DE2343974A1

DE2343974A1 - Aroylessigester

Info

Publication number: DE2343974A1
Application number: DE19732343974
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Hartmann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS5050335A; FR2242367A1; GB1450485A; US3950381A

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2343974

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

509 Leverkusen, Bayerwerk

Zg/Bä

3 0, Aug. 1973

Aroylessigester

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aroylessigestern mit nahezu quantitativen Ausbeuten.

Die Sythese einiger Benzoylessigsäureester ist bereits bekannt (US-PS 2 407 942 und US-PS 2 367 632). Die erzielten Ausbeuten liegen jedoch lediglich in der Größenordnung von 40 bis 70 %. Sie sind besonders dann niedrig, wenn der Phenylkern unsubstituiert oder durch einen Substituenten erster Ordnung (G. Fodor, Organische Chemie, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1965, Seite 383) substituiert ist.

Es wurde nun gefunden, daß man Aroylessigester aus überschüssigem

Kohlensäuredialkylester und Arylmethylketonen in Gegenwart von Alkalialkoholat praktisch frei von Nebenprodukten und in nahezu quantitativen Ausbeuten erhält, wenn man ein Arylmethylketon der Formel

CO-CH₃

worin

R für Wasserstoff, einen niederen Alkylrest, einen 5- oder 6-gliedrigen cycloaliphatischen Rest, einen aromatischen

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Rest mit bis zu 12 C-Atomen, einen niederen O-Alkylrest, einen Aroxyrest mit bis zu 12 C-Atomen, Halogen, Cyan oder einen durch Fluor und/oder Chlor substituierten Methyl- oder Äthylrest steht,

im Temperaturbereich von 50 bis 140⁰C in überschüssiges Dialkylcarbonat der allgemeinen Formel

O=C II

R² für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen steht, und welches mindestens die äquivalente Menge Alkalialkoholat, bezogen auf Arylmethylketon, enthält, gleichmäßig während einer Zeitspanne von mehr als 90 Minuten zugibt und gleichzeitig den frei werdenden Alkohol abdestilliert und anschließend das gebildete Alkalisalz durch Zugabe von Wasser und mindestens der äquivalenten Menge Säure in den Aroylessigester überführt und diesen nach Isolierung neutral wäscht.

Als niedere 'Alkylreste seien geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit bis zu 6, vorzugsweise bis zu 4 C-Atomen genannt, beispielsweise die isomeren Hexyl- und Pentylreste, Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, Propyl und Isopropyl; bevorzugt seien Methyl und Äthyl genannt.

Für die O-Alkylreste kommen in gleicher Weise die vorgenannten Alkylreste infrage.

Als Aryl- und Aroxyreste seien neben Naphthyl und Naphthoxy vorzugsweise Phenyl und Phenoxy genannt.

Von den Halogenen (Fluor, Chlor, Brom, Jod) werden Fluor und Chlor bevorzugt.

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Die für das Verfahren Verwendung findenden Arylmethylketone sind bekannt bzw. nach bekannten Verfahren erhältlich. Beispielhaft seien genannt: 4-Acetyl-biphenyl, p-Chloracetophenon, p-Cyanacetophenon, o-Methoxy-acetophenon, p-Methoxy-acetophenon, p-Phenoxy-acetophenon, p-Trifluormethyl-acetophenon, bevorzugt Acetophenon.

Als Alkylreste (R²) seien neben Propyl, Isoproypyl, Butyl, Isobutyl und tert.-Butyl bevorzugt Methyl und Äthyl genannt.

Als Alkalialkoholate seien diejenigen niederer aliphatischer Alkohole genannt, wobei Äthanol, insbesondere Methanol bevorzugt wird. Als Alkalimetall sei neben Kalium bevorzugt Natrium genannt. Die zur Anwendung gelangende Menge an Alkalialkoholat soll mindestens äquivalent zur Menge an Arylketon sein und bevorzugt wird mit einem Überschuß von etwa 5 % gearbeitet, der jedoch auch höher sein kann.

Die Reaktionstemperatur liegt bei 50 bis 140⁰C, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 85⁰C.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, daß ein Überschuß an Arylmethylketon im Reaktionsgemisch möglichst vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Keton langsam und gleichmäßig zum Reaktionsgemisch zugegeben wird,sodaß im Reaktionsgemisch jeweils nur eine geringe Menge nicht umgesetztes Arylmethylketon vorhanden ist.

