NO155051B

NO155051B - Fremgangsmaate for fremstilling av aaa-klorerte klorformiater.

Info

Publication number: NO155051B
Application number: NO811611A
Authority: NO
Inventors: Guy Camille Cagnon; Marc Daniel Arsene Piteau; Jean-Pierre Georges Senet; Roy Arne Olofson; Jonathan Thomas Martz
Original assignee: Poudres & Explosifs Ste Nale
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1986-10-27
Also published as: DK161831C; AU7057981A; BR8102968A; KR830006167A; JPS6042227B2; DK161831B; PL231141A1; IE810969L; DE3171564D1; EP0040153B1; FR2482587A1; YU121381A; IL62785A0; YU43494B; JPS6340778B2; EP0040153A1; FI77646B; GR74878B; CS233713B2; ES502177A0

Abstract

a-klorerte klorformiater med formel. hvori. R står for en eventuelt substituert alifatisk, cykloalifatisk eller aromatisk hydrokarbonrest, og m står for et tall større eller lik 1. Forbindelsene fremstilles ved katalytisk fosgenering ved at fosgenet, vanligvis i en løsningsmiddelblanding^omsettes med et aldehyd R (CHO)m hvori R og m har den ovennevnte betydning, i nærvær av en katalysator som er en organisk eller uorganisk substans, som i en blanding inneholdende aldehydet med formel R (CHO) hvori R og m har den ovennevnte betydning, fosgen og evt. et løsnings-middel, er istand til å utvikle et par ioner hvorav det ene er et halogenidion og det annet et kation til-srekkelig skilt fra det nevnte halogenidanion, til at det sistnevnte meddeles en nukleofil evne som tillater at det kan angripe aldehydfunksjonen eller funksjonene i molekylet R (CHO) m hvori R og m har den ovennevnte betydning.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av <X -klorformiater.

Syntese av 0(-klorerte klorformiater med generell formel

hvori R er en alifatisk eller aromatisk substituent, er en meget vanskelig gjennomførbar prosess hvis man må unngå å

tilføye et ytterligere kloratom i radikalet R under forløpet av denne syntese.

I Liebig's Annalen der Chemie av 1890, bind 257, side 50

o.s.v. har Muller foreslått en fremgangsmåte som er den eneste kjente og som senere har vært anvendt, bestående i fotolytisk klorering av det tilsvarende klorformiat, ikke substituert i j( -stillingen. Man oppnår uheldigvis på bekostning av det ønskede produkt, tallrike biprodukter som er mer klorert enn nødvendig. Muller har da rapportert ikke mindre enn fem biprodukter i tilfellet med etyl-

klorformiat som han har studert.

Nærværet av disse biprodukter er ytterst generende ved den viktige anvendelse hvor de nevnte klorformiater omdannes til karbonater som er spesielt viktige ved syntese av verdifulle farmasøytiske preparater.

En omhyggelig destillasjon av reaksjonsproduktet er følgelig nødvendig på grunn av nærværet av de tallrike biprodukter.

Det gamle tyske patentskrift 121.223 fra 1901 beskriver

syntese av 1,2,2,2-etyltetraklorformiat og av X -klor-benzylklorformiat ved fosgenering henholdsvis av kloral og

benzaldehyd, i nærvær av støkiometriske mengder av et tertiært amin som ikke hører til pyridin-serien.

Hvis man utnytter idéen med fosgenering under de

samme betingelser av andre mindre spesielle aldehyder enn de foregående, f.eks. acetaldehyd, iaktas dannelse av tallrike komplekser og bi-produkter på bekostning av Ci -klor etyl klorformiatet som bare oppnås med et dårlig utbytte som gjør prosessen uinteressant i indu-striell målestokk.

Likeledes, ved å gjennomføre fosgenering ved et a"li-

fatisk tertiært amin, f.eks. trietylamin, konstateres ødeleggelse av dette amin med dannelse bare av en liten mengde klorformiatderivat.

Det foreligger følgelig et behov for en fremgangsmåte

for fremstilling av rene Of -klorerte klorformiater,

om mulig med et godt utbytte, som følgelig tillater fremstilling av disse produkter med enkel struktur på

en fordelaktig måte.

Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av øt -klorerte klorformiater oppnås disse uten høyere substituerte bi-produkter ved å gå ut fra billige rå-materialer under oppnåelse av utmerkede utbytter, og denne fremgangsmåte er den første mer generelle fremgangsmåte foreslått i løpet av de 90 år fra året 1890.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte for syntese av OK-klorerte klorformiater med formel:

hvori

m = 1 eller 2, og

R representerer:

- en eventuelt substituert mettet eller umettet alifatisk rest med opp til 24 karbonatomer, - en eventuelt substituert mettet eller umettet cykloalifatisk rest med opp til 24 karbonatomer, - en eventuelt substituert aromatisk rest, idet substituenten eller substituentene på radikalet R er valgt fra gruppen omfattende halogenatomer og radikaler som er inerte overfor fosgen eller danner inerte grupper ved reaksjon med fosgen,

og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at fosgen omsettes med det tilsvarende aldehyd R-f- CHO)m hvori R og m har den ovennevnte betydning, i nærvær av en katalysator valgt fra gruppen som utgjøres av tertiære aminer, substituerte amider, substituerte ureaderivater, substituerte tioureaderivater, tertiære fosfiner og substituerte fosforsyreamider, såvel som deres reaksjonsprodukt med fosgenet, oniumhalogenider og metallhalogenider assosiert med et kompleksdannende middel for deres kation, idet omsetningen foretas ved -10 til 110°C i løpet av en til fem timer under anvendelse av 1 - 50 mol% katalysator i forhold til den molare mengde aldehydfunksjon som skal omdannes.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Det vesentlige trekk ved oppfinnelsen er at man hittil har antatt at aldehydene ikke var i stand til å reagere med fosgen annet enn i meget spesielle tilfeller hvor man arbeidet i nærvær av støkiometriske mengder basiske organiske bestanddeler som tilskrives en kompleksdannende rolle med fosgenet.

