Insbesondere betrifft die Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik verbes- sertes Verfahren, bei dem die Fluorierung durch eine Halogen-Fluor-Austausch- reaktion (Halex-Verfahren) in hoher Selektivität und Reinheit erzielt wird.

Fluor enthaltende Verbindungen finden unter anderem in flüssigkristallinen Mischungen Anwendung (EP-A-0 602 596).

Die Substitution von aromatisch gebundenem Wasserstoff durch Fluor hat auch große Bedeutung für die Synthese von bioaktiven Substanzen respektive für die Herstellung von Vorstufen zu solchen Verbindungen.

Ferner ist es allgemein bekannt, daß Fluor starke und oftmals unerwartete Effekte auf die biologische Aktivität von chemischen Verbindungen hat. Der Austausch von Wasserstoff gegen Fluor in einem biologisch aktiven Molekül führt oft zu einer analo- gen Verbindung mit erhöhter oder modifizierter biologischer Wirkung.

Neben der Direktfluorierung ist die Herstellung von Fluorverbindungen durch Aus- tausch eines Halogens (Cl, Br) gegen Fluor (sogenannter"Halexprozess") eine äußerst wertvolle Reaktion, die von großer industrieller Bedeutung ist.

Bei aromatischen Verbindungen, insbesondere bei aktivierten aromatischen Verbin- dungen, verläuft der Halogen-Fluor-Austausch im Sinne einer nucleophilen Substitution.

Zur Durchführung dieser Reaktion werden vergleichsweise hohe Reaktionstempera- turen benötigt, die häufig zwischen 200 und 300 °C liegen, wodurch zum Teil erheb- liche Anteile an Zersetzungsprodukten entstehen. Im allgemeinen kann auf ein Lösungsmittel nicht verzichtet werden, so daß die Raum/Zeit-Ausbeuten im Ver- gleich zu lösungsmittelfreien Verfahren deutlich niedriger liegen.

Häufig wird die Halex-Reaktion von weiteren Nebenreaktionen begleitet, in deren Verlauf es zur Bildung signifikanter Mengen an Nebenprodukten, vor allem an reduktiv dehalogenierten Aromaten, kommt, deren Abtrennung vom Produkt wegen ähnlicher Siedepunkte äußerst schwierig und sehr teuer ist. Aufgrund dieser Neben- reaktionen ist das Einsatzgebiet für die Halex-Reaktion relativ begrenzt.

Zum näheren druckschriftlichen Stand der Technik werden D1 = US 4,287,374 D2 = WO 87/04194 D3 = Clark et al., Tetrahedron Letters 28 [1987], 111 ff.

D4 = C. A. 109 : 92451t = JP 63 39,824 D5 = JP 05194303 A2 und D6 = JP 08092148 A2 genannt.

Der Einsatz von Phasentransfer-Katalysatoren gehört bereits zum Stand der Tech- nik, um einige der oben angesprochenen Probleme zu umgehen. Andere Probleme, wie eine schlechte Rührbarkeit der Reaktionssuspension bei lösungsmittelfreien Verfahren, bleiben jedoch weiter bestehen.

Die D1 lehrt den Einsatz von quartären Ammonium-oder Alkylphosphoniumsalzen als Phasentransfer-Katalysatoren. Gemäß der D2 werden Pyridiniumsalze, gemäß der D3 Kronenether oder Tetraphenylphosphoniumsalze als Phasentransfer-Kataly- satoren verwendet. Diese Phasentransfer-Katalysatoren weisen zum Teil vergleichs- weise geringe Aktivität auf und sind unter den für die Durchführung der Reaktion erforderlichen Temperaturen nur mäßig stabil.

Gemäß der D4 wird der Chlor-Fluor-Austausch in Gegenwart von Polymerisations- inhibitoren wie z. B Dinitrobenzol vorgeschlagen. Unerfreulicherweise hat die Anwen- dung von Dinitrobenzol jedoch einige gravierende Nachteile. Wie vor kurzem bekannt geworden ist reagiert Dinitrobenzol mit KF unter NO2-Substitution und Bildung von Nitrit-Anionen, was zur Bildung von Phenolderivaten führt und zusätz- liche Mengen von Fluorierungsreagenzien verbraucht.

