EP1994037A1 - Magnesiumorganisches synthesemittel - Google Patents
Magnesiumorganisches synthesemittelInfo
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- EP1994037A1 EP1994037A1 EP07712440A EP07712440A EP1994037A1 EP 1994037 A1 EP1994037 A1 EP 1994037A1 EP 07712440 A EP07712440 A EP 07712440A EP 07712440 A EP07712440 A EP 07712440A EP 1994037 A1 EP1994037 A1 EP 1994037A1
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F3/00—Compounds containing elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table
- C07F3/02—Magnesium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B37/00—Reactions without formation or introduction of functional groups containing hetero atoms, involving either the formation of a carbon-to-carbon bond between two carbon atoms not directly linked already or the disconnection of two directly linked carbon atoms
- C07B37/04—Substitution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B49/00—Grignard reactions
Definitions
- the invention relates to an organomagnesium synthesis agent, a process for the preparation of this synthesis agent and its use.
- An organomagnesium synthesis agent is used for the synthesis, in particular for organic synthesis.
- the present invention relates to organomagnesium compounds in highly concentrated solution.
- Organomagnesium compounds are known from the literature. Such compounds are synthesized, for example, by reacting mercury organyls with magnesium or by reacting aryl and alkyl halides with metallic magnesium. It is often necessary to use highly activated magnesium for synthesis, which is obtained, for example, by reduction of magnesium chloride by potassium (Ch Elschenbroich, A. Salzer, (1993), Organometallic Chemistry, 6.1 Alkaline earth metal organyls, 3rd edition, 1st corrected reprint, Teubner Economicsbücher Chemistry, Stuttgart).
- transition metal catalysts complexes of Cu, Fe, Ni, Pd and Pt salts
- other salts such as ZnCl 2 or ZnBr 2 are also frequently added in amounts up to stoichiometric (LS Hegedus, Organic Synthesis with Transition Metals, translated, processed and updated by H.-G. Schmalz and Andre Majdalani, (1995), VCH, Weinheim, page 81 ff):
- Organomagnesium compounds are also used in the synthesis of special boron compounds.
- boric acid esters such as trimethyl, triethyl or triisopropyl borate
- organomagnesium compounds alkyl or arylboranes, alkyl- or arylboronic acid esters or alkyl- or arylborinic acid esters are obtained.
- the two last-mentioned groups of substances form, after hydrolysis with water, alkyl- or arylboronic acids or alkyl- or arylborinic acids (R. Köster, Annalen der Chemie 1958, 618, 31, Synthesis and Use: DG Hall, (2005), Boronic Acids , Wiley-VCH Verlag, Weinheim).
- organomagnesium compounds in hydrocarbons, possibly with the addition of amines, or in solvents containing oxygen donors.
- a preferred laboratory-scale oxygen donor-containing solvent is diethyl ether. It is known from diethyl ether that organomagnesium compounds have a very high solubility therein and undesirable side reactions such as the coupling of aryl and alkyl halides with the organomagnesium compound (Wurtz coupling) occur only to a small extent (K. N Reifenel, (1973), Organomagnesium - A -
- organomagnesium compounds For the synthesis of organomagnesium compounds on an industrial scale, other oxygen donor-containing solvents such as, for example, tetrahydrofuran (THF), methyl tert-butyl ether (MTBE), diethoxymethane (DEM), dimethoxyethane (DME) or dioxane are initially suitable.
- THF tetrahydrofuran
- MTBE methyl tert-butyl ether
- DEM diethoxymethane
- DME dimethoxyethane
- dioxane dioxane
- the solubility of the organomagnesium compound can be partially increased in these solvents by admixing aromatic solvents such as benzene, toluene, xylenes, etc. (K. N Reifenel, (1973), Organomagnesium Compounds, in Eugen Müller, Houben Weyl, Volume 13 / 2a, fourth edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart).
- the object of the present invention is therefore to provide an organomagnesium synthesis agent which overcomes the disadvantages of the prior art.
- this synthesis agent should contain at least one organomagnesium compound in high concentration.
- the solvent used in the synthesis agent should have poor miscibility with water, and be used safely on an industrial scale.
- the preparation of the organomagnesium compound in this solvent should be possible, with no or only very minor side reactions during the production of organomagnesium compounds should occur.
- an organomagnesium synthesis agent containing in addition to at least one organomagnesium compound, a solvent containing at least one oxygen donor compound of the general formula 1 or consists of at least one oxygen donor compound of the general formula 1.
- the solvent according to the invention dissolves very well other organomagnesium compounds than propen-3-yl and benzyl compounds, that this inventive solvent is poorly miscible with water and enables safe use.
- DE-C-19808570 discloses that this shift in Schlenk equilibrium occurs.
- the solvent according to the invention is characterized by a high boiling point compared with diethyl ether. The risk of the formation of an explosive atmosphere is thus reduced on an industrial scale. For example, tetrahydro-2-methylfuran has a boiling point of 77-79X.
- the synthesis agent according to the invention is prepared by reacting at least one compound of the general formula R-X with magnesium in the solvent according to the invention of formula 2 or 3, thereby obtaining the desired organomagnesium compounds in the solvent according to the invention:
- R-MgX and R-Mg-R are organomagnesium compounds, where R-X, R-MgX and R-Mg-R are:
- R is selected from: functionalized and / or unfunctionalized branched and / or unbranched C 1 -C 20 -alkyl groups, C 1 -C 20 -haloalkyl groups with fluorine and / or chlorine as
- Halogen atom Ci-C 2 o-Alkoxy phenomenon, Ci-C 2 o-Halogenalk- oxy discipline with fluorine and / or chlorine as halogen atom, C 2 - C 2 o-Alkenyl phenomenon, C 2 -C 2 o-Alkinyl phenomenon, C 3 -C 8- C 1 -C 10 -alkyl groups and / or functionalized and / or unfunctionalized phenyl, phenoxy, aryl and / or hetaryl groups having 3 to 12 C atoms, which in turn may carry one or more of the abovementioned substituents R; and
- X is selected from: F and / or Cl and / or Br and / or I and / or triflate and / or tosylate, preferably from Cl and / or Br.
- R are: methyl, trimethylsilylmethyl, ethyl, ethenyl, ethynyl, trimethylsilylethynyl, dimethylthexylsilylethynyl, dimethylcyclohexylsilylethynyl, dimethyltertbutylsilylethynyl, triterbutylsilylethynyl, n-propyl, isopropyl, cyclopropyl, propyn-3-yl, n-butyl, cyclobutyl, 1-butene 4-yl, 1-but-4-yl, 2-buten-4-yl, crotyl, 2-butyn-4-yl, 2-butyl, iso-butyl, tert -
- Preferred compounds of the formula R-MgX according to the invention are methylmagnesium chloride, methylmagnesium bromide, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, ethynylmagnesium chloride, ethynylmagnesium bromide, vinylmagnesium chloride, vinylmagnesium bromide, n-propylmagnesium chloride, isopropylmagnesium chloride, cyclopropylmagnesium chloride, n-propylmagnesium bromide, isopropylmagnesium bromide, cyclopropylmagnesium bromide.
- substituents R 3 H, fluorine, chlorine, Ci-Ce- alkyl groups, Ci-Cs-haloalkyl groups with fluorine and / or chlorine as the halogen atom, Ci-C ⁇ -alkoxy groups, Ci-C ⁇ -haloalkoxy groups with fluorine and / or chlorine as the halogen atom, C 2 -C 6 -alkenyl groups, Cs-Ce-cyclolyl groups, trimethylsilyl, phenyl and / or phenoxy groups, which in turn may carry one or more of the abovementioned substituents R 3 ; where X is selected from: F and / or Cl and / or Br and / or I and / or triflate and / or tosylate.
