DE4022247A1 - Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischen - Google Patents
Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischenInfo
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- C07D239/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings
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- C07D239/28—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, directly attached to ring carbon atoms
- C07D239/32—One oxygen, sulfur or nitrogen atom
- C07D239/38—One sulfur atom
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur extraktiven
Abtrennung von speziellen substituierten Phenylpyrimidinen
aus einem Reaktionsgemisch, das bei der Synthese dieser
Phenylpyrimidine entsteht. Die Abtrennung erfolgt durch
einen Gegenstromverteilungsprozeß des Gemisches in einem
Verteilungsbett aus zwei nicht miteinander mischbaren
Phasen.
Das Strukturelement der 5-Phenylpyrimidine hat in jüngerer
Zeit große Bedeutung bei der Entwicklung neuer Komponenten
für flüssigkristalline Mischungen erhalten (siehe z. B.
EP-A 02 95 370, EP-A 02 48 335). In EP-A 02 95 370 werden
insbesondere 2-Alkylthio-5-phenylpyrimidine der
nachstehenden allgemeinen Formel (I) als Komponenten
ferroelektrischer Flüssigkristallmischungen beschrieben,
wobei
R¹ H oder ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen
X ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung und
R² ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten.
R¹ H oder ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen
X ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung und
R² ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten.
2-Alkylthio-5-[4-hydroxyphenyl]-pyrimidine der allgemeinen
Formel (Ib) sind strategische Vorstufen für die Synthese
weiterer wichtiger Komponenten ferroelektrischer
Flüssigkristallsysteme (siehe z. B. Jap. J. App. Phys., Vol. 27,
No. 12, 1988, pp. L2241-L2244).
wobei R² die obengenannte Bedeutung hat.
Aufgrund der zunehmenden Bedeutung von
Flüssigkristallsystemen im Zusammenhang mit
elektrooptischen Schalt- und Anzeigevorrichtungen (siehe
z. B. EP-A 00 32 362) ist man daran interessiert, geeignete
Komponenten von Flüssigkristallmischungen nicht nur in
kleinem Maßstab (Gramm-Mengen) gewinnen zu können, sondern
auch Verfahren zu entwickeln, die eine Bereitstellung von
größeren Mengen reiner Komponenten ermöglichen.
Bei der Darstellung der Phenylpyrimidine der Formel (I)
aus 1-Dimethylamino-3-dimethylimonio-2-[4-subst. phenyl]-
propen-(1)-verbindungen und S-Alkyl-isothioharnstoff-
hydrobromiden fallen insbesondere die Phenylpyrimidine (Ib)
mit freier OH-Gruppe (siehe Schema 1, analog Z. Chem. 17,
293 (1977)) am Phenylring in Form zäh-viskoser, plastischer
Reaktionsgemische an.
Schema 1
Neben dem gewünschen Produkt (I) enthalten diese
Reaktionsgemische noch eine Reihe von Nebenprodukten
unbekannter Struktur, die nicht mit vertretbarem Aufwand
durch klassische technische Reinigungsmethoden wie
Kristallisation oder Destillation von (I) abgetrennt werden
können, zumal die thermische Stabilität der Produkte (I)
begrenzt ist.
Zur Weiterverarbeitung zu Komponenten ferroelektrischer
Flüssigkristallmischungen müssen insbesondere die Produkte
(Ib) in hoher Reinheit vorliegen, da Verunreinigungen
Folgereaktionen, wie beispielsweise die Oxidation zum
Sulfon, auslösen können. Für den Einsatz in
Flüssigkristallmischungen müssen die Produkte (I) bzw. die
daraus hergestellten Komponenten von hoher Reinheit sein,
da Verunreinigungen jeglicher Art die Funktionsweise der
Flüssigkristallmischungen in elektrooptischen Schalt- und
Anzeigevorrichtungen beeinträchtigen können.
Es ist bekannt, daß die Nebenprodukte bei der Herstellung
der Phenylpyrimidine mit Hilfe der Säulenchromatographie
mit Dichlormethan als Laufmittel vom gewünschten Produkt
(I) abgetrennt werden können. Hierbei handelt es sich um
ein diskontinuierliches und umständliches Laborverfahren,
das für den Einsatz im technischen Maßstab ungeeignet ist.
Der Einsatz von ökologisch bedenklichen Laufmitteln wie z. B.