Gemäß der D5 wird die Chlor-Fluor-Austauschreaktion in Nitrobenzol als Lösungs- mittel durchgeführt, so daß die Raum/Zeit Ausbeute im Vergleich zu lösungsmittel- freien Verfahren deutlich niedriger liegen. Außerdem kann die Abtrennung der Produkte von Nitrobenzol schwierig sein, besonders für Verbindungen mit ähnlichen Siedepunkten.

Aus der D6 ist eine Verfahrensweise bekannt, bei welcher die Dehalogenierung von monochlorierten Benzaldehyden bei der Halex-Reaktion vermindert wird. 4-Chlor- benzaldehyd wird mit Sulfolan, KF und Tetraphenylphosphoniumbromid in Gegen- wart von Nitrobenzol oder Nitronaphthalin umgesetzt. Hierdurch wird zwar die Geschwindigkeit der Bildung des Nebenprodukts Benzaldehyd verringert, die gebil- dete Menge ist mit 0,72% nach 3 h allerdings immer noch zu hoch. Außerdem ist die Abtrennung der Dehalogenierungsprodukte von den angestrebten fluorierten Ziel- produkten im allgemeinen aufgrund sehr ähnlicher Siedepunkte schwierig.

Angesichts des hierin angegebenen und diskutierten Standes der Technik war es mithin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Gattung anzu-

geben, welches die Herstellung definierter Zielverbindungen in guter Ausbeute mit hoher Selektivität und Reinheit erlaubt. Das neue Verfahren soll für den großtech- nischen Einsatz tauglich sein, möglichst wenig umweltbelastend und gleichzeitig mit relativ einfachen Mitteln kostengünstig zu realisieren sein. Dabei soll das Verfahren insbesondere von den oben erwähnten Nachteilen, die bislang den im Stand der Technik vorhandenen Verfahren anhaften, möglichst weitgehend frei sein.

Weiters ist es Aufgabe der Erfindung die Halex-Reaktion so zu verbessern, daß die Dehalogenierung möglichst weit zurückgedrängt wird.

Gelöst werden diese sowie weitere nicht näher aufgezählte, jedoch aus der einlei- tenden Erörterung des Standes der Technik ableitbare oder erschließbare Aufgaben durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art mit den Merkmalen des kennzeich- nenden Teils des Anspruches 1. Vorteilhafte Modifikationen des Verfahrens der Erfindung werden in den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Dadurch, daß man bei einem Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltenden Ver- bindungen, eine Verbindung, die eine oder mehrere gegen Fluor austauschbare Halogenatome aufweist, mit einem Fluorid der allgemeinen Formel I oder einem Gemisch von Fluoriden der allgemeinen Formel I KAT'F-(l)' worin KAT+ für Alkalimetallion, NH4+, Erdalkalimetallion oder einen Rest der allgemeinen Formel II steht, wobei A', A2, A3, A4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind und geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,

Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, in Anwesenheit einer Verbindung oder eines Gemisches von Verbindungen der allgemeinen Formel III worin, A5, A6, A7, A8, A9, A'°, A", At2 unabhängig voneinander, gleich oder ver- schieden sind und geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, oder A5A6, A7A8, A9A10, A11A12 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind und direkt oder über O oder N-A'3 miteinander zu einem Ring mit 3 bis 7 Ringgliedern verbun- den sind, A13 für ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und B-einen einwer- tigen Säurerest oder das Äquivalent eines mehrwertigen Säurerestes bedeutet, und in Gegenwart einer oder mehrerer Verbindungen der allgemeinen Formeln IV, umfaßend IVa und/oder IVb <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> (IVa),<BR> X-NO2<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> (IVb)<BR> <BR> X-SO-X' worin X und X'unabhängig voneinander gleich oder verschieden für (C6-C, 8)-Aryl, unsubstituiert oder substituiert, für (C6-C18)-Aryloxy, substituiert oder unsubstituiert, (C6-C18)-Arylthio, substituiert oder unsubstituiert, (C7-C12)-Aralkyl, substituiert oder unsubstituiert, oder einen Rest der Formel V stehen