- the solvent according to the invention is characterized by an excellent solubility, mostly over 20 wt .-%, sometimes up to about 30 wt .-%, in some cases to over 50 wt .-% of said organomagnesium compounds.
- the synthesis agent according to the invention contains at least one of the organomagnesium compounds according to the invention in a concentration of 20 to 80 wt .-%, preferably from 30 to 70 wt .-%, particularly preferably from 35 to 60 wt .-%.
- the synthesis agent according to the invention can be prepared by synthesizing the organomagnesium compounds R-MgX and R-Mg-R, in particular compounds of the formula R-MgCl or R-MgBr, in the solvents according to the invention.
- the solvent according to the invention may consist of at least one compound of the formula 1 or be present in a mixture with at least one aprotic solvent, the aprotic solvent (s) preferably being selected from benzene, toluene, m-xylene, p-xylene, Xylene, cyclohexane, methylcyclohexane.
- the total proportion of the aprotic solvent or of the aprotic solvents on the synthesis agent according to the invention is 0 to 60% by weight, preferably from 0.1 to 45% by weight, particularly preferably from 1 to 30% by weight, very particularly preferably from 5 to 20% by weight.
- the synthesis agent according to the invention may additionally comprise one or more dissolved inorganic salts, for example LiCl, LiBr, MgCl 2 , MgBr 2 , FeCb, CuCl, CuCl 2 , CuBr, CuBr 2 , ZnCl 2 or ZnBr 2 . or mixtures of at least two of these salts.
- one or more dissolved inorganic salts for example LiCl, LiBr, MgCl 2 , MgBr 2 , FeCb, CuCl, CuCl 2 , CuBr, CuBr 2 , ZnCl 2 or ZnBr 2 . or mixtures of at least two of these salts.
- the molar ratio of inorganic metal salt to the organomagnesium compounds according to the invention is 0.1 to 5, preferably 0.3 to 1.5.
- the synthesis agent according to the invention can be used in the reaction of organomagnesium compounds with an electrophile or an aryl or alkyl halide or triflate or tosylate or a boric acid ester, in particular trimethyl-, triethyl-, triisopropylborate.
- the synthesis agent according to the invention in a transition metal-catalyzed (Fe, Cu, Ni, Pd, or Pt complex with or without addition of zinc halides such as ZnCl 2 or ZnBr 2 ) cross-coupling reaction with an aryl or alkyl halide or triflate or tosylate be used.
- the synthesis agent according to the invention can be used for the reaction of organomagnesium compounds R-MgX or R-Mg-R in transmetalation reactions with other metal salts MX n .
- organomagnesium synthesis agent containing at least the following components:
- R 1 and R 2 are independently selected from:
- At least one organomagnesium compound of the general formula R-MgX or R-Mg-R wherein R is selected from: functionalized and / or unfunctionalized branched and / or unbranched CrC 2 o-alkyl groups, CrC 2 o-haloalkyl groups with fluorine and / or chlorine as a halogen atom, C 2 d- o-alkoxy, Ci-C 2 o-haloalkoxy having fluorine and / or chlorine as the halogen atom, C 2 -C 2 o-alkenyl, C 2 -C 2 o-alkynyl, C 3 -C ⁇ -Cycloalkyl groups and / or functionalized and / or unfunctionalized phenyl, phenoxy, aryl and / or hetaryl groups having 3 to 12 carbon atoms, which in turn may carry one or more of the abovementioned substituents R, and X is selected from: F and / /
- substituents R 3 H, fluorine, chlorine, Ci-Cs-alkyl groups, Ci-C ⁇ -haloalkyl groups with fluorine and / or chlorine as the halogen atom, Ci-Cs-alkoxy groups, Ci-C ⁇ -haloalkoxy groups with fluorine and / or chlorine as the halogen atom, C 2 -C 6 -alkenyl groups, C 5 -C 6 -
- Cyclolkyl phenomenon trimethylsilyl, phenyl and / or phenoxy groups, which in turn may carry one or more of the aforementioned substituents R 3 ;
- R 1 and R 2 are selected from: H, methyl, methoxy, methylmethoxy, ethyl, ethoxy, methylethoxy, n-propyl,
- Tri (tert-butyl) silyl), dimethylthexylsilyl, where: when R 1 H then R 2 ⁇ H; an organomagnesium synthesizing agent, wherein the oxygen donor-containing compound is tetrahydro-2-methylfuran;
- organomagnesium synthesis agent wherein the concentration of the organomagnesium compound or organomagnesium compounds from 20 to 80 wt .-%, preferably from 30 to 70 wt .-%, particularly preferably from 35 to 60 wt .-%. is;
- organomagnesium synthesis agent wherein the solvent in addition to the oxygen donor-containing compound or the compounds containing oxygen donor at least one aprotic solvent, preferably selected from benzene, toluene, m-xylene, p-xylene, o-xylene, cyclohexane and
- organomagnesium synthesis agent wherein the total proportion of the aprotic solvent or the aprotic solvent on the synthesis agent 0 to 60 wt .-%, preferably from 0.1 to 45 wt .-%, particularly preferably from 1 to 30 wt .-%, very particularly preferably from 5 to 20% by weight;
- an organomagnesium synthesis agent containing an inorganic salt preferably selected from LiCl, LiBr, MgCl 2, Mg Br 2, FeCl 3, CuCl, CuCl 2, CuBr, CuBr 2, ZnCl 2, or ZnBr 2 or mixtures of at least two of these salts ;
- organomagnesium synthesis agent wherein the molar ratio of inorganic metal salt for inventive organomagnesium
- Dosing a compound of general formula RX; - is kept to a method for producing the organomagnesium synthesis agent according to the invention, wherein the reaction temperature in the range of -10 to +100 0 C, preferably in the range of 0 to +40 0 C;
- organomagnesium synthesis agent in the synthesis, preferably in organic synthesis
- organomagnesium synthesis agent wherein the organomagnesium synthesizing agent is reacted with electrophiles, preferably carbonyls, nitriles, carboxylic esters, ketones, aldehydes, olefins, and / or nitro and / or nitroso compounds, oximes and the sulfur analogs of these compounds, preferably thione compounds, is implemented;
- electrophiles preferably carbonyls, nitriles, carboxylic esters, ketones, aldehydes, olefins, and / or nitro and / or nitroso compounds, oximes and the sulfur analogs of these compounds, preferably thione compounds, is implemented;
- organomagnesium synthesis agent according to the invention, wherein the organomagnesium synthesis agent is reacted with acidic compounds for their deprotonation;
- organomagnesium synthesis agent according to the invention, wherein the organomagnesium synthesis agent is used in halogen-metal exchange reactions;
- organomagnesium synthesis agent preferably used in CC cross-coupling reactions, preferably involving a catalytically active compound, preferably selected from Fe, Cu, Ni, Pd, and Pt complexes, more preferably with addition of zinc halides, preferably selected from ZnCl 2 and ZnBr 2 ;
- organomagnesium synthesis agent according to the invention, wherein the organomagnesium synthesis agent with
- magnesium chips according to Grignard, 1.1 equivalents
- the magnesium is activated by the method known from the literature and then started with the dosage of a compound RX (at least 1 equivalent).
