SE447989B - 2-and 4-substd. alkoxy:ethenyl benzene and alkoxyethyl benzene prodn. - Google Patents

Abstract

In the prepn. of 2 and 4 substit. alkoxy ethenyl benzenes and alkoxy ethyl benzenes, 0- or p- halonitrobenzene is reacted with at least an equiv. of alkyl ether in presence of a trialkylamine and a Pd catalyst. Pref. the catalyst is part. Pd acetate or Pd or carbon. The reaction is carried out at 80-140 pref. 100-120 deg.C. for 10-20 hrs. at pressure with equiv. quant. of pref. triethylanine or tributylamine. The pref. halogens are Br and I. Treatment of the initial reaction prod. with aqueous acid and triethanolamine to enable sepn. of the unwanted 2-aryl vinyl ether is also claimed. The method gives improved yield of intermediates in the synthesis of the beta blocker metoprolol. Provisional Basic previously advised in Week E23).

Description

447 989 2' Vid ett av våra försök erhöll vi sålunda 52% utbyte av (E)- och ? (Z)-1-(2-metoxietenyl)-4-nitrobensen då vi utnyttjade palladium på kol som katalysator medan motsvarande utbyte vid ett annat försök med tillsats av trifenylfosfin endast var 25%. 447 989 2 ' In one of our experiments, we thus obtained a 52% yield of (E) - and? (Z) -1- (2-methoxyethenyl) -4-nitrobenzene when we used palladium on carbon as a catalyst while the corresponding yield in another experiment with the addition of triphenylphosphine was only 25%.

Nyckelsteget i metoden enligt uppfinningen är sålunda att driva reaktionen mellan en 2- eller 4-brom- respektive jodsubstituerad nitrobensen och metylvinyleter till ett acceptabelt utbyte av motsvarande 1-aryladdukt vilken i samma kärl därefter hydreras för att sedan genom en diazoteringsreaktion följd av en hydrolys omvandlas till önskad 2-(2-alkoxietyl)fenol alternativt 4-(2- a1koxietyl)fenol. Brom- respektive jodnitrobensenen och alkyl- vinyletern kan användas i ekvivalenta mängder men ett överskott av alkylvinyleter medför ingen nackdel. Vi har sålunda funnit att det överraskande nog är möjligt att genomföra denna reaktion till gott utbyte_förutsatt att man utnyttjar en palladiumkatalysator. Metyl- vinyleter har tidigare ej givit acceptabla utbyten vid denna typ av reaktion i och med att man tidigare endast prövat halobensener som ej innehållit någon nitrogrupp. Såväl paladium (II) acetat som det i tekniska processer i längden väsentligt billigare palladium på kol har visat sig fungera väl i detta sammanhang. Som bas vid de palladiumkatalyserade reaktionerna använder vi som redan nämnts trietylamin eller tribytylamin. 2- eller 4-bromnitrobensen kan sålunda enligt den för uppfinningen kännetecknande metoden omvandlas till 2-(2-metoxietyl)anilin respektive 4-(2-metoxietyl)anilin i en enkärlsreaktion. Metoxi- etylanilinet kan därefter genom en diazoteringsreaktion följd av hydrolys omvandlas till 2-(2-metoxietyl)fenol respektive 4-(2- metoxietyl)fenol. Ur den senare kan man alltså framställa meto- prolol. Även om metoden enligt uppfinningen ger en övervägande del 1-aryl- addukt så bildas även en viss mängd 2-aryladdukt som dock med ä lämplig vattenhaltig syra kan omvandlas till motsvarande aceto- fenon. Syrabehandligen påverkar ej 1-aryladdukten varför upparbet- ningen sker i en blanding av önskade och icke önskade föreningar.The key step in the method according to the invention is thus to operate the reaction between a 2- or 4-bromo- and iodine-substituted nitrobenzene and methyl vinyl ether to an acceptable yield of corresponding to 1-aryl adduct which is then hydrogenated in the same vessel then by a diazotization reaction followed by a hydrolysis converted to the desired 2- (2-alkoxyethyl) phenol or 4- (2- alkoxyethyl) phenol. The bromine and iodonitrobenzene and the alkyl the vinyl ether can be used in equivalent amounts but an excess of alkyl vinyl ether does not cause any disadvantage. We have thus found that Surprisingly, it is possible to carry out this reaction for good exchange_providing the use of a palladium catalyst. Methyl- vinyl ether has not previously yielded acceptable yields in this type of reaction in that previously only halobenzenes have been tried as did not contain any nitro group. Both paladium (II) acetate and that in technical processes in the long run significantly cheaper palladium on Coal has been shown to work well in this context. As a base at the palladium-catalyzed reactions we use as already mentioned triethylamine or tribyethylamine. The 2- or 4-bromonitrobenzene can thus be according to that of the invention characteristic method is converted to 2- (2-methoxyethyl) aniline respectively 4- (2-methoxyethyl) aniline in a single vessel reaction. Methoxy- the ethylaniline can then be reacted by a diazotization reaction followed by hydrolysis is converted to 2- (2-methoxyethyl) phenol and 4- (2- methoxyethyl) phenol. From the latter one can thus produce methods prolol. Although the method of the invention gives a predominant part of 1-aryl- adduct, a certain amount of 2-aryl adduct is also formed, which, however, with ä suitable aqueous acid can be converted into the corresponding aceto- phenon. The acid treatment does not affect the 1-aryl adduct, so reprocessing The reaction takes place in a mixture of desired and undesired compounds.