Man har funnet en felles definisjon for et visst antall katalysatorer som passer innenfor definisjonen av oppfinnelsen og disse katalysatorer er organiske eller uorganiske substanser som i et reaksjonsmiljø inneholdende et aldehyd med formel R -4- CHO) hvori R og m har den ovennevnte betydning og fosgen og eventuelt et løsningsmiddel er istand til å utvikle et par ioner hvorav det ene er et halogenidanion og det annet er et kation tilstrekkelig separert fra det nevnte halogenidanion for til det sistnevnte å kunne meddele en nukleofil evne som tillater angrep av aldehydfunksjonen eller funksjonene i molekylet R 4-CH0)m hvori R og m har den ovennevnte betydning. Som katalysatorer som anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan man nevne følgende substanser som sådanne eller i form av deres reaksjonsprodukt med fosgen, nemlig tertiære aminer, substituerte amider, substituerte urea- og tio-ureaderivater, tertiære fosfiner og substituerte fosforsyreamider, oniumhalogenider som kvaternære halogenider av ammonium, fosfonium og arsonium, tertiære sulfonium-halogenider og metallhalogenider assosiert med et kompleksdannende middel for deres kation. Foretrukket er halogenidet kloridet.

Oppfinnelsen er bemerkelsesverdig i flere henseender, idet den tillater fosgenering av et stort antall aldehyder og den viser muligheten av å gjennomføre denne fosgenering i nærvær av katalytiske mengder av et meget stort antall forskjellige substanser .

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tillater fosgenering av et stort antall aldehyder og fremgangsmåten påvirkes ikke i særlig grad av arten av radikalet R. Dette tilskrives på samme tid eksperimentelle forsøk og betraktninger om meka-nismen når aldehydfunksjonen er den vesentlige som berøres av reaksjonen og når R hverken midlertidig eller endelig modifi-seres. Størrelsen av R kan imidlertid utgjøre en faktor som kan ha en innvirkning på visse arbeidsbetingelser uten at dette er overraskende, nærværet av en stor gruppe R medfører for eksempel preferering av en høyere reaksjonstemperatur for smelting av aldehydet eller anvendelse av et løsningsmiddel for aldehydet.

Radikalet R kan være en alifatisk eller cykloalifatisk mettet eller umettet, eventuelt substituert rest, idet man i henhold til oppfinnelsen kan fosgenere svært forskjellige aldehyder som acetaldehyd, valéraldehyd, kloral, akrolein, cykloheksan-karboksaldehyd, og radikalet R kan også være en eventuelt substituert aromatisk rest. Disse rester er valgt fra et alifatisk radikal med 1-24 karbonatomer.- Når R er et umettet alifatisk radikal omfatter det foretrukket fra 2-24 karbonatomer. Når R er et cykloalifatisk radikal omfatter det foretrukket fra 3-24 karbonatomer. Når R er et aromatisk radikal, omfatter det foretrukket fra 6-18 karbonatomer i de aromatiske kjerner. Videre skal uttrykket substituert radikal forstås å mene ett eller flere atomer av halogen eller en eller flere grupper som er inerte overfor fosgenet, og som fører til dannelse av inerte grupper ved reaksjon med fosgenet, som alkylgrupper c1-c12' arYl<3ruPPer. alkenyl-grupper, R-alkylgrupper, grupper NO,,, NRR1 , CN, OR, OH,

COOR, COR, 0C0OR, hvor R og R' er hydrokarbongrupper.

Man kan i henhold til oppfinnelsen fosgenere benzaldehyd, 2-klorbenzaldehyd, tereftalaldehyd. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er like brukbar for monoaldehyder som for polyaldehyder. Som det allerede er nevnt, består fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen i at man eventuelt i nærvær av løsningsmiddel fosgenerer aldehydet tilsvarende det ønskede

-klorerte klorf ormiat i nærvær av en katalysator. Beteg-nelsen "katalysator" skal i den foreliggende beskrivelse forstås med en restriktiv betydning. Forbindelsen som tilsettes er absolutt nødvendig for en korrekt gjennomføring av reaksjonen men deltar ikke direkte i denne og anvendes

i forholdsvis små mengder i forhold til aldehydet og i denne betydning opptrer den som en katalysator. I motsetning til hva som vanligvis forstås med katalysatorer er den ikke alltid anvendbar på nytt ved en ytterligere reaksjon når den har vært utsatt for fosgen og man savner en teoretisk forklaring på dette fenomen.

Mengden av anvendt katalysator er en viktig faktor

men ikke avgjørende ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Det kan dreie seg om en katalysator som er spesielt effektiv og et spesielt reaktivt aldehyd, i en mengde på 1-10 mol%, foretrukket 3-7 mol% av katalysatoren i forhold til den molare mengde av aldehydfunksjoner som skal omdannes. Visse katalysatorer er imidlertid mindre effektive og et innhold på 1-50 mol%, foretrukket 5-40 mol%, altså et høyere innhold, kan da anvendes. Man kan si at ved oppfinnelsen foreligger det for hver katalysator et maksimalt innhold idet man utover dette konstaterer at hovedreaksjonen ikke går bedre eller følges av omfattende sekundære reaksjoner. Dette maksimale innhold er mindre når katalysatoren er effektiv og høyere når katalysatoren er mindre effektiv. Det er vist at dette maksimale innhold for de fleste katalysatorer befinner seg mellom 10 og 50 mol% i forhold til den molare mengde av aldehydfunksjoner som skal omdannes. Det er også klart at man befinner seg innenfor rammen

for oppfinnelsen hvis man som katalysator anvender (1)

en forbindelse som.ikke hører til en av de angitte familier og som har en dårlig aktivitet i forhold til de gode katalysatorer, dvs. f.eks. som bare har 10%

eller mindre av aktiviteten av pyridin under ellers like betingelser, og (2) et innhold av denne katalysator på over 50%, uansett om denne mengde tilsvarer eller er større enn for støkiometrien ved reaksjonen, men

hvor man likevel disponerer et lønnsomt system som vel er mindre tilfredsstillende men som likevel,

i motsetning til det som er beskrevet i det tyske patentskrift 121.223, hovedsakelig fører til dannelse av 0( -klorert klorformiat og kan anvendes for den meget store familie av tidligere angitte aldehyder.

