraphenoxyborate are dissolved in 20 mL of the corresponding solvent and transferred to the electrolytic cell by washing with 5 mL of solvent.
  • the electrolysis is galvanostatic, that is, the current is kept constant at 100 mA, which corresponds to a current density of 13 mA / cm 2 .
  • the reaction mixture is poured onto 50 ml of 4% citric acid solution and briefly heated to 80 ° C. for complete hydrolysis.
  • the cooled hydrolyzate is extracted three times with 30 mL ethyl acetate, the combined organic phases are washed with 30 mL saturated sodium chloride solution and dried over magnesium sulfate. After the solvent has been removed under reduced pressure, the crude product is purified by column chromatography.
  • Table 1 below shows the results of the electrolysis of sodium [tetrakis (2,4-dimethylphenoxy) borate] in various solvents.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Biarylalkoholen durch Elektrodimerisierung von Arylalkoholen, umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen einer Aryloxyverbindung des zu kuppelnden Alkohols mit einem Element aus der Gruppe B und Al; b) elektrolytische Oxidation und Kupplung der in a) erhaltenen Arylloxyverbindungen zu den entsprechenden Biarylderivaten; c) Freisetzen der gewünschten Biarylalkohole. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Dimerisierung von Arylalkoholen mit hoher Selektivität zum ortho-Produkt.

Description

Anodische Dimerisierung substituierter Benzole
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrochemischen Dimerisierung (Elektrodimerisierung) von Arylalkoholen durch anodische Oxidation. Als Substrat werden dabei die Aryloxyverbindungen des jeweiligen Arylalkohols mit Elementen aus der Gruppe B und AI eingesetzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich in vielen Fällen nahezu selektiv die ortho-Kupplungsprodukte herstellen.
Biaryle sind als solche bekannt und werden industriell eingesetzt. Verbindungen wie 3,3',5,5'-Tetramethylbiphenyl-2,2'-diol sind als Rückgrate für Liganden von sehr großem Interesse. Ein möglicher Zugang zu dieser Substanzklasse ist die (elektrochemische) oxidative Dimerisierung von Phenolen. Diese verläuft jedoch oftmals unselektiv.
Obwohl die Übergangsmetall-katalysierte Biarylkupplung in den letzten drei Dekaden sehr große Fortschritte in der Verwendung preiswerter Substrate unter milden Bedingungen erzielt hat, ist dennoch weiterhin der Einsatz speziell vorbereiteter Substrate sowie teurer Palladiumkatalysatoren mit empfindlichen Phosphinliganden notwendig. Es konnten bereits Chloraromaten zur Kreuzkupplung erfolgreich eingesetzt werden, jedoch limitierten die hohen Qualitätsanforderungen an die Substrate den breiten Einsatz in der Synthese. Weiterhin müssen dabei generell die eingesetzten Halogenaroma- ten häufig mit größerem Aufwand hergestellt werden. Der direkte Einsatz der den Bia- rylen zugrunde liegenden Arylbausteine gelingt generell nicht.
Eine direkte Nutzung der Arylbausteine durch eine Dehydrodimerisierung (oxidative Kupplung) wäre wünschenswert.
Spezifische Schwierigkeiten treten bei der oxidativen Kupplung von Phenolderivaten auf. So besteht bei der Kupplung einfacher Phenolderivate die Herausforderung in der selektiven und gezielten Umsetzung zu den ortbo-Kupplungsprodukten. Hier treten jedoch zwei Nebenreaktionen auf, die das Reaktionsgeschehen sehr nachteilig beeinflussen. Zum einen treten neben der gewünschten C-C- auch O-C-Kupplungen auf. Das äußert sich in der Bildung von sogenannten Pummerer Ketonen (siehe unten), Chinolen und Chinolethern. Zum anderen sind ßrα-Positionen am Phenol oft stärker aktiviert als die entsprechenden ort&o-Positionen, mit der Folge, dass häufig fast ausschließlich eine nicht gewünschte /? rα-Kupplung eintritt.
Von Kita und Mitarbeitern wurden bei der oxidativen Kupplung das Di(t-butyι)silylen- Fragment erfolgreich eingesetzt (H. Hamamoto, G. Anilkmar, H. Tohma, Y. Kita, Chem. Commun., 2002, 450-451). Der hohe Preis des verwendeten Dichlorsilans sowie der sterische Anspruch durch die t-Butylreste limitieren den Einsatz dieser Methode.
M. Schmittel et al. haben ein ähnliches System, das ebenfalls auf verbrückenden Silyl- resten beruht, eingeführt. Diese kann für die oxidative Kupplung von O-Silyl- geschützten Phenolaten und Enolaten genutzt werden (M. Schmittel, A. Haeuseler, Z. Naturforsch. 2003, 58b, 211-216). Es sind auch gemischte Silylderivate möglich, die eine Kreuzkupplung ermöglichen.
Neben den erwähnten Siliziumsystemen wurden auch Ti(IV)-Derivate entwickelt, die ebenfalls zu oxidativen Kupplung eingesetzt wurden (M. Schmittel, A. Haeuseler, J. Organomet. Chem. 2002, 661, 169-179).
Alle oben beschriebenen Beispiele sind jedoch auf Verbindungen des Naphthols, die bekanntlich zu wenig Nebenreaktionen neigen, begrenzt. Außerdem gestaltet sich der Aufbau der Silyl-verbrückten Systeme oft schwierig.
Die bekannten Herstellungsverfahren für Triarylester der Borsäure sind aufwendig und in größerem Maßstab schlecht durchführbar.