Efter reduktion, diasotering och hydrolys tillsätts en svårflyktig- 447 989 amin såsom t ex trietanolamin varvid då bildad 2- eller 4-hydroxi- acetofenon omvandlas till ett svàrflyktigt salt som utan svårighet kan avskiljas från den önskade 2-(2-metoxiety1)fenolen alternativt 4-(2-metoxietyl)fenolen genom destillation.After reduction, diasotization and hydrolysis, a volatile 447 989 amine such as triethanolamine to give 2- or 4-hydroxy- acetophenone is converted to a volatile salt as without difficulty can be separated from the desired 2- (2-methoxyethyl) phenol alternatively 4- (2-methoxyethyl) phenol by distillation.

Försök att ersätta den av oss som bas vid de palladiumkatalyserade kopplingarna utnyttjade trietylaminen eller tributylaminen med annan teoretiskt tänkbar amin har ej gett önskat resultat. N,N-di- metylanilin gav ett mycket dåligt utbyte medan pyridin och 2,4,6- trimetylpyridin visade sig olämpliga för ändamålet. 1,4-Díaxobi-, cyclo(2,2,2)oktan visade sig ge en mycket långsam reaktion.Try to replace it with us as a base for the palladium-catalyzed the couplings used triethylamine or tributylamine with other theoretically conceivable amines have not given the desired result. N, N-di- methylaniline gave a very poor yield while pyridine and 2,4,6- trimethylpyridine proved unsuitable for the purpose. 1,4-Diaxobi-, cyclo (2,2,2) octane was found to give a very slow reaction.

Så länge reaktionen drivs under relativt enkla förhållanden är tillsatsen av ett lämpligt lösningsmedel i det närmaste ett krav.As long as the reaction is conducted under relatively simple conditions the addition of a suitable solvent is almost a requirement.

Utan lösningsmedel krävs en god temperaturkontroll eftersom reak- tionen visat sig vara exoterm och temperaturberoende. Vi har funnit att de för ändamålet bästa lösningsmedlen är alkylbensener såsom toluen, o-xylen, mesitylen samt klorbensen och anisol.Without solvents, good temperature control is required because the reaction proved to be exothermic and temperature dependent. We have found that the best solvents for the purpose are alkylbenzenes such as toluene, o-xylene, mesitylene and chlorobenzene and anisole.

Acetonitril som är ett välkänt lösningsmedel från andra liknande sammanhang har emellertid visat sig sämre. Även heptan ger ett mindre tillfredsställande utbyte.Acetonitrile which is a well known solvent from other similar context, however, has proved worse. Heptane also provides one less satisfactory exchange.