En av de mer overraskende aspekter ved den foreliggende oppfinnelse, er den ekstreme forskjelligartethet av de substanser som kan anvendes som katalysatorer ved reaksjonen, og et stort antall av forbindelser er testet og har på den ene side muliggjort oppsetning av en liste av forbindelser som gir gode resultater og på den annen side en test som tillater at den fagkyndige kan bestemme hvorvidt en forbindelse er er god katalysator ved oppfinnelsen .

Som det er angitt tidligere, er et visst antall katalysatorer av den type som utvikler et halogenid-anion enten direkte eller etter reaksjon med fosgenet.

I dette tilfellet er den generelle mekanisme for virkningen av katalysatoren sannsynligvis følgende:

hvori M<+> representerer et organisk eller uorganisk kation, kompleksdannet eller ikke, foreliggende i form av katalysatoren som opprinnelig tilført eller like godt dannet fra utgangsmaterialene for reaksjonen ved innvirkning av fosgenet på katalysatoren.

Da M<+> kan være et kompleksdannet metallkation eller et fullstendig organisk kation av typen onium, og f.eks.:

+

eller M kan skrive seg fra den mer eller mindre avanserte reaksjon av fosgen med en substans som er ansvarlig for den katalytiske aktivitet, som f.eks. i sekvensen:

hvori M<+> er et voluminøst klorammonium-kation.

Man har iakttatt at de mest interessante resultater oppnås med følgende katalysatorer: Aromatiske tertiære aminer omfattende en eneste aromatisk kjerne, dvs. tertiære monoerylaminer som N,N-dimetylanilin, N,N-di-metylaminopyridin og Mischler's keton eller (diparadi-metylaminofenyl)keton, aromatiske mono-aziner omfattende den som er uttrykkelig utelukket i det tyske patentskrift 121.223 som pyridin, ikke-aromatiske cykliske aminer anvendt i det franske patentskrift 2.011.179 og spesielt imidazol, substituerte amider og mer spesielt dimetylformamid, substituerte urea-derivater og tio-ureaderivater og mer spesielt tetraalkyltio-ureaderivater som tetrabutylurea og tetrametylurea, tertiære fosfiner og spesielt alifatiske tertiære fosfiner som trioktylfosfin, substituerte fosforamider og mer spesielt heksametylfosfotriamid, halogenidene av kvaternert ammonium, fosfonium eller arsonium og halogenidene av tertiært sulfonium og spesielt dem hvori alle hydrokarbonradikal-substituentene samlet inneholder minst 16 karbonatomer og fortrinnsvis minst 4 karbonatomer hver, som tributyl-benzylammoniumklorid, metallhalogenidene forbundet med et kompleksdannende middel for deres kation, som alkalimetall- eller jordalkalimetall-kloridene og spesielt kaliumklorid forbundet med en krone-eter som 18-krone-6 eller et kompleksdannende middel som det såkalte "222" eller 1,10-diaza- 4,7,13,16,21,24-heksaoksa-bicyklo-(8,8,8)-heksakosan. I det siste tilfellet forbindes selv-følgelig et kompleksdannende middel som med kationet i metallkloridet danner et kompleks med en høy stabilitets-konstant, som meget lett lar seg gjennomføre i samsvar med de tallrike studier gjennomført på dette området,

jfr. f.eks. Kappensteins rapport i Bulletin de la Société Chimique de France, 1974, nr. 1-2, sidene 89-109

og rapporten til J.M. Lehn i Structure and Bonding,

bind 16, sidene 2-64, Springer forlag (1974). De alifatiske tertiære aminer er for sitt vedkommende mindre aktive katalysatorer enn de foregående forbindelser, innenfor oppfinnelsens ramme og de frem-

står ikke som foretrukne katalysatorer. I det foregående forstås med halogenid hovedsakelig et klorid,

et bromid eller et jodid, foretrukket et klorid, slik at uansett molekylet av utgangsaldehyd omdannet takket være virkningen av halogenidet som tilveiebringer katalysatoren, blir dette omdannet til det ©(-klorerte klorformiat.

Med katalysatorer fra gruppen av amider, ureaderivater, tertiære fosfiner eller med pyridin gir allerede en fosgenering gjennomført mellom 0°C og 70°C gode resultater og dette er spesielt tilfellet med katalysatorer som karboksamidene som dimetylformamid, fosforamidene som heksametylfosfortriamid, tetraalkylureaderivater eller tio-ureaderivater som tetrabutylurea, tertiære fosfiner som trioktylfosfin og også pyridin. Man velger foretrukket disse katalysatorer når man av visse grunner, spesielt stabiliteten av det ^-klorformiat gjennomfører fosgeneringen ved moderat temperatur. Hvis man arbeider ved temperaturer høyere enn 70°C, f.eks. omtrent 100°C, iakttas i alle fall generelt med de samme katalysatorer en forhøyelse av utbyttet. Over 110°C er fare for pyro-lyse av det dannede -klorerte klorformiat. På den annen side gjennomføre reaksjonen generelt godt med de mest effektive katalysatorer ned til -10°C idet temperaturer lavere enn denne medfører at reaksjonshastigheten synker hurtig.

Iled tertiære aminer inneholdende en eneste aromatisk kjerne som N,N-dimetylaminopyridin, N,N- dimetylanilin eller imidazol gjennomføres fosgeneringen foretrukket over 7 0°C.

En praktisk test som tillater at den fagkyndige kan

si hvorvidt en forbindelse er en katalysator innenfor rammen for den foreliggende oppfinnelse består i å betrakte om det oppnås et utbytte høyere enn N% av

Ot-klor-klorformiat ved reaksjon av ekvimolare mengder av acetaldehyd og fosgen, idet reaksjonen gjennomføres i et lukket rør, i klorbenzen ved 100°C eller i karbontetraklorid ved 40°C, under omrøring, i, nærvær av angjeldende forbindelse i menge på N mol% i forhold til acetaldehydet, idet utbyttet måles i forhold til utgangsacetaldehydet, etter 3-6 timer idet N skal være mellom 5 og 10 og foretrukket mellom 5 og 15.