Tetragonal koordinierte Boratsysteme, die über chelatisierende Diole oder Polyole aufgebaut werden, sind gut bekannt, da sie zur Borsäureanalytik eingesetzt werden. Die Koordination von vier unabhängigen Alkoxygruppen an das Bor wurden aber als schwierig handhabbar bezeichnet, da sie einer schnellen Hydrolyse unterliegen sollen (H. C. Brown, E. J. Mead, J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 3614-3616). Die entsprechenden Tetraphenoxyborate werden in der Literatur in verschiedenen Zusammenhängen zwar gelegentlich erwähnt (W. Funakoshi, K. Sasa i, M. Abe, JP 07207017 A2 19950808 1994, Chem. Abstr. 124: 30681), jedoch ist über die gezielte Synthese von Tetraphenoxyboraten aus einfachen Phenolen nur über Bariumsalze (R. J. Errington, M. Tombul, G. L. P. Walker, W. Clegg, S. L. Heath, L. Horsburgh, J. Chem. Soc, Dalton Trans., 1999, 3533-3534) oder bei dem sehr elektronenarmen Pentafluorphenol be- schrieben worden (F. A. R. Kaul, G. T. Puchta, H. Schneider, M. Grosche, D. Mihalios,
W. A. Herrmann, J. Organomet. Chem. 2001, 621, 184-189).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Nerfahren bereitzustellen, mit dem die oxidative Kupplung von Arylalkoholen ohne Bildung oder ohne wesentliche Bildung der entsprechenden Ether erfolgt. Norzugsweise soll die oxidative Kupplung von Phenolen und Derivaten davon ermöglich werden, wobei insbesondere die oxidative Kupplung dieser Phenole in ortbo-Stellung möglich sein sollte.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Nerfahren zur Herstellung eines Biarylalkohols durch Elektrodimerisierung von Arylalkoholen, umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen einer Aryloxyverbmdung des zu kuppelnden Arylalkohols mit einem Element aus der Gruppe B und AI; b) elektrolytische Oxidation und Kupplung der in a) erhaltenen Aryloxyverbmdung zu dem entsprechenden Biarylderivat; c) Freisetzen des gewünschten Biarylalkohols.
In den allermeisten Fällen wird der erhaltene Biarylalkohol nach Freisetzen isoliert und/oder gereinigt.
Unter „Arylalkohol" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden aromatische Alkohole, bei denen die Hydroxylfunktion direkt mit einem aromatischen Kern verbunden ist. Der Aromat, der dem Alkohol zugrunde liegt, kann ein- oder mehrkernig sein. Norzugsweise ist der Aromat einkernig (Phenolderivate) oder zweikernig (Νaphtholderivate), insbesondere einkernig. Eine „Aryloxyverbindung" im Sinne der vorliegenden Erfindung entspricht dem zugrunde liegenden Arylalkohol, bei dem das H-Atom der Hydroxylgruppe entfernt wurde. Die Aryloxyverbindung enthält somit das Strukturelement -O-Aryl, wobei die freie Valenz des Sauerstoffs mit dem Element aus der Gruppe B und AI verbunden ist. Ein Beispiel für eine Aryloxyverbindung ist B(OC6H5)3. Bei dieser genannten Verbindung handelt es sich um einen Borsäureester.
Die Herstellung des Biarylalkohols aus dem Arylalkohol erfolgt elektrolytisch, wobei die entsprechende Aryloxyverbindung von B oder AI unter Dimerisierung anodisch o- xidiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend als „Elektrodimerisierung" bezeichnet. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass bei Einsatz der erfindungsgemäßen Aryloxyverbindung als Substrat bei der Elektrolyse eine erhöhte Selek- tivität zum ortho-Produkt resultiert, wobei in einigen Fällen praktisch selektiv das or- tbo-Produkt gebildet wird. Die Verfahren nach dem Stand der Technik ergeben in vielen
Fällen praktisch ausschließlich rα-Produkte.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet Selektivitäten zum σrt/_o-Produkt von größer 90 %. Vorzugsweise wird die Reaktion so durchgeführt, dass die orf ιo-Selektivität größer 95 % beträgt . Die Selektivität zum ortbo-Produkt ist dabei definiert als Menge ortho-Produkt I (Menge ort/to-Produkt + Menge anderer Dimere).
Die Elektrolyse wird in den üblichen, dem Fachmann bekannten Elektrolysezellen durchgeführt. Geeignete Elektrolysezellen sind dem Fachmann bekannt. Vorzugsweise arbeitet man kontinuierlich in ungeteilten Durchflusszellen oder diskontinuierlich in Becherglaszellen .
Ganz besonders geeignet sind bipolar geschaltete Kapillarspaltzellen oder Plattenstapel- zellen, bei denen die Elektroden als Platten ausgestaltet sind und planparallel angeordnet sind (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1999 electronic release, Sixth Edition, VCH-Verlag Weinheim, Volume Electrochemistry, Chapter 3.5. Special cell designs sowie Chapter 5, Organic Electrochemistry, Subchapter 5.4.3.2 Cell De- sign).
Die Stromdichten, bei denen man das Verfahren durchführt, betragen im allgemeinen 1 bis 1000, bevorzugt 10 bis 100 mA/cm2. Die Temperaturen betragen üblicherweise -20 bis 60°C, bevorzugt 10 bis 60°C. Im allgemeinen wird bei Normaldruck gearbeitet. Hö- here Drücke werden bevorzugt dann angewandt, wenn bei höheren Temperaturen gearbeitet werden soll, um eine Sieden der Ausgangsverbindungen bzw. Cosolventien zu vermeiden.
Als Anodenmaterialen eignen sich beispielsweise Edelmetalle wie Platin oder Metall- oxide wie Ruthenium oder Chromoxid oder Mischoxide des Typs RuOxTiOx sowie Diamantelektroden. Bevorzugt sind Graphit oder Kohleelektroden.
