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Polyhalogenierte ot' , α'-Difluordialkyläther und Verfahren
zu
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ihrer Herstellung.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind symmetrische Halogenäther
der Formel R-CHF-O-CHF-R wobei R eine Gruppe der Formel CH3-nXn darstellt, worin
n = 1 - 3 bedeutet und X F, C1, Br, J, CF3, Perfluoralkyl-, Perfluoralkoxy-oder
Perfluorpolyalkylätherreste, die bis zu 9 C-Atome enthalten können darstellt, wobei,
falls n 7 1 ist, die Substituenten X gleich oder verschieden sein können, mit Ausnahme
der Verbindungen CHF2-CHF-O-CHF-CHF2 und CH2Cl-CHF-O-CHF-CH2Cl.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung
der Verbindungen der Formel I, das dadurch gekennzeichnet, ist,
daß
man einen Aldehyd der Formel R - OHO II worin R die zur Formel I genannten Bedeutungen
hat, mit einem Dialkylaminoschwefeltrifluorid der Formel R'R"N-SF3 III worin R'
und R" gleich oder verschieden sind und geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen
oder Cycloalkylgruppen mit bis zu 6 C-Atomen darstellen oder worin R' und R" zusammen
eine Alkylenkette mit 4 - 6 C-Atomen, die auch durch ein Sauerstoffatom unterbrochen
sein kann, umsetzt.
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Bevorzugt unter den Verbindungen der Formel II sind solche, bei denen
n = 2 oder 3 und/oder R nur eine Perfluoralkyl- oder Perfluoralkoxy- oder Perfluorpolyalkyläther-Gruppe
enthält. Besonders bevorzugt sind solche, für die X = F, Cl, Br ist.
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Es ist bekannt, daß Aldehyde durch Umsetzung mit Schwefeltetrafluorid
bei Temperaturen von 600 - 2000C, mit Dialkylaminoderivaten des Schwefeltetrafluorids
schon bei Raumtemperatur in geminale Difluorid übergeführt werden können (Organic
Reactions Vol. 21, 20, 1974 , J. Wiley and Sons; W.J. Middleton, J. Org.
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Chem. 40, (5), 574 (1975)). Beispielsweise bildet sich aus CCl3CHO
und SF4 bei 150"C unter Isomerisierung CC12F-CHFC1 in 62 %iger Ausbeute (P.B. Sargeant,
J. Org. Chem. 35, 678 (1970)) und aus H(CF2)4CHO mit SF4 bei 1000C H(CF2)4CHF2 in
55 %iger Ausbeute (W.R. Hasek et al., J. Am. Chem. Soc. 82, 543 (1960)).
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Andererseits wird aus Propionaldehyd durch Umsetzung mit (C2H5)2N-SF3
bei 250C das 1,1-Difluorpropan in 95 %iger Ausbeute erhalten (W. J. Middieton, J.
Org. Chem. 40, (5), 574 (1975)). Dialkylaminoschwefeltrifluoride zeigen schon unter
milderen Bedingungen das gleiche Reaktionsverhalten gegenüber Aldehyden wie Schwefeltetrafluorid.
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überraschend ist es daher, daß bei der Reaktion von halogensubstituierten
Aldehyden der Formel II mit Dialkylaminoschwefeltrifluoriden der Formel III die
Halogenäther der Formel I entstehen und nicht die Fluoralkane, die sich durch Substitution
des Aldehydsauerstoffs gegen 2 Fluoratome bilden sollten. Der Verlauf der erfindungsgemäßen
Reaktion ist umso unerwarteter, als bekannt ist, daß Äther als Nebenprodukte lediglich
bei der msetzung von niederen, nicht substituierten Alkoholen mit SF4 (Org. Reactions
Vol. 21, 20 (1974), J. Wiley and Sons) beobachtet werden. Auch bei der Umsetzung
von Säuren mit SF4 bei niedrigen Temperaturen ist eine Ätherbildung bei unsubstituierten
Säuren bevorzugt, bei perhalogenierten findet sie nicht statt (W. Dmowski et al.,
Roczniki Chemii 47, 1211 (1973)).
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Die als Ausgangsverbindungen für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten
Aldehyde der Formel II können nach Vorschriften der Literatur hergestellt werden.
Als Beispiele von Aldehyden, die unter die Formel II fallen, seien genannt: CH2ClCHO,
CH2BrCHO, CHF2CHO, CHCl2CHo, CHBr2CHO, CF3CHO, CF2ClCHO, CFCl2CHO, CCl3CHO, CFBr2CHO,
CF2BrCHO, CBr3CHO, CF3CF2CHO, H(CF2)4CHO, CF3(CF2)6CHO, C3F7-O-CF (CF3)CHO.
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Die Dialkylaminoschwefeltrifluoride der Formel III lassen sich in
bekannter Weise aus Dialkylamino-trimethylsilanen und Schwefeltetrafluorid synthetisieren
(W.J. Middleton, J. Org.