- the reaction temperature is at atmospheric pressure in the range of -10 to + 100 ° C, preferably in the range of 0 to +40 0 C is maintained. The start of the reaction can be recognized by the fact that the reaction temperature rises.
- the dosage of the compound RX should be interrupted after a maximum of about 5% of the dosage and an activation of the magnesium with the reagents known from the literature (author collective, in Organikum, 18th, corrected edition, Deutscher Verlag dermaschineen, Berlin 1990, Page 499). After complete dosing of the compound RX is allowed to stir for an hour and filtered through a frit G3 from the excess of magnesium.
- Example 2 Preparation and crystallization behavior of a solution of 40% by weight of ethylmagnesium chloride in tetrahydro-2-methylfuran
- Example 3 Preparation and crystallization behavior of a solution of 46% by weight of ethylmagnesium bromide in tetrahydro-2-methylfuran
- Example 5 Preparation and crystallization behavior of a solution of 35% by weight of methylmagnesium bromide in tetrahydro-2-methylfuran
- Example 7 Production and Crystallization Behavior of a Solution of 26% by Weight Methylmagnesium Bromide in Tetrahydrofuran (Comparative Example) The reaction is carried out analogously to Example 1. When storing the solution obtained from 15 ° C, a considerable crystallization can be observed.
- Example 8 Comparative Example Preparation and Crystallization Behavior of a Solution of 26% by Weight of Ethylmagnesium Chloride in Tetrahydrofuran (Comparative Example)
- Table 1 Summary of the examples, crystallization behavior of organomagnesium compounds as a function of the solvent
- Examples 2 to 5 and Table 1 show that, when using the solvents according to the invention in Examples 2 to 5, synthesis agents according to the invention are obtained which contain organomagnesium compounds in high concentrations, that is to say in concentrations of more than 20% by weight. without cooling on cooling to 0 ° C, sometimes to -10 0 C, crystallizate precipitates out of the solution.
- This result is all the more surprising since in DE-C-19808570 the formation of a magnesium halide crystal already during the synthesis of propen-3-yl and benzylmagnesium compounds is reported.
- the solvents according to the invention thus represent an ideal and safe diethyl ether surrogate for the preparation of other organomagnesium compounds than propen-3-yl or benzylmagnesium compounds.
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein magnesiumorganisches Synthesemittel, ein Verfahren zur Herstellung dieses Synthesemittels und dessen Verwendung.
Description
Magnesiumorganisches Synthesemittel
Gegenstand der Erfindung ist ein magnesiumorganisches Synthesemittel, ein Verfahren zur Herstellung dieses Synthesemittels und dessen Verwendung.
Dabei ist im Sinne der Erfindung ein magnesiumorganisches Synthesemittel eine Mischung, die eine magnesiumorganische Verbindung R-MgX und/oder R-Mg-R mit R = Alkyl, Aryl, und X = Halogenid, Triflat, Tosylat in einem organischen Lösemittel enthält. Ein magnesiumorganisches Synthesemittel wird zur Synthese, insbesondere zur organischen Synthese eingesetzt.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung magnesiumorganische Verbindungen in hochkonzentrierter Lösung.
Magnesiumorganische Verbindungen sind literaturbekannt. Derartige Verbindungen werden beispielweise durch Umsetzung von Quecksilberorganylen mit Magnesium oder durch Umsetzung von Aryl- und Alkylhalogeniden mit metallischem Magnesium synthetisiert. Vielfach ist es erforderlich, hochaktiviertes Magnesium zur Synthese einzusetzen, welches beispielweise durch Reduktion von Magnesiumchlorid durch Kalium erhalten wird (Ch. Elschenbroich, A. Salzer, (1993), Organometallchemie, 6.1 Erdalkalimetallorganyle, 3. Auflage, 1 . korrigierter Nachdruck, Teubner Studienbücher Chemie, Stuttgart).
In der präparativen organischen und metallorganischen Chemie (Übersicht: Autorenkollektiv, (1990), in Organikum, 18., berichtigte Auflage, Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, Seite 495 ff.) werden magnesiumorganische Verbindungen häufig zur Deprotonierung acider Verbindungen (R'-A-H, mit A z.B. C, O, S, N, P) eingesetzt:
R MgX + H-A-R1 ► RH + XMg-A-R1
mit R = Alkyl, Aryl, R' = Alkyl, Aryl, X = Halogenid und A = C, O, S, N, P.
Ebenfalls finden diese Reagenzien Anwendung in Halogen- Metallaustauschreaktionen, bei denen ein alkyl-, alkenyl-, alkinyl- bzw. arylgebundenes Halogen X' in einem Organohalogenid RX (mit R' = Alkyl, Aryl) gegen eine Gruppe MgX (mit X = Cl, Br, I, Triflat, Tosylat oder Alkyl oder Aryl) ausgetauscht wird. Bekannt ist auch, dass solchen Reagenzien oftmals ein anorganisches Salz wie beispielsweise LiCI in größeren Mengen zugesetzt werden kann (Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4302; Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3333; Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1654; Chem. Commun. 2004, 2288, Organic Letters 2004, 6, 4215; EP-A-1582523) um folgende Reaktion zu beschleunigen:
R MgX + X1R" ► RX1 + XMg — R'
Ebenfalls ist bekannt, dass derartige magnesiumorganische Verbindungen in C-C Kreuzkupplungsreaktionen eingesetzt werden. Hierzu werden vielfach Übergangsmetallkatalysatoren, Komplexe von Cu-, Fe-, Ni-, Pd- und Pt-Salzen, eingesetzt. Zusätzlich zum Katalysator werden vielfach auch weitere Salze wie beispielsweise ZnCI2 oder ZnBr2 in bis zu stöchiometrischen Mengen zugegeben (L. S. Hegedus, Organische Synthese mit Übergangsmetallen, übersetzt, bearbeitet und aktualisiert von H.-G. Schmalz und Andre Majdalani, (1995), VCH, Weinheim, Seite 81 ff):
[Katalysator! R MgX + X1R' ~ ^-^ R — R'
mit R = Alkyl, Aryl, R' = Alkyl, Aryl, X = Halogenid Bekannt sind auch Additionsreaktionen magnesiumorganischer Verbindungen an Elektrophile wie Nitrile, Carbonylen wie Carbonsäureester, Ketone, Aldehyde und anderen Gruppen wie >C=N-, >C=S, -N=O aber auch an CC-Doppelbindungen C=C.
Auch werden magnesiumorganische Verbindungen in Transmetallierungsreaktionen mit anderen Metallsalzen MXn (M = Metall, X = Halogenid, n = positive ganze Zahl) eingesetzt. So führt die Umsetzung von TiX4, ZrX4 oder HfX4 mit geeigneten
magnesiumorganischen Verbindungen zu den entsprechenden Metallalkylen bzw. -arylen TiR4, ZrR4 oder HfR4, oder allgemein zu Verbindungen des Typs MRn (R = mit R = Alkyl, Aryl, R' = Alkyl, Aryl, n = positive ganze Zahl) (U. Zucchini, E. Albizzati, U. Giannini, J. Organomet. Chem. 1971 , 26, 357; P. Shao, R. A. L. Gendron, D. J. Berg, G. W. Bushneil, Organometallics 2000, 19, 509).