Dichlormethan ist ein weiterer Nachteil des bekannten
Verfahrens.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, das
zur kontinuierlichen und schonenden Abtrennung der
Nebenprodukte der Synthese der Verbindungen (I) geeignet
ist und auch im größeren (technischen) Maßstab durchgeführt
werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur speziellen
extraktiven Abtrennung der Nebenprodukte der Synthese der
Phenylpyrimidine (I), bei dem das Reaktionsgemisch aus der
Synthese von (I) in ein mehrstufiges
Extraktor-Verteilungsbett aus zwei nicht mischbaren
organischen Phasen eingespeist wird.
Es wurden spezifische Lösemittelkombinationen gefunden, bei
denen das eine Lösemittel als spezifische Aufnehmerphase
für die Produkte (I) fungiert und die andere Phase
bevorzugt die Nebenkomponenten der Synthese aufnimmt.
Durch die mehrstufige Gegenstromarbeitsweise insbesondere
nach Art der VanDÿck-Verteilung (siehe Houben-Weyl,
Thieme-Verlag Stuttgart, 4. Auflage 1958, Bd. I, 1,
S. 249-255 (O. Jüberman)) gelingt es, an einem Ende des
Verteilungsbetts eine organische Phase zu gewinnen, die
praktisch nur noch das Phenylpyrimidin (I) enthält, während
am anderen Ende eine organische Phase abläuft, die
hochangereichert die Nebenprodukte enthält.
Als Phasen sind prinzipiell zahlreiche Kombinationen von
miteinander nicht mischbaren Lösungsmitteln geeignet.
Als Aufnehmerphase für die Phenylpyrimidine (I) dient
bevorzugt Ethylacetat, als Aufnehmerphase für die
Nebenprodukte wird bevorzugt Ethylenglykol eingesetzt. Das
Mengenverhältnis Ethylacetat/Ethylenglykol liegt
vorzugsweise im Bereich von 5/1 bis 1/5, besonders
bevorzugt von 5/1 bis 1/1, insbesondere von 3/1
bis 2/1.
Andere zur Abtrennung von (I) aus der Reaktionsmischung
besonders geeignete, nicht mischbare organische
Lösemittelpaare sind n-Heptan/Methanol,
Dichlormethan/Ethylenglykol, Dichlormethan/Glycerin,
Xylol/Ethylenglykol, Methylisobutylketon/1,3-Propandiol,
Acetophenon/Ethylenglykol, Formamid/Acetophenon,
Toluol/1,3-Propandiol, wobei sich das gewünschte
Phenylpyrimidin (I) überraschender Weise bevorzugt in der
jeweils erstgenannten Phasen verteilt, während die
Nebenkomponenten sich vorzugsweise in der jeweils anderen
Phase anreichern.
Als 2-Alkylthio-5-phenylpyrimidine werden beim
erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Verbindungen der
allgemeinen Formel (I) eingesetzt, bei denen R¹ H oder ein
Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen, X ein Sauerstoffatom und R²
ein Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen bedeuten. Besonders
bevorzugt werden Phenylpyrimidine der Formel (Ib) mit
freier OH-Gruppe am Phenylring eingesetzt, wie z. B.
2-Octylthio-5-(4-hydroxyphenyl)pyrimidin oder
2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin. Prinzipiell ist
das Verfahren zur Reinigung aller Verbindungen der Formel
(I) geeignet, unabhängig davon, ob die OH-Gruppe am
Phenylring veräthert vorliegt oder nicht, oder ob der
Phenylring nur durch einen Alkylrest substituiert ist.
Falls das Reaktionsgemisch aus der Synthese der
Verbindungen (I) bei Raumtemperatur nicht flüssig ist
kann es in einer der beiden organischen Phasen zu einer
pumpfähigen Maische angeteigt werden. Diese Mischung kann
dann kontinuierlich oder schubweise in das Verteilungsbett
eingespeist werden.
In der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das
Reaktionsgemisch in Ethylenglykol 50 gew.-%ig angeteigt und
in der Mitte des Extraktionsapparats in das Verteilungsbett
aus Ethylacetat und Ethylenglykol gepumpt.
Die am einen Ende des Extraktionsapparats eingespeiste
Ethylenglykolmenge wird entsprechend verringert. Das
Reaktionsgemisch wird mehrstufig im Gegenstrom zwischen
Ethylacetat und Ethylenglykol verteilt.
Aus der an einem Ende der Extraktionsapparatur ablaufenden
Lösungsmittelphase kann das Produkt (bzw. die
Nebenprodukte) durch Extraktion oder destillativ abgetrennt
werden. Beispielsweise wird aus der Ethylacetat-Phase, die
das gewünschte Phenylpyrimidin (I) enthält, das Lösemittel
destillativ abgetrennt und in die Extraktion zurückführt.
