CH643249A5

CH643249A5 - Verfahren zur herstellung von lactonsubstituierten anilinen.

Info

Publication number: CH643249A5
Application number: CH771780A
Authority: CH
Inventors: William L Schinski; Francis J Freenor Iii
Original assignee: Chevron Res
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1984-05-30
Also published as: IL60867A0; IT1134231B; IL60867A; IT8025919A0; JPS5671083A; BE885239A; NL8005448A; GB2063256A; GB2063256B; BR8006916A; FR2469409B1; FR2469409A1; DE3036847A1; CA1151193A; US4289701A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von lactonsubstituierten Anilinen. Die gemäss der Erfindung hergestellten Verbindungen eignen sich als Fungizide oder als Materialien zur Herstellung von Fungiziden, io wie sie in der Chan. Patentschrift 3 933 860 beschrieben werden.

J.D. Cleveland beschreibt in der U.S. Patentanmeldung Serie 45 369, unter dem Titel «Lactonherstellung durch Zy-klisierung» die Herstellung von Lactonen durch Zyklisie-15 rang von 2,4-Dibrombuttersäure.

R.N. Reynolds beschreibt in der U.S. Patentschrift 4 203 904 unter dem Titel «Alkylierung von Anilin mit einem Lacton in Gegenwart einer Base» die Herstellung von lactonsubstituierten Anilinen durch Umsetzung eines 20 Anilins mit einem halogensubstituierten Lacton in Gegenwart einer Base.

Es wurde gefunden, dass ein lactonsubstituiertes Anilin in guter Ausbeute mittels einer Reaktionsfolge erhalten werden kann, die in einem Reaktionsgefäss durchgeführt wer-25 den kann, wobei eine 2,4-Dihalogenbuttersäure mit einer Anilinkomponente zur Umsetzung gebracht wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von lactonsubstituierten Anilinen der Formel

3 1

30 p. . R

I 1 ®

an)

. o worin

40 R1 niederes Alkyl oder Wasserstoff,

R2 niederes Alkyl oder Wasserstoff,

R3 niederes Alkyl, Wasserstoff, C1-C4-Alkoxy, C1-C4--Halogenalkyl, Trifluormethyl, Nitro oder Halogen,

R4 niederes Alkyl, Wasserstoff oder Cj-Q-Alkoxy und « R5 niederes Alkyl oder Wasserstoff bedeuten, ist dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Gesamtreaktion eine Verbindung der Formel

R5 R4

50

HC-

-C-H

H -C-

/ -C—OH

(II)

Y X

worin

55 X und Y Halogen bedeuten, mit einer Verbindung der Formel

60

(III)

65 in einer Reaktionszone bei 20°C bis 250°C umsetzt, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, das dann in einem zweiten Teil der Gesamtreaktion bei einer Temperatur zwischen 20°C und 250°C mit einer anorganischen wässrigen Base

3

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umgesetzt wird, so dass der pH nicht über 7 steigt. Vorzugsweise wird die Gesamtreaktion in einem einzigen Reaktionsgefäss durchgeführt.

Das erfindungsgemässe Verfahren beruht unter anderem auf der Beobachtung, dass ein lactonsubstituiertes Anilin in guter Ausbeute nach einem Verfahren erhalten wird, bei dem

(1) eine 2,4-Dihalogenbuttersäure und eine Anilinkomponente in ein Reaktionsgefäss eingebracht werden, vorzugsweise unter wasserfreien Bedingungen, und

(2) nach einer ersten Reaktionszeit eine wässrige Base in das Reaktionsgefäss eingetragen wird, wobei die Geschwindigkeit so gewählt wird, dass der pH-Wert unter 7 gehalten wird. Ein entscheidender Faktor des erfindungs-gemässen Verfahrens ist die Beobachtung, dass Dimethyl-anilin im ersten Teil der Gesamtreaktion als einzige Base verwendet werden kann.

Die erfindungsgemässe Gesamtreaktion verläuft vermutlich in zwei Stufen. Im ersten Teil findet wahrscheinlich eine Zyklisierung statt, bei der die Buttersäure zu einem Lacton zyklisiert wird, wobei gleichzeitig ein halogenwas-serstoffsaures Anilinsalz gebildet wird. In zweiten Teil der Reaktion wird scheinbar dieses Lacton verwendet, um das Anilin zu alkylieren, wobei eines der Wasserstoff atome am Stickstoff des Anilins ersetzt wird. Es wurde festgestellt,

dass es im ersten Teil der Reaktion offenbar nicht zu einem wesentlichen Ausbeuteverlust durch Bildung von Nebenprodukten kommt, die durch Umsetzung der Anilinkomponente mit dem primären (in 4-Stellung befindlichen) halogensubstituierten Ende der Dihalogenbuttersäure gebildet werden können.

