Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstituierten Phenylketonen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstituierten Phenylketonen durch Acylierung der entsprechenden m-disubstituierten Benzole.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 2',4'-Dihalogenacetophenonen durch Acetylierung von m-Dihaiogenbenzolen.
Es ist aus J. Indian Chem. Soc. 24 (1947) 373-374 bekannt, ein Dichlorbenzol mit Acetylchlorid in Gegenwart von Aluminiumchlorid umzusetzen, wobei Dichloracetophenone in guten Ausbeuten erhalten werden.
Dementsprechend wurde aus m-Dichlorbenzol das 2',4' Dichloracetophenon in einer Maximalausbeute von 70 % der Theorie erhalten. Unter den gleichen Bedingungen ergab das p-Isomere 50 % der theoretischen Ausbeute an isomeren 2',5 QDichloracetophenon.
Das 2',4'-Dichioracetophenon und ähnliche 2,4disubstituierte Phenylketone haben sich als sehr wertvolle Verbindungen erwiesen, z. B. als Biocide und insbesondere als Zwischenprodukte zur Herstellung von Vinylphosphaten mit insecticiden Eigenschaften, wie das hochaktive Diäthyl-2-chlor- 1 -(2,4-dichlorphenyl) vinyl-phosphat. Diese Verbindungen sollten vorzugsweise keine 2,5 -disubstituierten Phenylisomeren oder nur vernachlässigbar kleine Mengen davon enthalten, Es sind daher bisher nur reine Ausgangsmaterialien, z. B. m-Dichlorbenzol, verwendet worden.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass bei der Durchführung der Acylierung von m-disubstituierten Benzolen in Gegenwart des p-Isomeren diese letztere Verbindung überhaupt nicht reagiert oder nur in sehr kleinen Mengen. Von den gebildeten Ketonen sind gewöhnlich weniger als 1,5 % vom p-Isomeren abgeleitet, selbst wenn diese Verbindung relativ zum m-Isomeren im Überschuss vorlag. Es können darüber hinaus hervorragende Ausbeuten bis 85 % oder mehr der Theorie erhalten werden.
Dies ist von besonderer Wichtigkeit, da Mischungen der m- und p-disubstituierten Derivate in der Regel viel leichter erhältlich sind als die m-Isomeren alleine. Beispielsweise können sie in vielen Fällen durch Isomerisierung des entsprechenden p-Isomeren, z. B. unter dem Einfluss von Aluminiumchlorid und Wasser, erhalten werden. In der Regel werden nur kleine Mengen, falls überhaupt, etwas des Isomeren gleichzeitig gebildet.
Diese Verbindungen können falls gewünscht leicht aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch entfernt werden, z. B.
durch Destillation, während es sehr schwierig ist, das Gemisch von m- und p-Isomeren in deren Komponente aufzutrennen. Das p-Isomere ist ein billiges handels übliches Produkt, das z. 13. durch Chlorieren oder Bro- mieren von Benzol oder eines monohalogenierten Derivats davon und anschliessender Abtrennung von o-Dihalogenbenzol, z. B. durch Kristallisation oder Destillation, hergestellt werden kann.
Ein wichtiges Merkmal der selektiven Acylierung ist ausserdem die Tatsache, dass ausser der Bildung wert- voller Verbindungen, die von m-Isomeren abgeleitet sind, nicht umgesetztes p-Isomeres aus dem Reaktionsgemisch wiedergewonnen werden kann. Es wird vor- zugsweise nach Reinigung, falls dies notwendig ist, wieder verwendet, um durch Isomerisierung neues Ausgangsmaterial herstellen zu können z. B. mit Alumi niumchlorid und Wasser.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-disubstituierten Phenylketonen der Formel
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in der R ein organischer Rest ist und jeder der Substituenten X' und X" ein Halogenatom, eine Alkoxy- oder Aryloxygruppe darstellen, dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein m-disubstituiertes Benzolderivat der Formel
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das zusammen mit dessen p-Isomeren vorliegt und wobei in der Formel die Substituenten X' und X" die genannte Bedeutung haben, durch Behandeln mit einem entsprechenden Acylierungsmittel und einem Friedel Crafts-Katalysator selektiv acyliert.
In den Formeln (T) und (II) bedeuten die Substituenten X' und X" gewöhnlich Halogenatome, wie Chlor, Brom oder Fluor undloder Äthergruppen, wie Methoxy-, Athoxy- oder höhere Alkoxygruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, Phenexygruppen und deren Derivate. Halogenatome insbesondere haben sich als sehr geeignet erwiesen. X' und X" können gleich oder voneinander verschieden sein. Identische Substituenten sind jedoch bevorzugt. Geeignete Ausgangsmaterialien sind z. B. Gemische, die die m- und p-Isomeren von Chlor-, Fluor-, Chlorbrom-, Chlormethoxy-, Dimethoxy-, Difluor-, Dichior- und/oder Dibrombenzol enthalten oder daraus bestehen. Insbesondere sollen die entsprechenden Isomeren von Dichior- und Dibrombenzol genannt werden.