Anwendung finden magnesiumorganische Verbindungen auch in der Synthese spezieller Borverbindungen. Durch Umsetzung von Borsäureestern wie Trimethyl-, Triethyl- oder Triisopropylborat mit magnesiumorganischen Verbindungen erhält man Alkyl- bzw. Arylborane, Alkyl- bzw. Arylboronsäureester oder Alkyl- bzw. Arylborinsäureester. Die beiden zuletzt genanten Stoffgruppen bilden nach Hydrolyse mit Wasser Alkyl- bzw. Arylboronsäuren oder Alkyl- bzw. Arylborinsäuren (R. Köster, Annalen der Chemie 1958, 618, 31 ; Übersicht über Synthese und Verwendung: D. G. Hall, (2005), Boronic Acids, Wiley-VCH Verlag, Weinheim).
Dem geübten Fachmann bekannte Synthesen von magnesiumorganischen Verbindungen und deren Umsetzung sind weiterhin zusammengefasst in: K. Nützel,
(1973), Organomagnesium-Verbindungen; in Eugen Müller, Houben Weyl, Band
13/2a, vierte Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart; F. R. Busch, D. M. De Antonis,
(2000), Grignard Reagents - Industrial Applications and Strategy, in H. G. Richej, Jr,
Grignard Reagents New Developments, Wiley, Weinheim; G. S. Silverman, P. E. Rakita, (1996), Handbook of Grignard Reagents, Marcel Dekker, Inc. New York.
Es ist bekannt, die Synthese magnesiumorganischer Verbindungen in Kohlenwasserstoffen, eventuell unter Zusatz von Aminen, oder in sauerstoffdonorhaltigen Lösemitteln durchzuführen. Ein bevorzugtes sauerstoffdonorhaltiges Lösemittel im Labormaßstab ist Diethylether. Von Diethylether ist bekannt, dass magnesiumorganische Verbindungen darin eine sehr hohe Löslichkeit aufweisen und unerwünschte Nebenreaktionen wie die Kupplung von Aryl- und Alkylhalogeniden mit der magnesiumorganischen Verbindung (Wurtz- Kupplung) nur in geringem Maß auftreten (K. Nützel, (1973), Organomagnesium-
- A -
Verbindungen, in Eugen Müller, Houben Weyl, Band 13/2a, vierte Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart).
Problematisch bei der Verwendung von Diethylether im technischen Maßstab ist aber dessen niedriger Siedepunkt (34,60C), der damit verbundene hohe Dampfdruck (443 mm Hg bei 200C), der niedrige Flammpunkt (-4O0C), die niedrige Zündtemperatur (16O0C) und die hohe Explosivität von Dampf-/Luftgemischen (untere Explosionsgrenze 1 ,8%, obere Explosionsgrenze 48%). Außerdem ist bekannt, dass Diethylether stark zur Bildung hochexplosiver Peroxide neigt. Im technischen Maßstab wird daher meist auf die Verwendung von Diethylether verzichtet (F. R. Busch, D. M. De Antonis, (2000), Grignard Reagents - Industrial Applications and Strategy, in H. G. Richej, Jr, Grignard Reagents New Developments, Wiley, Weinheim, Seite 167).
Für die Synthese magnesiumorganischer Verbindungen im technischen Maßstab bieten sich zunächst andere sauerstoffdonorhaltige Lösemittel wie beispielsweise Tetrahydrofuran (THF), Methyl-tert-butylether (MTBE), Diethoxymethan (DEM), Dimethoxyethan (DME) oder Dioxan an. Von diesen Lösemitteln ist jedoch bekannt, dass die Bildung der erwünschten magnesiumorganischen Verbindungen aus den entsprechenden Aryl- und Alkylhalogeniden und Magnesium deutlich schwieriger ist, verglichen zur Synthese in Diethylether. In diesen Lösemitteln können Akkumulationen von Aryl- und Alkylhalogeniden während der Synthese auftreten, welche mit unbeherrschbarer Geschwindigkeit abreagieren können. Vielfach entstehen in diesen Lösemitteln aufgrund des Schlenk-Gleichgewichtes zu einem großen Anteil unerwünschte Diorganomagnesiumverbindungen oder auch höhere Koordinationspolymere. Auch ist bekannt, dass diese Lösemittel zur Bildung von unlöslichen Komplexen mit Magnesiumsalzen neigen. Durch die teilweise hohe Aggregation der magnesiumorganischen Verbindungen in diesen Lösemitteln ist deren Reaktivität im Bezug auf Additionsreaktionen an Elektrophile bzw. Ni-, Pd-, Pt- oder Fe-Komplex katalysierten Kreuzkupplungsreaktionen stark herabgesetzt. Nebenreaktionen wie die Kupplung von Aryl- und Alkylhalogeniden mit der magnesiumorganischen Verbindung treten in diesen Lösemitteln in hohem Maß auf.
Ebenfalls ist die Löslichkeit der magnesiumorganischen Verbindung in diesen Lösemitteln im Allgemeinen deutlich niedriger, verglichen mit Diethylether. Die Löslichkeit der magnesiumorganischen Verbindung kann in diesen Lösemitteln durch Zumischung aromatischer Lösemittel wie Benzol, Toluol, Xylolen etc. zum Teil erhöht werden (K. Nützel, (1973), Organomagnesium-Verbindungen, in Eugen Müller, Houben Weyl, Band 13/2a, vierte Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart).
Ebenfalls bekannt zur Synthese spezieller magnesiumorganischer Verbindungen sind spezielle zyklische Ether wie Tetrahydro-2-methylfuran und Tetrahydro-2,5- dimethylfuran. US-A-2838508 offenbart die Entfernung dieser - unerwünschten - Ether von magnesiumorganischen Verbindungen. DE-C-19808570 offenbart die Besonderheiten der Synthese von Benzyl- und Propen-3-ylmagnesiumhalogeniden in Tetrahydro-2-methylfuran. Tetrahydro-2-methylfuran führt bei der Synthese von Benzyl- und Propen-3-ylmagnesiumhalogeniden, durch Verschiebung des Schlenk- Gleichgewichtes, allerdings zur Bildung hoher Anteile von Dialkylmagnesiumverbindungen wie (CeHs-CHb)2Mg und (H2C=CH-CHb)2Mg. Hierdurch kommt es während der Synthese zur ungewollten Abscheidung größerer Mengen des entsprechenden, unlöslichen Magnesiumhalogenids. Diese unlöslichen Magnesiumhalogenide müssen unter erheblichen Produktverlusten, aufwendig durch Filtration, abgetrennt werden. Das Ausfallen der Magnesiumhalogenide hat zur Folge, dass die gewünschte Grignardverbindung nur noch in reduzierter Konzentration vorhanden ist, zudem kann dies auch eine ungewollte Veränderung der Reaktivität zur Folge haben.