Im zweiten Teil des erfindungsgemässen Verfahrens wird bei einem pH von höchstens 7 gearbeitet, beispielsweise bei einem Wert zwischen 0,1 und 7,0. Vorzugsweise wird der pH-Bereich zwischen 0,5 und 4,0 und günstigstenfalls zwischen 0,5 und 2,5 gehalten. Während des zweiten Teils der Gesamtreaktion wird eine anorganische Base in Form einer wässrigen Lösung in die Reaktionszone eingebracht , wobei vorzugsweise genügend langsam verfahren wird, um den gewünschten sauren pH-Bereich beizubehalten.

Geeignete anorganische Basen für den zweiten Teil des erfindungsgemässen Verfahrens sind Alkali- oder Erdal-kalihydroxide oder -carbonate. Das Erdalkalimetall kann Ca oder Ba sein, oder es kann ein Alkalimetall, das heisst Li, Na, K, Rb oder Cs, verwendet werden. Bevorzugte Basen sind schwächere Basen, wie Alkali- oder Erdalkalicar-bonate, insbesondere Natriumcarbonat und Calciumcarbonat sowie Natrium- oder Calciumbicarbonat. Natriumcarbonat hat sich als eine besonders wirksame anorganische Base für das erfindungsgemässe Verfahren erwiesen. Die anorganischen Basen werden in Wasser gelöst, wobei die Konzentration vorzugsweise im Bereich zwischen 5% und der Sättigung gehalten wird.

Die Temperatur wird während der Umsetzung zwischen 20°C und 250°C gehalten. Die Reaktion verläuft exotherm und liefert somit selbst die zur Beschleunigung der Umsetzung benötigte Wärme. Vorzugsweise wird die Temperatur während des ersten Teils der Reaktion zwischen 20°C und 40°C und während des zweiten Teils der Reaktion zwischen 95°C und 110°C gehalten.

Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den wesentlichen Vorteil, dass ein lactonsubstituiertes Anilin aus einem Anilin und einer Dihalogenbuttersäure als Ausgangsmaterialien erhalten wird, indem nach Belieben nur eine Reaktionszone oder ein Reaktionsgefäss angewandt wird, anstatt mit zwei getrennten Reaktionszonen zu arbeiten, von denen die eine zur Durchführung der Zyklisierung und die andere zur nachfolgenden Alkylierung dient.

Die Anwesenheit von wässriger Base während der ersten Stufe des Verfahrens ist unerwünscht und führt zur Bil-5 dung von Nebenprodukten und zu Ausbeuteverlusten. Bei der Durchfürung der ersten Stufe unter wasserfreien Bedingungen werden maximale Ausbeuten erzielt. Die bei der ersten Reaktion erzeugte Wärme kann für die Umsetzung verwendet werden, doch muss die Reaktion sorgfältig unter io Kontrolle gehalten werden.

Die Gruppen R, X und Y am Anilinring und an der Buttersäure werden vorzugsweise durch folgende Substituenten vertreten:

15 Ri Methyl oder Äthyl,

R2 Methyl oder Äthyl,

R3 Wasserstoff,

R4 Wasserstoff,

R5 Wasserstoff,

20 X Brom oder Chlor,

Y Brom oder Chlor.

Besonders bevorzugte Substituenten für die Gruppen R, X und Y sind folgende:

25

Rj und R2 Methyl

R3, R4 und R5 Wasserstoff

X und Y Brom.

30 Beispiele

Beispiel 1: Verfahren in einem Reaktor (6517-33)

Ein mit Rühr er, Thermometer, Tropftrichter und Rückflusskühler versehener Dreihalskolben wurde mit 360 g 35 (1,46 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Diese Säure wurde auf 50°C erwärmt und dann tropfenweise innerhalb von 30 Minuten mit 161 g (1,33 Mol) 1,6-Dimethylanilin versetzt. Die Temperatur wurde während dieser Zugabe bei 50-60°C gehalten. Nachdem etwa 80% des Dimethyl-40 anilins zugesetzt worden waren, schied sich ein Niederschlag ab.