Insbesondere haben die Dichlorbenzole hervorragende Ergebnisse gebracht.
Die relativen Mengenverhältnisse der m- und p Isomeren, die im Ausgangsmaterial vorliegen, können erheblich schwanken, z. B. von 25:1 bis 1:10. Vorzugsweise liegt dieses m/p-Verhältnis innerhalb 4:1 und 1 : 4 und insbesondere zwischen 3 : 1 und 1 : 3.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsmaterial durch Isomerisierung eines o- oder p-Dihalogenbenzols oder eines Gemisches von zwei oder mehr isomeren Dihalogenben zolen, wie die o- und p-Dihalogenbenzole oder deren Gemische erhalten. Aus dem erhaltenen Gemisch kann das o-Isomere, falls es darin vorhanden ist, leicht entfernt werden, z. B. durch Destillation, da die anderen Isomeren flüchtiger sind. Dies ist jedoch nicht immer notwendig, weil kleine Mengen dieses Isomeren häufig geduldet werden können, z. B. weniger als 4,5 %, bezogen auf das Gesamtgemisch der vorhandenen Isomeren. Die Isomerisierung kann z.
B. durch Erhitzen mit einer katalytischen Menge einer Lewissäure, vorzugsweise mit AlCl1 oder Alb1, in Gegenwart einer kleinen Menge Wasser durchgeführt werden. Aiumi- niumchlorid und Wasser im Molverhältnis 1:1 haben sich als besonders geeignet erwiesen.
Zur Isomerisierung kann man in geeigneter Weise das Gemisch der Dihalogenbenzole verwenden, die durch Halogenierung von Benzol oder einem Monohalogenbenzol, z. B. mit Chlor oder Brom, gemäss bekannten Verfahren hergestellt worden sind. So kann ein Gemisch, bei dem o- und p-Dichlorbenzole vorherrschen, leicht durch Durchleiten eines Chiorstroms in flüssiges Benzol bei 0 C in Gegenwart von Aiumi- niumchlorid oder Eisenchlorid als Katalysator erhalten werden. Das m-Isomere wird überhaupt nicht oder nur in Spuren bei diesen Umsetzungen erhalten. Ein Verfahren, das zu einem Gemisch der o-, m- und p-Isomeren führt, wird durch Halogenieren von Benzol oder eines Haiogenbenzois in der Gasphase z.
B. unter Durchleiten der Reaktionsteilnehmer durch ein erhitztes Rohr bei Temperaturen von 300 bis 5000 C durchgeführt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, von einem p-Dihalogenbenzol, insbesondere p-Dichlorbenzol, auszugehen. Die Isomerisierung dieser Verbindungen in der flüssigen Phase ergibt nämlich unter geeigneten Bedingungen nur kleine Mengen des ungewünschten o-Isomeren, das ausserdem in vielen Fällen im Ausgangsmaterial gemäss der Erfindung geduldet werden kann. Ausserdem sind die p-Isomeren im allgemeinen billig und im Handel erhältlich oder aus deren Isomergemischen leicht gewinnbar, z. B. durch Kristallisation oder Destillation.
Da gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren das p-Isomere nicht oder nicht in merklichen Mengen in das acylierte Produkt umgewandelt wird, wird vorzugs- weise dieses nicht umgesetzte Isomere erneut zur Hef- stellung von frischem Ausgangsmaterial verwendet, gewöhnlich nach einer Reinigung z. B. mit konzentrierter Schwefelsäure bei Raumtemperatur oder mit Alumi niumchlorid bei erhöhter Temperatur.
Die Art des Restes R in der Formel (I) hängt vom verwendeten Acylierungsmittel ab, das mit dem mdisubstituierten Benzolderivat der Formel (II) verwendet wird. R stellt gewöhnlich einen Kohlenwasserstoffrest dar, der substituiert oder nicht-substituiert sein kann, z. B. mit ein oder mehreren Halogenatomen. Im allgemeinen ist das Acylierungsmittel ein Säurehalogenid oder ein Säureanhydrid, das von einer aliphatischen oder aromatischen Carbonsäure abgeleitet ist. Beispiele sind die Säurechloride, Säurebromide und Säureanhydride von Essigsäure, Propionsäure, cz -Dimethyl- propionsäure und Benzoesäure, die in der Kohlenstoffkette oder im Ring, falls gewünscht, halogeniert sein können.
