Benzylmagnesiumhalogenide oder Allylmagnesiumhalogenide enthaltende Synthesemittel und Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Benzylmagnesiumhalogenide und Allylmagnesiumhalogenide enthaltende Synthesemittel sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Benzylmagnesiumhalogenide
MgX
L J
oder Allylmagnesiumhalogenide
^ ^MgX
(X = Cl, Br, I) sind unter dem Begriff Gngnard-Reagenzien wohlbekannte Synthesehilfsmittel der praparativen organischen Chemie. Bisher wurden die Benzylmagnesiumhalogenide oder Allylmagnesiumhalogenide m etheπschen Losungsmitteln, wie Diethylether oder Tetrahydrofuran (THF) , hergestellt. Diethylether wird aufgrund seiner leichten Fluchtigkeit sowie seines niedrigen Flammpunktes nur ungern für technische Zwecke eingesetzt; die Herstellung der Benzylmagnesiumhalogenide m THF ist von einer unerwünschten Dimerisierung des Benzylrestes begleitet. Die Bildung der DiarylVerbindung erhöht den Verbrauch von Magnesium und verschlechtert die Ausbeute.
Aus dem Dokument EP 0 415 247 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Arylmethylmagnesiumhalogeniden m tert.- Butylethern bekannt, wobei vorzugsweise mindestens 2,5 Mol Magnesium je Mol Arylmethylhalogenid eingesetzt werden. Weiterhin ist aus dem Dokument WO 93/12121 bekannt,
Arylmethylmagnesiumhalogenid in Methyl-tert . -Butylether (MTBE) bei Reaktionstemperaturen oberhalb von 45°C herzustellen, wobei das Molverhaltnis von Magnesium zu Arylmethylhalogenid 1 : 1 bis 2 : 1 betragt. Die im MTBE hergestellten
Arylmethylmagnesiu halogenide weisen den Nachteil auf, daß die entstehenden Organomagnesiumverbmdungen nur schlecht löslich sind und deshalb Suspensionen bilden. DE 44 39 003 Cl und WO 93/02086 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von Benzylmagnesiumhalogenid in einem Losungsmittel der allgemeinen Formel III
R1\ OR3
V in
R2/ xOR4
oder in einem ein entsprechendes Lösungsmittel enthaltenden Lösungsmittelgemisch, wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Methyl- oder Ξthylrest und R3 sowie R4 ein Methyl- und/oder Ethylrest sind. Als vorteilhaftes Beispiel für III ist insbesondere Diethoxymethan aufgeführt, weil dieses Lösungsmittel nur wenig wassermischbar ist, was bei der wässrigen Aufarbeitung eines bei einer Grignardrea tion anfallenden Reaktionsgemisches relevant ist. Als Nachteil des so hergestellten Benzyl agnesiumhalogenid enthaltenden Synthesemittels erweist sich die mangelhafte Stabilität des Lösungsmittels Diethoxymethan gegenüber starken Mineralsäuren, die häufig bei der Aufarbeitung der bei Grignardsynthesen anfallenden Reaktionsgemische eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Benzylmagnesiumhalogenid oder Allylmagnesiumhalogenid enthaltendes Synthesemittel zu schaffen, das die Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt, dessen Lösungsmittel insbesondere nur wenig wassermischbar und gleichzeitig stabil gegenüber Mineralsäuren ist und das vorteilhafterweise als klare Lösung nur Spuren der als Nebenprodukt gebildeten DiarylVerbindung bzw. DiallylVerbindung enthält.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Benzylmagnesiumhalogenid oder Allylmagnesiumhalogenid enthaltendes Synthesemittel gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lösungsmittel 2 -Methyl -THF oder ein 2-Methyl-THF enthaltendes Lösungsmittel vorliegt.
Vorteilhaft ist die Verwendung von 2-Methyl-THF als Lösungsmittel, da 2 -Methyl-THF im Gegensatz zu THF nicht wassermischbar ist und ein gutes Lösungsvermögen für viele organische Substanzen aufweist. Lösungsmittel- oder Produktverluste werden beim Einsatz des erfindungsgemäßen Synthesemittels reduziert und die Rückgewinnung des Lösungsmittels wird vereinfacht. Kosten für das Lösungsmittel können auch dadurch gesenkt werden, daß das erfindungsgemäße
Synthesemittel ein Lösungsmittelgemisch aus 2 -Methyl-THF und einem aromatischen Lösungsmittel enthält. Auch muß bei Verwendung von 2-Methyl-THF zum Erzielen guter Ausbeuten nicht mit Magnesiumpulver (es genügen Magnesiumspäne) und nicht bei tiefen Temperaturen gearbeitet werden (die Reaktionstemperaturen liegen bei -10 °C bis 100 °C) .