Es ist aber auch wesentlich, daß im Reaktionsgemisch jeweils nur eine geringe Menge des bei der Reaktion ,entstehendem Alkohols vorhanden ist, die durch das gleichzeitige Abdestillieren so gering als möglich gehalten wird. Im Idealfall sollte der Alkohol im Augenblick des Entstehens bereits aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. In der Praxis wird dies ebenfalls durch die langsame, gleichmäßige Zugabe des Arylmethylketons erreicht bzw. gefördert. Auch eine darauf zielende apparative Ausgestaltung des Verfahrens kann weiterhin förderlich sein. Le A 14 777 - 5 -

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Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren dann angewendet, wenn der aromatische Kern des Arylmethylketons durch Substituenten erster Ordnung (z.B. OCH,) substituiert oder unsubstituiert ist.

Die Umsetzung wird im allgemeinen in der Weise durchgeführt, daß man das dem Dialkylcarbonat entsprechende Alkoholat verwendet. Bevorzugt wird jedoch, unabhängig vom Dialkylcarbonat, das leichtzugängliche Natriummethylat pulverförmig mit der im Vergleich zum eingesetztes Keton 5 bis lOfachen Menge an Dialkylcarbonat vorgelegt und geringe Anteile Alkohol über eine Kolonne gegebenenfalls unter leichtem Vakuum bei 100 bis 500 Torr abdestilliert. Anschließend wird das Keton kontinuierlich während einer Zeitspanne von über 90 Minuten zugegeben und der entstehende Alkohol gleichzeitig, gegebenenfalls unter leichtem Vakuum von 100 bis 500 Torr über eine Kolonne abdestilliert.

Unter kontinuierlicher Zugabe sei in diesem Zusammenhang außer der im strengen Wortainn kontinuierlichen Zugabe auch eine Zugabe in kleinen Mengen und kleinen Zeitintervallen verstanden, wie sie beispielsweise durch Zutropfen oder mit Schlauchpumpen erreicht wird. Es sei nochmals betont, daß die gleichmäßige Zugabe den Zweck verfolgt, im Reaktionsgemisch die Mengen Arylmethylketon und freiwerdenden Alkohol so gering als möglich zu halten.

Im Fall der Verwendung von bei Raumtemperatur festen Arylmethylketonen kann es zweckmäßig sein, diese als Lösung zuzusetzen. Bevorzugtes Lösungsmittel ist das zur Umsetzung Verwendung findende Dialkylcarbonat. Selbstverständlich können auch andere inerte organische Lösungsmittel Veiwendung finden, sofern deren Siedepunkt oberhalb des Siedepunktes des Dialkylcarbonats liegt. Als beispielhafte Lösungsmittel seien Toluol und Xylol genannt, bzw. im Falle des Dimethylcarbonates das Dioxan.

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Die Reaktionstemperatur liegt in dem vorgenannten Bereich und zwar in Abhängigkeit vom eingesetzten Kohlensäureester und dem zur Anwendung gelangenden verminderten Druck. Die Zugabezeit für das Keton zeigt naturgemäß eine gewisse Abhängigkeit von der Art des am Arylrest gegebenenfalls vorhandenen Substituenten. Sie liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 11/2 Stunden bis zu 12 Stunden, insbesondere 2 bis 8 Stunden, wobei Substituenten erster Ordnung (OCH,) längerer Reaktionszeiten bedürfen im Gegensatz zu Substituenten zweiter Ordnung (z.B. Cyan) (G.Fodor, Organische Chemie, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1965, Seite 383), wo mit kürzeren Eintropfzeiten ausgekommen wird. Nach Abdestillieren des überschüssigen Dialkylcarbonates erhält man direkt die Alkalisalze der ß-Ketoester, die gegebenenfalls sofort weiter umgesetzt oder aber in üblicher Weise durch Ansäuern (wäßrige HCl, wäßrige H₂SO^₊, Essigsäure) in die freien ß-Ketoester überführt werden können, wobei der pH-Wert auf etwa 6 eingestellt wird. Die Reinigung der Ester erfolgt durch Kristallisation oder Destillation.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Aroylessigester entsprechen der Formel

R¹
([^K CO - CH₂ - CO - OR² (III)

in der

1 2
R und R die vorgenannte Bedeutung besitzen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man einen praktisch quantitativen Umsatz des eingesetzten Arylmethylketons und eine Ausbeute an entsprechendem reinen Aroylessigester von 80 bis 90 %. Diese Ausbeuten waren nach dem Stand der Technik bislang nicht erhältlich.