In diesen Fällen stellt der Rest R dementsprechend eine Methyl-, iithyl-, l,l-Dimethyläthyl- oder Phenylgruppe oder ein Halogenderivat davon dar. Bevorzugte Acylierungsmittel sind Acetylchlorid, Acetylbromid, Mono- und Dichioracetylchlorid, Di- und Trifluoracetylchlorid, a-Chlorisobutyrylchlorid und Essigsäureanhydrid. Acetylchiorid hat sich als besonders geeignet erwiesen.
Es wurde als vorteilhaft gefunden, etwa äquivalente Mengen des Acylierungsmittels und des m-disubstituierten Benzols (II) zu verwenden. Geeignete verwendbare Mengen liegen daher zwischen 0,8 und 1,2 Mol Acylierungsmittel je Mol des m-disubstituierten Benzols (II) und insbesondere zwischen 0,95 und 1,10 Mol je Mol
Bevorzugte Friedel-Crafts-Katalysatoren sind das Chlorid und das Bromid von Aluminium. Hervorragende Ergebnisse sind mit AiCl erhalten worden. Um maximale Ausbeuten der gewünschten Phenylketone (I) zu erhalten, sollten wenigstens äquivalente Mengen des Friedel-Crafts-Katalysators und des m-disubstituierten Benzolisomeren verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Überschuss des Friedel-Crafts-Katalysators verwendet.
Die relativen Mengen liegen gewöhnlich zwischen
1,0 und 3,0 Mol je Mol des m-disubstituierten Benzols.
Hervorragende Ergebnisse wurden mit Mengen von
1,0 bis 1,4 Mol je Mol erhalten.
Die Reaktion mit Dihalogenbenzolen wird vorzugsweise durch Zusetzen des Acylierungsmittels mit einem Gemisch der m- und p-disubstituierten Benzole und des Friedel-Crafts-Katalysators durchgeführt. Wenn von einem Äther ausgegangen wird, ist es jedoch erwünscht, ein Gemisch des Friedel-Crafts-Katalysators und des Acylierungsmittels zu den disubstituierten Benzolen zuzufügen.
Falls gewünscht, kann ein inertes Lösungs- oder Verdünnungsmittel verwendet werden, wie Schwefelkohlenstoff oder Nitrobenzol. Daneben können in diesem Zusammenhang die p-disubstituierten Benzole erwähnt werden, die Komponenten des Ausgangsgemisches gemäss der Erfindung sein können, wie z. B. p Dichlorbenzol. Wenn von Dihalogenbenzolen ausgegangen wird, ist es in der Regel nicht notwendig, ein Lösungs- oder Verdünnungsmittel zuzufügen.
Die Reaktionstemperaturen liegen gewöhnlich zwischen 25 und 2000 C. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Temperaturen von 80 bis 1300 C, insbesondere von 90 bis 1150 C durchgeführt. Es ist im allgemeinen ratsam, die Temperatur allmählich oder in Zwischenräumen auf den genannten Wert ansteigen zu lassen.
Die Reaktion verläuft glatt bei Atmosphärendruck.
Höhere oder niedrigere Drücke können jedoch ebenfalls verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.
Eine besonders brauchbare Anwendung des neuen Verfahrens gemäss der Erfindung ist die Herstellung von 21,4'-Dichloracetophenon durch Umsetzung eines Gemisches von m- und p-Dichlorbenzol mit Acetyl- chlorid und AUCH. Das Ausgangsmaterial wird leicht aus p-Dichlofbenzol durch Isomerisierung mit äquimolaren Mengen von Aluminiumchlorid und Wasser und, falls notwendig, anschliessender Entfernung des o-Isomeren, das weniger flüchtig als die anderen Isomeren ist, durch Destillation des Gemisches hergestellt. Nach der Acylierung kann das nicht umgesetzte p-Isomere aus dem Reaktionsprodukt gewonnen und nach Reini- gung mit H2SO4 erneut zur Herstellung neuen Ausgangsmaterials durch Isomerisierung verwendet werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Phenylketone können als solche z. B. als Biocide verwendet werden oder sie können als Zwischenprodukte bei chemischen Reaktionen verwendet werden. Das 2',4'-Dichloracetophenon kann beispielsweise leicht in der Seitenkette chloriert werden zum a, a, 2',4'-Tetrachioracetophenon, das dann mit Triäthylphosphit zu einem überaus wirksamen Insecticid umgesetzt werden kann.
