CH676119A5 - 2,2-Di:chloro-1,3-benzodioxole derivs. prodn. - by reacting 2-unsubstituted cpd. with chlorine and phosphorus tri:chloride, useful as pesticide intermediates - Google Patents
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Abstract
Prodn. of 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of formula (I) comprises reacting unsubstd. cpd. of formula (II) with Cl2 in presence of PCl3. In the formulae, R = H or 1-6C alkyl. Reaction is pref. at 80-180 (esp. 85-120) deg.C, using 0.2-1.2 (esp. 0.8-1) mole PCl5 per mole (II), opt. in presence of inert: solvent, esp. chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene or CCl4. USE/ADVANTAGE - (I) are intermediates for pesticides (see EP 198797 or DE 2819788). This method is better (for technical, economic and ecological reasons) than processes using PCl5 because PCl3 and Cl2 are easy to handle liq. or gas. Aromatic-ring chlorination is almost entirely avoided and where a solvent is used this can be recovered for recycle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,2-Dichlor-1,3-benzodioxolen der Formel I
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in welcher R für Wasserstoff oder C1-C6-Alkyl steht.
Die Verbindungen der Formel I sind wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung von pestizid wirksamen Mitteln, wie sie beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP-A 198 797 sowie in der Deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2 819 788 beschrieben sind.
Unter Alkyl ist geradkettiges oder verzweigtes Alkyl zu verstehen, z.B.: Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl oder die vier Isomeren Butyl, n-Pentyl oder die isomeren Pentyl sowie Hexyl oder die isomeren Hexyl.
Ausgangs- und Endprodukte des erfindungsgemässen Verfahrens sind bekannt. Es ist ferner bekannt, 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxole der Formel I, worin R für Wasserstoff steht, aus entsprechenden 1,3-Benzdioxol-2-onen durch Umsetzung mit Phosphorpentachlorid unter Druck bei einer Temperatur von 200 DEG C herzustellen. Auf diese Weise arbeitende Verfahren sind beispielsweise in den Chem. Ber. (1963), 96, 1382 sowie in den Chem. Ber. (1964), 94, 544 beschrieben.
Weiterhin ist bekannt, 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxole durch Chlorierung von 1,3-Benzdioxolen mit Phosphorpentachlorid zu synthetisieren. Verfahren dieses Typs sind zum Beispiel in der Deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2 808 627, im US-Patent 4 043 791 sowie in J. Org. Chem. (1972), 37, 673 beschrieben.
Phosphorpentachlorid ist ein gelblicher, an der Luft rauchender, giftiger Feststoff, welcher besonders leicht hydrolysierbar ist. Wegen diesen nachteiligen Eigenschaften ist die Handhabung und kontinuierliche Dosierung bei Synthesen im technischen Massstab mit erheblichem apparativem Aufwand verbunden.
Da von den im Phosphorpentachlorid vorhandenen Chloratomen naturgemäss nur eines für den Chlorierungsprozess genutzt werden kann, macht der dadurch erforderliche Umsatz grosser Volumina die bekannten Verfahren zusätzlich technisch aufwendig.
Als ökonomisch besonders ungünstig erweisen sich die Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I aus 1,3-Benzdioxol-2-onen. Bei diesen Prozessen entsteht als Nebenprodukt Phosphoroxychlorid, dessen Entsorgung mit zusätzlichem Aufwand verbunden ist. Ferner setzt der Energiebedarf für die Erzeugung der für die Chlorierung benötigten hohen Drücke und Temperaturen die Wirtschaftlichkeit dieser Prozesse herab.
Mit den bekannten Verfahren lassen sich 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxole der Formel I nur mit hohem Aufwand und in wirtschaftlich unbefriedigender Weise herstellen. Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein vom technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkt aus verbessertes und allgemein brauchbares Verfahren zur Herstellung von 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxolen der Formel I bereitzustellen.
Es wurde gefunden, dass dieses Ziel in vorteilhafter Weise erreicht werden kann, wenn man ein 1,3-Benzdioxol der Formel II in Gegenwart von Phosphortrichlorid mit Chlor umsetzt. Entgegen den Erwartungen zeigt sich dabei, dass die bei der Einwirkung von Chlor auf 1,3-Benzdioxole der Formel I auftretende unerwünschte Kernchlorierung des Aromaten durch die Gegenwart von Phosphortrichlorid nahezu vollständig vermieden werden kann.