Insbesondere ist das erfindungsgemäß eingesetzte Lösungsmittel 2- Methyl-THF bei der Aufarbeitung eines bei einer mit dem erfindungsgemäßen Synthesemittel durchgeführten Grignardreaktion anfallenden Reaktionsgemisches stabil gegenüber starken Mineralsäuren, was die Aufarbeitung eines solchen Reaktionsgemisches sehr vereinfacht.
Weiterhin vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäßen Synthesemittel eine höhere Konzentration an aktiver C-Mg-Bindung als beim Lösungsmittel THF erlauben und sich als kristallisationsstabiler gegenüber in THF-Lösungen hergestellten Benzylmagnesiumhalogeniden bzw. Allylmagnesiumhalogeniden erweisen. Im Fall, daß X = Cl ist, erhält man das erfindungsgemäße Synthesemittel nach der Abtrennung des bei der Reaktion gebildeten unlöslichen Magnesiumchlorids (MgCl2) als klare Lösung, die nur Spuren der als Nebenprodukt gebildeten DiarylVerbindung bzw. DiallylVerbindung enthält.
Die erfindungsgemäßen benzylmagnesiumhalogenidhaltigen bzw. allylmagnesiumhalogenidhaltigen Synthesemittel können in der Phenyl- bzw. Allylgruppe einen oder mehrere der folgenden Substituenten tragen:
- Fluor, Chlor, Brom,
- Cλ- bis C8-Alkylgruppen
- Cx- bis Cg-Halogenalkylgruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom,
- Cx- bis C6-Alkoxygruppen,
- Cx- bis C6-Halogenalkoxygruppen mit Fluor und/oder Chlor als Halogenatom,
- C - bis C6-Alkenylgruppen,
- C3- bis C6-Cycloalkylgruppen,
- die Trimethylsilylgruppe und
- die Phenylgruppe oder die Phenoxygruppe, die ihrerseits die vorgenannten Substituenten tragen können.
Beispiele für entsprechende Ausgangsverbindungen, denen im Hinblick auf ihre Verwendung für organische Synthesen auf den Gebieten der Pflanzenschutzmittel, der Arzneimittel und der Farbstoffe besondere Bedeutung zukommen, sind Benzylchlorid, Benzylbromid, 2-Chlorbenzylchlorid, 2-Methoxybenzylchlorid, 4- Fluorbenzylchlorid, 4-Methylbenzylchlorid, 2,5-
Dimethylbenzylchlorid, 2 -Chlormethylnaphthalin und 2 -Chlormethyl - 5,6,7, 8-tetrahydronaphthalin.
Das erfindungsgemäße Synthesemittel ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Benzyl- bzw. Allylmagnesiumhalogenid und Dibenzyl- bzw. Diallylmagnesium im Molverhältnis von 1 : 0 bis 0 : 1 in ihm enthalten sind. Im erfindungsgemäßen Synthesemittel liegt nicht die für Grignard-Verbindungen typische Stöchiometrie gemäß der Formel R-Mg-X vor. Das Synthesemittel ist als Gemisch aus Benzyl- bzw. Allylmagnesiumhalogenid und Dibenzyl- bzw. Diallylmagnesium aufzufassen, wobei das Molverhältnis der vorgenannten Verbindungen vom jeweiligen Substituenten, von der angestrebten Konzentration der Lösung und der Art des Halogens abhängig ist. Der Chlorid-Gehalt der Lösungen kann dadurch erniedrigt sein. Das führt beim Anwender zu geringeren Abfallmengen nach dem Einsatz des erfindungsgemäßen Synthesemittels .
Das erfindungsgemäße Synthesemittel wird in der Weise hergestellt, daß
a) Magnesium in 2-Methyltetrahydrofuran oder in einem
Lösungsmittelgemisch, welches 2-Methyltetrahydrofuran enthält, dispergiert und ein Benzyl- bzw. Allylhalogenid zudosiert wird,
b) die Reaktionstemperatur im Bereich von -10 bis +100°C, vorzugsweise 0 bis +40°C, gehalten wird und c) das bei der Reaktion gebildete und ausgefallene Magnesiumhalogenid abgetrennt wird.