Beispiel 1 Isomerisierung von p-Dichlofbenzol a) In einen Reaktionsbehälter mit mechanischem Rührer, Thermometer und Rückflusskühler wurde ein Gemisch von 103 g (0,7 Mol) p-Dichiorbenzol, 4,67 g (0,035 Mol) AlCl3 und 0,6 g (0,035 Mol) Wasser unter Rühren 2 Stunden auf 1600 C erhitzt. Das erhaltene rohe Reaktionsprodukt wurde nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur als Ausgangsmaterial für die Acylierung gemäss Beispiel 2 verwendet.
Eine Probe des Produkts wurde auf 600 C gekühlt und mit Wasser behandelt. Die organische Schicht wurde abgetrennt und durch Gaschromatographie analysiert. Sie bestand aus 41,4 % m-Dichlorbenzol und 58,62 p-Dichlorbenzol, während kein o-Isomeres gefunden werden konnte.
Wenn weitere 2 Stunden erhitzt wurde, enthielt das Gemisch 51,4 % m-Isomeres, 46,1 % p-Isomeres und 2,5 % o-Isomeres.
b) In einem ähnlichen Experiment, das bei 1700 C durchgeführt wurde, während die doppelte Menge Aluminiumchlorid und Wasser verwendet wurde, wurde ein Reaktionsgemisch erhalten, das nach 2stündigem Erhitzen folgende Zusammensetzung hatte: 57 % des m-Isomeren, 38,7 % des p-Isomeren und 4,3 % des o-Isomseren.
Beispiel 2 Herstellung von 2',4'-Dichloracetophenon a) Ein Gemisch aus 20 g (136 mMol) m-Dichlorbenzol, 30 g (204 mMol) p-Dichlorbenzol und 23,6 g (177 mMol) wasserfreies AlCla wurde bei 500 C gerührt, bis das Gemisch homogen war. Das Ausgangsmaterial wurde gemäss Beispiel 1 a) hergestellt und als solches nach Auffüllen mit ASC13 verwendet.
Aus einem Scheidetrichter, der unter die Oberfläche des Reaktionsgemisches reichte, wurden dann 10,15 g (129 mMol) Acetylchlorid in 20 Minuten unter Rühren zugegeben. Während dieser Zugabe wurde ein Chlorwasserstoffstrom entwickelt und die Temperatur stieg auf etwa 800 C. Die Temperatur wurde anschliessend auf 1100 C erhöht und das Rühren 5 Stunden bei dieser Temperatur fortgesetzt.
Das Reaktionsgemisch wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt und in Eiswasser gegossen. Nach Extraktion mit Chloroform wurde der Extrakt mehr mals mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet und anschliessend das Lösungsmittel abgedampft unter Verwendung eines Rotationsverdamp- fers. Die Destillation des Reaktionsprodukts im Vakuum ergab folgende Fraktionen:
24,5 g Destillat bei 64 bis 700 C/12 mm Hg (Dichlorbenzol),
5,5 g Destillat bei 70 bis 1230 C/12 mm Hg (12 Gew.% Dichlorbenzol + 78 Gew.% Dichloracetophenone),
14,2 g Destillat bei 123 bis 1240 C/12 mm Hg (Dichloracetophenone) und
2,7 g Rückstand.
Durch gaschromatographische Analyse wurde folgender Gehalt der Destillatfraktionen festgestellt:
17,7 g 2',4'-Dichloracetophenon,
0,7 g 2', 6'-Dichloracetophenon,
0,28 g 2',5'-Dichloracetophenon,
23,4 g p-Dichiorbenzol und
1,7 g desm-Isomeren.
Dementsprechend bestand nur 1,5 % der Dichloracetophenone aus dem 2',5'-Isomeren. Es war 91,4 % des m-Dichlorbenzols umgesetzt worden und die Selek tivität zum gewünschten 2',4'-Dichioracetophenon betrug 77,3 Mol%.
b) In analoger Weise wie gemäss Beispiel 2 a) wurde ein Gemisch aus 40 g (272 mMol) m-Dichlorbenzol, 15 g (104 mMol) p-Dichlorbenzol und 47 g (354 mMol) AlCl3 mit 21,8 g (278 mMol) Acetylchlorid umgesetzt.
Das Reaktionsprodukt wurde anschliessend mit Petrol äther (Kp. 60 bis 800 C) extrahiert. Die Destillation des Reaktionsprodukts im Vakuum ergab folgende Fraktionen:
15 g Destillat bei 54 bis 550 C/8 mm Hg (Dichlorbenzoe,
46,9 g Destillat bei 119 bis 1250 C/8 mm Hg (1 Gew. Dichlorbenzol + 99 Gew.% Dichloracetophenon) und
4,75 g Rückstand.
