DE2652810C3 - Verfahren zur Herstellung von aromatischen Fluorverbindungen - Google Patents

Description

durch Umsetzung von N-Aryl-N'.N'-dialkyl-triazenen der allgemeinen Formel

N-N- N(Alkyl): (II)

in welcher

R, R¹ und η die vorstehende Bedeutung haben und Alkyl für Niederalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, mit Fluorwasserstoffsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit wasserfreier Flußsäure in 5- bis 25fachem molarem Überschuß bei Temperaturen zwischen —20 und + 15O⁰C, gegebenenfalls unter Stickstoff bei Normaldruck oder unter erhöhtem Druck durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abwesenheit von Lösungsmitteln bei erhöhtem Druck und einer Temperatur, die über dem Siedepunkt von Fluorwasserstoffsäure liegt, arbeitet.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von teilweise bekannten aromatischen Fluorverbindungen, welche als Zwischenprodukte für die Synthese z. B. von Insektiziden und akariziden Wirkstoffen und/oder Pharmazeutika verwendet werden können (vergleiche z. B. deutsche Offenlegungsschrift 25 47 534).

Es ist bereits bekannt, daß aromatische Fluorverbindungen mit kerngebundenem Fluor technisch aus den aromatischen Aminen durch Diazotierung z. B. mit Natriumnitrit in wasserfreier Flußsäure bei 5"C und anschließendem Erwärmen der Diazoniumfluoridlösung hergestellt werden (vergleiche die deutsche Patentschrift 6 00 706).

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß 2 Mol Reaktionswasser pro Mol gebildetem Fluoraromaten entstehen, die zur verstärkten Bildung von phenolischen Verunreinigungen führen können, wodurch die Ausbeute sinkt und die Reinheit nicht den geforderten Ansprüchen entspricht Bei diesem Verfahren muß mit einem großen Überschuß an Flußsäure gearbeitet werden, um die Bildung der unerwünschten Phenole zurückzudrängen. Die Rückgewinnung der überschüssigen Flußsäure in wasserfreier Form ist nur unter großem Zeit- und Kostenaufwand möglich.

Weiterhin ist bekannt, daß aromatische Fluoride erhalten werden, wenn man N-Aryl-triazine mit wäßrig-konzentrierter Flußsäure umsetzt (vergleiche O. Wallach, üebigs Annalen der Chemie, 235 [1886], Seiten 255—271), ζ B. wurde Phenyldiazopiperidid mit konzentrierter wäßriger Flußsäure umgesetzt, und man erhielt nach dem Erwärmen des Gemisches unter Stickstoffabspaltung Fluorbenzol und Piperidiniumfluorid. Auch dieses Verfahren weist jedoch die vorstehenden bereits beim technisch durchgeführten Verfahren aufgezeigten Nachteile auf, schlechte Ausbeuten, Verunreinigung der Verfahrensprodukte vor allem durch Phenole. Darüber hinaus treten beim Arbeiten mit wäßrig-konzentrierter Flußsäure Korrosionsprobleme auf.

Es besteht daher ein großes Interesse an einem Verfahren, das keinen dieser Mängel besitzt und die Produkte nicht nur in guten Ausbeuten, sondern auch in hoher Reinheit liefert

Es wurde nun gefunden, daß aromatische Fluorverbindungen der allgemeinen Formel

R¹.

in welcher

R für Alkyl, Alkoxy, Halogen, Nitro, Amino, Acylamido, Carboxy, Benzyloxy oder Aryloxy, wobei der Benzyl- bzw. Arylrest gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Alkyl, Alkoxy, Halogen und/oder Halogenalkyl substituiert sein kann,

R¹ für Alkyl und/oder Halogen und

η für Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 stehen,

durch Umsetzung von N-Aryl-N',N'-dialkyl-triazinen der allgemeinen Formel

V-

N N N(Alkyl)₂

(II)

in welcher

R, R¹ und π die vorstehende Bedeutung haben und Alkyl für Niederalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, steht,

mit Fluorwasserstoffsäure mit besonders guten Ausbeuten und in hoher Reinheit erhalten werden, wenn man die Umsetzung mit wasserfreier Flußsäure in 5- bis 25fachem molarem Überschuß bei Temperaturen zwischen —20 und 150⁰C, gegebenenfalls unter Stickstoff bei Normaldruck oder unter erhöhtem Druck durchführt. Die Umsetzung kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Die gewünschten Endprodukte der Konstitution (I),