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Chem. 40, 5, 574 (1975)). So können beispielsweise für das erfindungsgemäße
Verfahren eingesetzt werden: Dimethyl-, Äthylmethyl-, Diäthyl- oder Diisopropyl-amino-
sowie Pyrrolidino-, Piperidino- und Morpholino-schwefeltri fluoride.
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Nach dem durch Schema (1) charakterisierbaren Verfahren gemäß der
Erfindung
setzen sich 2 Mol RCHO mit 1 Mol R'R"N-SF3 zu den Halogenäthern I um, wobei der
Aldehyd auch im überschuß, vorzugsweise bis zu
10 MolB der äquivalenten
Menge1 eingesetzt werden kann. Durch seine breite Anwendbarkeit und seine guten
Ausbeuten ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Halogenäther der
Formel I zwei speziellen Reaktionen überlegen, von denen die eine - Fluorierung
von Diäthyläther mit Cow3 (M. Brandwood et al., J. Fluorine Chem. 5, 521 (1975))
- zu einem Produktgemisch mit max. 27 % CHF2-CHF-O-CHF-CHF2 (Formel I : n = 2, X
= F) und die andere - Reaktion von Vinylacetat mit Hexachlormelamin in flüssigem
HF (L.S. Boguslavakaja et al., Zh. Org. Khim. 9 (2) 231) - neben anderen Verbindungen
zu max. 19 9 CH2Cl-CHF-O-CHF-CH2Cl (Formel I : n = 1, X = Cl) führt. Als vorteilhaft
gegenüber den angeführten Reaktionen gilt zweifellos, daß das erfindungsgemäße Verfahren
drucklos und schon in den üblichen Laborgeräten aus Glas durchgeführt werden kann.
Natürlich können auch alle gegen HF oder Fluor resistenten Materialien, wie Stahl,
Nickel oder Kupfer verwendet werden.
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Die Umsetzung gemäß Schema (1) verläuft in einem weiten Temperaturbereich;
im allgemeinen werden Temperaturen von -40" bis +100°C, bevorzugt im Bereich von
-200 bis +80O, insbesondere von 0° bis +500C angewendet.
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Die exotherme Reaktion, bei der zweckmäßig durch Rühren und Kühlen
für gute Wärmeabführung gesorgt wird, verläuft auch in Abwesenheit von Lösungsmitteln.
Um einen gleichmäßigen Umsatz zu erreichen, ist es jedoch von Vorteil, Lösungsmittel,
die selbst nicht mit den Reaktionskomponenten der Formeln II und III reagieren,
z.B. halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie CH2Cl2, CHC13, CC14, CFe13,
CF2Cl-CFCl2, oder aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol oder Äther wie Diäthyläther
und Glykoldimethyläther zuzusetzen. Dabei wird das Lösungsmittel zweckmäßig so nach
dem Siedepunkt gewählt, daß eine gute destillative Abtrennung von dem Reaktionsprodukt
erfolgen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise so durchgeführt
werden, daß ein Aldehyd der Formel II zusammen mit einem Lösungsmittel unter Ausschluß
von Feuchtigkeit vorgelegt und
das Dialkylaminoschwefeltrifluorid
der Formel III unter Rühren und Kühlen langsam zugegeben wird. Es kann aber auch
umgekehrt verfahren werden. Nach mehrstündigem Stehen bei Raumtemperatur wird nach
üblichen Methoden aufgearbeitet, z.B. wird das Reaktionsprodukt zur Zerstörung von
nicht abreagiertem Dialkylaminoschwefeltrifluorid (III) auf Eis gegossen, die organische
Phase abgetrennt, mit Wasser und Bicarbonatlösung gewaschen und über CaCl2 getrocknet.
Durch anschließende Destillation erhält man dann die Halogenäther der Formel I.
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Die Halogenäther der Formel I sind in Abhängigkeit von ihrem Molekulargewicht
niedrig siedende flüssige, ölige oder auch feste Substanzen. Sie sind farblos bis
schwach gelb gefärbt.
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Infolge der optischen Aktivität der beiden cL'-O-Atome entstehen sie
bei der erfindungsgemäßen Reaktion als Gemisch ihrer Diastereoisomeren, die sich
in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheiden und nach an sich
bekannten Verfahren, z.B. durch fraktionierte Destillation, Kristallisation, getrennt
oder angereichert werden können.
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Die Halogenäther der Formel I bzw. ihre Diastereoisomeren-Gemische
besitzen hirnaktive Eigenschaften, indem sie je nach Molekulargewicht inhaliert,
oral gegeben oder injiziert narkotisierend und sedierend wirken. Sie können daher
als Narkotika verwendet werden.
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Beispiel 1: CF3-CHF-O-CHF-CF3 In einem trockenen 250 ml Vierhalskolben
mit Magnetrührer, Tieftemperaturkühler, Thermometer und Einleitungsrohr werden 25
ml (0,2 Mol) zu (C2H5)2N-SF3 in 100 ml trockenem Toluol vorgelegt. Im Verlauf von
3 Stunden werden 42 g (0,43 Mol) Trifluoracetaldehyd eingeleitet. Dabei steigt die
Reaktionstemperatur von 250 auf 40°C an. Durch Rühren und Kühlen wird die Reaktionstemperatur
bei 400C gehalten. Nach weiteren 3 Stunden wird das Reaktionsprodukt auf Eis gegeben,
mit H2O und NaHCO3-Lösung gewaschen und über CaCl2 getrocknet. Die fraktionierte
Destillation über eine kurze Vigrew-Kolonne ergibt 22 g CF3-CHF-O-CHF-CF3 (50 %
d. Th.) mit einem Siedebereich von 36° - 53°C.