Die gaschromatographische Analyse ergab folgende Zusammensetzung der Destillatfraktionen:
45,1 g 2',4'-Dichloracetophenon,
1,0 g 2',6'-Dichloracetophenon,
0,29 g 2',5'-Dichloracetophenon,
14,7 g p-Dichlorbenzol und
0,65 g des m-Isomeren.
Dementsprechend bestand nur 0,6 % der gebildeten Dichloracetophenone aus dem 2',5'-Isomeren. Es waren 98,4 m des m-Dichlorbenzols umgesetzt und die Selektivität gegenüber dem gewünschten 2',4'-Dichloracetophenon betrug 89,2 Mol%.
Die Ausgangsmaterialien können leicht durch Rektifizierung im Vakuum entfernt werden.
Beispiel 3 Herstellung von 2',4'-Dimethoxyacetophenon
Ein Gemisch aus 4,32 g (55 mMol) Acetylchlorid und 4,32 g (32,5 mMol) AlCI3 wurde etwa 10 Minuten auf 400 C erhitzt. Die viskose flüssige Masse, die sich bildete, wurde dann mit 10 mi Nitrobenzol verdünnt und die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt. Diese Lösung wurde tropfenweise über eine halbe Stunde zu einem äquimolaren Gemisch von 7,6 g (55 mMol) jeweils von m- und p-Dimethoxybenzol gelöst in 15 ml Nitrobenzol zugetropft, während das Gemisch auf Raumtemperatur gehalten wurde. Nach weiterem 2stündigem Rühren wurde das Reaktionsprodukt in Eiswasser gegossen.
Die organische Phase wurde mit Äther extrahiert, der Extrakt mehrmals mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel durch Eindampfen im Rotationsverdampfer entfernt. Die Destillation des Reaktionsprodukts im Vakuum ergab folgende Fraktion: 36,5 g Destillat bei 85 bis 880 C/12 mm Hg und
4,8 g Destillat bei 90 bis 1250 C/0,2 mm Hg.
Entsprechend der gaschromatographischen Analyse hatten die Destillatfraktionen die folgende Zusammensetzung:
3,4 g 2',4'-Dimethoxyacetophenon,
0,04 g 2',5'-Dimethoxyacetophenon,
9,58 g Dimethoxybenzol,
24,1 g Nitrobenzol.
Dementsprechend bestand nur 1,3 % des Dimethoxyacetophenons aus dem 2',5'-Isomeren.
Aus diesen Ergebnissen wurde eine Umsetzung von m-Dimethoxybenzol von 746 und eine Selektivität zum 2',4'-Dimethoxyacetophenon von 49,2 Mol berechnet.
Process for the preparation of 2,4-disubstituted phenyl ketones
The invention relates to a process for the preparation of 2,4-disubstituted phenyl ketones by acylation of the corresponding m-disubstituted benzenes.
In particular, the invention relates to a process for the preparation of 2 ', 4'-dihaloacetophenones by acetylation of m-dihalogenobenzenes.
It is from J. Indian Chem. Soc. 24 (1947) 373-374 known to react a dichlorobenzene with acetyl chloride in the presence of aluminum chloride, dichloroacetophenones being obtained in good yields.
Accordingly, the 2 ', 4' dichloroacetophenone was obtained from m-dichlorobenzene in a maximum yield of 70% of theory. Under the same conditions, the p-isomer gave 50% of the theoretical yield of isomeric 2 ', 5Q-dichloroacetophenone.
The 2 ', 4'-dichioracetophenone and similar 2,4-disubstituted phenyl ketones have proven to be very valuable compounds, e.g. B. as biocides and especially as intermediates for the production of vinyl phosphates with insecticidal properties, such as the highly active diethyl 2-chloro-1- (2,4-dichlorophenyl) vinyl phosphate. These compounds should preferably contain no 2,5-disubstituted phenyl isomers or only negligibly small amounts thereof. Therefore, so far only pure starting materials, e.g. B. m-dichlorobenzene has been used.
It has surprisingly been found that when carrying out the acylation of m-disubstituted benzenes in the presence of the p-isomer, this latter compound does not react at all or only reacts in very small amounts. Of the ketones formed, usually less than 1.5% are derived from the p-isomer, even if this compound was present in excess relative to the m-isomer. In addition, excellent yields of up to 85% or more of theory can be obtained.
This is of particular importance since mixtures of the m- and p-disubstituted derivatives are usually much more readily available than the m-isomers alone. For example, they can in many cases by isomerization of the corresponding p-isomer, e.g. B. under the influence of aluminum chloride and water. Usually only small, if any, amounts of the isomer are formed at any one time.