Um eine optimale und wirtschaftliche Raum-Zeit-Ausbeute bei Umsetzungen von magnesiumorganischen Verbindungen im technischen Maßstab zu erzielen, ist man immer daran interessiert, die magnesiumorganischen Verbindungen in möglichst hoher Konzentration einzusetzen. Die beschriebenen Substitutionsmöglichkeiten für Diethylether vermögen im allgemeinen bei 20°C eine deutlich geringere Menge der magnesiumorganischen Verbindungen zu lösen, auch tritt generell beim Abkühlen dieser Lösungen Kristallisation von Magnesiumhalogeniden oder magnesiumorganischen Verbindungen auf, so dass diese Lösungen zumeist, unter
hohem energetischem Aufwand, geheizt transportiert, gelagert und eingesetzt werden müssen. Diethylether-Surrogate, die ein erhöhtes Lösevermögen für magnesiumorganische Verbindungen aufweisen, sind im Stand der Technik nicht offenbart. Weiter verfügen die meisten der genannten Diethylether-Surrogate, mit Ausnahme von MTBE, über eine erhöhte Mischbarkeit mit Wasser. Dies hat vor allem nach erfolgter Umsetzung der magnesiumorganischen Verbindungen und der wässrigen Aufarbeitung der Reaktionsprodukte eine Bedeutung und verlängert die Produktionszeiten, da die Entmischung nur langsam und unvollständig vonstatten geht. Beispielsweise ist Tetrahydrofuran bei Umgebungstemperatur mit Wasser unbegrenzt mischbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein magnesiumorganisches Synthesemittel zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll dieses Synthesemittel mindestens eine magnesiumorganische Verbindung in hoher Konzentration enthalten. Das im Synthesemittel verwendete Lösemittel soll eine schlechte Mischbarkeit mit Wasser aufweisen, und sicher im technischen Maßstab einsetzbar sein. Außerdem soll die Herstellung der magnesiumorganischen Verbindung in diesem Lösemittel möglich sein, wobei keine oder nur sehr geringe Nebenreaktionen während der Herstellung der magnesiumorganischen Verbindungen auftreten sollen.
Überraschenderweise wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Insbesondere wird die Aufgabe überraschenderweise durch ein magnesiumorganisches Synthesemittel gelöst, das neben mindestens einer magnesiumorganischen Verbindung ein Lösemittel enthält, das mindestens eine sauerstoffdonorhaltige Verbindung der allgemeinen Formel 1 enthält oder aus mindestens einer sauerstoffdonorhaltigen Verbindung der allgemeinen Formel 1 besteht. Nachfolgend wird von erfindungsgemäßen Synthesemittel und von erfindungsgemäßem Lösemittel gesprochen.
Formel 1 :
wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: H (wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H), funktionalisierten oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten Alkyl-, Alkyloxy-, Cycloalkyl- und/oder Cycloalkyloxygruppen mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten Aryl-, Hetaryl- und/oder Aryloxygruppen mit 1 bis 12 C-Atomen.
Beispiele für R1 und R2 sind: H (wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H), Methyl, Methoxy, Methylmethoxy, Ethyl, Ethoxy, Methylethoxy, n-Propyl, Propoxy, Methylpropoxy, iso-Propyl, n-Butyl, 2-Butyl, iso-Butyl, fert-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl, tert-Pentyl, Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, iso-Octyl, 2-Ethyl-1 - hexyl, 2,2,4-Trimethylpentyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, n-Dodecyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Methylcyclohexyl, Vinyl, 1 -Propenyl, 2-Propenyl, Naphthyl, Anthranyl, Phenanthryl, o-Tolyl, p-Tolyl, m-Tolyl, XyIyI, Ethylphenyl, Mesityl, Phenyl, Pentafluorphenyl, Phenoxy, Methoxyphenyl, Benzyl, Mesistyl, Neophyl, Thexyl, Trimethylsilyl, Triisopropylsilyl, Tri(tertbutyl)silyl), Dimethylthexylsilyl. Bevorzugt ist R1 = Methyl und R2 = H (Tetrahydro-2-methylfuran).
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass das erfindungsgemäße Lösemittel andere magnesiumorganische Verbindungen als Propen-3-yl- und Benzyl- Verbindungen sehr gut löst, dass dieses erfindungsgemäße Lösemittel schlecht mit Wasser mischbar sind und eine sichere Anwendung ermöglicht. Insbesondere wurde bei der Synthese anderer magnesiumorganischer Verbindungen als Propen-3-yl- und Benzyl-Verbindungen gefunden, dass auch in Tetrahydro-2-methylfuran als erfindungsgemäßem Lösemittel keine Verschiebung des Schlenk-Gleichgewichtes auftritt und somit keine Magnesiumhalogenide aus der Lösung auskristallisieren. Dies ist umso überraschender, als DE-C-19808570 offenbart, dass diese Verschiebung des Schlenk-Gleichgewichtes auftritt.
Das erfindungsgemäße Lösemittel zeichnet sich, verglichen mit Diethylether, durch einen hohen Siedepunkt aus. Die Gefahr der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre wird damit im technischen Maßstab herabgesetzt. So hat Tetrahydro-2- methylfuran beispielsweise einen Siedepunkt von 77-79X.
Das erfindungsgemäße Synthesemittel wird hergestellt, indem mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel R-X mit Magnesium im erfindungsgemäßen Lösemittel nach Formel 2 oder 3 umgesetzt wird, wodurch die gewünschten magnesiumorganischen Verbindungen im erfindungsgemäßen Lösemittel vorliegend erhalten werden:
Formel 2 R X + Mg ► R MgX
Formel 3 2 R X + 2 Mg ► R Mg R + MgX2
wobei R-MgX und R-Mg-R magnesiumorganische Verbindungen sind, wobei für R-X, R-MgX und R-Mg-R gelten:
- R ist ausgewählt aus: funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten Ci-C2o-Alkylgruppen, C1-C20- Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als
Halogenatom, Ci-C2o-Alkoxygruppen, Ci-C2o-Halogenalk- oxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2- C2o-Alkenylgruppen, C2-C2o-Alkinylgruppen, C3-C8-CyCIo- alkylgruppen und/oder funktionalisierten und/oder unfunk- tionalisierten Phenyl-, Phenoxy-, Aryl- und/oder Het- arylgruppen mit 3 bis 12 C-Atomen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R tragen können; und
- X ist ausgewählt aus: F und/oder Cl und/oder Br und/oder I und/oder -Triflat und/oder-Tosylat, vorzugsweise aus Cl und/oder Br.
Beispiele für R sind: Methyl, Trimethylsilylmethyl, Ethyl, Ethenyl, Ethinyl, Trimethylsilylethinyl, Dimethylthexylsilylethinyl, Dimethylcyclohexylsilylethinyl, Dimethyltertbutylsilylethinyl, Triterbutylsilylethinyl, n-Propyl, iso-Propyl, Cyclopropyl, Propin-3-yl, n-Butyl, Cyclobutyl, 1 -Buten-4-yl, 1 -Butin-4-yl, 2-Buten-4-yl, Crotyl, 2- Butin-4-yl, 2-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, Cyclopentyl, Cyclopentadienyl, iso- Pentyl, neo-Pentyl, tert-Pentyl, cyclo-Hexyl, Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, iso- Octyl, 2-Ethyl-1 -hexyl, 2,2,4-Trimethylpentyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, n-Dodecyl, Cyclohexyl, Cyclohexenyl, Cycloheptyl, Methylcyclohexyl, Vinyl, Naphthyl, Anthranyl, Phenanthryl, o-Tolyl, p-Tolyl, m-Tolyl, XyIyI, Ethylphenyl, Phenyl, 2-Fluorphenyl, 3-Fluorphenyl, 4-Fluorphenyl, Pentafluorphenyl, 2-Chlorbenzyl, 2-Methoxybenzyl, 4-Fluorbenzyl, 3-Fluorbenzyl, 4-Methylbenzyl, 2,5-Dimethylbenzyl, Naphth-2- ylmethyl, 5,6,7,8-Tetrahydronaphth-2-ylmethyl, Mesityl, Neophyl, Thexyl, Trimethylsilyl, Triisopropylsilyl, Tri(tertbutyl)silyl, Dimethylthexylsilyl,
Trimethylsilylethinyl, Dimethyltertbutylsilylethinyl, Dimethylthexylsilylethinyl, Triisopropylsilylethinyl, Tritertbutylsilylethinyl, Derivate substituierter und unsubstituierter Aromaten wie Fluoren, Inden, Indan, Steran, Derivate substituierter und unsubstituierter Heterozyklen wie Pyridin, Pyrrol, Pyrrolidin, Pyrazol, Imidazol, Isoxazol, Isothiazol, Diazol, Triazol, Tetrazol, Thiophen, Furan, Dihydrofuran, Tetrahydrofuran, Pyrimidin, Chinolin, Isochinolin, Oxan, Thian, Piperidin, Dioxan, Dithian, Morpholin, Piperazin, Pyran, Tetrahydropyran, Dihydropyran, Indol.