Det er ved utøvelsen av d?nne test ikke nødvendig at

den utføres i særlig stor målestokk og man kan ved 0°C

i rekkefølge innføre 0,001 mol av angjeldende forbindelse, et røreverk og 5 ml av en oppløsning av 2 mol/liter acetaldehyd og 2 mol/liter fosgen i klorbenzen i et 20 ml glassrør som er motstandsdyktig overfor trykket, hvoretter dette rør forsegles og anbringes i et termo-statbad ved 100°C under anvendelse av et magnetisk røre-verk for konstant omrøring og til slutt måles utbyttet etter avkjøling til 0°C av 0(-kioretyl klorformiat etter 3 timer, ved hjelp av kjernemagnetisk resonans RMN.

I d''tte tilfellet angir man integrasjonsverdiene a,b,c

og d for protonet fiksert til karbon i O^-stillingen av metylgruppene i de følgende respektive forbindelser, nemlig CH3CH0, CH3CHC10C0C1, CH3CHO (paraldehyd) og CII3CHC12, hvoretter man bestemmer om forholdet 100 b/a + b + c + d er over eller lik 15. Hvis dette er tilfellet,

er den testede forbindelse en god katalysator ved oppfinnelsen. Som indikasjon nevnes at for de neden-nevnte protoner tilsvarende kvadrupletter ved henholdsvis 9,7, 6,45, 4,9, og 5,85 ppm, utgjøres sammen-ligningen av TMS. Det er klart at den foregående test bare gir en indikasjon og at disse katalysatorer som ikke er tilfredsstillende ved den nevnte test likevel gir meget interessante økonomiske resultater, selv om de er forholdsvis lite aktive, men de kan da være billige. Ytterligere katalysatorer som gir lite tilfredsstillende resultater ved den nevnte test er aktive i fravær av løsningsmiddel og man kan f.eks. nevne KC1 forbundet til den nevnte forbindelse såkalt "222".

Fosgeneringen i henhold til oppfinnelsen gjennomføres generelt under atmosfæretrykk, men i enkelte tilfeller kan det være interessant å arbeide under høyere eller lavere trykk enn normaltrykket, f.eks. i tilfellet med en fosgenering av et flyktig aldehyd kan det være fordelaktig å arbeide under et trykk som er litt høyere enn normaltrykket.

Reaksjonen kan gjennomføres i et løsningsmiddel som er

inert overfor fosgenet, eller som ved reaksjon med dette til slutt fører til et løsningsmiddel som er inert overfor fosgenet. Dette løsningsmiddel er fordelaktig valgt, spesielt når katalysatoren ikke til å begynne med er av ionisk type, blant ikke-polare eller svakt polare og a-protiske løsningsmidler som f.eks. karbontetraklorid, kloroform, diklormetan,toluén, klorbenzen, heksan.

I den utstrekning man skal fosgenere et meget reaktivt aldehyd som f.eks. acetaldehyd, velges foretrukket et løsningsmiddel som er litt mer polart enn karbontetraklorid, slik at man unngår faren for dannelse av di-

klorert karbonat og man foretrekker da f.eks.

diklormetan. I dette tilfellet kan det likeledes være interessant å gjennomføre fosgeneringen ved forholdsvis lav temperatur (30°C-40°C). Man kan også gjennomføre reaksjonen i en løsningsmiddel-

blanding som utgjøres av selve det produkt som man ønsker å danne. Man kan således danne en reaksjons-blanding ved hjelp av ^{-klorert klorformiat som skriver seg fra en tidligere fremstillingsprosess og deretter innføre reaksjonskomponenteri og katalysator. En meget god mulighet består i å fremstille en reaksjons-

blanding bestående av flytende fosgen og katalysator og etter reaksjon å innføre aldehyd og resten av fosgen.

I det siste tilfellet begynner reaksjonen i fravær av løsningsmiddel før den foregår i oppløsning i det etter-hvert dannede 0{-klorerte klorformiat.

Man har iakttatt at polariteten av løsningsmidlet har

en virkning som er mer positiv på utbyttet når den er høyere. Dette skyldes det forhold at i et polart miljø

er halogenid-anionet og katalysatorkationet bedre separert enn i miljøet som er lite eller ikke polart, noe som skyldes den meget store reaktivitet av det nevnte halogenid-anion.

Selve reaksjonen som benevnes fosgenering foregår ved hjelp av klassisk teknikk som kjent av den fagkyndige. Man kan da enten blande fosgenet i oppløsning i en del

av løsningsmidlet med en oppløsning av aldehyd inneholdende katalysatoren eller gjerne boble gassformet fosgen ned i en oppløsning av aldehydet inneholdende katalysatoren.

Selve fosgeneringen tar flere timer og gjennomføres vanligvis i omrørt blanding. Etter fosgeneringen iso-leres vanligvis det Ot-klorerte klorformiat fra reaksjonsblandingen ved klassisk destillasjon under atmosfæretrykk eller redusert trykk. Det er iakttatt at i tilfellet med syntese av -klorerte klorformiater av benzyl-serien foretrekkes pyridin anvendt som katalysator med karbontetraklorid som løsningsmiddel, idet katalysatoren eller dens reaksjonsprodukt med fosgenet etter fosgeneringen under disse betingelser utfelles, noe som tillater isolering av det fli-klorerte klorformiat med enkel filtrering uten destillasjon.

I henhold til det foregående er det klart at fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ikke bare kan anvendes ; diskontinuerlig. Når man anvender de bedre katalysatorer, er reaksjonstidene forholdsvis korte og mengdene av ut-viklet varme ved reaksjonen er beskjedne og man kan da arbeide kontinuerlig og spesielt anvende rør-reaktorer, utstyrt med ejektorer eller konvergerende-divergerende partier, idet reaksjonsproduktet som allerede sagt, ut-gjør et godt miljø for gjennomføring av reaksjonen.

De d -klorerte klorformiater er meget etterspurte ut-gangsforbindelser for syntese, spesielt for syntese av farmasøytiske forbindelser. Ved fremgangsmåten fremstilles for eksempel også

O^- klorerte klorformiater med formel:

hvori

m står for et helt tall større eller lik 1 og R står

enten for en mettet, evt. substituert alifatisk rest inneholdende minst 2 karbonatomer og høyst 24 karbonatomer, eller en mono- eller poly-umettet evt. substituert alifatisk rest C2~C24,eller en eventuelt substituert cykloalifatisk rest C3~C24' eller

en substituert aromatisk rest.