These compounds can easily be removed from the resulting reaction mixture if desired, e.g. B.
by distillation, while it is very difficult to separate the mixture of m- and p-isomers into their component. The p-isomer is a cheap, commercially available product, e.g. 13. by chlorinating or brominating benzene or a monohalogenated derivative thereof and then separating o-dihalobenzene, e.g. B. by crystallization or distillation can be prepared.
Another important feature of selective acylation is the fact that, in addition to the formation of valuable compounds derived from m-isomers, unconverted p-isomer can be recovered from the reaction mixture. It is preferably re-used after purification, if necessary, in order to be able to produce new starting material by isomerization. B. with aluminum chloride and water.
The invention relates to a process for the preparation of 2,4-disubstituted phenyl ketones of the formula
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in which R is an organic radical and each of the substituents X 'and X "represent a halogen atom, an alkoxy or aryloxy group, characterized in that one is an m-disubstituted benzene derivative of the formula
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which is present together with its p-isomers and where in the formula the substituents X 'and X "have the meaning mentioned, acylated selectively by treatment with an appropriate acylating agent and a Friedel Crafts catalyst.
In the formulas (T) and (II), the substituents X 'and X "usually denote halogen atoms, such as chlorine, bromine or fluorine and / or ether groups, such as methoxy, ethoxy or higher alkoxy groups with up to 12 carbon atoms, phenoxy groups and their derivatives. Halogen atoms in particular have proven to be very suitable. X 'and X "can be identical to or different from one another. However, identical substituents are preferred. Suitable starting materials are e.g. B. Mixtures containing the m- and p-isomers of chlorine, fluorine, chlorobromobenzene, chloromethoxy, dimethoxy, difluoro-, dichloro- and / or dibromobenzene or consist thereof. In particular, the corresponding isomers of dichlorobenzene and dibromobenzene should be mentioned.
In particular, the dichlorobenzenes have produced excellent results.
The relative proportions of the m and p isomers present in the starting material can vary considerably, e.g. B. from 25: 1 to 1:10. This m / p ratio is preferably within 4: 1 and 1: 4 and in particular between 3: 1 and 1: 3.
According to a preferred embodiment of the invention, the starting material is obtained by isomerizing an o- or p-dihalobenzene or a mixture of two or more isomeric dihalobenzenes, such as the o- and p-dihalobenzenes or mixtures thereof. From the resulting mixture the o-isomer, if present therein, can be easily removed, e.g. B. by distillation, since the other isomers are more volatile. However, this is not always necessary because small amounts of this isomer can often be tolerated, e.g. B. less than 4.5%, based on the total mixture of isomers present. The isomerization can e.g.
B. by heating with a catalytic amount of a Lewis acid, preferably with AlCl1 or Alb1, in the presence of a small amount of water. Aluminum chloride and water in a molar ratio of 1: 1 have proven to be particularly suitable.
The mixture of dihalobenzenes obtained by halogenation of benzene or a monohalobenzene, e.g. B. with chlorine or bromine, have been prepared according to known methods. For example, a mixture in which o- and p-dichlorobenzenes predominate can easily be obtained by passing a stream of chlorine through liquid benzene at 0 ° C. in the presence of aluminum chloride or iron chloride as catalyst. The m-isomer is not obtained at all or only in traces in these reactions. A process which leads to a mixture of the o-, m- and p-isomers is carried out by halogenating benzene or a Haiogenbenzois in the gas phase e.g.
B. carried out by passing the reactants through a heated tube at temperatures of 300 to 5000 C.
It has been shown to be particularly advantageous to start from a p-dihalobenzene, in particular p-dichlorobenzene. This is because, under suitable conditions, the isomerization of these compounds in the liquid phase gives only small amounts of the undesired o-isomer, which in many cases can also be tolerated in the starting material according to the invention. In addition, the p-isomers are generally cheap and commercially available or can be easily obtained from their isomer mixtures, e.g. B. by crystallization or distillation.
Since, according to the process according to the invention, the p-isomer is not converted into the acylated product, or not converted in significant amounts, this unconverted isomer is preferably used again to yeast fresh starting material, usually after purification, e.g. B. with concentrated sulfuric acid at room temperature or with Alumi nium chloride at elevated temperature.
The nature of the radical R in the formula (I) depends on the acylating agent used, which is used with the di-substituted benzene derivative of the formula (II). R usually represents a hydrocarbon radical which may or may not be substituted, e.g. B. with one or more halogen atoms. In general, the acylating agent is an acid halide or an acid anhydride derived from an aliphatic or aromatic carboxylic acid. Examples are the acid chlorides, acid bromides and acid anhydrides of acetic acid, propionic acid, cz -dimethylpropionic acid and benzoic acid, which can be halogenated in the carbon chain or in the ring, if desired.