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Beispiel 1

113 g Natriumäthylat werden in 800 ecm Diäthybarbonat vorgelegt und das Gemisch bei 150 Torr über eine Kolonne andestilliert (Badtemperatur 75 bis 80⁰C). Dann fügt man in gleichmäßigen Anteilen innerhalb von 3 1/2 Stunden bei 80⁰C 250 g p-Methoxyacetophenon, gelöst in 200 ecm Diäthylcarbonat zu und fraktioniert gleichzeitig den entstehenden Alkohol bei 120 Torr ab. Anschließend wird das überschüssige Diäthylcarbonat unter Wasserstrahl-Vakuum abgezogen, das verbleibende Natriumsalz mit Wasser versetzt und mit Essigsäure auf pH = 6 gestellt. Die organische Phase wird abgetrennt, die wäßrige Phase mit 250 ml Essigsäureäthylester extrahiert, die vereinigten organischen Phasen anschließend mit Wasser gewaschen, getrocknet und das Lösungsmittel entfernt. Der Rückstand wird fraktioniert, man erhält 313 g (85 %d.Th.) p-Methoxy-benzoylessigsäureester vom Siedepunkt 170 bis 178⁰C/ 1,0 Torr.

Das gleiche Ergebnis wird erzielt, wenn man anstelle des Natriumäthylat s 90 g Natriummethylat einsetzt.

Beispiel 2

Arbeitet man entsprechend Beispiel 1 unter Verwendung von 54 g Natriummethylat in 600 ml Dimethylcarbonat und tropft 154,5 g p-Chloracetophenon innerhalb von 2 1/2 Stunden bei 60⁰C ein, so erhält man nach der entsprechend Beispiel 1 erfolgten Aufarbeitung 187 g (87 %d.Th.) an p-Chlorbenzoyl-essigsäuremethylester vom Siedepunkt 113°C/O,3 Torr.

Das gleiche Ergebnis wird erzielt, wenn man die kontinuierliche Zugabe des p-Chloracetophenons statt in 2 1/2 Stunden innerhalb von etwa 90 Minuten durchführt.

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Beispiel 3 *

Man legt 189 g Natriummethylat in 1900 ml Diäthylcarbonat vor, destilliert das Gemisch bei 150 Torr über eine Kolonne an (Badtemperatur 75 bis 80°C), fügt dann 420 g Acetophenon innerhalb von 2 Stunden in gleichen Anteilen zu und fraktioniert gleichzeitig den entstehenden Alkohol bei 120 Torr. Anschließend wird das überschüssige Diäthylcarbonat im Wasserstrahl-Vakuum abgezogen, das verbleibende Natriumsalz mit Wassser versetzt und mit Essigsäure auf pH-6 gestellt. Die organischen Phase wird abgetrennt, die wäßrige mit 500 ml Essigsäureäthylester extrahiert, die vereinigten organischen Phasen mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wird destilliert. Man erhält Benzoylessigsäureäthylester vom Siedepunkt 115 bis 120⁰C/ 1:,5 Torr in einer Ausbeute von 87 % der Theorie.

Eine Wiederholung des Versuchs mit einer Zugabezeit von 2 1/2 Stunden ergibt eine Ausbeute von 90 % der Theorie.

Bei 5stündiger Zugabezeit liegt die Ausbeute bei 89 % der Theorie.