worin R', R', R3 unabhängig voneinander, voneinander, gleich verschieden verschieden sind für Was- serstoff, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlenstoff- atomen, Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, für Aryi, substituiertes Aryl, Aryloxy, Arylthio, jeweils mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen, in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lösungsmittels bei Temperaturen im Bereich von 40 °C bis 260 °C umsetzt, gelingt es besonders vor-teilhaft ein Verfahren bereitzustellen, welches die bekannten Verfahren hinsichtlich der Selektivität und der Qualität der resultierenden Verfahrensprodukte in nicht ohne weiteres vorhersehbarer Weise verbessert.

Alkalimetallion bedeutet Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und/oder Cäsium, insbesondere Natrium und/oder Kalium, ganz besonders Kalium ; Erdalkalimetallion bedeutet Magnesium, Calcium, Strontium und/oder Barium, insbesondere Calcium ; Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen umfaßt geradkettige oder verzweigte Reste, wie z. B. die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butylgruppe und tert.-Butyl.

Geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen umfaßt unter anderem unverzweigte, gesättigte Kohlenwasserstoffreste, wie z. B. die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-und Dodecylgruppe, sowie unverzweigte, ungesättigte Kohlenwasserstoffreste wie die Vinyl-, Allyl-, 2-Butenyl-, 2-Pentenyl-und 2-Decenylgruppe.

Geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen umfaßt unter anderem die vorgenannten geradkettigen Alkyle oder Alkenyle sowie verzweigte Reste wie die Isopropyl-, 2-Butyl-, 2-Methylpropyl-, tert.-Butyl-, 2-Methyl- butyl-, 1,1-Dimethylpropyl-, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl- und 2-Decylgruppe.

Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet Cyclobutylrest, Cyclopentylrest, Cyclohexylrest, Cycloheptylrest oder Cyclooctylrest, vorzugsweise Cyclohexylrest, Cycloheptylrest oder Cyclooctylrest, ganz besonders bevorzugt Cyclohexylrest.

Unter dem Ausdruck"Aryl"wird ein cyclischer aromatischer Rest mit 6 bis 18, insbesondere 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, ganz besonders bevorzugt mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Phenyl, Naphthyl oder Biphenyl, vorzugs- weise Phenyl, verstanden.

(C6-C18)-Aryl, unsubstituiert oder substituiert umfaßt zunächst unsubstituierte Aryle wie vorgenannt ; diese können einfach oder mehrfach, bis zu 3-fach substituiert sein ; als Substituenten kommen grundsätzlich in Frage : F, NO2 (nicht bei Verbindungen der aligemeinen Formeln I, II, 111), CF3, CN, CHO, COF, S02F, OCF3, SOCF3, SOZCF3, COOR, CONRR', SOIR, COR oder OR oder einen Rest-OC-NR-CO- beziehungsweise-OC-O-CO-, der zwei ortho-Stellungen verknüpft, aufweist, wobei R und R'jeweils unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind, und für Wasserstoff, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen einfach bis dreifach fluorsubstituiert sind, und R und R'gegebenenfalls zu einem drei-bis siebengliedrigen Ring verbunden sind ; (C6-C, 8)-Aryloxy, substituiert oder unsubstituiert, umfaßt zunächst Aryloxy mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise isocyclische Verbindungen ; die unsubstitu- ierten Aryloxy-Reste sind beispielsweise die Phenoxy-oder 1-oder 2-Naphthyloxy- gruppe ; diese können wie die substituierten Aryle entsprechende Reste als Substitu- enten aufweisen ;