Die Temperatur wurde dann bei 105-110°C gehalten, während eine wässrige Lösung von 141g(l,33 Mol) Natriumcarbonat in 400 ml Wasser mit einer Geschwindigkeit 45 zugesetzt wurde, bei der der pH-Wert des Gemisches unter 1,5 blieb. Nach Zugabe des gesamten Carbonats stieg der pH-Wert auf etwa 5 an. Das Gemisch wurde auf 70°C abgekühlt und mit 380 ml Toluol versetzt. Das rohe Reaktionsprodukt bildete zwei Schichten. Die untere, wässrige so Phase wurde abgetrennt. Die obere, organische Phase wurde gewaschen und dann bei 110°C gestrippt, um alles Wasser zu entfernen. Das zurückbleibende Material wog 558 g, und die Analyse ergab einen Feststoffgehalt von 44,4%. Es wurde ein aliquoter Teil analysiert, worauf eine Ausbeute 55 von 76,7% N'-2'-Y-Butylrolacton-2,6-dimethylanilin, bezogen auf Dibrombuttersäure, errechnet wurde.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Verfahren in zwei Reaktoren (6517-32 B und 6517-37)

60

A. Die gleiche Apparatur wie in Beispiel 1 wurde mit 360 g (1,46 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Diese Säure wurde auf 50°C erwärmt und mit einer wässrigen Lösung von 65,7 g (0,62 Mol) Natriumcarbonat in 207 ml 65 Wasser versetzt, wobei die Zugabegeschwindigkeit so gewählt wurde, dass der pH-Wert bei oder unter 1,5 bleib. Nach einer Stunde war die Zugabe beendet. Das Gemisch wurde abgekühlt und trennte sich beim Stehenlassen in

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zwei Schichten. Die Schichten wurden getrennt. Die wässrige Schicht wurde zweimal mit Methylendichlorid extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden durch Strippen vom Lösungsmittel befreit, und das erhaltene Öl wurde zu der organischen Schicht zugegeben, wobei insgesamt 235 g rohes 2-Brombutyrolacton erhalten wurden. Die Analyse des Rohproduktes ergab, dass in dem Material 87 % des gewünschten Bromlactons enthalten waren.

B. Die gleiche Apparatur wie in (A) wurde mit 230 g (1,21 Mol) des rohen 87%igen 2-Brombutyrolactons aus Teil (A) und 161 g (1,33 Mol) 2,6-Dimethylanilin beschickt. Dieses Gemisch wurde auf 110°C erwärmt und bei dieser Temperatur eine Stunde gerührt. Es schied sich ein Niederschlag ab. Darauf wurden 70,5 g (0,665 Mol) Natriumcarbonat, in 200 ml Wasser gelöst, mit einer Geschwindigkeit von 1,2 ml/min zugesetzt, bis etwa % der Lösung zugegeben waren, anschliessend erfolgte die weitere Zugabe mit einer Geschwindigkeit von 0,5 ml/min, bis der Rest zugegeben war. Das erhaltene Gemisch wurde weitere 30 Minuten bei 110°C gerührt.

Das Reaktionsgemisch wurde dann abgekühlt und mit 266 ml Toluol versetzt. Es bildeten sich zwei Phasen, die getrennt wurden. Die organische Phase wurde mit verdünnter Base, verdünnter Säure und mit Wasser extrahiert. Das erhaltene Rohprodukt wurde durch Strippen bei 110°C von Wasser befreit. Die trockene Lösung wog 452 g, und die Analyse ergab einen Gehalt von 50% Lösungsmittel. Ein aliquoter Teil des von Lösungsmittel freien Rohproduktes wurde analysiert, worauf eine Ausbeute von 62,7% N'-2'--Y-Butyrolacton-2,6-dimethyIanilin, bezogen auf Dibrom-buttersäure, errechnet wurde.

Ein Vergleich der Beispiele 1 und 2 zeigt, dass das gewünschte Produkt beim Arbeiten gemäss der Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens in viel höherer Ausbeute erhalten wird, d.h. bei Verwendung des wasserfreien Dimethylanilins als Base zur Durchführung der ersten Stufe der Reaktion und bei Zugabe der wässrigen anorganischen Base mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um den pH-Wert in der zweiten Stufe der Reaktion unter 7 zu halten.

