DE60106073T2

DE60106073T2 - Herstellung von 4-methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol

Info

Publication number: DE60106073T2
Application number: DE60106073T
Authority: DE
Inventors: Raymond Vincent Heavon Grangemouth JONES; Stephen Martin Brown
Original assignee: Syngenta Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2004512320A; JP3984913B2; KR20030044032A; EP1332125B1; GB0026348D0; US20040063993A1; WO2002034707A1; CN1494525A; BR0114931B1; IL155200A0; HUP0301158A2; ATE277885T1; BR0114931A; US6894195B2; HUP0301158A3; HU228240B1; TWI229065B; DE60106073D1; CN1213992C; EP1332125A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polyfluorierten Benzylalkoholen, die bei der Synthese von Pyrethroidpestiziden verwendbar sind, sowie bei diesem Verfahren verwendbare Zwischenprodukte.
Ester der cis-3-(Haloalkenyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure mit 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol, insbesondere Tefluthrin-[2,3,5,6-tetrafluor-4-methylbenzyl-cis-3-((Z)-2-chlor-3,3,3-trifluorprop-1-enyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carboxylat] sind wichtige insektizide und akarizide Produkte. Es ist somit erwünscht, ein industriell annehmbares und effizientes Verfahren zur Herstellung der nötigen Zwischenprodukte wie 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol zu besitzen.
Bekannte Verfahren zur Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol werden in DE-3714602, GB-2155464 und EP-31199 beschrieben, jedoch umfassen die Verfahren die Reduktion der Ausgangs-Benzoesäuren oder -Säurehalogenide unter Verwendung von kostspieligen Reagenzien wie Bromwasserstoffen oder di Lithiierung von Tetrafluorbenzol bei sehr geringer Temperatur mit anschließender Methylierung. Diese Methoden sind für die industrielle Anwendung nicht geeignet, da sie die Verwendung kostspieliger Reagenzien beinhalten oder spezialisierte Niedrigtemperatur-Bedingungen erfordern.
Die Anmelder fanden, dass diese Reaktionen vermieden werden können, indem man 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol aus 2,3,5,6-Tetrafluor-4-methylbenzonitril herstellt und haben eine praktische und effiziente Methode für die Durchführung des Verfahrens entwickelt.
Es wird daher ein Verfahren zur Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-Tetrafluorbenzylalkohol bereitgestellt, das umfasst:

a) die Hydrierung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorobenzonitril in 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin; und
b) die Umwandlung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin in 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol.