Praktiska försök har visat att 4-brom- alternativt 4- jodnitro- bensen ej kan ersättas av motsvarande anisol emedan man då erhåller stora mängder av icke önskad 2-aryladdukt på 1-aryladdukternas bekostnad. 4-Jodanisol gav sålunda ett 55% utbyte av 4-metoxi- acetofenon.Practical tests have shown that 4-bromo- or 4-iodonitro- benzene can not be replaced by the corresponding anisole because it is then obtained large amounts of undesired 2-aryl adduct on the 1-aryl adducts expense. 4-Iodanisole thus gave a 55% yield of 4-methoxy- acetophenone.

Metoden enligt uppfinningen utmärkes vidare av valet av reaktions- temperatur. Denna bör sålunda ligga mellan 80 och 140°C, företrädes- vis mellan 100 och l20°C. Blir temperaturen väsentligt lägre går reaktionen mycket långsamt och blir dessutom ofullständig medan en för hög temperatur medverkar till bildandet av en alltför hög halt av den oönskade 2-aryladdukten och biprodukter. Även inom det mest fördelaktiga temperaturintervallet går reak- tionen relativt långsamt varför reaktionstiden på 15-20 timmar måste anses som normala. 447 989 I sammanhanget kan det även vara lämpligt att påpeka att ett normalt tryck torde vara omkring 5 kg/cm2. I våra försök har vi i första hand styrt temperaturen och låtit trycket bli avhängigt av temperaturen. Den enda fördelen med att ytterligare öka trycket skulle enligt vår mening vara om vi därigenom skulle kunna konden- sera mer vinyletergas i reaktionsblandningen.The method of the invention is further characterized by the choice of reaction temperature. This should thus be between 80 and 140 ° C, preferably between 100 and 120 ° C. If the temperature becomes significantly lower the reaction is very slow and also becomes incomplete while one too high a temperature contributes to the formation of an excessively high content of the undesired 2-aryl adduct and by-products. Even within the most favorable temperature range, the reaction relatively slow, so the reaction time is 15-20 hours must be considered normal. 447 989 In this context, it may also be appropriate to point out that a normal pressure should be around 5 kg / cm2. In our experiments we have in primarily controlled the temperature and let the pressure become dependent on the temperature. The only benefit of further increasing the pressure would, in our view, be if we could thereby condense more vinyl ether gas in the reaction mixture.

Att man i och för sig lägger på ett visst tryck under det helt konventionella hydreringssteget är en annan i sådana sammanhang välkänd sak.That you in and of yourself put a certain amount of pressure under it completely conventional hydrogenation step is another in such contexts well known thing.

Vid våra försök har vi tillfört lösningsmedel i nyckelsteget i första hand för att förenkla temperaturstyrningen men vi förut- sätter att det i teknisk skala går att helt avstå från lösnings- medlet förutsatt att reaktionen geomförs i autoklav med mycket goda möjligheter att kontrollera temperaturerna.In our experiments, we have added solvents in the key step in primarily to simplify temperature control, but we stipulates that on a technical scale it is possible to completely refrain from the agent provided that the reaction is carried out in an autoclave with very good opportunities to control the temperatures.

Det kan även vara motiverat att i sammanhanget påpeka att vi funnit att förhållandet mellan (E)- och (Z)-1-aryladdukten alltid tycks vara i sort sett oförändrat 50:50 oavsett hur högt eller lågt utbytet är.It may also be justified to point out in this context that we have found that the ratio between the (E) and (Z) -1 aryl adduct always appears be sort of unchanged 50:50 no matter how high or low the exchange is.

På bifogade figur har vi gjort ett försök att rent generellt illustrera metoden enligt uppfinningen. Denna finns definierad i de efterföljande patentkraven samt redovisad i följande exempel.In the attached figure, we have made an attempt to purely in general illustrate the method according to the invention. This is defined in the subsequent claims and reported in the following examples.