Med substituert rest menes en rest som bærer spesielt ett eller flere halogenatomer, eller én eller flere grupper som er inerte overfor fosgenet eller gir an-ledning til inerte grupper ved reaksjon med fosgenet, som alkylgrupper C^-C]_2' 9ruPPer aryl> alkenyl, aralkyl, gruppe N02, NRR<1>, CN, OR, OH, COOR, COR, OCOOR hvori R og R' er hydrokarbongrupper.

Oppfinnelsen muliggjør for eksempel fremstilling av C\-klorerte klorformiater fra følgende aldehyder:

-valeraldehyd,

-akrolein,

-2-klcr-benzaldehyd,

-tereftalaldehyd,

-cykloksankarboksaldehyd.

En av fordelene ved oppfinnelsen er at det er mulig å oppnå nye Of-klorerte klorformiater, tidligere ikke beskrevet i litteraturen, og som det i visse tilfeller jkke har vært mulig åoppnå ved hjelp av tidligere kjente prosesser, spesielt & t -klorerte klorformiater

fra umettede aldehyder.

De etterfølgende eksempler illustrerer oppfinnelsen'-E KSEMPEL 1

I en 500 ml reaktor utstyrt med røreverk, termometer, kullsyreis-kjøling og dråpetrakt anbringes 44 g (1 mol) nydestillert acetaldehyd, 200 ml vannfritt karbontetraklorid og 120 g (12, mol) fosgen. Blandingen holdes ved 0°C og det tilsettes i løpet av 15 minutter 28,4 g (0,1 mol) tetra-n-butylurea. Temperaturen holdes ved 40 oC og reaksjonen foregår i løpet av 2\ time. Etter fjernelse av fosgenet i overskudd ved avgassing, og løsningsmidlet ved avdampning, oppnås 72 g en kloretyl klorformiat som destillerer ved 117°C (litteraturen angir 115°C-116°C) tilsvarende et vektutbytte på 50%. Formelen av produktet er:

idet det infra-røde spektrum viser en bånd ved 1780 cm-"'' tilsvarende dobbeltbindingen CO, mens spektret RMN i deuterium-kloroform med referanse til tetrametylsilan viser en doublet ved 1,85 ppm tilsvarende protonene (a) og en kvadruplett med 6,44 ppm tilsvarende proton (b).

EKSEMPEL 2

Dette eksempel vedrører syntese av ©t-kloretyl klorformiat, ved å gå ut fra acetaldehyd i nærvær av heksametylfosfotriamid. I en glassreaktor på 3 liter utstyrt med ankerrøreverk, termometer, et kjølemiddel til -35°C og et tilførselsrør innføres: -1000 ml diklormetan vasket med vann og tørket _,over magnesiumsulfat,

-440 g (10 mol) vannfritt rått acetaldehyd, og

-170 g (1 mol) heksametylfosforotriamid.

Blandingen avkjølés til -5 oC og under omrøring inn-

føres i løpet av 6^ time 1107 g gassformet fosgen.

Temperaturen i reaksjonsblandingen bringes deretter til

35°C til 40°C og denne temperatur holdes i 3 timer.

Blandingen settes bort over natten ved vanlig tempe-

ratur for å fjerne fosgen i overskudd ved spyling med nitrogen i 2\ time.

Den oppnådde blanding destilleres deretter ved 150 mm

Hg i en glasskolonne med høyde 40 cm og diameter 3 cm,

fylt med Fenske-propper på 0,5 cm, og fraksjonen som går over ved 68 C oppsamles.

Det oppnås da 1020, 4 g <K-kloretyl klorformiat tilsvarende et utbytte på 71% i forhold til anvendt acetaldehyd.

Analyse: Infra-rød spektrum (C = 0) : 1780 cm

20

-n^<u> : 1,4220

15

- Densitet d^ : 1,2946

E KSEMPEL 3

Dette eksempel vedrører syntese av Øt -kloretyl klorformiat ved å gå ut fra acetaldehyd i nærvær av pyridin.

I en 500 ml glassreaktor utstyrt med ankerrøreverk, termometer og en tilbakeløpskjøler med aceton-kulldi-oksydis, innføres: -100 ml diklormetan vasket med vann og tørket over magnesiumsulfat,

-44 g (1 mol) vannfritt rått acetaldehyd, og

-7,9 g (0,1 mol) nydestillert pyridin.

Blandingen avkjøles til mellom -5°C og -10 C og i løpet av omtrent 1 time tilføres 120 g fosgen.

Blandingen bringes til forsiktig tilbakeløp (temp.

mellom 40°C og 45°C) i 2>\ time.

Uoppløselige substanser fjernes ved filtrering under nitrogen og filtratet destilleres under redusert trykk.

Det oppnås da 90 g (utbytte 6 3%) 0(-kloretyl klorformiat

(kokepunkt 68°C/150 mm Hg)

EKSEMPEL__4

Dette eksempel vedrører syntese av ^< -klorert klorformiat oppnådd fra valéraldehyd.

I en 100 ml reaktor utstyrt som tidligere, innføres 21,5 g

(0,25 mol) n-pentanal, 50 ml karbontetraklorid og 1,9 g (0,025 mol) pyridin. Til denne blanding avkjølt til -5°c tilsettes 30 g (0,3 mol) fosgen i løpet av 30 minutter. Temperaturen heves gradvis til 40°C.

Etter en time ved denne temperatur avgasses reaksjonsblandingen ved hjelp av nitrogen, filtreres og destilleres under redusert trykk. -klor-n-pentyl-klorformiatet destillerer ved 73°C under 15 mm kvikksølv.

Oppnådd vekt 28g tilsvarende et utbytte på 60,5%.

Infra-rød spektrum:

C = 0: 1790 cm<-1>

20 o

nD : 1,4377 og densitet (20 C): 1,1523

RMN (CDC13, TMS)

(a) (b) (c) (d)

(a) massiv ved 0,9 2 ppm (3H)

(b) massiv ved 1,40 ppm (4H)

(c) massiv ved 2,05 ppm (2H)

(d) triplet ved 6,30 ppm (1H)

EKSEM PEL 5

Dette eksempel vedrører syntese av *K-klorert klorformiat fra akrolein-

Apparatet og arbeidsmåten er som i eksempel 4, og det anvendes følgende utgangsmaterial:

O^-klorallyl klorformiatet destillerer ved 38°C under 10mm kvikksølv.