Erfindungsgemäß bevorzugt als Verbindung der Formel R-MgX sind Methylmagnesiumchlorid, Methylmagnesiumbromid, Ethylmagnesiumchlorid, Ethylmagnesiumbromid, Ethinylmagnesiumchlorid, Ethinylmagnesiumbromid, Vinylmagnesiumchlorid, Vinylmagnesiumbromid, n-Propylmagnesiumchlorid, iso-Propylmagnesiumchlorid, cyclo-Propylmagnesiumchlorid, n-Propylmagnesium- bromid, iso-Propylmagnesiumbromid, cyclo-Propylmagnesiumbromid, n-Butyl- magnesiumchlorid, sec-Butylmagnesiumchlorid, iso-Butylmagnesiumchlorid, tert-Butylmagnesiumchlorid, n-Butylmagnesiumbromid, sec-Butylmagnesiumbromid, iso-Butylmagnesiumbromid, tertButylmagnesiumbromid, Phenylmagnesiumchlorid, Phenylmagnesiumbromid, 3-Fluorphenylmagnesiumchlorid, 3-Fluorphenyl-
magnesiumbromid, 4-Fluorphenylmagnesiumchlorid, 4-Fluorphenylmagnesium- bromid.
Ausgenommen von der Erfindung sind als Verbindung der Formel R-MgX BenzylMgX und Propen-3-yl-MgX sowie Derivate hiervon der allgemeinen Formel:
mit einem oder mehreren der folgenden Substituenten R3: H, Fluor, Chlor, Ci-Ce- Alkylgruppen, Ci-Cs-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C-i-Cβ-Alkoxygruppen, C-i-Cβ-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2-C6-Alkenylgruppen, Cs-Ce-Cyclolkylgruppen, Trimethylsilyl-, Phenyl- und/oder Phenoxygruppen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R3 tragen können; wobei X ausgewählt ist aus: F und/oder Cl und/oder Br und/oder I und/oder -Triflat und/oder-Tosylat.
Das erfindungsgemäße Lösemittel zeichnet sich durch ein ausgezeichnetes Lösevermögen, zumeist über 20 Gew.-%, zum Teil bis über 30 Gew.-%, in einigen Fällen bis über 50 Gew.-% der genannten magnesiumorganischen Verbindungen aus.
Das erfindungsgemäße Synthesemittel enthält mindestens eine der erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Verbindungen in einer Konzentration von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 60 Gew.-%.
Erfindungsgemäß kann das erfindungsgemäße Synthesemittel durch Synthese der magnesiumorganischen Verbindungen R-MgX und R-Mg-R, insbesondere Verbindungen der Formel R-MgCI oder R-MgBr, in den erfindungsgemäßen Lösemitteln hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Lösemittel kann aus mindestens einer Verbindung der Formel 1 bestehen oder in Mischung mit mindestens einem aprotischen Lösemittel vorliegen, wobei das oder die aprotischen Lösemittel vorzugsweise ausgewählt ist bzw. sind aus: Benzol, Toluol, m-Xylol, p-Xylol, o-Xylol, Cyclohexan, Methylcyclohexan. Der Gesamtanteil des aprotischen Lösemittels oder der aprotischen Lösemittel am erfindungsgemäßen Synthesemittel beträgt 0 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 30 Gew.- %, ganz besonders bevorzugt von 5 bis 20 Gew,-%.
Das erfindungsgemäße Synthesemittel kann zusätzlich ein oder mehrere gelöste anorganische Salze enthalten, beispielsweise LiCI, LiBr, MgCI2, MgBr2, FeCb, CuCI, CuCI2, CuBr, CuBr2, ZnCI2 oder ZnBr2. oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Salze.
Das molare Verhältnis von anorganischem Metallsalz zur erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Verbindungen beträgt 0,1 bis 5, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5.
Erfindungsgemäß kann das erfindungsgemäße Synthesemittel bei der Umsetzung von magnesiumorganischen Verbindungen mit einem Elektrophil oder einem Aryl- oder Alkylhalogenid oder -triflat oder -tosylat oder einem Borsäureester, insbesondere Trimethyl-, Triethyl,- Triisopropylborat verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann das erfindungsgemäße Synthesemittel in einer übergangsmetallkatalysierten (Fe-, Cu-, Ni-, Pd-, oder Pt-Komplex mit oder ohne Zugabe von Zinkhalogeniden wie ZnCI2 oder ZnBr2) Kreuzkupplungsreaktion mit einem Aryl- oder Alkylhalogenid oder -triflat oder -tosylat verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann das erfindungsgemäßen Synthesemittel zur Umsetzung von magnesiumorganischen Verbindungen R-MgX bzw. R-Mg-R in Transmetallierungsreaktionen mit anderen Metallsalzen MXn verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist im Einzelnen:
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, das mindestens folgende Komponenten enthält:
- ein Lösemittel, das mindestens eine sauerstoffdonorhaltige Verbindung enthält der allgemeinen Formel:
wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus:
H, funktionalisierten oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten Alkyl-, Alkyloxy-, Cycloalkyl- und/oder Cycloalkyloxygruppen mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten Aryl-, Hetaryl- und/oder Aryloxygruppen mit 1 bis 12 C- Atomen, wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H;
- mindestens eine magnesiumorganische Verbindung der allgemeinen Formel R-MgX oder R-Mg-R, wobei R ausgewählt ist aus: funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten CrC2o-Alkylgruppen, CrC2o-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, d- C2o-Alkoxygruppen, Ci-C2o-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2-C2o-Alkenylgruppen, C2-C2o-Alkinylgruppen, C3-Cβ-Cyclo- alkylgruppen und/oder funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten Phenyl-, Phenoxy-, Aryl- und/oder Hetarylgruppen mit 3 bis 12 C-Atomen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R tragen können, und
X ausgewählt ist aus: F und/oder Cl und/oder Br und/oder I und/oder -Triflat und/oder-Tosylat,
mit der Maßgabe, dass von den Verbindungen der Formel R-MgX folgende Verbindungen ausgenommen sind: Verbindungen der Formeln Benzyl-MgX und Propen-3-yl-MgX sowie -Derivate hiervon der allgemeinen Formel:
mit einem oder mehreren der folgenden Substituenten R3: H, Fluor, Chlor, C-i-Cs-Alkylgruppen, Ci-Cβ-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, Ci-Cs-Alkoxygruppen, C-i-Cβ-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2-C6-Alkenylgruppen, C5-C6-
Cyclolkylgruppen, Trimethylsilyl-, Phenyl- und/oder Phenoxygruppen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R3 tragen können;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei R1 und R2 ausgewählt sind aus: H, Methyl, Methoxy, Methylmethoxy, Ethyl, Ethoxy, Methylethoxy, n-Propyl,
Propoxy, Methylpropoxy, iso-Propyl, n-Butyl, 2-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl, tert-Pentyl, Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, iso-Octyl, 2-Ethyl-1 -hexyl, 2,2,4-Trimethylpentyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, n-
Dodecyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Methylcyclohexyl, Vinyl, 1 - Propenyl, 2-Propenyl, Naphthyl, Anthranyl, Phenanthryl, o-Tolyl, p-Tolyl, m-Tolyl,
XyIyI, Ethylphenyl, Mesityl, Phenyl, Pentafluorphenyl, Phenoxy, Methoxyphenyl,
Benzyl, Mesityl, Neophyl, Thexyl, Trimethylsilyl, Triisopropylsilyl,