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MG: 218 ber.: C 21,9 %; H 0,9 ; F 69,5 % gef.: C 21,4 ; H 1,0 %; F
69,0 % Beispiel 2: CCl3-CHF-O-CHF-CCL3 Zu 29 g (0,2 Mol) CCl3CHO, die sich in einem
trockenen 100 ml Dreihalskolben befinden, werden unter Rühren 25 ml (0,2 Mol) (C2H5)2N-SF3
so zugetropft, daß die Temperatur nicht über 400C ansteigt. Anschließend wird das
Reaktionsprodukt noch 6 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen
wird das Produkt in CC14 aufgenommen und mit Eiswasser zersetzt. Nach dem Ausschütteln
der organischen Phase mit Wasser und Bicarbonatlösung sowie Trocknen über CaCl2
wird zunächst CC14 bei Normaldruck abdestilliert. Bei. 38° - 39°C/l mm werden dann
19 g CCl3-CHF-O-CHF-CCl3 erhalten (59 % d. Th.).
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MG: 317 ber.: C 15,2 ; H 0,6 ; F 12,0 ; Cl 67S5 % gef.: C 15,3 0;
H 0,6 %; F 12,0 %; C1 67,8 %
Beispiel 3: CBr3-CHF-O-CHF-CBr3 Wie
in Beispiel (2) werden zu 56 g (0,2 Mol) CBr3CHO bei Raumtemperatur 16 g (0s1 Mol)
(C2H5)2 N-SF% im Verlauf von 2 Stunden zugetropft. Anschließend wird das Produkt
noch 7 Stunden bis auf 4800 erhitzt, Nach Aufnehmen in CCl4, Ausschütteln mit Eiswasser
und Trocknen über CaCl2 wird CC14 unter vermindertem Druck abgezogen. Der dunkle
Rückstand wird fest; es bilden sich farblose Kristalle, die nach Reinigung einen
Schmelzpunkt von 123° - 125°C besitzen.
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MG: 584 ber.: C 8,2 %; H 0,34 ; F 6,5 %; Br 82,0 % gef.: C 8,6%; H
0,5%; F 6,2%; Br 81,9% Beispiel 4: CHCl2-CHF-O-CHF-CHCl2 In einem 250 ml Dreihalskolben
mit Thermometer, Tropftrichter mit Druckausgleich, Rückflüßkühler und Magnetrührer,
der zuvor unter N2 ausgeheizt worden ist, werden 31 g (0,275 Mol) CHCl2CHO in 100
ml trockenem CC14 vorgelegt. 17 ml (0,136 Mol) (C2H5)2N-SF3 werden bei -5° bis +1°C
langsam zugetropft. Die Reaktionslösung nimmt eine gelbliche Farbe an. Nach dem
Zutropfen läßt man das Produkt innerhalb von 2 Stunden auf Raumtemperatur kommen,
gießt es auf Eiswasser, behandelt es mit Wasser und Bicarbonatlösung und trocknet
es über CaCl2.
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Die fraktionierte Destillation ergibt 21 g CHCl2-CHF-O-CHF-CHCl2 (61,5%d
Th.) mit einem Siedebereich von 49° - 51°C/0,1 - 0,2 mm.
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MG: 248 ber: C 19,4%; H 1,6%; F 15,3%; Cl 57,2% gef: C 19,4%; H 1,6%;
F 14,8%; Cl 57,0%
Beispiel 5: CH2Cl-CHF-O-CHF-CH2Cl In einem trockenen
250 ml Vierhalskolben mit Magnetrührer, Tieftemperaturkühler, Thermometer, Tropftrichter
und Einleitungsrohr für trockenen Stickstoff werden 21 ml (0.168 Mol) (O2H5)2N-SF3
in 100 ml trockenem CC14 vorgelegt. Bei einer Temperatur von -200C werden 35 g (0.45
Mol) CH2Cl-CHO im Verlaufe von 2 Stunden in die Reaktionslösung eingetropft. Anschließend
wird das Reaktionsprodukt langsam auf 0°C erwärmt, wobei es sich nach Dunkelrot
verändert. Mit Eiswasser wird die Lösung zersetzt, anschließend mit H20 und Natriumbikarbonatlösung
gewaschen und über CaCl2 getrocknet. Nach Abziehen des Lösungsmittels werden durch
fraktionierte Destillation 11 g CH2Cl-CHF-O-CHF-CH2Cl mit einem Siedepunkt von 74
- 750C/21 mm erhalten (Lit.: L.S.
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Boguslavakaja et al. zh. Org. Khim. 9 (2) 231 (1973): 72 - 750C/ 20
mm).
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Ausbeute: 37 % d. Theorie