Oppnådd vekt 42 g tilsvarende et utbytte på 54%.

Infra-rød spektrum: C = O : 1780 cm

(a) (b) (c) : massivt kompleks fra 5,2-6,5 ppm (3H)

(d) : dublett ved 6,71 ppm (1H)

E KSEMPEL 6

Dette eksempel vedrører syntese av -klorert klorformiat oppnådd fra benzaldehyd.

De anvendte produkter er følgende:

-benzaldehyd : 26,5 g (0,25 mol)

-pyridin : l,95g (0,025 mol)

-fosgen : 35 g (0,35 mol)

-karbontetraklorid : 50 ml

Ved å anvende identisk arbeidsmåte som i eksempel 4 oppnås 34,8 g (68 %) -klorbenzyl-klorformiat som destillerer ved 70°C under 0,4 mm kvikksølv.

Infra-rød spektrum : C = O : 1770 cm 1

n<2>° : 1,5367 og densitet (20°) : 1,3016

hvor alle protoner har en kjemisk forskyvning mellom 7 og 8 ppm.

EKSEMPEL 7

Dette eksempel vedrører syntese av -klorert klorformiat oppnådd ved å gå ut fra 2-klor benzaldehyd.

I forhold til eksempel 6 erstattes benzaldehyd med 2-klor benzaldehyd.

Det oppnås 25,1 g (utbytte: 42%) av <X-klor (2-klor) benzyl-klorformiat som destillerer ved 85°C-88°C under 0,2 mm Hg.

Infra rød-spektrum : C = O : 1780 cm<-1>

n 2 0 : 1,5420 og densitet (20°C) : 1,4294

D '

Spektrum RMN:

hvori protonene er kjemisk forskjøvet mellom 7 og 8 ppm.

EKSEMPEL 8

Dette eksempel vedrører syntese av tfC-klorert klor-formiat oppnådd ved å gå ut fra tereftalaldehyd.

■I en 500 ml reaktor anbringes 67 g (0,5 mol) tereftalaldehyd, 3,95 g (0,05 mol) pyridin og 100 ml karbontetraklorid. Det innføres deretter ved 0°C

120 g (1,2 mol) fosgen. Blandingen bringes deretter gradvis til 4 0°C og holdes ved denne temperatur i 3 timer. Etter avgassing, filtrering og fjernelse av løsningsmidlet oppnås 133 g (utbytte 80%) av en farge-løs olje.

Totalt klorinnhold (i %) beregnet til 42,7 og funnet 40,02.

Spektrum IR : C = O : 1780 cm"<1>

Spektrum RMN

(CDC13, TMS)

(a) singlett ved 7,29 ppm (2H)

(b) singlett ved 7,64 ppm (4H)

EK SEMPEL 9

Dette eksempel vedrører syntese av -kloretyl klorformiat ved å gå ut fra acetaldehyd i nærvær av tri-oktyl fosfin.

I en 100 ml reaktor anbringes 11 g (0,25 mol) acetaldehyd, 9,25 g (0,25 mol) trioktyl fosfin og 50 ml karbontetraklorid. Til denne blanding avkjølt til 0°C tilsettes 30 g (0,3 mol) fosgen. Etter én times oppvarming ved 35°C-40°C avgasses reaksjonsblandingen og destilleres under redusert trykk (150 mm Hg).

Det oppnås da 9,1 g (utbytte 25%) av -kloretyl klorformiat som destillerer ved 67°C til 68°C.

E KSEMPEL 10

Dette forsøk vedrører fremstilling av OC -kloretyl klorformiat ved fosgenering av acetaldehyd i nærvær av 5 mol% pyridin i blandings-løsningsmidlet.

Arbeidsmetoden og anvendt apparat er identisk med de tilsvarende i eksempel 4.

De anvendte produktmengder er følgende:

Det oppnås 25,6 g (utbytte 71,6%) OC -kloretyl klorformiat som destillerer ved 68°C under 150 mm kvikksølv.

EKSEMPEL 11

Dette forsøk vedrører fremstilling av CX-kloretyl klor-formiat ved fosgenering av acetaldehyd i nærvær av 5 mol % pyridin uten løsningsmiddel.

I en 100 ml reaktor utstyrt som i de foregående eksempler, anbringes ved 0°C 22 g (0,5 mol) acetaldehyd og 1,98 g (0,025 mol) pyridin. Ved denne temperatur innføres 60 g (0,6 mol) fosgen. I løpet av 4 timer bringes reaksjonsblandingen til 30°C og denne temperatur holdes i én time. Etter fjernelse av fosgen oppnås 42,1 g (utbvtte 59%) C* -kloretylklorformiat som destiller ved 68°C under 150 mm kvikksølv.

E KSEMPEL 12

Dette forsøk vedrører fosgenering av cyklcsheksyl-karboksaldehyd. I en 100 ml reaktor anbringes 28 g (0,25 mol) cykloheksyl-karboksaldehyd, 1,98 g (0,025 mol) pyridin og 50 ml karbontetraklorid. Denne blanding av-kjøles til 0°C og det innføres 30 g (0,3 mol) fosgen. Reaksjonsblandingen bringes deretter til 35°C til 40°C

og holdes i én time ved denne temperatur.

Etter avgassing, filtrering og fjernelse under redusert trykk av løsningsmidlet oppnås 46 g (utbytte 87%)

av det forventede klorformiat som destillerer ved 90°C-9 3°C under 10 mm kvikksølv.

n20 : 1,4738 og densitet (20°C) : 1,1934

Spektrum RMN (CDC13» TMS)

(a) Massiv ved 1,15 til 2,2 ppm (11H) og (b) dublett ved 6,1 ppm (1H)

EKSEMPLER 13-17

Disse forsøk gjennomført med apparatet i eksempel 4 illustrerer effektiviteten av forskjellige katalysatorer som funksjon av temperaturen.