In den nachfolgenden 3 Ausführungsbeispielen sowie in den 2 Tabellen wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
Beispiel 1
In einem Doppelmantelreaktor werden 360 g 2-Methyl-THF und 14,7 g (605 mol = 21% Überschuß) Magnesiumspäne unter Schutzgas vorgelegt. Unter Rühren werden innerhalb von 60 Minuten 63,2 g (500 mmol) Benzylchlorid zudosiert. Die Reaktionstemperatur der exothermen Reaktion wird durch Kühlung auf 25 bis 30 °C begrenzt. Zur Vervollständigung der Umsetzung wird noch 30 Minuten bei 20 °C gerührt. Der ausgefallene Feststoff und überschüssiges Magnesium werden durch Filtration abgetrennt . Analyse nach Hydrolyse des Filtrats :
OH" 1,48 mmol/g
Cl" 0, 5 mmol/g Mg2+ 1,22 mmol/g Dibenzyl < 0 , 1 %
Die Analyse zeigt, daß das Schlenk-Gleichgewicht verschoben ist und sich teilweise die Diorganomagnesiumverbindung gebildet hat. Der Rückstand wird noch zwei mal mit 2-Methyl-THF gewaschen. Die Gesamtausbeute (berechnet über Gesamtbase) beträgt 99%. Der Frittenrückstand besteht aus MgCl2.
Beispiel 2
Dieses Beispiel wird entsprechend Beispiel 1 ausgeführt, jedoch mit Benzylbromid als Benzylhalogenid. Aufgrund der besseren Löslichkeit von MgBr2 relativ zu MgCl2 in 2 -Methyl-THF tritt kein Niederschlag auf, es resultiert eine klare Lösung. Analyse nach Hydrolyse des Filtrats :
OH" 1,22 mmol/g
Br" 1,21 mmol/g Mg2* 1,22 mmol/g
Die Gesamtausbeute beträgt 97,8%.
Beispiel 3
In einem Doppelmantelreaktor werden 13 , 3 g (547 mmol = 20 % Überschuß) Magnesiumspäne in 260 g 2-Methyl-THF vorgelegt. 35 g (457 mmol) AllylChlorid werden innerhalb von 100 Minuten zudosiert. Die Reaktionstemperatur wird durch Kühlung auf 30 °C begrenzt. Während der Zugabe fällt ein weißer Niederschlag aus. Die Nachreaktionszeit beträgt 60 Minuten bei 25 °C. Nach Filtration erhält man eine Lösung mit folgender Analyse:
OH" 1,53 mmol
Cl" 0, 97 mmol Mg2t 1,24 mmol
Der Rückstand, bestehend aus MgCl2, wird mit 2 -Methyl-THF gewaschen. Die Ausbeute beträgt 89%.
Tabelle 1
Ausgangsverbindung Lösungsmittel mol Mg / Ausbeute % mol Halogenid
Ph-CH2CI THF 2,00 80 - 90
Ph-CH2CI 2-Methyl-THF 1 ,20 99
Ph-CH2CI 2-Methyl-THF 1 ,05 98
2-CH3-Ph-CH2CI THF 2,00 78
2-CH3-Ph-CH2CI 2- ethyl-THF 1 ,40 97
2-CI-Ph-CH2CI THF 2,00 20
2-CI-Ph-CH2CI 2-Methyl-THF 1 ,20 86
Ph-CH2Br THF 1 ,50 73
Ph-CH2Br THF 2,00 83
Ph-CH2Br 2-Methyl-THF 1 ,20 98
Allyl-Cl THF 1 ,20 73
Allyl-Cl 2-Methyl-THF 1 ,20 89
Umsetzungen von Benzylchlorid (Ph-CH2CI), 2-Methyl-Benzylchlorid (2-CH3-Ph-CH2CI), 2-Chlor-Benzyichlorid (2-CI-Ph-CH2CI), Benzylbromid (Ph-CH2Br) und Allylchlorid mit Mg-Spänen.
Umsetzungen mit THF sind nicht erfindungsgemäß und dienen zu Vergleichszwecken Umsetzungen mit 2-Methyl THF sind erfindungsgemäß
Tabelle 2
Grignardverbindung Konzentration / Molverhältnis mmol / g R-MgX : R2Mg
Ph-CH2-MgCI 1 ,48 1 : 0,28
2-CH3-PhCH2-MgCI 1 ,53 1 : 0,36
2-CI-PhCH2-MgCI 1 ,29 1 : 0,67
Ph-CH2-MgBr 1 ,22 1 : 0
Allyl-MgCI 1 ,53 1 : 0,29
Molverhältnis R-MgX : R2Mg in den benzyl- und allylmagnesiumhalogenidhaltigen Synthesemitteln