Tri(tertbutyl)silyl), Dimethylthexylsilyl, wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei die sauerstoffdonorhaltige Verbindung Tetrahydro-2-methylfuran ist;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei die Konzentration der magnesiumorganischen Verbindung oder der magnesiumorganischen Verbindungen von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 60 Gew.-%. beträgt;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei das Lösemittel zusätzlich zu der sauerstoffdonorhaltigen Verbindung oder den sauerstoffdonorhaltigen Verbindungen mindestens ein aprotisches Lösemittel enthält, bevorzugt ausgewählt aus Benzol, Toluol, m-Xylol, p-Xylol, o-Xylol, Cyclohexan und
Methylcyclohexan;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei der Gesamtanteil des aprotischen Lösemittels oder der aprotischen Lösemittel am Synthesemittel 0 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 5 bis 20 Gew,-% beträgt;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, das ein anorganisches Salz enthält, bevorzugt ausgewählt aus LiCI, LiBr, MgCL2, Mg Br2, FeCI3, CuCI, CuCI2, CuBr, CuBr2, ZnCI2 oder ZnBr2 oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Salze;
- ein magnesiumorganisches Synthesemittel, wobei das molare Verhältnis von anorganischem Metallsalz zur erfindungsgemäßen magnesiumorganischen
Verbindungen 0,1 bis 5, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5 beträgt;
- ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- Vorlegen und Dispergieren von Magnesium im erfindungsgemäßen Lösemittel, - Aktivieren des Magnesiums,
- Dosieren einer Verbindung der allgemeinen Formel R-X;
- ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei die Reaktionstemperatur im Bereich von -10 bis +1000C, bevorzugt im Bereich von 0 bis +400C gehalten wird;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels in der Synthese, bevorzugt in der organischen Synthese;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das magnesiumorganische Synthesemittel mit Elektrophilen, bevorzugt Carbonylen, Nitrilen, Carbonsäureestern, Ketonen, Aldehyden, Olefinen, und/oder Nitro- und/oder Nitrosoverbindungen, Oximen und den Schwefel-Analoga dieser Verbindungen, vorzugsweise Thionverbindungen, umgesetzt wird;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das magnesiumorganische Synthesemittel mit aciden Verbindungen zu deren Deprotonierung umgesetzt wird;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das magnesiumorganische Synthesemittel in Halogen- Metallaustauschreaktionen eingesetzt wird;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das magnesiumorganische Synthesemittel in C-C Kreuzkupplungsreaktionen eingesetzt wird, bevorzugt unter Beteiligung einer katalytisch aktiven Verbindung , vorzugsweise ausgewählt aus Fe-, Cu-, Ni-, Pd-, und Pt-Komplexen, besonders bevorzugt unter Zugabe von Zinkhalogeniden, vorzugsweise ausgewählt aus ZnCI2 und ZnBr2;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das magnesiumorganische Synthesemittel mit
Borsäureestern umgesetzt wird;
- die Verwendung des erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Synthesemittels, wobei das das magnesiumorganische Synthesemittel in Transmetallierungsreaktionen eingesetzt wird.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie darauf einzuschränken:
Beispiel 1 : Allgemeine Synthese von magnesiumorganischen Verbindungen in den erfindungsgemäßen Lösemitteln
In einer inertisierten, gasdichten Apparatur wird Magnesium (Späne nach Grignard, 1 ,1 Äquivalente) im erfindungsgemäßen Lösemittel vorgelegt und dispergiert. Das Magnesium wird nach literaturbekannter Methode aktiviert und anschließend mit der Dosierung einer Verbindung R-X (mindestens 1 Äquivalent) begonnen. Die Reaktionstemperatur beträgt bei Normaldruck im Bereich von -10 bis +100°C, bevorzugt im Bereich von 0 bis +400C gehalten wird. Das Starten der Reaktion ist daran zu erkennen, dass die Reaktionstemperatur steigt. Sollte keine Temperaturerhöhung stattfinden, ist die Dosierung der Verbindung R-X nach maximal etwa 5 % der Dosierung zu unterbrechen und eine Aktivierung des Magnesiums mit den literaturbekannten Reagenzien durchzuführen (Autorenkollektiv, in Organikum, 18., berichtigte Auflage, Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1990, Seite 499). Nach vollständiger Dosierung des der Verbindung R-X lässt man noch eine Stunde rühren und filtriert über eine Fritte G3 vom überschüssigen Magnesium ab.
Beispiel 2: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 40 Gew.-% Ethylmagnesiumchlorid in Tetrahydro-2-methylfuran
Magnesiumspäne (37,9 g, 1 ,55 mol) und Starterlösung (EtMgCI 40 Gew.-% in Tetrahydro-2-methylfuran, 1 1 ,43 g) werden in 2-MeTHF (175,4 g) im Reaktor vorgelegt. Nach Erreichen der Reaktionstemperatur (25°C) wird mit der Dosierung des Ethylchlorids (88,00 g, 1 ,36 mol) begonnen. Das Ethylchlorid wird innerhalb von
vier Stunden dosiert. Die Reaktionslösung rührt nach abgeschlossener Zugabe noch weitere zwei Stunden bei der Reaktionstemperatur, bevor sie über eine Fritte D1 filtriert wird.
Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung ist bis 00C keine Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 3: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 46 Gew.-% Ethylmagnesiumbromid in Tetrahydro-2-methylfuran
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung ist bis -10°C keine Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 4: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 40 Gew.-% n-Propylmagnesiumchlorid in Tetrahydro-2-methylfuran
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung ist bis 00C keine Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 5: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 35 Gew.-% Methylmagnesiumbromid in Tetrahydro-2-methylfuran
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung ist bis -10°C keine Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 6: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 39 Gew.-% Methylmagnesiumbromid in Diethylether (Vergleichsbeispiel)
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung ist bis -15°C keine Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 7: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 26 Gew.-% Methylmagnesiumbromid in Tetrahydrofuran (Vergleichsbeispiel)
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Lagerung der erhaltenen Lösung ist ab 15°C eine erhebliche Kristallisation zu beobachten.
Beispiel 8: Vergleichbeispiel Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 26 Gew.-% Ethylmagnesiumchlorid in Tetrahydrofuran (Vergleichsbeispiel)
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung erfolgt unter 100C Kristallisation.
Beispiel 9: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 24 Gew.-% Propylmagnesiumchlorid in Tetrahydrofuran (Vergleichbeispiel)
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung erfolgt unter 100C Kristallisation.
Beispiel 10: Herstellung und Kristallisationsverhalten einer Lösung von 40 Gew.-% 3,4-Difluorphenylmagnesiumbromid in Tetrahydro-2-methylfuran (Vergleichbeispiel)
Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Bei Kaltlagerung der erhaltenen Lösung erfolgt bei -10°C Kristallisation.