Als Kathodenmaterialien kommen beispielsweise Eisen, Stahl, Edelstahl, Nickel oder Edelmetalle wie Platin sowie Graphit oder Kohlematerialien sowie Diamantelektroden in Betracht. Bevorzugt ist das System Graphit als Anode und Kathode, Graphit als Anode und Nickel, Edelstahl oder Stahl als Kathode sowie Platin als Anode und Kathode. Zur Durchführung der Elektrolyse ist die Aryloxyverbindung in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Es eignen sich die üblichen, dem Fachmann bekannten Lösungsmittel, vorzugsweise Lösungsmittel aus der Gruppe der polaren protischen und polaren aprotischen Lösungsmittel.
Beispiele für polare aprotische Lösungsmittel sind Nitrile, Amide, Sulfoxide, Carbona- te, Ether, Harnstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe.
Beispiele für besonders bevorzugte Lösungsmittel umfassen CH3CN, Dimethylforma- mid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Propylencarbonat und Dichlormethan.
Beispiele für polare protische Lösungsmittel sind Alkohole, Carbonsäuren und Amide. Beispiele für besonders bevorzugte Lösungsmittel dieser Klasse umfassen Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol und Hexanol. Diese können auch teilweise halo- geniert sein, wie z.B. 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol.
Gegebenenfalls setzt man der Elektrolyselösung übliche Cosolvenzien zu. Dabei handelt es sich um die in der organischen Chemie allgemein üblichen inerten Lösungsmittel mit einem hohen Oxidationspotential. Beispielhaft genannt seien Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan, Acetonitril oder Dimethylforma- mid.
Als Leitsalze, die in der Elektrolyselösung enthalten sind, handelt es sich im Allgemeinen um Alkali, Erdalkali, Tetra(C1- bis C6-alkyl)ammonium- bevorzugt Tri(Cι- bis C6-alkyl)-methylammoniumsalze. Als Gegenion kommen Sulfat, Hydrogensulfat, Al- kylsulfate, Arylsulfate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcar- bonate, Nitrat, Alkoholate, Tetrafluorborat, Hexafluorophosphat oder Perchlorat in Betracht.
Weiterhin kommen die von den vorstehend genannten Anionen abgeleiteten Säuren als Leitsalze in Betracht.
Bevorzugt sind Methyltributylammoniummethylsulfate (MTBS), Methyltriethylammo- niummethylsulfat, Methyl-tri-propylmethylammoniummethylsulfate, oder Tetrabuty- lammonium Tetrafluoroborat (TBABF4). Als Substrate für die Elektrodimerisierung nach der vorliegenden Erfindung eignen sich prinzipiell sämtliche Arylalkohole, sofern diese aufgrund ihrer räumlichen Struktur und sterischen Anforderungen zu einer Dimerisierung in der Lage sind. Die Arylalkohole können einkernig, zweikernig, dreikernig oder höherkernig sein. Vorzugsweise sind sie einkernig oder zweikernig, insbesondere einkernig. Weiterhin weisen die Arylalkohole vorzugsweise eine OH-Funktion auf.
Beispiele für geeignete Arylalkohole umfassen Phenol und einfach und mehrfache substituierte Phenole die von der nachfolgenden Formel (I)
Figure imgf000007_0001
(I)
wiedergegeben werden, in der die Reste Ri bis R4 gleich oder verschieden und aus folgenden Substituenten ausgewählt sind: H, Cι-Cιo-Alkyl, Cι-Cιo-Alkoxy, Halogen, Ci- o-Alkoxycarboxyl, Nitril sowie Mono- und Di-Cι-Cιo-Alkoxycarbamoyl.
Weiterere Beispiele umfassen Naphthol (D- und D-) und substitierte und unsubstituierte Derivate davon nach den nachfolgenden Formeln (II), (III):
Figure imgf000007_0002
in denen die Reste Ri bis R gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus: H, Ci- C10-Alkyl, -Cio-Alkoxy, Halogen, Cι-Cι0-Alkoxycarboxyl, Nitril sowie Mono- und Di- -Cin-Alkoxycarbamoyl, und wobei in Formel (III) Ri und/oder R7 Wasserstoff sind.
Das Element, mit dem in der Aryloxyverbindung das Sauerstoffatom des zugrunde liegenden Arylalkohols verbunden ist, ist ausgewählt aus der Gruppe B und AI. Im Fall von B ist die Aryloxyverbindung somit ein Borsäureester.
Im Anschluss an die Elektrodimerisierung wird der gewünschte Biarylalkohol generell durch Hydrolyse bzw. Solvolyse, im allgemeinen unter Säurezugabe, in Freiheit gesetzt.
Nach Beendigung der Reaktion wird die Elektrolytlösung nach allgemeinen Trennmethoden aufgearbeitet. Hierzu wird die Elektrolyselösung im Allgemeinen zunächst des- tilliert und die einzelnen Verbindungen in Form von unterschiedlichen Fraktionen getrennt gewonnen. Eine weitere Reinigung kann beispielsweise durch Kristallisation, Destillation, Sublimation oder chromatographisch erfolgen.
Die Verwendung von Bor- oder Aluminium-verbrückten Aryloxyderivaten zur oxidati- ven Kupplung ist bisher nicht bekannt, ebenso wenig wie die von Aryloxyderivaten, die mit anderen, chemisch verwandten Elementen oder Derivaten davon verbrückt sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Triarylo- xyboranen (Triarylboraten), Tetraaryloxypyroboranen (Tetraarylpyroboraten) und Tetraaryloxyboran-Salzen (Tetraarylborat-Salzen).