Gemäss vorliegender Erfindung wird daher vorgeschlagen, 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxole der Formel I
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worin R die oben angegebene Bedeutung hat, in der Weise herzustellen, dass man ein 1,3-Benzdioxol der Formel II
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worin R die oben angegebene Bedeutung hat, in Gegenwart von Phosphortrichlorid mit Chlor umsetzt. Die Menge an Phosphortrichlorid ist an sich nicht begrenzt. Aus ökonomischen Gründen ist eine Menge von 0,2 bis 1,2 Mol Phosphortrichlorid pro Mol Benzdioxol der Formel II bevorzugt. Besonders bevorzugt werden 0,8 bis 1 Mol Phosphortrichlorid pro Mol Benzdioxol der Formel II verwendet.
Die erfindungsgemässe Chlorierung wird vorteilhaft bei erhöhter Temperatur durchgeführt, dabei hat sich ein Temperaturbereich von 80 DEG C bis 180 DEG C als geeignet erwiesen. Bevorzugt ist eine Temperatur von 85 DEG C bis 120 DEG C. Das erfindungsgemässe Verfahren kann in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden.
Besonders gut geeignet sind chlorhaltige Lösungsmittel wie z.B. Chlorbenzol, 1,2-Dichlorbenzol, Trichlormethan, Tetrachlormethan oder Dichlorethan, ganz besonders aber Chlorbenzol.
Eine der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ist jene, bei welcher die Chlorierung von 1,3-Benzdioxol der Formel II, worin R für Wasserstoff oder Methyl steht, in Gegenwart von 0,8 bis 1 Mol Phosphortrichlorid pro Mol Benzdioxol der Formel II bei einer Temperatur von 85 DEG C bis 120 DEG C erfolgt.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxole der Formel I auf besonders einfache Art und in guten Ausbeuten herzustellen. Das zur erfindungsgemässen Chlorierung der 1,3-Benzdioxole der Formel II eingesetzte Chlor kann im Gegensatz zum kristallinen Phosphorpentachlorid sowohl gasförmig als auch flüssig in technisch einfach auszuführender Weise dem Reaktionsgemisch kontinuierlich zudosiert werden.
Da das eingesetzte Phosphortrichlorid in flüssiger Form vorliegt, ist dessen Dosierung und Handhabung ebenfalls mit nur wenig Aufwand verbunden. Gegebenenfalls zugesetzte Lösungsmittel können nach Abschluss der Chlorierungsreaktion abdestilliert und gemeinsam mit dem auf gleiche Weise zurückgewonnenen Phosphortrichlorid für den nächsten Ansatz wiederverwendet werden. Beim erfindungsgemässen Verfahren entsteht als einziges Nebenprodukt Chlorwasserstoff, der aus dem Reaktionsgemisch laufend entweicht und problemlos entsorgt werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch das folgende Beispiel näher erläutert:
Herstellungsbeispiel
Beispiel 1: 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxol
Zu einer Lösung von 200 g 1,3-Benzdioxol in 200 g Phosphortrichlorid werden unter Rückfluss bei einer Temperatur von 90 bis 95 DEG C innerhalb von 6 Stunden 248 g Chlor eingeleitet. Der entstandene Chlorwasserstoff entweicht dabei kontinuierlich. Nach beendeter Chlor-Einleitung wird die Reaktionsmischung 15 Minuten unter Rückfluss gerührt. Nach Abdestillieren des Phosphortrichlorids erhält man als Rückstand 313 g 2,2-Dichlor-1,3-benzdioxol (90-95% d. Th.). Nach Reinigung durch Destillation bei 80 bis 85 DEG C und 25 mbar Druck beträgt der Schmelzpunkt 14 bis 16 DEG C.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise wurde auch die Verbindung 2,2-Dichlor-4-methyl-1,3-benzdioxol (Kp. 96-99 DEG C/20 mbar, Smp. 16-18 DEG C) erhalten.
The present invention relates to a process for the preparation of 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I.
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in which R represents hydrogen or C1-C6-alkyl.
The compounds of the formula I are important intermediates in the preparation of pesticidally active agents, as are described, for example, in European patent application EP-A 198 797 and in German Offenlegungsschrift DE-OS 2 819 788.
Alkyl is to be understood as straight-chain or branched alkyl, for example: methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl or the four isomers butyl, n-pentyl or the isomeric pentyl and hexyl or the isomeric hexyl.
Starting and end products of the process according to the invention are known. It is also known that 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I, in which R is hydrogen, from corresponding 1,3-benzdioxol-2-ones by reaction with phosphorus pentachloride under pressure at a temperature of 200 ° C. to manufacture. Methods that work in this way are described, for example, in Chem. Ber. (1963), 96, 1382 and in Chem. Ber. (1964), 94, 544.