Tabelle 1 : Zusammenfassung der Beispiele, Kristallisationsverhalten magnesiumorganischer Verbindungen in Abhängigkeit des Lösemittels
* Vergleichsbeispiel, **Vergleιchsbeιspιel aus DE-C- 19808570 Kristallisation bereits wahrend der Synthese
Die Beispiele 2 bis 5 und Tabelle 1 , zeigen, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lösemitteln in den Beispielen 2 bis 5 erfindungsgemäße Synthesemittel erhalten werden, die magnesiumorganische Verbindungen in hohen Konzentrationen, das heißt in Konzentrationen von mehr als 20 Gew.-%, enthalten, ohne dass bei Abkühlung bis 0°C, teilweise bis -100C, Kristallisat aus der Lösung ausfällt. Dieses Ergebnis ist umso überraschender, da in DE-C-19808570 über die Bildung eines Magnesiumhalogenidkristallisats bereits während der Synthese von Propen-3-yl- und Benzylmagnesiumverbindungen berichtet wird. Die erfindungsgemäßen Lösemittel stellen damit ein ideales und sicheres Diethylether- Surrogat für die Herstellung anderer magnesiumorganischen Verbindungen als Propen-3-yl- oder Benzylmagnesiumverbindungen dar.
Claims
1 . Magnesiumorganisches Synthesemittel, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens folgende Komponenten enthält:
- ein Lösemittel, das mindestens eine sauerstoffdonorhaltige Verbindung enthält der allgemeinen Formel:
wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: H, funktionalisierten oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten Alkyl-, Alkyloxy-, Cycloalkyl- und/oder Cycloalkyloxygruppen mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten Aryl-, Hetaryl- und/oder Aryloxygruppen mit 1 bis 12 C- Atomen, wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H;
- mindestens eine magnesiumorganische Verbindung der allgemeinen Formel R-MgX oder R-Mg-R, wobei R ausgewählt ist aus: funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten verzweigten und/oder unverzweigten Ci-C2o-Alkylgruppen,
Ci-C2o-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, Cr C2o-Alkoxygruppen, Ci-C2o-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2-C2o-Alkenylgruppen, C2-C2o-Alkinylgruppen, C3-C8-CyCIo- alkylgruppen und/oder funktionalisierten und/oder unfunktionalisierten Phenyl-, Phenoxy-, Aryl- und/oder Hetarylgruppen mit 3 bis 12 C-Atomen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R tragen können, und
- X ausgewählt ist aus: F und/oder Cl und/oder Br und/oder I und/oder -Triflat und/oder-Tosylat, mit der Maßgabe, dass von den Verbindungen der Formel R-MgX folgende Verbindungen ausgenommen sind: Verbindungen der Formeln Benzyl-MgX und Propen-3-yl-MgX sowie -Derivate hiervon der allgemeinen Formel:
mit einem oder mehreren der folgenden Substituenten R3: H, Fluor, Chlor, C-i-Cβ-Alkylgruppen, Ci-Cβ-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, Ci-Cβ-Alkoxygruppen, C-i-Cβ-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom, C2-C6-Alkenylgruppen, CS-CΘ- Cyclolkylgruppen, Trimethylsilyl-, Phenyl- und/oder Phenoxygruppen, die ihrerseits einen oder mehrere der vorgenannten Substituenten R3 tragen können.
2. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 ausgewählt sind aus: H, Methyl, Methoxy, Methylmethoxy, Ethyl, Ethoxy, Methylethoxy, n-Propyl, Propoxy, Methylpropoxy, iso-Propyl, n-Butyl, 2-Butyl, iso-Butyl, fe/t-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl, tert-Pentyl, Hexyl, n-Heptyl, iso-Heptyl, n-Octyl, iso-Octyl, 2-Ethyl-1 -hexyl, 2,2,4- Trimethylpentyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, n-Dodecyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Methylcyclohexyl, Vinyl, 1 -Propenyl, 2-Propenyl, Naphthyl, Anthranyl, Phenanthryl, o-Tolyl, p-Tolyl, m-Tolyl, XyIyI, Ethylphenyl, Mesityl, Phenyl, Pentafluorphenyl, Phenoxy, Methoxyphenyl, Benzyl, Mesityl, Neophyl, Thexyl, Trimethylsilyl, Triisopropylsilyl, Tri(tertbutyl)silyl), Dimethylthexylsilyl, wobei gilt: wenn R1 = H dann R2 ≠ H.
3. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sauerstoffdonorhaltige Verbindung Tetrahydro-2- methylfuran ist.
4. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der magnesiumorganischen Verbindung oder der magnesiumorganischen Verbindungen von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 60 Gew.-%. beträgt.
5. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel zusätzlich zu der sauerstoffdonorhaltigen Verbindung oder den sauerstoffdonorhaltigen Verbindungen mindestens ein aprotisches Lösemittel enthält, bevorzugt ausgewählt aus Benzol, Toluol, m-Xylol, p-Xylol, o-Xylol, Cyclohexan und Methylcyclohexan.
6. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil des aprotischen Lösemittels oder der aprotischen Lösemittel am Synthesemittel 0 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 5 bis 20 Gew,-% beträgt.
7. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein anorganisches Salz enthält, bevorzugt ausgewählt aus LiCI, LiBr, MgCL2, Mg Br2, FeCI3, CuCI, CuCI2, CuBr, CuBr2, ZnCI2 oder ZnBr2 oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Salze.
8. Magnesiumorganisches Synthesemittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von anorganischem
Metallsalz zur erfindungsgemäßen magnesiumorganischen Verbindungen 0,1 bis 5, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5 beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung eines magnesiumorganischen Synthesemittels nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Vorlegen und Dispergieren von Magnesium im erfindungsgemäßen Lösemittel, - Aktivieren des Magnesiums,
- Dosieren einer Verbindung der allgemeinen Formel R-X.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur im Bereich von -10 bis +1000C, bevorzugt im Bereich von 0 bis +40°C gehalten wird.
1 1 . Verwendung eines magnesiumorganischen Synthesemittels nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 in der Synthese, bevorzugt in der organischen Synthese.
12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass das magnesiumorganische Synthesemittel mit Elektrophilen, bevorzugt Carbonylen, Nitrilen, Carbonsäureestern, Ketonen, Aldehyden, Olefinen, und/oder Nitro- und/oder Nitrosoverbindungen, Oximen und den Schwefel-Analoga dieser Verbindungen, vorzugsweise Thionverbindungen, umgesetzt wird.
13. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass das magnesiumorganische Synthesemittel mit aciden Verbindungen zu deren Deprotonierung umgesetzt wird.
14. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass, das magnesiumorganische Synthesemittel in Halogen-Metallaustauschreaktionen eingesetzt wird.
15. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass das magnesiumorganische Synthesemittel in C-C Kreuzkupplungsreaktionen eingesetzt wird, bevorzugt unter Beteiligung einer katalytisch aktiven Verbindung , vorzugsweise ausgewählt aus Fe-, Cu-, Ni-, Pd-, und Pt-Komplexen, besonders bevorzugt unter Zugabe von Zinkhalogeniden, vorzugsweise ausgewählt aus ZnCI2 und ZnBr2.
16. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass das magnesiumorganische Synthesemittel mit Borsäureestern umgesetzt wird.
17. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass das magnesiumorganische Synthesemittel in Transmetallierungsreaktionen eingesetzt wird.
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