Die Gewinnung der Borsäuretriaryester gelingt durch einfaches Erhitzen von Borsäure mit 1,5 bis 3,5 Äquivalenten des entsprechenden Arylalkohols, vorzugsweise in Toluol und unter Abtrennen von Wasser, beispielsweise am Wasserabscheider.
Die Aufreinigung - soweit erforderlich - kann etwa durch Destillation im Hochvakuum, (beispielsweise bei Estern des 2,4-Dimethylphenols und 4-Fluorphenols), Feststoffdestillation oder durch Umkristallisation aus Toluol erfolgen.
Da es sich bei den Borsäuretiiarylestern genauso wie bei den Triaryloxyboraten um Lewis-Säuren handelt, ist nicht auszuschließen, dass Wasser oder freies Phenol im Rohprodukt anhaftet. Eine destillative Auftrennung ist möglich, vorzugsweise wird jedoch das Rohprodukt in der folgenden Elektrolyse eingesetzt. Die Abtrennung derartig anhaftender Verunreinigungen ist möglich durch konz. Schwefelsäure, Zugabe von Iithium- chlorid oder durch Zugabe von Molsieb, sofern gewünscht.
Als bislang nicht beschriebene Substanz konnte so Borsäu- retri(2-methoxy-4-methylphenyl)ester erhalten werden. Diese Verbindung ist ein Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Durch analoge Umsetzung von einem Äquivalent Borsäure mit zwei Äquivalenten des entsprechenden Arylalkohols wird das entsprechende Pyroborat erhalten. Das Pyroborat des 2,4-Dimethylphenols (2) ist in Gleichung (I) gezeigt.
Figure imgf000009_0001
1 2
Gleichung (I): Synthese des Pyroborates
Es wird vermutet, das nach der Synthese des Pyroborats häufig auch Borsäurediester neben dem Pyroborat (2) vorliegt. Dennoch zeigt das aus einem Äquivalent Borsäure und zwei Äquivalenten Arylalkohol erhaltene Produkt bei den Elektrolysen im Vergleich zum Borsäuretriarylester bessere Ergebnisse, das Produkt kann als solches in der Elektrodimerisierung eingesetzt werden.
Die Tetraarylborate sind aus den Triarylboraten durch Umsetzung mit beispielsweise den entsprechenden Alkalisalzen des Arylalkohols erhältlich. Da es sich bei den Tetraa- rylboraten um ionische Verbindungen handelt, kann bei der Elektrodimerisierung auf Leitsalze verzichtet werden.
Die Umsetzung geeigneter Borverbindungen mit Arylakoholen bzw. Arylakoholderiva- ten ergibt, je nach Einsatzprodukt und Reaktionsführung, unterschiedliche Borsäureary- lester-Nerbindungen, die sich sämtlich zum Einsatz in der Elektrodimerisierung nach der vorliegenden Erfindung eignen. Nachfolgend wird die Elektrodimerisierung unter Verwendung der drei genannten Substanzgruppen für jede Gruppe gesondert beschrieben.
Triaryloxyborate binden jeweils drei Phenole pro Borsäureäquivaleot. Die erfindungsgemäße Elektrodimerisierung verbindet zwei dieser Phenole zum ortho- Kupplungsprodukt, so dass ein Phenolumsatz von maximal 66% möglich ist.
Gute Resultate wurden in Dimethylformamid (DMF) an der Grafitamode mit den Leit- salzen Tetrabutylammonium Tetrafluoroborat (TBABF ) oder Methyl- tributylammonium Methylsulfat (MTBS) erzielt. Es werden nach Hydrolyse Ausbeuten von bis zu 66% erzielt. Als weitere Produkte entstehen bei Einsatz von Phenolen das Pummerer-Keton und höhermolekulare Verbindungen.
Die Elektrodimerisierung von Tetraaryloxypyrobaten ist am Beispiel des 2,4- Dimethylphenoxy-Derivats (4) in der nachfolgenden Gleichung (II) gezeigt. Es entsteht das Kupplungsprodukt (3), das entsprechende Pummerer-Keton (4). [Nicht dimerisiertes 2,4-Dimethylphenol (1) ist ebenfalls anwesend.
Figure imgf000010_0001
Gleichung (II): Elektrodimerisierung von Pyroboraten
Pyroborate lassen sich, nach Hydrolyse, in hohen Selektivitäten zum entsprechenden Kupplungsprodukt umsetzen. Die Bedingungen entsprechen denjenigen, die für Triary- loxyborate beschrieben wurden.
Die bisher in der Literatur erwähnten Tetraarylborate wurden lediglich als große sperrige Anionen in Übergangsmetall-katalysierten Reaktionen eingesetzt. Eine oxidative Umsetzung dieser Verbindungen ist nicht beschrieben worden, jedo ch fand die anodi- sehe Umsetzung der Sauerstoff-freien Phenylderivate Eingang in die Literatur (D.H. Geske, J. Phys. Chem. 1959, 63, 1062-1070; D.H. Geske, J. Phys. Chem. 1962, 66, 1743-1744). Diese Untersuchungen beschränkten sich auf physiko-chemische Studien.
Bei der Umsetzung der Tetraarylborate tritt häufig eine deutliche Lösungsmittelabhängigkeit auf. Das verwendete Lösungsmittel hat Einfluss auf die Produktverteilung der Elektrolyse. Die besten Resultate lassen sich mit Methanol, DMF, insbesondere mit Acetonitril, erzielen. Die Zugabe von Leitsalz ist nicht notwendig, kann jedoch unter Umständen vorteilhaft sein.
Die Reaktion ist nachfolgend am Beispiel des Natrium-Tetra(2,4-dimethylphenyl)borats (6) in Gleichung (III), dargestellt, das zum entsprechenden Biphenol (3) umgesetzt wird.