It is also known to synthesize 2,2-dichloro-1,3-benzo dioxoles by chlorinating 1,3-benzo dioxoles with phosphorus pentachloride. Methods of this type are described, for example, in German Offenlegungsschrift DE-OS 2 808 627, in US Pat. No. 4,043,791 and in J. Org. Chem. (1972), 37, 673.
Phosphorus pentachloride is a yellowish, air-smoking, toxic solid that is particularly easy to hydrolyze. Because of these disadvantageous properties, handling and continuous metering in syntheses on an industrial scale are associated with considerable outlay on equipment.
Since, of course, only one of the chlorine atoms present in the phosphorus pentachloride can be used for the chlorination process, the conversion of large volumes required thereby also makes the known processes technically complex.
The processes for the preparation of compounds of the formula I from 1,3-benzdioxol-2-ones have proven to be particularly unfavorable economically. These processes produce phosphorus oxychloride as a by-product, the disposal of which involves additional effort. Furthermore, the energy requirement for the generation of the high pressures and temperatures required for the chlorination reduces the economics of these processes.
With the known processes, 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I can be prepared only with great effort and in an economically unsatisfactory manner. It is therefore the object of the present invention to provide an improved and generally usable process for the preparation of 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I from the technical, economic and ecological point of view.
It has been found that this goal can be achieved in an advantageous manner if a 1,3-benzdioxole of the formula II is reacted with chlorine in the presence of phosphorus trichloride. Contrary to expectations, it can be seen that the undesired core chlorination of the aromatic compound which occurs when chlorine is subjected to 1,3-benzoxioxoles of the formula I can be almost completely avoided by the presence of phosphorus trichloride.
According to the present invention, it is therefore proposed to use 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I.
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wherein R has the meaning given above, in such a way that a 1,3-benzdioxole of the formula II
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wherein R has the meaning given above, reacted with chlorine in the presence of phosphorus trichloride. The amount of phosphorus trichloride is not limited per se. For economic reasons, an amount of 0.2 to 1.2 moles of phosphorus trichloride per mole of benzene dioxide of the formula II is preferred. 0.8 to 1 mole of phosphorus trichloride are particularly preferably used per mole of benzodioxole of the formula II.
The chlorination according to the invention is advantageously carried out at elevated temperature, a temperature range from 80 ° C. to 180 ° C. has proven to be suitable. A temperature of 85 ° C. to 120 ° C. is preferred. The process according to the invention can be carried out in the presence or in the absence of a solvent.
Chlorine-containing solvents such as e.g. Chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, trichloromethane, carbon tetrachloride or dichloroethane, but especially chlorobenzene.
One of the preferred embodiments of the process according to the invention is that in which the chlorination of 1,3-benzdioxole of the formula II, in which R is hydrogen or methyl, in the presence of 0.8 to 1 mol of phosphorus trichloride per mole of benzodioxole of the formula II in a Temperature from 85 ° C to 120 ° C takes place.
The process according to the invention makes it possible to prepare 2,2-dichloro-1,3-benzodioxoles of the formula I in a particularly simple manner and in good yields. In contrast to the crystalline phosphorus pentachloride, the chlorine used for the chlorination of the 1,3-benzodioxoles of the formula II according to the invention can be metered continuously into the reaction mixture both in gaseous and liquid form in a technically simple manner.
Since the phosphorus trichloride used is in liquid form, its metering and handling is also associated with little effort. Any added solvents can be distilled off after completion of the chlorination reaction and reused together with the phosphorus trichloride recovered in the same way for the next batch. In the process according to the invention, the only by-product is hydrogen chloride, which continuously escapes from the reaction mixture and can be disposed of without problems.
The process according to the invention is explained in more detail by the following example:
Manufacturing example
Example 1: 2,2-dichloro-1,3-benzdioxole
248 g of chlorine are introduced over 6 hours under reflux at a temperature of 90 to 95 ° C. to a solution of 200 g of 1,3-benzdioxole in 200 g of phosphorus trichloride. The resulting hydrogen chloride escapes continuously. After the introduction of chlorine has ended, the reaction mixture is stirred under reflux for 15 minutes. After the phosphorus trichloride has been distilled off, 313 g of 2,2-dichloro-1,3-benzdioxole (90-95% of theory) are obtained as the residue. After purification by distillation at 80 to 85 ° C. and 25 mbar pressure, the melting point is 14 to 16 ° C.
According to the procedure described above, the compound 2,2-dichloro-4-methyl-1,3-benzdioxol (bp. 96-99 ° C / 20 mbar, mp. 16-18 ° C) was obtained.
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