Hvert av disse forsøk ble gjennomført med 4 følgende mengder:

Resultatene oppnådd som funksjon av temperaturen etter

3 timers reaksjon er anført i den etterfølgende tabell idet det bemerkes at reaksjon, henhv. fravær av reaksjon er bedømt ved hjelp av infra-rød spektro-fotometri. Fraværet av reaksjon betyr at utbyttet er mindre enn 5%.

EKSEMPLER 18- 26

Det ble gjennomført 2 serier med forsøk med katalysatorer i henhold til oppfinnelsen med hensyn til syntese av Of-kloretyl klorformiat.

Disse to serier er ikke forskjellige annet enn med hensyn til reaksjonstemperaturen er ikke forskjellige annet enn med hensyn til reaksjontemperaturen og anvendt løsningsmiddel.

Ved 0°C anbringes i rekkefølge i et lukkbart rør på

20 ml av glass som er trykk-motstandsdyktig, 0,001

mol katalysator, magnetrøreverk og 5 ml av en opp-løsning av 2 mol/acetaldehyd og 5 ml av en oppløsning av 2 mol/fosgen i karbontetraklorid (serie 1) eller i'klorbenzen (serie 2).

Mengden av katalysator er da 10 mol% i forhold til acetaldehydet.

Man har deretter lukket røret hurtig og anbragt det i

et termostatstyrt bad ved 40°C (serie 1) eller ved 100°C (serie 2) .

Omrøringen med magnetrøreverket ble satt i gang og reaksjonen fikk foregå i løpet av 3 timer. Ved slutten av denne perioden avkjøles røret til omtrent 0°C og det ble tatt ut en prøve av reaksjonsblandingen som ble analysert ved hjelp av RMN (referanse TMF).

Reaksjonen ble gjennomført i lukket beholder og det var ikke noe tap av acetaldehyd som ble gjenfunnet i en av de fire følgende former:

CHoCH 0 : med H tilsvarende en kvadruplett ved 9,7 ppm ved integrasjon av en verdi a CH3CHbOCOCl : hvor tilsvarer en kvadruplett ved 6,45 ppm ved integrasjon av en verdi b Utbyttene av. -kloretyl formiat som ble oppnådd med hver av disse katalysatorer.er bestemt ved hjelp av formelen: ■ 100 b a + b + c + d

E KSEMPEL 2 7

I en 50 ml kolbe utstyrt med magnetisk røreverk og påmontert kondensator for aceton-kullsyreis holdt ved -50°C innføres 1,30 g (0,0175 mol) KC1, 0,40 g (0,00106 mol) kryptofix "222" markedsført av Merck, 12,5 g (0,125 mol) fosgen og endelig 2,2 g (0,05 mol) acetaldehyd.

Reaksjonsblandingen omrøres i 5 timer ved vanlig temperatur (18°C-22°C). Ved slutten av denne periode analyse av blandingen ved hjelp av RMN at utbyttet av ©^-kloretyl klorformiat er 96% og resten utgjøres nesten fullstendig av acetaldehyd.

En liste av kompleksdannende midler og spesielt midler som det nevnte "222", evt. i forbindelse med et mer passende salt som NaCl, forefinnes i oversikten kon-takter utgitt av Societe Merck, 1/77, sidene 11-31.

Det bemerkes spesielt at forbindelsen mellom NaCl og polymeren kryptofix "222 B" utgjør en uoppløselig katalysator som virker uten løsningsmiddel.

E KSEMPEL 28

I en Claisen-reaktor på 50 ml innføres 0,5 g tetra-n-heksylammoniumbromid, 6,25 g fosgen og 1,1 g acetaldehyd. Reaksjonsblandingen står i 4 timer under omrøring ved vanlig temperatur 18-20°C. Ved slutten av denne tid foretas en spektralanalyse RMl av blandingen og det ses at den bare inneholder <<>X-kloretylklorformiat med et bemerkelsesverdig utbytte på 100 %.

EKSEMPLER 29- 30

Reaksjonen ble gjennomført i likhet med eksempel 28. Det ble anvendt 5 mol% (i forhold til acetaldehydet) tri-n-butyl-benzyl ammoniumklorid og tri-oktyl-metyl-ammoniumklorid. I det første tilfellet var utbyttet 100 % av C»(-klorert klorformiat mens utbyttet er 12 % i det annet forsøk idet resten var ureagert acetaldehyd (33 %) og paraldehyd (55 %). Et stort anion og omfattende kation synes å være gunstige faktorer. Ammoniumhalogenider foretrekkes sterkt fremfor andre oniumsalter.

31. Syntese av alfaklorisobutyl- klorformiat

Nydestillert fosgen (138 g, 1,4 mol) ble tilsatt til benzyltributylammoniumklorid (BTAC) (ALDRICH) (22 g, 0,070 mol) som var blitt tørket under vakuum (0,8 mm) ved 100°C i 14 timer.

Deretter ble isobutyraldehyd (ALDRICH, destillert) (40 g, 0,56 mol) tilsatt på en gang. Etter 70 timers tilbakeløp ble overskudd av fosgen fjernet ved hjelp av en lufteinnretning og resterende flyktige forbindelser ble samlet ved hjelp av vakuumdestillasjon med 40°C (lmm) i en kjølefelle (-78°C). Fornyet destillasjon av denne flyktige fraksjon ga den i overskriften nevnte forbindelse som en fargeløs væske med kokepunkt 58 - 59°C ved 28 mm ; 75 g (78% utbytte, ren forbindelse ved hjelp av IR og 'H NMR).

IR (/<*>) : 5,63 (s) ; CCl4

•H NMR ( rf ) : 6, 16 (d, J = 61) , 2,6-l,7(m), 1,0 7 (d,

J = 6) ; forhold 1:1:6, CDCL3.

32 . Syntese av ( 3- cykloheksenyl)- klormetyl- klorformiat

Fosgen (32 ml, 0,46 mol) ble tilsatt til en avkjølt (0°C) oppløsning av 1,2,3,6-tetrahydrobenzaldehyd (32 g, 0,29 mol) og benzyltributylammoniumklorid (8,6 g, 0,03 mol). Reaksjonsblandingen ble så omrørt ved romtemperatur i 4 timer og fosgenet ble trukket ut (lufteinnretnings-vakuum).