(C6-C, 8)-Arylthio, substituiert oder unsubstituiert, umfaßt zunächst Thioaryle mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt isocyclische Verbindungen ; die unsub- stituierten Arylthio-Reste sind beispielsweise die Phenylthio-oder 1-oder 2-Naph- thylthiogruppe ; diese können wie die substituierten Aryle entsprechende Reste als Substituenten aufweisen ; (C7-C12)-Aralkyl, substituiert oder unsubstituiert, umfaßt Aralkyle mit 7 bis 12 Kohlen- stoffatomen ; hierzu gehören neben anderen die Benzyl-, 2-Phenylethyl-, 1-Phenyl- ethyl-, 1-Methyl-l-phenylethyl-, 3-Phenylpropyl-, 4-Phenylbutyl, 2-Methyl-2-phenyl- ethylgruppe oder die 1-Methyl-oder 2-Methylnaphthylgruppe. Hinsichtlich der mög- lichen Substitution gilt, daß diese Gruppen Kern-und/oder Seitengruppensubstituen- ten aufweisen können ; als Substituenten am Kern kommen unter anderem bis zu drei der folgenden Reste in Frage : F, NO2 (nicht bei Verbindungen der allgemeinen Formeln l, II, III), CF3, CN, CHO, COF, S02F, OCF3, SOCF3, SO2CF3, COOR, CONRR', SO2R, COR oder OR oder einen Rest-OC-NR-CO-beziehungsweise- OC-O-CO-, der zwei ortho-Stellungen verknüpft, aufweist, wobei R und R'jeweils unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind, und für Wasserstoff, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen ein- fach bis dreifach fluorsubstituiert sind, und R und R'gegebenenfalls zu einem drei- bis siebengliedrigen Ring verbunden sind.

Insbesondere und unter anderem vereinigt das erfindungsgemäße Verfahren eine Reihe von außerordentlichen Vorteilen in sich : -Es ist als überraschend anzusehen, daß es durch die Verwendung der Verbin- dung der allgemeinen Formeln IV (als Zusatz zum Reaktionsgemisch für die Chlor-Fluor-Austauschreaktion) zusammen mit den Phasentransferkatalysa- toren der allgemeinen Formel III, gelingt, die Bildung unerwünschter Neben- produkte (vor allem reduktiv dehalogenierter Aromaten) zurückzudrängen oder

vollständig zu vermeiden.

Unter anderem ist dadurch der Einsatz von Verbindungen der allgemeinen Formeln IV in Kombination mit Verbindungen der allgemeinen Formel III als Zusatz für die Chlor-Fluor-Austauschreaktion insgesamt gesehen ein umwelt- freundlicher chemischer Prozeß.

Die Verbindungen der allgemeinen Formeln IV und III können als Feststoffe oder Flüssigkeiten ein breites Spektrum von Schmelzpunkten oder Siede- punkten abdecken, so daß durch gezielte Auswahl einer geeigneten Verbin- dung in Abhängigkeit vom Siedepunkt des erwarteten Zielprodukts in fast allen Fällen eine Aufarbeitung des Reaktionsgemisches nach der Fluorierung durch destiilative Auftrennung des Reaktionsgemisches erfolgen kann.

Hierdurch ist es ferner möglich, auch die Verbindungen der Formeln IV und/oder III zu isolieren und wieder zu recyclieren.

Die Nitro-und Thioxo-Verbindungen der allgemeinen Formeln IV können im Rahmen der Erfindung diese Vorteile bereits dann zur Verfügung stellen, wenn sie im Reaktionsgemisch enthalten sind. D. h., daß sie einen Zusatz zum Reak- tionsgemisch für die Fluorierung mittels Halogenaustausch darstellen. Der Anteil an Verbindung der allgemeinen Formeln IV ist variabel, da schon kleine Zusätze eine insgesamt positive Beeinflussung der Halex-Reaktion zu gewähr- leisten in der Lage sind.