Das Hydrierungsverfahren der Stufe a) kann entsprechend irgendeinem der Verfahren in EP-99622 durchgeführt werden. Eine besonders geeignete Methode verwendet Wasserstoff und einen Metallkatalysator wie Palladium. Die Reaktion kann bei einer Temperatur von 0 °C bis etwa 60 °C und von Umgebungsdruck bis zu 10 bar Überdruck durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel für die Verwendung bei der Reaktion umfassen Alkohole, Carbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure oder Mischungen einer dieser Klassen mit Wasser. Ein bevorzugtes Lösungsmittel für die Reaktion ist Essigsäure oder wässrige Essigsäure. Das Molverhältnis von Essigsäure beträgt geeigneterweise 2-10:1, jedoch vorzugsweise 4-6:1.
Stufe b) erfolgt vorzugsweise durch Diazotierung und hydrolytische Zersetzung in situ des Diazoniumsalzes. Die Reaktion wird zweckmäßig unter Verwendung von wässrigem Natriumnitrit und Säure bei einer Temperatur von 0–100 °C, vorzugsweise 50–80 °C, durchgeführt. Die Säure für Stufe b) wird vorzugsweise bereitgestellt, indem man eine Lösung des Benzylaminacetatsalzes aus der Hydrierungsstufe in einer Carbonsäure wie Essigsäure, nach Entfernen des Hydrierungskatalysators, z.B. durch Filtration, weiterführt.
Die Konzentration des Amins in der Reaktion (vor dem Nitritzusatz) beträgt geeigneterweise 5–30 %, vorzugsweise 5–15 %. Das Molverhältnis von Nitrit zu Amin beträgt geeigneterweise 1-2:1, wobei jedoch 1:1 bevorzugt ist. Nach Beendigung der Diazotierungsreaktion kann das Produkt etwas Ester (z.B. Acetat)-Ester des gewünschten Benzylalkoholprodukts enthalten. Die Acetat-Ester-Struktur wird nachstehend gezeigt.
Es erwies sich als vorteilhaft, die Reaktionsmasse alkalisch zu machen und sie dann zur Hydrolyse des Esters in die gewünschte Alkoholverbindung zu erhitzen. Sobald sämtlicher Ester hydrolysiert ist, wird die Reaktionsmasse auf einen pH zwischen 7–10, vorzugsweise auf einen pH zwischen 9–10, vor der Extraktion des Produkts in ein Lösungsmittel zur Reinigung oder für die Verwendung bei den anschließenden Verfahren eingestellt.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol mit cis-Z-3-(2-Chlor-1,1,1-trifluor-2-propenyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonylchlorid
umgesetzt, um Tefluthrin zu ergeben.
Geeignete Bedingungen für die Durchführung der Reaktion werden zum Beispiel in EP-A-31199 beschrieben.
Die Verbindung 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin und dessen Salze sind neue Verbindungen und bilden als solche einen weiteren Aspekt der Erfindung.
Die folgenden Beispiele erläutern die Verfahren und die Verbindungen der Erfindung.
1H NMR wurde auf einem Bruker AS 200 (200 MHz 1H)-Spektrometer unter Verwendung von TMS als Vergleichsstandard durchgeführt. Die gaschromatographischen Analysen wurden mit einem Hewlett-Packard 5890 Series II erhalten. Die Hydrierungsreaktionen unter Druck erfolgten in einem 1 Liter-Autoklaven aus rostfreiem Stahl, der mit einem Gas-induzierenden Turbinenrührer von 1000 UpM versehen war. Wasserstoff wurde durch ein Tauchrohr über einen Buchi-Gas-Controller Typ 6002 zugeführt, Erhitzen und Kühlen wurden mit Hilfe eines Jelabo FP40-Bades kontrolliert. Ein Palladium-auf-Kohle Typ 58-Katalysator wurde über Johnson Matthey Ltd. erhalten.
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol
Stufe a. Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin
Eine Mischung von 30,0 g 4-Methyl-2,3,5,6-teturafluorbenzonitril (0,1556 Mol), 0,3 g Benetzungsmittel (Nopco 8050), 1,40 g Palladium-auf-Kohle Johnson Matthey Typ 58-Katalysator, 150 g Eisessig und 217 g Wasser wurden unter einem Wasserstoffdruck von 5 barg gerührt. Die Reaktionstemperatur ließ man von anfänglich 5 °C bis auf 30 °C im Verlauf von 3 Stunden ansteigen, wobei die Reaktion dann für weitere 2 Stunden fortgeführt wurde, zu welchem Zeitpunkt keine weitere Wasserstoffaufnahme mehr zu sehen war. Der Katalysator wurde durch Filtrieren entfernt und der feste Feststoff mit Methylenchlorid gewaschen. Eine Probe der wässrigen Filtrate wurde zur Trockne eingedampft und weiter unter Vakuum bei 40 °C getrocknet, um das Produkt 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylammoniumacetat als weißen Feststoff zu ergeben;
Schmelzpunkt 113–114 °C. NMR (200 MHz, D₂O): d 1,90 (3H, s), 2,17 (2H, m), 2,24 (3H, t, J=2,2 Hz).
Dieser Feststoff wurde hiernach als technischer Standard zur Bewertung der Stärke der verbliebenen Lösung verwendet. Die Lösung wurde als 3,84 %ig in Bezug auf 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin ermittelt. Dies ergab eine Gesamtausbeute, bezogen auf 583,1 g isolierte Filtrate von 73,8 %. Eine Probe des freien Amins wurde durch Basischmachen der Reaktionsmasse isoliert.
NMR (200 MHz, D₂O): d 2,08 (2H, m), 2,17 (3H, t, J=2,2 Hz, 3,86 (2H, s) GC-MS: M+ = 192.
Stufe b. Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol
400 g der obigen 3,84 % 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin-Lösung (0,0795 Mol) wurden zu einem ummantelten 1 Liter-Reaktionskolben zusammen mit 0,2 g Silikon-Antischaummittel gegeben. Zu dieser gerührten Lösung setzte man 28,6 g 36 Gew.-%ige wässrige Natriumnitritlösung (0,149 Mol) im Verlauf von 30 Minuten zu und erhöhte die Temperatur von 25 °C auf 70 °C während der Zugabe. Die Reaktion wurde dann für weitere 35 Minuten bei 70 °C gehalten. Die Reaktion wurde auf pH 11–12 durch Zusatz von 98 g 47 Gew.-%iger Natriumhydroxidlösung eingestellt und für 1 Stunde auf 90 °C erhitzt. Es erfolgt dann eine Abkühlung, um die Temperatur auf 60 °C zu bringen und der pH wurde auf 8 durch Zusatz von 9 g 37 %iger Chlorwasserstoffsäure eingestellt. Hiernach wurde die Reaktionsmischung auf 25 °C gekühlt und das 4-Methyl-2,3,5,6-Tetrafluorbenzylalkohol-Produkt in 150 ml Methylenchlorid extrahiert, wobei man dafür Sorge trug, dass das Reaktionsgefäß mit dem Lösungsmittel sorgfältig ausgewaschen wurde. Das Lösungsmittel wurde durch Verdampfen entfernt, um 17,1 g eines pink-weißen Feststoffs zu ergeben, der nach Analyse gegenüber einem bekannten Standard sich als 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol mit einer Stärke von 90,1 Gew.-% erwies (0,0794 Mol, 99,8 Ausbeute, 73,8 % insgesamt aus 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzonitril).
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzyl-cis-3-((Z)-2-chlor-3,3,3-trifluorprop-1-enyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carboxylat (Tefluthrin).
Cis-Z-3-(2-Chlor-1,1,1-trifluor-2-propenyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonylchlorid (257 g) wurde einem Reaktor zugeführt, der ausgestattet war mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Stickstoffeinlass unterhalb der Oberfläche und einem ummantelten Tropftrichter. Man wandte auf das Säurechlorid eine Stickstoffberieselung an und behielt sie während des gesamten anschließenden Verfahrens bei. Geschmolzener 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol (188,1 g) wurde dem Tropfrichter zugeführt. Die Temperatur in dem Trichter wurde bei 80 °C gehalten. Der Alkohol wurde der Säurechloridmi schung im Verlauf von 3 Stunden zugeführt. Die maximal zulässige Reaktionstemperatur während der Zugabe betrug 45 °C. Bei Beendigung der Zugabe wurde die Temperatur der Reaktionsmasse auf 95 °C erhöht und 2 Stunden beibehalten. GC-Analyse wurde angewandt, um zu bestimmen, ob eine vollständige Umwandlung des Säurechlorids stattgefunden hat und dass keine überschüssigen Reaktionskomponenten verblieben sind. Die Mischung wurde auf 60 °C gekühlt und die geschmolzene Reaktionsmasse entnommen, gewogen und analysiert. Die Reaktion lieferte 423,3 g geschmolzenes 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzyl-cis-3-((Z)-2-chlor-3,3,3-trifluorprop-1-enyl)-2,2-dimethylcyclopropancarboxylat; die Analyse gegenüber einem bekannten Standard zeigte, dass dieses Material 92,5 Gew.-%ig war, wobei eine Gesamtreaktionsausbeute von 96,5 % erhalten wurde.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol, umfassend: a) die Hydrierung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzonitril zu 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin; und b) die Umwandlung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin in 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin Stufe b) durchgeführt wird durch Diazotierung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin und anschließende hydrolytische Zersetzung in situ des entstandenen Diazoniumsalzes.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, welches die weitere Stufe der Umsetzung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol mit cis-Z3-(2-Chlor-1,1,1-trifluor-2-propenyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonylchlorid zur Bildung von Tefluthrin umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, worin sich an die Stufe der Umwandlung von 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin in 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol eine Hydrolysereaktion anschließt, um das Ester-Nebenprodukt in den gewünschten 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol umzuwandeln.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die Reaktionsmasse aus der Stufe a) der Hydrierung in eine Carbonsäure unmittelbar in die Diazotierungsstufe (Stufe b) nach Entfernen des Hydrierungskatalysators übergeleitet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, worin die 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol enthaltende Reaktionsmasse auf pH 7–10 eingestellt wird und der 4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylalkohol in ein Lösungsmittel extrahiert wird.
4-Methyl-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin und dessen Salze.