A AMPULLFÖRSÖK En blandning bereddes av 1,01 g (5,0 mmol) 4-bromnitrobensen, 0,76 ml (5,5 mmol) amin, 0,05 mmol palladiumkatalysator och 1,0 ml lösningsmedel. Blandningen fylldes i en glasampull som kyldes till ca -SOOC varefter 0,56 ml (7,5 mmol) metylvinyleter tillsattes och ampullen tillslöts. 5' 447 989 FÖRSÖK 1-3 Med palladium (II) acetat som katalysator och acetonitril som lösningsmedel erhölls följande resultat vid 6 timmars reaktionstid Försök 1 2 3 amin trietylamin tributylamin dimetylanilin 4-bromnitrobensen 42% 58% 87% (oomsatt) (E)- och (Z)-1- 23% , 17% 0,5% (2-metoxietenyl)- -4-nitrobensen FÖRSÖK 4-5 Med palladium på kol som katalysator och toluen som lösningsmedel erhölls följande resultat vid 16 timmars reaktionstid.A AMPULLE TRIAL A mixture was prepared from 1.01 g (5.0 mmol) of 4-bromonitrobenzene, 0.76 ml (5.5 mmol) of amine, 0.05 mmol of palladium catalyst and 1.0 ml solvent. The mixture was filled into a glass ampoule which was cooled about -SOOC after which 0.56 ml (7.5 mmol) of methyl vinyl ether were added and the ampoule was closed. 5 '447 989 TRY 1-3 With palladium (II) acetate as catalyst and acetonitrile as solvent, the following results were obtained at 6 hours reaction time Try 1 2 3 amine triethylamine tributylamine dimethylaniline 4-bromonitrobenzene 42% 58% 87% (unreacted) (E) - and (Z) -1-23%, 17% 0.5% (2-methoxyethenyl) - -4-nitrobenzene TRY 4-5 With palladium on carbon as catalyst and toluene as solvent the following results were obtained at 16 hours reaction time.

Försök 4 5 amin trietylamin 2,4,6-trimetylpyridin 4-bromnitrobensen 9% 93% (E)- och (Z)-1- 69% 1% (2-metoxíetenyl)- -4-nitrobensen B AUTOKLAVFÖRSÖK 6 - 9 FÖRSÖK 6 I en iskyld autoklav (Parr, 250 ml, Hastelloy B) bereddes en blandning av 48,5 g (0,24 mol) 4-bromnitrobensen, 38,8 ml (0,28 mol) trietylamin, 2,4 g (1,1 mmol) Pd/C (5%) och 50 ml toluen.Try 4 5 amine triethylamine 2,4,6-trimethylpyridine 4-bromonitrobenzene 9% 93% (E) - and (Z) -1- 69% 1% (2-methoxyethenyl) - -4-nitrobenzene B AUTOCLAV TRIAL 6 - 9 TRY 6 In an ice-cold autoclave (Parr, 250 ml, Hastelloy B) was prepared and mixture of 48.5 g (0.24 mol) of 4-bromonitrobenzene, 38.8 ml (0.28) mol) triethylamine, 2.4 g (1.1 mmol) Pd / C (5%) and 50 ml toluene.

Därefter tillfördes 28,5 ml (0,38 mol) metylvinyleter varefter autoklaven tillslöts och upphettades till 120°C. Efter en 16 timmars reaktionstid vid denna temperatur under kraftig omblandning överfördes reaktionsblandningen i en iskyld blandning av 10% saltsyra och metylenklorid. Efter kraftig omblanding filtrerades blandningen och den organiska komponenten separerades. Den vatten- y447 989 6' ,'* haltiga fasen extraherades två gånger med metylenklorid och den kombinerade organiska fasen tvättades en gång med vatten. Efter torkning med natriumsulfat avlägsnades metylenkloriden genom vakuumdestillation. s) Gaskromatografi visade att vi erhållit 81% (E)- och (Z)-1-(2- metoxietenyl)-4-nitrobensen och 10% 4-nitroacetofenon.Then 28.5 ml (0.38 mol) of methyl vinyl ether were added, after which the autoclave was closed and heated to 120 ° C. After a 16 hours of reaction time at this temperature with vigorous mixing the reaction mixture was transferred to an ice-cold mixture of 10% hydrochloric acid and methylene chloride. After vigorous mixing, it was filtered the mixture and the organic component were separated. The aquatic y447 989 6 ' , '* the aqueous phase was extracted twice with methylene chloride and it the combined organic phase was washed once with water. After drying with sodium sulfate, the methylene chloride was removed by vacuum distillation. s) Gas chromatography showed that we obtained 81% (E) - and (Z) -1- (2- methoxyethenyl) -4-nitrobenzene and 10% 4-nitroacetophenone.