In these cases, the radical R accordingly represents a methyl, iithyl, l, l-dimethylethyl or phenyl group or a halogen derivative thereof. Preferred acylating agents are acetyl chloride, acetyl bromide, mono- and dichioracetyl chloride, di- and trifluoroacetyl chloride, a-chloroisobutyryl chloride and Acetic anhydride. Acetyl chloride has proven particularly suitable.
It has been found advantageous to use approximately equivalent amounts of the acylating agent and the m-disubstituted benzene (II). Suitable amounts that can be used are therefore between 0.8 and 1.2 moles of acylating agent per mole of the m-disubstituted benzene (II) and in particular between 0.95 and 1.10 moles per mole
Preferred Friedel-Crafts catalysts are the chloride and the bromide of aluminum. Excellent results have been obtained with AiCl. In order to obtain maximum yields of the desired phenyl ketones (I), at least equivalent amounts of the Friedel-Crafts catalyst and the m-disubstituted benzene isomer should be used. An excess of the Friedel-Crafts catalyst is preferably used.
The relative amounts are usually between
1.0 and 3.0 moles per mole of the m-disubstituted benzene.
Excellent results have been obtained with amounts of
1.0 to 1.4 moles per mole obtained.
The reaction with dihalobenzenes is preferably carried out by adding the acylating agent with a mixture of the m- and p-disubstituted benzenes and the Friedel-Crafts catalyst. When starting from an ether, however, it is desirable to add a mixture of the Friedel-Crafts catalyst and the acylating agent to the disubstituted benzenes.
If desired, an inert solvent or diluent such as carbon disulfide or nitrobenzene can be used. In addition, the p-disubstituted benzenes can be mentioned in this context, which can be components of the starting mixture according to the invention, such as. B. p dichlorobenzene. If dihalobenzenes are used as the starting point, it is usually not necessary to add a solvent or diluent.
The reaction temperatures are usually between 25 and 2000 ° C. The reaction is preferably carried out at temperatures of 80 to 1300 ° C., in particular 90 to 1150 ° C. It is generally advisable to allow the temperature to rise gradually or at intervals to the stated value.
The reaction proceeds smoothly at atmospheric pressure.
However, higher or lower pressures can also be used.
The process according to the invention can be carried out batchwise or continuously.
A particularly useful application of the new process according to the invention is the production of 21,4'-dichloroacetophenone by reacting a mixture of m- and p-dichlorobenzene with acetyl chloride and AUCH. The starting material is easily prepared from p-dichlorobenzene by isomerization with equimolar amounts of aluminum chloride and water and, if necessary, subsequent removal of the o-isomer, which is less volatile than the other isomers, by distillation of the mixture. After the acylation, the unreacted p-isomer can be obtained from the reaction product and, after purification with H2SO4, can be used again for the production of new starting material by isomerization.
The phenyl ketones prepared according to the invention can be used as such z. B. can be used as biocides or they can be used as intermediates in chemical reactions. The 2 ', 4'-dichloroacetophenone, for example, can easily be chlorinated in the side chain to give a, a, 2', 4'-tetrachioracetophenone, which can then be reacted with triethyl phosphite to form an extremely effective insecticide.
Example 1 Isomerization of p-Dichlofbenzene a) A mixture of 103 g (0.7 mol) of p-dichlorobenzene, 4.67 g (0.035 mol) of AlCl3 and 0.6 g of AlCl3 was placed in a reaction vessel with a mechanical stirrer, thermometer and reflux condenser 0.035 mol) of water was heated to 1600 ° C. for 2 hours with stirring. The crude reaction product obtained was used as starting material for the acylation according to Example 2 after cooling to room temperature.
A sample of the product was cooled to 600 ° C. and treated with water. The organic layer was separated and analyzed by gas chromatography. It consisted of 41.4% m-dichlorobenzene and 58.62 p-dichlorobenzene, while no o-isomer could be found.
When heated for an additional 2 hours, the mixture contained 51.4% m-isomer, 46.1% p-isomer and 2.5% o-isomer.
b) In a similar experiment carried out at 1700 C while using twice the amount of aluminum chloride and water, a reaction mixture was obtained which, after heating for 2 hours, had the following composition: 57% of the m-isomer, 38.7% of the p Isomers and 4.3% of the o-isomer sera.
Example 2 Preparation of 2 ', 4'-dichloroacetophenone a) A mixture of 20 g (136 mmol) of m-dichlorobenzene, 30 g (204 mmol) of p-dichlorobenzene and 23.6 g (177 mmol) of anhydrous AlCla was at 500.degree stirred until the mixture was homogeneous. The starting material was prepared according to Example 1 a) and used as such after filling up with ASC13.