die bisher nach den vorstehend angeführten Verfahren nur in schlechten Ausbeuten und in verunreinigter Form hergestellt werden konnten, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in sehr guten Ausbeuten und hoher Reinheit gewonnen. Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren zwei Reaktionsstufen durchlaufen werden müssen, ist der Mehraufwand gegenüber den Vorteilen gering zu achten. Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird der wasserbildende Schritt — die Diazotierung — von der Umsetzung in Flußsäure abgetrennt Daher kann die Umsetzung mit Flußsäure in homogener, flüssiger Phase durchgeführt werden. Die Korrosionsprobleme werden durch das Arbeiten in wasserfreiem Medium vermieden, und außerdem wird die Bildung von Phenolen zurückgedrängt Der Überschuß an Flußsäure kann durch einfache Destillation wasserfrei zurückgewonnen und erneut der Reaktion zugeführt werden. Nicht zuletzt soll die breite Anwendbarkeit des Verfahrens hervorgehoben werden.

Verwendet man N',N'-DimethyI-N-(2-methyl-phenyl)-triazen und wasserfreie Flußsäure als Ausgangsstoffe, so kann der Reaktionsverlauf durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden:

CH, CH,

<f>— N---N-N(CH.,), + H · HF ♦ \/~ F + HN(CH.,), (HF)₁₁,

— N, \=/

Die verfahrensgemäß einzusetzenden Ausgangsstoffe sind durch die Formel (II) allgemein eindeutig definiert. Vorzugsweise steht darin jedoch

R für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 6, insbesondere I bis 3 Kohlenstoffatomen, geradkettiges oder verzweigtes Alkoxy mit 1 bis 4, insbesondere 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Fluor, Chlor, Brom, Amino, Acetamido, Propionainido, Butyramido, Carboxy, Benzyloxy oder Phenyloxy, wobei der Phenylrest vorzugsweise ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden substituiert sein kann durch Fluor, Chlor, Trifluormethyl und/oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl oder Äthyl,

R¹ für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl oder Äthyl, oder Chlor und

η für zwei bis vier.

Die als Ausgangsstoffe zu verwendenden N-Aryl-Ν',Ν'-dialkyI-triazene können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden, indem man aromatische Amine ζ. B. mit Natriumnitrit diazotiert und die entstehenden Aryldiazoniumsalze mit Dialkylaminen in wäßriger Lösung umsetzt.

Als Beispiel seien im einzelnen genannt:

N-p-Methoxy-, 4-Methoxy-, 3-Äthoxy-, 4-Athoxy-, 3-Methyl-, 4-Methyl-, 3-Äthyl-, 4-Äthyl-, 4-Acetylamido-, 4-Propionamido-, 4-Butyramido-, 2-Carboxy-, 3-Carboxy-, 4-Carboxy-, 2-Chlor-, 2-Brom-, 2-Fluor-, 2-Amino-, 3-Nitro-, 4-Nitro-, 4-Chlor-2-methyl-,4-Chlor-2-äthyl-, 4-Brom-2-methyl-,4-Brom-2-äthyl-, 2,4-Dimethyl-, 2,4-Diäthyl-, 2,6-Dimethyl-, 2,6-Diäthyl-, 2,6-Dichlor-, 2,6-Dibrom-, 2-Fluor-6-methyl- oder 3-Benzyloxyphenyl]-, ferner N-[3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethylphenoxy)-

phenyl]-,

N-[4-(3-Methylphenoxy)-phenyl]-bzw. N-[3-(2,6-Dichlor-4-trifluormethy!phenoxy)-

6-methyl-phenyl]-N',N'-dimethyl-triazen.

Die weiterhin als Ausgangsmaterial zu verwendende

wasserfreie Flußsäure ist ein technisches Produkt mit einer Reinheit von über 93%.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ohne oder unter Mitverwendung geeigneter Lösungs- oder Verdünnungsmittel durchführbar. Hierzu gehören vor allem Pyridin und Dimethylsulfoxid.