FÖRSÖK 7 Försöket genomfördes på samma sätt som försök 6 med den skillnaden att 60,5 g 4-jodnitrobensen tillfördes istället för 4-bromnitro- bensen. Utbytet av (E)- och (Z)-1-(2-metoxietenyl)-4-nitrobensen _ var 49% och av 4-nitroacetofenon 21%.TRY 7 The experiment was performed in the same way as Experiment 6 with that difference that 60.5 g of 4-iodonitrobenzene was added instead of 4-bromonitrobenzene benzene. The yield of (E) - and (Z) -1- (2-methoxyethenyl) -4-nitrobenzene was 49% and of 4-nitroacetophenone 21%.

FÖRSÖK 8 Ett jämförande försök med palladiumfri kol istället för Pd/C visade sig enbart ge utgàngsmaterialen i oförändrad form. Katalysatorn är alltså absolut nödvändig för reaktionen.TRY 8 A comparative experiment with palladium-free carbon instead of Pd / C showed only provide the starting materials in unchanged form. The catalyst is thus absolutely necessary for the reaction.

FÖRSÖK 9 Detta utfördes på samma sätt som försök 6 med den skillnaden att 2-bromnitrobensen användes istället för 4-bromnitrobensen. Utbytet av (E)- och (Z)-l-(2-metoxíetenyl)-2-nitrobensen var 73% och av 2-nitroacetofenon 8%.TRY 9 This was performed in the same manner as Experiment 6 with the difference that 2-bromonitrobenzene was used instead of 4-bromonitrobenzene. The yield of (E) - and (Z) -1- (2-methoxyethyl) -2-nitrobenzene was 73% and of 2-nitroacetophenone 8%.

FÖRSÖK 10 INNEFATTANDE FRAMSTÄLLNINING AV 4-(2-met0xietyl)fenol I en iskyld autoklav blandades 40,4 g (0,20 mol) 4-bromnitrobensen, 30,5 ml (0,22 mol) trietylamin, 2,2 g (1,05 mmol) palladium pà kol och 50 ml toluen varefter 22,5 ml(0,30 mol) metylvinyleter tillsat- tes. Autoklaven tillslöts och uppvärmedes under 30 minuter till l20°C. Efter att därefter ha utsatts för kraftig omblandning under 16 timmar sänktes temperaturen i autoklaven till rumstemperatur och 50 ml 10% savelsyra tillsattes. Efter 10 minuters ytterligare s omblandning avlägsnades den vattenhaltiga fasen varefter ytter- ligare 50 ml toluen tillsattes och autoklaven fylldes med kväve följt av väte. Reaktionen drevs under 45 minuter vid 85°C och 10 J kg/cm2 därefter kyldes reaktionsblandningen och extraherades med “ i 447 989 125 ml 50% svavelsyra vid rumstemperatur. Det vattenhaltiga extraktet kyldes till 0°C och 16,0 g (O,23 mol) natriumnitrit tillsattes uppblandat i 35 ml vatten. Temperaturen tilläts därvid ej överstiga +5°C. Blandningen utsattes därefter för ytterligare 15 minuters omblandning varefter en blandning av 3,5 g urea uppblandad i 6,0 ml vatten tillsattes. Reaktionsblandningen överfördes där- efter under mycket kraftig omblandning till hett vatten (90-95°C).EXPERIMENT PREPARATION OF 4- (2-methoxyethyl) phenol In an ice-cold autoclave, 40.4 g (0.20 mol) of 4-bromonitrobenzene were mixed. 30.5 ml (0.22 mol) of triethylamine, 2.2 g (1.05 mmol) of palladium on carbon and 50 ml of toluene, after which 22.5 ml (0.30 mol) of methyl vinyl ether are added. thesis. The autoclave was closed and heated for another 30 minutes 120 ° C. After being subjected to vigorous mixing during For 16 hours, the temperature in the autoclave was lowered to room temperature and 50 ml of 10% sulfuric acid was added. After a further 10 minutes p mixing, the aqueous phase was removed, after which the 50 ml of toluene were added and the autoclave was filled with nitrogen followed by hydrogen. The reaction was run for 45 minutes at 85 ° C and 10 J kg / cm 2 then the reaction mixture was cooled and extracted with “I 447 989 125 ml of 50% sulfuric acid at room temperature. The aqueous the extract was cooled to 0 ° C and 16.0 g (0.23 mol) of sodium nitrite was added mixed in 35 ml of water. The temperature was then allowed do not exceed + 5 ° C. The mixture was then subjected to an additional 15 minute mixing after which a mixture of 3.5 g of urea is mixed in 6.0 ml of water was added. The reaction mixture was then transferred after very vigorous mixing to hot water (90-95 ° C).