-Q 0--B-Na + höhere Aggregate
Figure imgf000011_0001
Gleichung (III): Elektrodimerisierung von Tetraphenoxyboraten
Die Anwesenheit von Substituenten mit +I-Effekt bei den zu kuppelnden Phenolen er- leichtert häufig die Dimerisierungsreaktion.
Die Erfindung wird nun in den nachfolgenden Beispielen erläutert.
Beispiele
1. Synthese der Borsäuretriphenylester
1.1 Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Darstellung von Borsäuretriphenylestern
Figure imgf000011_0002
0.10 mol des Phenols (3.2 Äquiv.) werden in 50 mL Toluol gelöst und mit 0.03 mol (1 Äquiv.) Borsäure versetzt. Das Reaktionsgemisch wird für 24 h am Wasserabscheider erhitzt und anschließend unter vermindertem Druck vom Lösungsmittel befreit. Ü- berschüssiges Phenol wird durch Destillation oder Sublimation aus dem Rohprodukt entfernt. Die Aufreinigung des Rohproduktes erfolgt destillativ im Hochvakuum oder durch Umkristallisation aus Toluol, ist aber für den folgenden elektrochemischen Schritt nicht unbedingt notwendig.
1.1.1 Borsäuretri(2?4-dimethylphenyl)ester
Figure imgf000012_0001
Ausbeute: 61 % (farblose, viskose Flüssigkeit). Siedepunkt: 165 °C (540~6 mbar). 1H-
NMR (400 MHz, CDC13): δ (ppm) = 2.18 (s; 9H; 8-H); 2.24 (s; 9H; 7-H) 6.9 (dd; 3H;
5-H); 6.93 (d; 3H; 3-H); 6.98 (d; 3H; 6-H).Kopplungen: 3J5;6 = 8.4 Hz; 4J3;5 = 2.0 Hz.
13C-NMR (100 MHz, CDC13): δ (ppm) = 16.28 (C-7); 20.61 (C-8); 119.81 (C-6); 127.11
(C-5); 127.99 (C-2); 131.37 (C-3); 132.66 (C-4); 149.42 (C-l). nB-NMR (64 MHz, CDC13): δ (ppm) = 16.01 (Linienhalbwertsbreite: 320 Hz).Masse (EI; 70 eV;
Schubstange): m/z (Int.) = 374.1 (46): [M]+; 252.1 (5): [M - 2,4-Dimethylphenol]+;
122.0 (100): [2,4-Dimethylphenol]+; 77.0 (18): [C6H5]+. C24H27BO3 (374.3): Ber.: C.
77.02, H. 7.27; gef.: C. 76.68, H. 7.29.
1.1.2 Borsäuretri(4-fluorphenyI)ester
Figure imgf000012_0002
Ausbeute: 68 % (farblose Flüssigkeit). Siedepunkt: 125 °C (6-10-6 mbar). 1H-NMR (300 MHz, CDC13): δ (ppm) = 6.81-6.95 (m; 4H; 2-H und 3-H). 13C-NMR (75 MHz,
CDC13): δ (ppm) = 115.77 (d; C-3); 121.16 (d; C-2); 148.62 (C-l); 158.93 (d; C-4).
Kopplungen: A = 240.1 Hz; 2JF>3 = 23.0 Hz; 3JF;2 = 7.7 Hz. nB-NMR (64 MHz,
CDC13): δ (ppm) = 15.78 (Linienhalbwertsbreite: 256 Hz). Masse (EI; 70 eV;
Schubstange): m/z (Int.) = 344.0 (100): [M]+; 233.0 (48): [M - 4-Fluorphenol]+; 112.0 (89): [4-Fluorphenol]+. C18Hι2BF3O3 (344.1): Ber.: C. 62.83, H. 3.52; gef: C. 62.37, H.
3.58. 1.1.3 Borsäuretriphenylester
Figure imgf000013_0001
Ausbeute: 67 % (farbloser, kristalliner Feststoff). Siedepunkt: >130 °C (6d0~6 mbar) [durch Umkondensation isoliert]. 1H-NMR (300 MHz, CDC13): δ (ppm) = 6.94-6.99 (m; 1H; 4-H); 7.00-7.04 (m; 2Η, 2-H); 7.15-7.21 (m; 2Η; 3-H). 13C-NMR (75 MΗz, CDC13): δ (ppm) = 120.20 (C-2); 123.50 (C-4); 129.26 (C-3); 152.85 (C-l). nB-NMR (64 MΗz, CDCI3): δ (ppm) = 15.65 (Linienhalbwertsbreite: 166 Hz). Masse (EI; 70 eV; Schubstange): m/z (Int.) = 290.0 (100): [M]+; 197.0 (44): [M - Phenol]*; 94.0 (75): [Phenol]"1"; 77.0 (81): [C6H5]+.
L1.4 Borsäuretri(2-naphthyl)ester
Figure imgf000013_0002
Ausbeute: 57 % (farbloser, kristalliner Feststoff). 1H-NMR (300 MHz, CDC13) δ (ppm) = 7.33-7.45 (m; 3H; 3-H, 6-H und 7-H); 7.60 (d; 1Η, 1-H); 7.74-7.79 (m; 3Η: 4-H, 5-H und 8-H). Kopplungen: 3Jι,3 = 2.1 Ηz. 13C-NMR (75 MHz, CDC13) δ (ppm) = 116.18 (C-l); 121.06 (C-3); 124.76 (C-6); 126.39 (C-8), 127.23 (C-7); 127.67 (C-5); 129.29 (C-4); 130.40 (C-4a); 134.17 (C-8a); 150.58 (C-2). nB-NMR (64 MHz, CDC13): δ (ppm) = 16.66 (Linienhalbwertsbreite: 416 Hz). Masse (EI; 70 eV; Schubstange): m/z (Int.) = 440.1 (10): [M]+; 144.0 (100): [2-Naphthol]+.