Bevorzugt wird jedoch ohne Verwendung eines Lösungs- oder Verdünnungsmittels gearbeitet

Die aus den erfindungsgemäß verwendbaren N-Aryl-N'N'-dialkyl-triazenen bei der Umsetzung mit wasserfreier Flußsäure entstehenden Diazoniumfluoride werden zu den Fluorverbindungen der Formel (I) gespalten. Diese Spaltung erfolgt zwischen -20 und +150° C, bevorzugt zwischen —10 und +110°C. Besonders vorteilhaft jedoch zwischen 0° und 80⁰C.

Wird über dem Siedepunkt von Fluorwasserstoff (ca. 20⁰C) gearbeitet, wird die Reaktion unter dem Eigendruck des Fluorwasserstoffes, d. h. bei erhöhtem Druck und ohne Lösungsmittel durchgeführt. Diese Reaktionsbedingungen sind am vorteilhaftesten.

Es ist jedoch auch möglich, unter Normaldruck und in Anwesenheit eines Lösungs- und Verdünnungsmittels zu arbeiten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Triazenkomponente und die wasserfreie Flußsäure bei -10 bis 0⁰C gemischt, und zwar, indem man einen 10 — 20fachen molaren Überschuß an wasserfreier Flußsäure vorlegt und die Triazenkomponente unter Kühlung einträgt. Die Umsetzung erfolgt nun, indem man das Gemisch auf die Reaktionstemperatur in einem Autoklav aufheizt oder indem das Gemisch durch eine auf Reaktionstemperatur vorgeheizte Reaktionszone geführt wird.

Die anschließende Aufarbeitung erfolgt bei allen Varianten durch Abdestillieren der überschüssigen Flußsäure und Destillation des Reaktionsgemisches. Zur Abtrennung von Dialkylammoniumfluorid kann das Destillat auch mit Wasser gewaschen werden, oder das Reaktionsgemisch wird in Wasser gegeben, die wäßrige Phase mit einem organischen Lösungsmittel, z. B. Methylenchlorid, ausgeschüttelt und die organische Phase wie üblich durch Waschen, Trocknen und Destillation aufgearbeitet.

Die Verfahrensprodukte stellen meist farblose bis schwachgelbgefärbte Flüssigkeiten dar, die durch ihren Brechungsindex, ihren Siedepunkt oder gaschromatographisch identifiziert und charakterisiert werden können.

Wie vorstehend bereits erwähnt, dienen die verfahrensgemäß herstellbaren aromatischen Fluorverbindungen z. B. als Zwischenprodukte für Synthesen von Insektiziden Wirkstoffen und/oder Pharrnazeutika. Die folgenden Beispiele erläutern das erfiiidungsgemäße Verfahren näher.

Herstellungsbeispiele

Beispiel 1

N = N-N(CH,)₂

In einen 2-1-Rührautoklav werden 300 ml wasserfreie Flußsäure vorgelegt und bei -5bisO°C 140g(0,37 Mol) der unter a) hergestellten Verbindung zugegeben. Der Autoklav wird verschlossen, 3 bar Stickstoff werden aufgedrückt, und es wird langsam erhitzt.

Zeit	Temperatur	Druck-Diagramm
(Min.)	CC)	(bar)
0	24	3
28	50	3,75
35	78	5,5 entspannt auf 5,2
36	78	5.9 entspannt auf 5,2
37	78	5,7 entspannt auf 5,2
39	80	5,7 entspannt auf 5,2
54	80	5,35
79	80	5,35

Anschließend wird abgekühlt, entspannt und die Mischung in eine Destillationsapparatur aus Edelstahl überführt. Der Überschuß Flußsäure wird bis zu einer Badtemperatur von 100⁰C abdestilliert (248 g), dann wird im Vakuum destilliert. Einheitlicher Übergang eines farblosen, zweiphasigen Destillats bei 132-135° C/0,004 bis 0,0067 bar <120g), Rückstand 18,5 g. Das Destillat wird in Methylenchlorid aufgenommen, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt (101 g). Im Vakuum wird fraktioniert destilliert und man erhält 95 g (80% der Theorie) an laut Gaschromatogramm 99,6%igem 2,6-Dichlor-4-trifluormethyl-3'-fluor-diphenyläther mit dem Siedepunkt 109-11 rC/1,067-10-'· bar.