Efter reflux under en timme vid 100-l05°C tilläts reaktionsbland- ningen att kallna varefter metylenklorid tillsattes. Efter extrak- tion av den vattenhaltiga fasen och avdrivning av de olika orga- niska lösningsmedlen erhölls 22,6 g ràprodukt. Till denna sattes 2,8 g trietanolamin. Destillation av den erhållna blandningen gav 14,3 g (47%) 4-(2-metoxietyl)fenol.After refluxing for one hour at 100-105 ° C, the reaction mixture was allowed to after which methylene chloride was added. After extraction the aqueous phase and stripping of the various organisms 22.6 g of crude product were obtained. To this was added 2.8 g of triethanolamine. Distillation of the resulting mixture gave 14.3 g (47%) of 4- (2-methoxyethyl) phenol.

Claims (4)

10374 447 989 PATENTKRAV l. Förfarande att framställa (E)-1-(2-metoxietenyl)-2-nitrobensen och (Z)-1-(2-metoxietenyl)-2-nitrobensen alternativt (E)-1-(2- qmetoxietenyl)-4-nitrobensen och (Z)-1-(2-metoxietenyl)-4-nítro- bensen k ä n n e t e c k n a t därav att en bestämd mängd brom- alternativt jodnitrobensen med nitrogruppen i 2~ alternativt 4-ställning vid närvaro av en palladium katalysator vid förhöjt tryck och en temperatur om 80-140°C företrädesvis 100-l20°C under 10-20 timmar reageras med minst motsvarande molära mängder metyl- vinyleter och en trialkylamin bestående av trietylamin eller tributylamin.A process for preparing (E) -1- (2-methoxyethenyl) -2-nitrobenzene and (Z) -1- (2-methoxyethenyl) -2-nitrobenzene alternatively (E) -1- (2- methoxyethenyl) -4-nitrobenzene and (Z) -1- (2-methoxyethenyl) -4-nitrobenzene are characterized in that a certain amount of bromine or iodine nitrobenzene with the nitro group in the 2- or 4-position in the presence of a palladium catalyst at elevated pressure and a temperature of 80-140 ° C preferably 100-120 ° C for 10-20 hours is reacted with at least corresponding molar amounts of methyl vinyl ether and a trialkylamine consisting of triethylamine or tributylamine. 2. Metod enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att såsom katalysator tillförs palladium(II)acetat.2. A method according to claim 1, characterized in that palladium (II) acetate is added as catalyst. 3. metod enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att som katalysator tillföres palladium pà kol.3. A method according to claim 1, characterized in that palladium on carbon is added as catalyst. 4. Metod enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t därav att reaktionen genomföras vid närvaro av i egenskap av lösningsmedel tillfört bensenderivat såsom toluen, o-xylen, mesi- tylen, klorbensen eller anisol.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reaction is carried out in the presence of benzene derivatives such as toluene, o-xylene, mesethylene, chlorobenzene or anisole as solvent.