Die als Zusatz erfindungsgemäß in Frage kommenden Verbindungen der allge- meinen Formeln IV und III sind häufigenfalls sehr billig und zum überwiegen- den Teil kommerziell erhältlich und damit verfügbar. Verbindungen der allge- meinen Formel IV oder III, welche nicht käuflich verfügbar sind, lassen sich auf einfache Weise nach dem Fachmann geläufigen Verfahren synthetisieren.

Die mit der Erfindung erzielbaren vorteilhaften Effekte Stellen sich ein, wenn der Halex-Reaktion eine Verbindung der allgemeinen Formel IVa und/oder IVb oder eine Mischung von mehreren Verbindungen der allgemeinen Formeln IV (umfassend die Formeln IVa und/oder IVb), jeweils zusammen mit wenigstens einem Katalysator der Formel l l l, zugesetzt werden.

Die Menge der Verbindungen der allgemeinen Formeln IV, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, kann über einen weiten Bereich variieren. Im allgemeinen kann man recht brauchbare Ergebnisse erzielen, wenn man in Bezug auf die einzuset- zende auszutauschendes Halogen aufweisende Verbindung etwa 0,1 bis 20 Gew.- % einsetzt. Liegt die Menge unterhalb von 0,1 Gew.-% ist die Reduzierung des Auftretens der Dehalogenierungsprodukte nicht ausgeprägt genug. Liegt die Menge an Verbindung der Formeln IV über 20 Gew.-%, wird im allgemeinen kein meßbar besserer Effekt erzielt als mit geringeren Zusätzen. Bevorzugt sind Zusätze im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%. Besonders zweckmäßig führt man das Verfahren der Erfindung in Gegenwart von 1 bis 5 Gew.-% an einer oder mehreren Verbin- dungen der allgemeinen Formeln IVa und/oder IVb durch, bezogen auf das Gewicht der Edukte (austauschbares Halogen aufweisende Verbindungen).

Die Verbindungen der allgemeinen Formeln IV, welche zwei oder mehr Nitrogrup- pen, zwei oder mehr Thioxogruppen, eine Nitrogruppe und eine Thioxogruppe, eine Nitrogruppe und mehrere Thioxogruppen oder eine Thioxogruppe und mehrere Nitrogruppen enthalten, können-in kleineren Mengen zugesetzt werden, verglichen mit Mononitroderivaten oder Monothioxoverbindungen. Zweckmäßig ist hierbei ein Anteil von 0,1-10 Gew.-%, bevorzugt 0,5-8 Gew.-%, insbesondere 1-5 Gew.-% bezogen auf die eingesetzten Edukte.

Die Nitroverbindungen der allgemeinen Formel IVa und die Thioxoverbindungen der allgemeinen Formel IVb umfassen grundsätzlich aromatische Verbindungen und aliphatische Verbindungen. Die aromatischen Verbindungen wiederum können mit der Nitrogruppe und/oder Thioxogruppe kernsubstituiert sein, die Nitrogruppe

und/oder Thioxogruppe kann sich bei der aromatischen Verbindung auch in einer Seitengruppe befinden.

Zu den aromatischen Verbindungen gehören im Rahmen der Erfindung diejenigen Nitroverbindungen der allgemeinen Formel IVa und/oder Thioxoverbindungen der allgemeinen Formel IVb, worin X für (C6-C, 8)-Aryl, unsubstituiert oder substituiert, für (C6-C, 8)-Aryloxy, substituiert oder unsubstituiert, (C6-C18)-Aryithio, substituiert oder unsubstituiert, oder (C7-C, 2)-Aralkyl, substituiert oder unsubstituiert, steht.

Bevorzugt hiervon sind unsubstituierte oder substituierte Aryle mit 6 bis 8 Kohlen- stoffatomen, unsubstituierte oder substituierte Aryloxy-Reste mit 6 bis 8 Kohlen- stoffatomen, unsubstituierte oder substituierte Arylthio-Reste mit 6 bis 8 Kohlen- stoffatomen und unsubstituierte oder substituierte Aralkyle mit 8 bis 10 Kohlen- stoffatomen.