Produktet ble renset ved hjelp av vakuumdestillasjon ; kokepunkt 81-83°C ved 1 mm ; 52,9 g (87% utbytte)

IR ( f~ ) : 5,59 (vs) ; CCl4

'H NMR (d") : 6,4-6,1 (m), 5,64 (bred s), 3,0-1,2

(m) ; forhold 1:2:7 ; CC14

3 3. Syntese av l- klor- 3- metylbutyl- klorformiat

Fosgen (36 ml, 0,52 mol) ble sakte tilsatt (30 minutter) til en avkjølt (0°C) oppløsning av isovaleraldehyd (36,8 g, 0,43 mol) og benzyltributylammoniumklorid (8,6 g, 0,03 mol). Reaksjonsblandingen ble omrørt i 5 timer og fosgenet ble trukket av (lufteinnretningsvakuum). Produktet ble vakuumdestillert ; kokepunkt "<7>4-76°C ved 29 mm ; 73 g (92% utbytte)

IR ( h ) : 5,62 (vs) ; CH2Cl2

'H NMR (c<~) : 6,37 (t, J = 6), 2,3-1,7 (m) 0,99 (d,

J = 6) ; forhold 1:3:6 ; CDC13

34 . Syntese av 1, 3- dikloropropyl- klorformiat

Akrolein (29,4 g, 0,52 mol) ble tilsatt til en oppløsning av benzyltributylammoniumklorid (9,8 g, 0,03 mol) i diklormetan (30 ml). Vannfri HC1 ble boblet inn i reaksjonsblandingen i 3,5 timer (NMR analyse etter 2,5 timer viste at omdannelsen til 3-klorpropionaldehyd var 36% av fullstendig omdannelse). Oppløsningen ble avkjølt (0°C) og fosgen (50 ml, 0,72 mol) ble tilsatt. Blandingen ble så omrørt over natten ved romtemperatur og overskudd av fosgen ble fjernet (aspiratorvakuum). Produktet ble renset ved hjelp av fraksjonert vakuumdestillasjon ; kokepunkt 65-68°C ved 10 mm ; 49,5 g

(48% utbytte)

IR (,u ) : 5,57 (vs) ; CCl4

'H NMR (cf) : 6,55 (t, J = 6), 3,72 (t, J = 6) 2,52

(q, J = 6) ; forhold 1:2:2 ; CC14

35. Syntese av 1, 2, 2, 2 tetrakloretyl- klorformiat

Nydestillert fosgen (94 g, 0,95 mol) ble tilsatt til benzyltributylammoniumklorid (10 g, 0,032 mol) som var blitt tørket under vakuum (0,8 mm) ved 100°C i 14 timer. Deretter ble nydestillert kloral (44 g, 0,30 mol) tilsatt dråpevis (30 minutter) til fosgenoppløsningen under tilbakeløp. Etter 1 times tilbakeløp ble overskudd av fosgen fjernet ved hjelp av en aspirator og produktet ble isolert ved fraksjonert destillasjon ; fargløs væske, kokepunkt 75-79°C ved 19 mm ; 47,7 g

(65% utbytte)

IR ( y ) : 5,60 (s) ; CC14

'H NMR (cT) : 6,68 (s) ; CDCl3

35

36. Syntese av l-klor-2,2,2 tribrometyl-klorformiat

Nydestillert fosgen (23 g, 0,24 mol) ble tilsatt til benzyltributylammoniumklorid (2 g, 6 mmol). Deretter ble nydestillert tribromacetaldehyd (ALDRICH) (17 g, 0,061 mol) tilsatt på en gang og blanding f.ikk koke under tilbakeløp i 42 timer.

Overskudd av fosgen ble fjernet ved hjelp av aspiratorvakuum ved romtemperatur og de resterende flyktige forbindelser ble fjernet ved vakuumdestillasjon ved 96°C (15 mm). Fornyet fraksjonert destillasjon av denne flyktige fraksjon ga den i overskriften nevnte forbindelse som en organgefarget væske ; kokepunkt 92-93°C ved 5 mm ; 7,70 g (33% utbytte, 'H NMR rent).

IR [/* ) : 5,58 (s) ; CC14

' H NMR ( J) : 6,67 (s) ; CDCl3

Claims

hvori m = 1 eller 2, og R representerer: - en eventuelt substituert mettet eller umettet alifatisk rest med opp til 24 karbonatomer, - en eventuelt substituert mettet eller umettet cykloalifatisk rest med opp til 24 karbonatomer, - en eventuelt substituert aromatisk rest, idet substituenten eller substituentene på radikalet R er valgt fra gruppen omfattende halogenatomer og radikaler som er inerte overfor fosgen eller danner inerte grupper ved reaksjon med fosgen, karakterisert ved at fosgen omsettes med det tilsvarende aldehyd R 4- CHO)^ hvori R og m har den ovennevnte betydning, i nærvær av en katalysator valgt fra gruppen som utgjøres av tertiære aminer, substituerte amider, substituerte ureaderivater, substituerte tioureaderivater, tertiære fosfiner og substituerte fosforsyreamider, såvel som deres reaksjonsprodukt med fosgenet, oniumhalogenider og metallhalogenider assosiert med et kompleksdannende middel for deres kation, idet omsetningen foretas ved -10 til 110°C i løpet av en til fem timer under anvendelse av 1 - 50 mol% katalysator i forhold til den molare mengde aldehydfunksjon som skal omdannes.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at det som halogenider anvendes klorider.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som oniumhalogenid anvendes et kvaternært ammoniumhalogenid.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som metallhalogenid anvendes et alkalimetall eller et jordalkalimetall og at det som kompleksdannende middel anvendes en kroneeter eller en kryptat»
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at omsetningen gjennomføres ved temperatur mellom 0 og 70°C.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at reaksjonen gjennomføres i et aprotisk løsningsmiddel som er inert overfor fosgen, av enten polar eller svakt"polar type, eventuelt at det som løsningsmiddel anvendes selve reaksjonsproduktet.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at det anvendes 3-7 molS katalysator i forhold til den molare mengde av aldehydfunksjonen som skal omdannes.