Der verbleibende, zumeist flüssige, Rückstand stellt die
Verbindung (I), vermischt mit Ethylenglykol, dar. Das
Ethylenglykol stammt aus der Restlöslichkeit in der
Ethylacetat Phase. Dieses Ethylenglykol wird durch Zugabe
von Wasser, in dem es sich löst, entfernt. Das daraufhin
spontan kristallisierende Produkt (I) kann zur
Feinreinigung beispielsweise aus Ethylacetat
umkristallisiert werden.
Die am anderen Ende des Verteilungsbetts zusammen mit den
Nebenkomponenten ablaufende Ethylenglykolphase kann
destillativ aufgearbeitet werden, wobei das Ethylenglykol
in die Extraktion zurückgeführt werden kann.
Die extraktive Trennung der Verbindung der allgemeinen
Formel (I) von den Nebenprodukten der Synthese erfolgt am
wirtschaftlichsten durch mehrstufige kontinuierliche oder
schubweise kontinuierliche Gegenstromverteilung z. B. nach
VanDÿck (siehe oben). Als Apparate zur Durchführung der
Extraktion sind alle gängigen Extraktionsapparate geeignet
(z. B. Kolonnen, Mischabsetzer, Graesser-Extraktor,
Zentrifugalextraktor). Die Temperatur bei der Extraktion
sollte aus Gründen der begrenzten thermischen Stabilität
der Verbindungen (schonende Verfahrensweise) vorzugsweise
zwischen 10°C und 30°C liegen, insbesondere bei
Raumtemperatur. Sie kann aber prinzipiell auch zwischen dem
Schmelzpunkt der Reaktionsmischung und dem kritischen Punkt
(Verschwinden der Mischungslücke) des zur Trennung
verwendeten Lösemittelsystems liegen. Weitere Vorteile des
beschriebenen schonenden Extraktions-Verfahrens liegen
darin, daß der Reinheitsgrad der getrennten Komponenten
über die Stufenzahl der Gegenstromverteilung und die
Mengenverhältnisse nahezu beliebig hoch gewählt werden
kann.
Die bevorzugten Bedingungen zur Extraktion der
Phenylpyrimidine (I) durch eine der beiden Lösemittelphasen
werden durch den Verteilungskoeffizienten bestimmt. Dieser
ist definiert als das Verhältnis der Konzentration von (I)
in der bevorzugten Phase zur Konzentration von (I) in der
weniger bevorzugten Phase.
Das Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher
erläutert.
Es werden Mischungen von Ethylacetat und Ethylenglykol bei
verschiedenen Volumenverhältnissen, aber gleichem
Gesamtvolumen von zusammen 100 ml jeweils mit 10 g
Reaktionsmischung aus der Herstellung von 2-Octylthio-5-(4-
hydroxyphenyl)-pyrimidin versetzt. Durch intensives
Vermischen bei Raumtemperatur werden die drei Komponenten
miteinander ins Gleichgewicht gesetzt. Danach läßt man die
Phasen absitzen, trennt sie und bestimmt die
Konzentration an 2-Octylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin
in beiden Phasen. Durch Division beider Werte erhielt man
die Verteilungskoeffizienten (KD), die in nachstehender
Tabelle aufgeführt sind und die die bevorzugte Verteilung
des 2-Octylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidins in
Ethylacetat aufzeigen.
Eine Reaktionsmischung bestehend aus 63 Gew.-% an
Reaktions-Nebenkomponenten wurde beim
Phasenmengenverhältnis Ethylacetat : Ethylenglykol :
Reaktionsmischung=1,69 : 1,0 : 0,18 durch dreistufige
schubweise Gegenstromverteilung im Laborschüttelzylinder in
eine Ethylacetat-Phase mit 9,9 Gew.-% 2-Hexylthio-5-(4-
hydroxyphenyl)-pyrimidin und eine Ethylenglykol-Phase mit
nur noch 0,16 Gew.-% 2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-
pyrimidin aufgespalten. Die Reaktionsmischung wurde in die
zweite Stufe des Verteilungsbetts eingespeist. Die
ablaufende Ethylacetat-Phase enthielt praktisch keine
Nebenkomponenten mehr. Die Ausbeute an 2-Hexylthio-5-(4-
hydroxyphenyl)-pyrimidin betrug 99% nach Adestillieren
des Ethylacetats und Entfernen des restlichen
Ethylenglykols durch Aufgabe von Wasser zum Stumpf der
Destillation. Das Phenylpyrimidin weist einen hohen
Reinheitsgrad auf.