1.1.5 Borsäuretri(2-methoxy-4-methylphenyl)ester
Figure imgf000014_0001
Ausbeute: 65 % (farbloser, glasartiger Feststoff). Siedepunkt: >170 °C (440~6 mbar) [durch Umkondensation isoliert]. 1H-NMR (300 MHz, CDC13): δ (ppm) = 2.25 (s; 3H; 8-H); 3.82 (s; 3Η; 7-H); 6.60 (dd; 1Η, 5-H); 6.65 (d; 1Η; 3-H); 6.93 (d; 1Η; 6-H). Kopplungen: 3J5;6 = 8.1 Ηz; 4J3;5 = 1.8 Hz. 13C-NMR (75 MHz, CDC13): δ (ppm) = 21.18 (C-8); 55.98 (C-7); 113.38 (C-6); 120.98 (C-3); 121.53 (C-5); 133.16 (C-4); 150.07 (C-l); 179.52 (C-2). nB-NMR (64 MHz, CDC13): δ (ppm) = 16.90 (Linienhalbwertsbreite: 384 Hz). Masse (EI; 70 eV; Schubstange): m/z (Int.) = 422.1 (2): [M]+; 138.0 (100): [2-Methoxy-4-methylphenol]+.
1.1.6 Borsäuretri(4-chlorphenyl)ester
Figure imgf000014_0002
Ausbeute: 69 % (farbloser kristalliner Feststoff). Siedepunkt: >130 °C (6d0~6 mbar). 1H-NMR (300 MHz, CDC13): δ (ppm) = 7.01 (d; 6H; 2-H); 7.13 (d; 6Η, 3-H). Kopplungen: 3J2j3 = 8.7 Ηz. 13C-NMR (75 MHz, CDC13): δ (ppm) = 121.29 (C-2); 128.86 (C-4); 129.27 (C-3); 151.04 (C-l). πB-NMR (64 MHz, CDC13): δ (ppm) = 16.04. Masse (EI; 70 eV; Schubstange): m/z (Int.) = 392.0 (100): [M]+; 265.0 (37): [M - OC6H4Cl]+; 111.0 (84): [C6H4C1]+. Cι8Hι2BCl3O3 (393.5): ber.: C 54.95, H 3.07; gef.: C 54.63, H 2.96.
1.1.7 Borsäuretri(2-methylphenyl)ester
Figure imgf000015_0001
Ausbeute: 72 % (farblose viskose Flüssigkeit). Siedepunkt: >160 °C (6d0 6 mbar) [durch Umkondensation isoliert]. 1H-NMR (300 MHz, CDC13): δ (ppm) = 2.20 (s; 9H; 7-H); 6.93-6.98 (m; 1Η; 6-H); 7.10-7.13 (m; 3Η, 3-H, 4-H, 5-H). 13C-NMR (75 MΗz, CDCI3): δ (ppm) = 16.31 (C-7); 120.07 (C-6); 123.53 (C-4); 126.71 (C-3); 128.45 (C-2); 130.79 (C-5); 151.55 (C-l). UB-NMR (64 MΗz, CDCI3): δ (ppm) = 15.54. Masse (EI; 70 eV; Schubstange): m/z (Int.) = 332.2 (98): [M]+; 224.1 (55): [M - OCeΗUCΗs]*; 108.1 (100): [OC6Η4CΗ3]+. C21H2ιBO3 (332.3): ber.: C 75.93, H 6.37; gef: C 75.42, H 6.30.
1.2. Synthese des Pyroborates
Figure imgf000015_0002
80 mL (0.662 mol, 2 Äquiv.) 2,4-Dimethylphenol und 20.47 g (0.331 mol) Borsäure werden in 300 mL Toluol vorgelegt. Die zugefügte Borsäure geht bei Raumtemperatur nur zum Teil in Lösung. Die Suspension wird unter Rückfluss am Wasserabscheider erhitzt und siedet bei 117-120°C als homogene Lösung; die Reaktionskontrolle erfolgt über die abgeschiedene Wassermenge. Nach einer Gesamtreaktionszeit von 12 h haben sich 12.4 mL (83% d. Th.) Wasser abgeschieden und das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer erhält man das Pyroborat als gelbes Öl, das ohne weite- re Reinigung eingesetzt wird. Ausbeute: Rohprodukt: 85.00 g (0.163 mol; 98.5 %). IR (Aufstrich) v = 3216 (O-H (assoziiert); 3018 (Aromaten); 2922 (CH3- Valenz); 1506 (Aromaten); 1380 und 1354 (CH3-Deform.); 1264 und 1211 (Phenole bzw. tert- Alkohole); 1150 (sec-Alkohole); 1211, 811, 768, 718, 555 cm"1; C3AB2O5 (522.27) ber.: C 73.59, H 6.95, B 4.14, O 15.32; gef.: C 73.2, H 6.9, B 4.0, O 11.6. 1.3. Synthese des Natrium-[tetrakis(2,4-dimethylphenoxy)borates]
Figure imgf000016_0001
0.8 mL (6.7 mmol) 2,4-Dimethylphenol werden in 20 mL Tetrahydrofuran gelöst und portionsweise mit 153 mg (6.7 mmol) Natrium versetzt. Nach vollständigem Verbrauch des Natriums werden 2.5 g (6.7 mmol) Borsäuretri(2,4-dimethylphenyl)ester zugegeben. Über ein gebogenes Glasrohr wird dem Reaktionskolben ein weiterer Kolben mit 50 mL Pentan angeschlossen. Der Diffusionsansatz wir im Kühlschrank verwahrt und liefert nach 5 d einen farblosen feinkristallinen Niederschlag. Dieser wird abfiltriert, mit wenig Pentan gewaschen und im Hochvakuum getrocknet. Das farblose feinkristalline Produkt wird unter Feuchtigkeitsausschluss gelagert. Ausbeute: 3.1 g (6.0 mmol; 91%) 1H-NMR (360 MHz, d8-THF): δ (ppm) = 2.03 (s; 12H; 7-H); 2.10 (s; 12Η; 8-H) 6.55 (dd; 4Η; 5-H); 6.68 (d; 4Η; 3-H); 6.98 (d; 4Η; 6-H). Kopplungen: 3J5;6 = 8.3 Hz; 4J3)5 = 1.8 Hz. 13C-NMR (90 MHz, CDC13): δ (ppm) = 17.93 (C-7); 20.94 (C-8); 120.46 (C-6); 126.99 (C-5); 127.23 (C-2); 128.84 (C-4); 131.04 (C-3); 155.29 (C-l). XiB-NMR (64 MHz, CH3CN): δ (ppm) = 3.21 (Linienhalbwertsbreite: 4.2 Hz). Masse (ESI (ES-), Cap: 1.24 kV, Cone: 36 V): m/z (Int.) = 495.6 (100): [M-Na]+.