107 g (03 Mol

diphenyläther-hydrochlorid werden in 400 ml Wasser gelöst und mit 30 ml konzentrierter Salzsäure versetzt. Hierzu tropft man unter Kühlen bei 0°C eine Lösung von 20,7 g (03 MoI) Natriumnitrit in 100 ml Wasser. Es wird eine Stunde nachgerührt. Anschließend läßt man unter Kühlen bei 0⁰C diese Lösung zu einer Mischung aus 39,2 g (035 Mol) 40%iger Dimethyiaminlösung, 60 g Soda, 210 ml Wasser und 300 mi Chloroform allmählich zulaufen. Es wird mindestens 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend werden die Phasen getrennt, die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Es verbleiben 99 g (88% der Theorie) N-[3-(2,6-

Dichlor-4-trifluormethylphenoxy)-phenyl]-Ν',Ν'-dimethyl-triazen in Form gelbbrauner Kristalle mit dem Schmelzpunkt von 123°C.

Zu 200 ml 100°/oiger Flußsäure werden bei -5 bis 0⁰C 126 g N-[4-(3-FIuorphenoxy)-2-methylphenyt]-Ν',Ν'-dimethyl-triazen getropft, und anschließend wird die Reaktionsmischung im Autoklav auf 100°C erhitzt.

Es wird 1 Stunde bei 100⁰C belassen, wobei ein Druckanstieg auf 12,06 bar eintritt. Nach dem Abkühlen werden die 154 g des dunkelgefärbten, zweiphasigen Rückstandes in Methylenchlorid aufgenommen und die organische Phase mit Wasser gewaschen, getrocknet

2> und eingeengt Die 96g Substanz werden im Vakuum destilliert und so 75 g (74% der Theorie) an 3-Fluor-4'-fluor-3'-methyldiphenyläther mit dem Siedepunkt von 114°C/3,310-⁴ bar erhalten.

,„ Beispiel 3

400 ml (20 Mol) wasserfreie Flußsäure werden in einem 3-1-Autoklav auf ca. -30⁰C gekühlt, dann gibt man unter weiterer Kühlung 485 g (1,9 Mol) N-[4-(3-Methyl-phenoxy)-phenyl]-N',N'-dimethyl-triazep im Verlaufe von 30 Minuten unter Rühren hinzu. Anschließend wird langsam bei geschlossenem Autoklav auf ca. 100° C erhitzt.

Zeit	Temperatur	Druck-
		Diagramm
(Min.)	( C)	(bar)
0	20	0
30	45	0
60	55	0
90	75	0
120	90	5
150	100	12
180	100	25
210	100	29
240	100	31
270	100	34

Es wird abgekühlt (20⁰C, 19 bar), die Mischung wird auf ca. 5 kg Eis gegeben und mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridextrakte werden getrocknet und eingeengt. Es verbleiben 362 g eines b^r> dunklen Öls, das fraktioniert destilliert wird. Man erhält 260 g (68% der Theorie) an 4-FIuor-3'-methyl-diphenyläther mit dem Siedepunkt von 94-97^oC/1,86-10-< bar und 43 g eines schwarzen, harzartigen Rückstandes.

7 8

Analog einem der vorgenannten Beispiele können die folgenden Verbindungen hergeslclll werden:

Bei spiel Nr.	Triazene der Formel R-N=N-N(CHj)2 R	Arylfluorid (Endprodukt)	C /	f.-	Rcaklions- lcmperalur. "C: Siedepunkt, T	Ausbeul (% der Theorie]
4			H3C^y-	H,	50—60; 112	68
	^yCHi	H3C	-Γ
5	H'cYI>-			45 -50; 143—144	70
	H3C

7 Cl

H₃CO

ei-/ Vf

H₃Co -< Vf

H₃CO

F₃C

CI

Cl

85 95; 114-115 59

80—85; 47

100; 155

25-30; 153-154 54

25—30; 117-119/ 88 6 ■ 10"⁴bar

—OH

NO₂

CH₃

NO,

CO-OH	/CH- .—<	70—80; 114	64
-F	°-Y>F	80—90; 82—83/ 2-10"2bar	60
80—100; 83—84/ 1,3 · 10"* bar	65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung aromatischer Fluorverbindungen der allgemeinen Formel (I)

in welcher

R für Alkyl, Alkoxy, Halogen, Nitro, Amino, Acylamido, Carboxy, Benzyloxy oder Aryloxy, wobei der Benzyl- bzw. Arylrest gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Alkyl, Alkoxy, Halogen und/oder Halogenalkyl substituiert sein kann,

R¹ für Alkyl und/oder Halogen und

π für Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 stehen,