Eine Reaktionsmischung aus 63 Gew.-%
2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin und 37 Gew.-%
nicht definierter Nebenkomponenten wurde beim
Phasenmengenverhältnis Ethylacetat : Ethylenglykol :
Reaktionsmischung=2,48 : 1,0 : 0,17 und Einspeisung der
Reaktionsmischung in die zweite Stufe des Verteilungsbetts
durch dreistufige schubweise Gegenstromverteilung im
Laborschüttelzylinder in eine Ethylacetat-Phase mit
4,7 Gew.-% 2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin und
eine Ethylenglykol-Phase mit nur noch 0,51 Gew.-%
2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin aufgespalten. Die
Ethylacetat-Phase enthielt praktisch keine Nebenkomponenten
mehr. Die Ausbeute an 2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-
pyrimidin betrug 94% nach Abdestillieren des Ethylacetats
und Entfernen des restlichen Ethylenglykols durch Aufgabe
von Wasser zum Sumpf der Destillation.
Eine Reaktionsmischung aus 63 Gew.-%
2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin und 37 Gew.-%
nicht definierter Nebenkomponenten wurde beim
Phasenmengenverhältnis Ethylacetat : Ethylenglykol :
Reaktionsmischung=2,28 : 1,0 : 0,33 durch fünfstufige
kontinuierliche Gegenstromverteilung im Labormischabsetzer
in eine Ethylacetat-Phase mit 11,8 Gew.-% 2-Hexylthio-5-(4-
hydroxyphenyl)-pyrimidin und eine Ethylenglykol-Phase mit
noch 1,0 Gew.-% 2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin
aufgespalten. Die Ethylacetat-Phase enthielt praktisch
keine Nebenkomponenten mehr. Die Ausbeute an
2-Hexylthio-5-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin betrug 96% nach
Abdestillieren des Ethylacetats und Entfernen des
restlichen Ethylenglykols durch Aufgabe von Wasser zum
Sumpf der Destillation.
Die Überprüfung der Reinheit erfolgte nach gängigen
Methoden (z. B. Spektroskopisch).
Claims (11)
1. Verfahren zur extraktiven Abtrennung von 2-Alkylthio-
5-phenylpyrimidinen der allgemeinen Formel (I)
wobei
R¹ H oder ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen,
X ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung und
R² ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten,
durch mehrstufige Extraktion mit einem Lösemittelpaar aus zwei nicht mischbaren organischen Phasen
R¹ H oder ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen,
X ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung und
R² ein Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten,
durch mehrstufige Extraktion mit einem Lösemittelpaar aus zwei nicht mischbaren organischen Phasen
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man es auf Verbindungen der Formel (I) anwendet, wobei
R¹ H oder ein Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen,
X ein Sauerstoffatom und
R² ein Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen bedeuten,
R¹ H oder ein Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen,
X ein Sauerstoffatom und
R² ein Alkyl mit 2 bis 10 C-Atomen bedeuten,
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Mengenverhältnis der beiden nicht mischbaren Phasen
von 1 : 5 bis 5 : 1 wählt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Mengenverhältnis der beiden nicht mischbaren Phasen
von 1 : 5 bis 5 : 1 wählt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Lösemittel Ethylacetat und Ethylenglykol verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man Lösemittel Ethylacetat und Ethylenglykol verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Lösemittelkombination bevorzugt
Ethylacetat/Ethylenglykol im Mengenverhältnis 3/1 bis 2/1
einsetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das als Ausgangsmaterial dienende Reaktionsgemisch in
Mischung mit einem der beiden Lösemittel in das
Verteilungsbett eingespeist wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Extraktion bei einer Temperatur von 10 bis 30°C
vorgenommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufarbeitung der das Verteilungsbett verlassenden
Phasen destillativ oder extraktiv erfolgen und die
regenerierten Lösemittel in den Extraktionsprozeß
zurückgeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in Formel (I) R¹ ein H-Atom und X ein O-Atom bedeuten, und
als Lösemittel Ethylacetat und Ethylenglykol Verwendung
finden.
Priority Applications (6)
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| DE19904022247 DE4022247A1 (de) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischen |
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| EP19910912021 EP0538292A1 (de) | 1990-07-12 | 1991-06-27 | Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischen |
| PCT/EP1991/001207 WO1992000969A1 (de) | 1990-07-12 | 1991-06-27 | Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischen |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904022247 DE4022247A1 (de) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Verfahren zur extraktiven abtrennung von 2-alkylthio-5-phenylpyrimidinen aus ihren reaktionsgemischen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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