1.4 Synthese von Natrium-[tetrakis(2,4-dimethylphenoxy)aluminat]
Figure imgf000016_0002
1H-NMR (400 MHz, d8-THF): δ (ppm) = 2.09 (s; 12H; 7-H); 2.14 (s; 12Η; 8-H); 6.60
(d; 4Η; 5-H); 6.70 (d; 4Η; 3-H); 6.74 (s; 4Η; 6-H). Kopplungen: JJ5>6 = 7.2 Hz. 1 l3ä,C- NMR (100 MHz, d8-THF): δ (ppm) = 17.47 (C-7); 20.79 (C-8); 120.09 (C-6); 126.53 (C-2); 127.35 (C-5); 127.84 (C-4); 131.21 (C-3); 156.84 (C-l). Masse (ESI (ES-), Cap: 1.22 kV, Cone: 25 V):m/z (Int.): 511.5 (100): [M-Na]~. 2. Elektrochemische Umsetzung der Triphenylborate 2.1 Variante 1 - Becherglaszelle
Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Elektrolyse der Triaryloxyborate In einer 50 mL-Becherglas-Elektrolysezelle mit Grafitanode und Stahlkathode werden bei Raumtemperatur die jeweiligen Triphenylborate zu den Biphenyl-2,2'-diolen umgesetzt. Dazu wurden Elektrolyten bestehend aus 5.0 - 10.0 Gew% Triphenylborat und 1.5 - 3.3% Leitsalz (TBABF4 bzw. MTBS) in DMF bei Raumtemperatur oder 40°C bis zu einer Ladungsmenge von 1 F pro mol Triphenylborat galvanostatisch bei Stromdich- ten von 1.7 A/dm2 elektrolysiert.
Zur Aufarbeitung des Reaktionsgemisches wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck entfernt, der Rückstand in 40 mL MTBE aufgenommen und mit 40 mL Natronlauge (pH~12) sowie 20 mL Mannitollösung (~5%ig) gewaschen. Die wässrige Phase wird mit Salzsäure stark angesäuert und mit Natriumchlorid gesättigt. Die wässrige Phase wird mit ca. 50 mL MTBE solange extrahiert, bis kein Phenol oder Oxidationsprodukte mehr enthalten sind. Die vereinigten organischen Phasen werden erneut mit Natronlauge und Mannitollösung gewaschen. Die wässrige Phase wird wie oben beschrieben wiederum angesäuert, mit Natriumchlorid gesättigt und extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Abzug des Lösungsmittels unter vermindertem Druck wird das Rohprodukt säulenchromatographisch gereinigt.
2.1.1. Elektrolyse von Borsäuretri-(2.,4-dimethylphenyl)ester
Das 3,5,3',5'-Tetramethyl-biphenyl-2,2'-diol 2 kann auf diese Weise in einer isolierten Ausbeute von 85% bei einer Ansatzgrösse von 15 g Borat 6 erhalten werden. Die analytischen Daten des erhaltenen 3,3',5,5'-Tetramethylbiphenyl-2,2'-diol stimmen mit denen aus der Literatur überein.
2.2. Yariante 2 - Elektrolyse von Borsäuretri-(2,4-dimethylphenyI)ester in der Plattenstapelzelle
Apparatur: Ungeteilte Durchflusszelle mit 6 ringförmigen Grafitelektroden (65 mm Au- ßen0, 14 mm Innen0, Abstand: 1.9 mm) Anode: Grafit Kathode: Grafit, mit V2A-Stahlfolie belegt Elektrolyt: 70.0 g Borsäuretri-(2,4-dimethylphenyl)ester, 10.8 g MTBS, 619.2 g DMF.
Elektrolyse mit 3 F/mol Borsäuretri-(2,4-dimethylphenyl)ester (5.74 h)
Stromdichte: 16.6 A dm-2
Temperatur: 40°C
Bei der Elektrolyse unter den angegebenen Bedingungen wurde der Elektrolyt mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von ca. 38 1/h über einen Wärmetauscher durch die Zelle gepumpt. Nach Beendigung der Elektrolyse wurde der Elektrolyseaustrag wurde wie in
Kap. 5.4.1. beschrieben aufgearbeitet. Säulenchromatographische Aufreinigung des
Rohproduktes ergab 30.6 g (46%) 3,3',5,5'-Tetramethylbiphenyl-2,2'-diol.