From a separatory funnel which reached below the surface of the reaction mixture, 10.15 g (129 mmol) of acetyl chloride were then added in 20 minutes with stirring. During this addition, a stream of hydrogen chloride was developed and the temperature rose to about 800 ° C. The temperature was then increased to 1100 ° C. and stirring was continued for 5 hours at this temperature.
The reaction mixture was then cooled to room temperature and poured into ice water. After extraction with chloroform, the extract was washed several times with water and dried over sodium sulphate and then the solvent was evaporated off using a rotary evaporator. The distillation of the reaction product in vacuo gave the following fractions:
24.5 g distillate at 64 to 700 C / 12 mm Hg (dichlorobenzene),
5.5 g distillate at 70 to 1230 C / 12 mm Hg (12% by weight dichlorobenzene + 78% by weight dichloroacetophenone),
14.2 g of distillate at 123 to 1240 C / 12 mm Hg (dichloroacetophenone) and
2.7 g residue.
The following content of the distillate fractions was determined by gas chromatographic analysis:
17.7 g of 2 ', 4'-dichloroacetophenone,
0.7 g 2 ', 6'-dichloroacetophenone,
0.28 g of 2 ', 5'-dichloroacetophenone,
23.4 g of p-dichiorobenzene and
1.7 g of desm isomers.
Accordingly, only 1.5% of the dichloroacetophenones consisted of the 2 ', 5' isomer. 91.4% of the m-dichlorobenzene had been converted and the selectivity for the desired 2 ', 4'-dichioracetophenone was 77.3 mol%.
b) In a manner analogous to Example 2 a), a mixture of 40 g (272 mmol) of m-dichlorobenzene, 15 g (104 mmol) of p-dichlorobenzene and 47 g (354 mmol) of AlCl3 with 21.8 g (278 mmol) ) Acetyl chloride implemented.
The reaction product was then extracted with petroleum ether (boiling point 60 to 800 ° C.). The distillation of the reaction product in vacuo gave the following fractions:
15 g distillate at 54 to 550 C / 8 mm Hg (dichlorobenzene,
46.9 g of distillate at 119 to 1250 C / 8 mm Hg (1 wt. Dichlorobenzene + 99 wt.% Dichloroacetophenone) and
4.75 g residue.
The gas chromatographic analysis showed the following composition of the distillate fractions:
45.1 g of 2 ', 4'-dichloroacetophenone,
1.0 g of 2 ', 6'-dichloroacetophenone,
0.29 g of 2 ', 5'-dichloroacetophenone,
14.7 g of p-dichlorobenzene and
0.65 g of the m-isomer.
Accordingly, only 0.6% of the dichloroacetophenones formed consisted of the 2 ', 5'-isomers. 98.4 m of the m-dichlorobenzene had been converted and the selectivity for the desired 2 ', 4'-dichloroacetophenone was 89.2 mol%.
The starting materials can easily be removed by rectification in vacuo.
Example 3 Preparation of 2 ', 4'-Dimethoxyacetophenone
A mixture of 4.32 g (55 mmol) of acetyl chloride and 4.32 g (32.5 mmol) of AlCl3 was heated to 400 ° C. for about 10 minutes. The viscous liquid mass that formed was then diluted with 10 ml of nitrobenzene and the solution cooled to room temperature. This solution was added dropwise over half an hour to an equimolar mixture of 7.6 g (55 mmol) each of m- and p-dimethoxybenzene dissolved in 15 ml of nitrobenzene while maintaining the mixture at room temperature. After stirring for a further 2 hours, the reaction product was poured into ice water.
The organic phase was extracted with ether, the extract was washed several times with water and dried over sodium sulfate and the solvent was removed by evaporation in a rotary evaporator. The distillation of the reaction product in vacuo gave the following fraction: 36.5 g of distillate at 85 to 880 C / 12 mm Hg and
4.8 g of distillate at 90 to 1250 C / 0.2 mm Hg.
According to the gas chromatographic analysis, the distillate fractions had the following composition:
3.4 g 2 ', 4'-dimethoxyacetophenone,
0.04 g 2 ', 5'-dimethoxyacetophenone,
9.58 g dimethoxybenzene,
24.1 grams of nitrobenzene.
Accordingly, only 1.3% of the dimethoxyacetophenone consisted of the 2 ', 5' isomer.
From these results, a conversion of m-dimethoxybenzene of 746 and a selectivity to 2 ', 4'-dimethoxyacetophenone of 49.2 mol were calculated.