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Beispiel 4 ¹^

250 g Natriummethylat werden in 3000 ml Dimethylcarbonat vorgelegt und das Gemisch bei 150 Torr über eine Kolonne andestilliert (Badtemperatur 75 - 8O⁰C). Dann fügt man in gleichmäßigen Anteilen eine 60 - 70⁰C warme Lösung von 720 g Acetylbiphenyl (p-Phenyl-acetophenon) in 1000 ml Toluol innerhalb von 2,5 Stunden bei 75⁰C zu und fraktioniert den entstehenden Alkohol bei 125 Torr ab. Anschließend wird das überschüssige Dimethylcarbonat unter weiter vermindertem Druck abgezogen, das verbleibende, in Toluol suspendierte Natriumsalz mit warmem Wasser (50⁰C) versetzt und mit Essigsäure auf pH=6 gestellt. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wird anschließend aus 3000 ml Cyclohexan umkristallisiert. Man erhält 883 g (87 % der Theorie) p-Phenyl-benzoylessigsäuremethylester vom Schmelzpunkt 82⁰C.

Beispiel 5

Arbeitet man entsprechend Beispiel 1 unter Verwendung von 95 g Natriummethylat in 800 ml Dimethylcarbonat und tropft 250 g o-Methoxy-acetophenon bei 90°C innerhalb von 5 Stunden ein, wobei gleichzeitig der entstehende Alkohol bei Normaldruck abdestilliert wird, so erhält man nach der entsprechend Beispiel 1 erfolgten Aufarbeitung , 100 g nicht umgesetztes Ausgangsmaterial zurück und 162 g o-Methoxybenzoylessigsäuremethylester.vom Siedepunkt 130 bis 133°C/o,07 Torr (= 78 % die Theorie bezogen auf umgesetztes o-Methoxyacetophenon).

Le A 14 777 ₈ ,

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Beie-piel 6 3

Nach der Vorschrift von Hershberg und Pieser (Org.Syn.Coll. Vol. 2, 195 (1943) wird aus 20 g Kalium eine Syspension von Kaliumäthylat in Äther hergestellt und das Produkt anschließend im Vakuum zur Trockene eingedampft. Das erhaltene Kaliumäthylat wird in 250 ecm trockenem Diäthylcarbonat suspendiert, das Gemisch bei 150 Torr über eine Kolonne andestilliert (Badtemperatur 75 - 80⁰C). Dann fügt man kontinuierlich die Lösung von 72,5 g p-Cyan-acetophenon in 150 ecm Diäthylcarbonat in 2,5 Stunden bei 80⁰C zu und fraktioniert den entstehenden Alkohol bei 120 Torr ab. Anschließend wird wie in Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Man erhält 91 g (84 i» der Theorie) p-Cyan-benzoylessigsäureäthylester vom Kp. 170 - 172⁰C / 2,8 Torr.

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Claims

23Λ3974

Patentansprüche

\J Verfahren zur Herstellung von Aroylessigestern aus überschüssigem Kohlensäuredialkylester und Arylmethylketonen in Gegenwart von Alkalialkoholat, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Arylmethylketon der Formel

CO-CH₃

R für Wasserstoff, einen niederen Alkylrest, einen 5- oder 6-gliedrigen cycloaliphatischen Rest, einen aromatischen Rest mit bis zu 12 C-Atomen, einen niederen O-Alkylrest, einen Aroxyrest mit bis zu 12 C-Atomen, Halogen, Cyan oder einen durch Fluor und/oder Chlor substituierten Methyloder Äthylrest steht,

im Temperaturbereich 50 bis 140⁰C in überschüssiges Dlalkylcarbonat der Formel

^0R²
O=C II

R für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen steht, und welches mindestens die äquivalente Menge Alkalialkoholat,bezogen auf Arylmethylketon, enthält,gleichmäßig während einer Zeitspanne von mehr als 90 Minuten zugibt und gleichzeitig den freiwerdenden Alkohol abdestilliert und anschließend das gebildete Alkalisalz durch Zugabe von Wasser und mindestens der äquivalenten Menge Säure in den Aroylessigester überführt und diesen nach Isolierung neutral wäscht.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Arylmethylketon gleichmäßig während einer etwa 11/2 bis 12 Stunden umfassenden Zeitspanne zugibt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem verminderten Druck im Bereich von 100 bis 500 Torr arbeitet.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man im Falle der Verwendung von bei Raumtemperatur festen Arylmethylketonen diese als Lösung vorzugsweise in dem zur Anwendung gelangenden Dialkylcarbonat zusetzt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das dem Dialkylcarbonat entsprechende Alkalialkoholat verwendet.

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