3. Elektrochemische Umsetzung des Pyroborates
Die Umsetzungen erfolgten analog Beispiel 2.1 bzw. 2.2.
4. Elektrochemische Umsetzung der Tetraphenoxyborate: 4.1 Allgemeine Arbeitsvorschrift zur anodischen Umsetzung von Tetraphenoxyboraten:
In einer Becherglas-Elektrolysezelle mit Platinanode und -kathode werden bei Raumtemperatur die Tetraphenoxyborate zu den Biphenyl-2,2'-diolen umgesetzt. Dazu werden 2 mmol Tetraphenoxyborate in 20 mL des entsprechenden Lösungsmittels gelöst und in die Elektrolysezelle überführt, indem mit 5 mL Lösungsmittel nachgewaschen wird.
Die Elektrolyse verläuft galvanostatisch, das heißt die Stromstärke wird konstant auf 100 mA gehalten, was einer Stromdichte von 13 mA/cm2 entspricht. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch auf 50 mL 4 %ige Citronensäurelösung gegossen und zur vollständigen Hydrolyse kurz auf 80 °C erhitzt. Das erkaltete Hydro - lysat wird dreimal mit 30 mL Essigsäureethylester extrahiert, die vereinigten organischen Phasen werden mit 30 mL gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Abzug des Lösungsmittels unter vermindertem Druck wird das Rohprodukt säulenchromatographisch gereinigt.
4.1.1.EIektrolyse on Natrium-[tetrakis-(2,4-dimethyIphenoxy-)borat]
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Elektrolyse von Natrium-[tetrakis- (2,4-dimethylphenoxy-)borat] in verschiedenen Lösungsmitteln.
Figure imgf000019_0002
Tabelle 1: Ergebnisse der Elektrolyse von Natrium-[tetrakis-(2,4-dimethylphenoxy-)bo- rat] 5. Elektrodimerisierung von Tetraphenoxyaluminaten Auf elektrochemischem Wege konnte in Analogie zur Umsetzung des Natrium- [tetrakis(2,4-dimethylphenoxy)borates] ebenfalls selektiv das ortho, ortho -Dinier (3) des 2,4-Dimethylphenols (1) durch die Umsetzung von 2 Äquivalenten des Phenols mit 1 Äquivalent Aluminium(III)-chlorid in Acetonitril bei Raumtemperatur erhalten wer- den, wie in Gleichung (IV) gezeigt. Die Ausbeuten an 3,5,3',5'-Tetramethyl-biphenyl- 2,2'-diol (3) nach wässrig-saurer Hydrolyse und chromatographischer Aufreinigung liegen bei 20% und sind nicht optimiert. Die Synthese des Tetraphenoxyaluminates (6) durch Umsetzung mit Na und AICI3 und anschließender Aufarbeitung durch Abfiltrieren vom NaCl und Eindampfen des Filtra- tes gelingt in 22% Ausbeute.
Figure imgf000019_0001
Gleichung (IN): Elektrodimerisierung von Tetraphenoxyaluminaten

Claims

Patentansprüche
1. Nerfahren zur Herstellung eines Biarylalkohols durch Elektrodimerisierung von Arylalkoholen, umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen einer Arylloxyverbindung des zu kuppelnden Alkohols mit einem Element aus der Gruppe B und AI; b) elektrolytische Oxidation und Kupplung der in a) erhaltenen Aryloxyverbin- dungen zu dem entsprechenden Biarylderivat; c) Freisetzen des gewünschten Biarylalkohols.
2. Nerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arylloxyverbindung ausgewählt ist aus Triarylboraten, Tetraarylpyroboraten und Tetraarylborat- Salzen.
3. Nerfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in polaren aprotischen oder polaren protischen Lösungsmitteln durchgeführt wird.
4. Nerfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in CH3CΝ, DMF oder Methanol durchgeführt wird.
5. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodimerisierung in Anwesenheit eines Leitsalzes durchgeführt wird.
6. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat ein Tetraarylborat-Salz eingesetzt und das Nerfahren ohne Zugabe eines Leitsalzes durchgeführt wird.
7. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodimerisierung bei einer Temperatur von -20 bis 60 °C durchgeführt wird.
8. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial ausgewählt ist aus Graphit, Stahl, Edelmetallen, Nickel.
9. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodimerisierung in einer Plattenstapelzelle durchgeführt wird.
10. Nerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Phenole der nachfolgenden Formel (I)
Figure imgf000021_0001
(I) in der die Reste Ri bis R4 gleich oder verschieden und aus folgenden Substituen- ten ausgewählt sind: H, Ci- o-Alkyl, Ci-Cio-Alkoxy, Halogen, Ci-Cio- Alkoxycarboxyl, Nitril sowie Mono- und Di-Cι-C10-Alkoxycarbamoyl, als Substrat eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass (D- oder D-) Naphthol und substituierte und unsubstituierte Derivate davon nach einer der nachfolgenden Formeln (II), (III)
Figure imgf000021_0002
(II) (III) in denen die Reste Ri bis R7 gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus: H, Cι-Cι0-Alkyl, Cι-C10-Alkoxy, Halogen, Cι-Cι0-Alkoxycarboxyl, Nitril sowie Mono- und Di-Cι-Cιo-Alkoxycarbamoyl, und wobei in Formel (III) Ri und/oder R Wasserstoff sind, als Substrat eingesetzt werden.
12. Verfahren zur Herstellung von Borsäurearylestern, bei dem Borsäure mit 1 bis 5 Äquivalenten des entsprechenden Arylalkohols umgesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Borsäureester um Triarylborat, Tetraarylpyroborat oder Tetraarylboratsalze handelt.
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