Beispiel 3 Synthese in einem Reaktor (6502-15)

Ein mit Rührer, Thermometer, Rückflusskühler und 5 zusätzlichem Trichter versehener 100 ml-Dreihalskolben wurde bei 55°C mit 24,6 g (0,1 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Dann wurden 12,1 g (0,1 Mol) 2,6-Dimethylanilin innerhalb von 20 Minuten langsam zugesetzt. Es schied sich ein Niederschlag ab. Der Kolben wurde auf io 100°C erwärmt, worauf 10,6 g (0,1 Mol) Natriumcarbonat, in Wasser gelöst, innerhalb von etwa zwei Stunden eingetragen wurden. Das erhaltene Gemisch wurde bei Raumtemperatur zwei Tage stehengelassen.

Die Aufarbeitung unter Verwendung von Dichlorme-i5 than bei der Extraktion des organischen Materials ergab 18,8 g eines Rohproduktes, dessen Analyse 69,5% N'-2'-y--Butylrolacton-2,6-dimethylanilin, entsprechend einer Ausbeute von 64%, auswies.

Beispiel 4

20 Synthese in einem Reaktor mit pH-Kontrolle (6499-24)

Ein wie in Beispiel 3 ausgestatteter 500 ml-Kolben wurde bei 25°C mit 135,26 g (0,55 Mol) 2,4-Dibrombuttersäure beschickt. Dann wurden 60,5 g (0,5 Mol) 2,6-Dime-25 thylanilin tropfenweise unter Kühlen zugesetzt, um die Temperatur zwischen 28°C und 30°C zu halten. Es schied sich ein Niederschlag ab.

Darauf wurden 53 g (0,5 Mol) Natriumcarbonat, in 172 ml Wasser gelöst, langsam eingetragen, während das 30 pH bei oder unter etwa 3,0 gehalten wurde. Nach Zugabe von 40 ml der Lösung wurde das Gemisch innerhalb von 80 Minuten auf eine Temperatur von 110°C erwärmt.

Diese Temperatur und der pH-Wert wurden aufrechterhalten, bis die gesamte Carbonatlösung zugesetzt war. 35 Das Reaktionsgemisch wurde weitere 30 Minuten am Rückfluss erwärmt.

Die Aufarbeitung auf die übliche Weise ergab 107,6 g Rohprodukt, dessen Analyse 69,4% N'-2'-Y-Butyrolacton--2,6-dimethylanilin, entsprechend einer Ausbeute von 40 72,8%, auswies.

Ein Vergleich der Beispiele 3 und 4 zeigt, dass eine sorgfältige Überwachung des pH-Wertes während der Zugabe des wässrigen anorganischen Carbonats zu besseren Ausbeuten des gewünschten Produktes führt.

v

Claims

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert während des zweiten Teils der Gesamtreaktion zwischen 0,1 und 7,0 gehalten wird.

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von lactonsubstituierten Anilinen der Formel

(D

worin

R1 niederes Alkyl oder Wasserstoff,

R2 niederes Alkyl oder Wasserstoff,

R3 niederes Alkyl, Wasserstoff, Cj-C4-Alkoxy, C1-C4--Halogenalkyl, Trifluormethyl, Nitro oder Halogen,

R4 niederes Alkyl, Wasserstoff oder Cj-C^Alkoxy und R5 niederes Alkyl oder Wasserstoff bedeuten,

dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Gesamtreaktion eine Verbindung der Formel

R5 R4 ,0

I I H / HC—C—C—C—OH

I H |

Y X

worin

X und Y Halogen bedeuten, mit einer Verbindung der Formel

(II)

in einer Reaktionszone bei 20°C bis 250°C umsetzt, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, das dann in einem zweiten Teil der Gesamtreaktion bei einer Temperatur zwischen 20°C und 250DC mit einer anorganischen wässrigen Base umgesetzt wird, so dass der pH nicht über 7 steigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Base ein Alkalicarbonat ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Base Natriumcarbonat ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert während des zweiten Teils der Reaktion zwischen 0,5 und 4,0 gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass bedeuten:

Rt Methyl oder Äthyl,

R2 Methyl oder Äthyl,

R3 Wasserstoff,

R4 Wasserstoff,

R5 Wasserstoff,

X Brom oder Chlor,

Y Brom oder Chlor.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Rx und R2 Methyl und X und Y Brom sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das gleiche Reaktionsgefäss für beide Teile der Gesamtreaktion verwendet wird.