Von ganz besonderem Interesse sind unsubstituierte oder substituierte Nitro-Aryle mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen und unsubstituierte oder substituierte Nitro-Aryloxy- Verbindungen mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen.

Unter den aliphatischen Nitroverbindungen und/oder Thioxoverbindungen sind im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere solche zu nennen, bei denen in der Formel IV der Rest X für einen Rest der Formel V steht worin R', R2, R3 unabhängig voneinander, voneinander, gleich verschieden verschieden sind für Wasserstoff, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlen- stoffatomen oder Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Verbindungen der Formeln IV, worin der Rest X für einen Rest der Formel V steht, worin R', R2, R3 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkyl mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Cxclohexyl, stehen.

Zu bevorzugt erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen gehören unter anderem Nitrobenzol, 2-Fluoronitrobenzol, 3-Fluoronitrobenzol, 4-Fluoronitrobenzol, 2,4-Difluoronitrobenzol, 3-Chlornitrobenzol, 2-Nitrotoluol, 3-Nitrotoluol, 4-Nitrotoluol, 2-Nitroanisol, 3-Nitroanisol, 4-Nitroanisol, 2-Nitrothiophen, 4-Nitro-2-propylbenzol, 1-Nitronaphtalin, 2-Nitronaphtalin, 2,4-Dinitrodiphenyl, 4,4'-Dinitrodiphenyl, 4,4'Dini- trodiphenylether, Dinitrodiphenyldisulfid, Nitromethan, Nitroethan, Nitropropan, Nitro- anthracen, 1-Nitropyren, Dimethylsulfoxid, Diphenylsulfoxid, Phenylmethylsulfoxid, Diethylsulfoxid und/oder Methyltrifluoromethylsulfoxid.

Ganz besonders bevorzugt aufgrund ihres günstigen Preises sowie der universellen Verfügbarkeit sind Nitrobenzol und/oder Dimethylsulfoxid (DMSO).

Ein großer Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht in seiner universellen Anwendbarkeit auf eine Vielzahl von Substraten, die ein oder mehrere gegen Fluor austauschbare Halogenatome aufweisen.

Dabei wird unter dem Begriff"gegen Fluor austauschbares Halogen"Chlor, Brom oder Jod, insbesondere Chlor oder Brom, bevorzug Chlor, das durch Fluorid im Sinne einer nucleophilen Substitution gegen Fluor ausgetauscht werden kann, verstanden.

Das Spektrum der erfindungsgemäß in Gegenwart der Verbindungen der Formeln III sowie IVa und/oder IVb umzusetzenden Substrate ist äußerst breit und umfangreich.

So ist es bevorzugt, als Verbindung, die gegen Fluor austauschbares Halogen ent- hält, eine am Kern einen gegen Fluor austauschbaren Chlor-oder Bromsubstitu-

enten, insbesondere Chlorsubstituenten, besitzende aromatische Verbindung mit 0 bis 3 Stickstoffatome im Kern, die gegebenenfalls wenigstens einen weiteren, die nucleophile Substitution der aromatischen Verbindungen begünstigenden Substitu- enten aufweist, einzusetzen.

Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen gut auf aromatische oder heteroaromatische Verbindungen anwendbar. Ebenso ist die Fluorierung bei zyk- lischen Verbindungen mit nur einem Ring wie auch bei kondensierten zyklischen Verbindungen und heterozyklischen Verbindungen einsetzbar. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben kommen als Ausgangsverbindungen solche bevorzugt in Frage, die eine oder mehrere gegen Fluor austauschbare Halogenatomen aufwei- sen und vom Benzol-, Naphthalin-, Pyridin-, Anthracen-, Phenanthren-, Pyrimidin- und Pyrazin-Typ sowie vom Typ benzoanellierter Ringsysteme des Pyridins (Chinolin-, Isochinolin-, Acridin-, Acridon-Typ), des Pyrimidins, Pyrazins und Piperazins (Benzodiazine des Cinnolin-, Phthalazin-, Chinazolin-, Chinoxalin-, Phenazin-, Phenoxazin-Typs) sind. Ebenso kommen deren Derivate in Betracht, die gegebenenfalls wenigstens einen weiteren, die nucleophile Substitution an aroma- tischen Verbindungen begünstigenden Substituenten aufweisen. Dieser weitere, die nucleophile Substitution der aromatischen Verbindung begünstigende Substituent führt üblicherweise zu einer Aktivierung der aromatischen Verbindung, die dadurch einer Halogen-Fluor-Austauschreaktion leichter zugänglich wird.

Bei dem weiteren, die nucleophile Substitution an einer aromatischen Verbindung begünstigenden Substituenten handelt es sich um-I-und-M-Substituenten, welche die Elektronendichte respektive Nucleophilie des Aromaten herabsetzen und da- durch eine elektrophile Substitution erschweren. Der Aromat wird dadurch jedoch gegenüber einer nucleophilen Substitution aktiviert. Die aktivierende Wirkung dieser Substituenten ist besonders groß, wenn sie in ortho-oder para-Stellung zu dem gegen Fluor auszutauschenden Halogen stehen.

In einer wertvollen Ausführungsform setzt man eine am Kern ein gegen Fluor aus- tauschbares Halogenatom besitzende aromatische Verbindung um, die wenigstens einen weiteren Substituenten aus der Reihe F, Cl, Br, J, CF3, CN, CHO, COF, COCI, SOIF, SO2CI, OCF3, SOCF3, S02CF3, COOR, CONRR', SO2R, COR oder OR oder einen Rest-OC-NR-CO-beziehungsweise-OC-O-CO-, der zwei ortho-Stellungen verknüpft, aufweist, wobei R und R'jeweils unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind, und für Wasserstoff, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen und die Alkyle und Aralkyle gegebenenfalls einfach bis dreifach halogensubstituiert sind, und R und R'gegebenenfalls zu einem drei- bis siebengliedrigen Ring verbunden sind.

Man kann auch eine am Kern einen gegen Fluor austauschbaren Halogensubstitu- enten besitzende aromatische Verbindung einsetzen, die wenigstens einen weiteren Substituenten aus der Reihe F, Cl, Br, J, CF3, CN, CHO, COF, COCI, SOIF, SO2CI, OCF3, SOCF3, SO2CF3, COOR, CONRR', SO2R, COR oder OR oder einen Rest- OC-NR-CO-beziehungsweise-OC-O-CO-, der zwei ortho-Stellungen verknüpft, auf- weist, wobei R und R'jeweils unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind, und für Wasserstoff, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 6 Koh- lenstoffatomen, ein Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen und die Alkyle und Aralkyle gegebenenfalls einfach bis dreifach halogensubstituiert sind.

Die vorstehend erwähnten aromatischen Verbindungen können auch zusätzliche Substituenten enthalten, beispielsweise Alkylreste, Aminogruppen, Alkylaminogrup- pen, Hydroxygruppen oder Alkoxygruppen.

Man kann auch als Ausgangssubstrat eine am Kern einen gegen Fluor austausch- baren Halogensubstituenten besitzende aromatische Verbindung einsetzen, die wenigstens einen weiteren gegen Fluor austauschbaren Halogensubstituenten und gegebenenfalls einen weiteren Substituenten aus der Reihe F, CF3, CN, CHO, COF,

COCI, SO2F, SO2CI, OCF3, SOCF3, SO2CF3, COOR, CONRR', SO2R, COR oder OR oder einen Rest-OC-NR-CO-beziehungsweise-OC-O-CO-, der zwei ortho-Stel- lungen verknüpft, aufweist. Diese Ausgangsverbindungen besitzen demzufolge wenigstens zwei gegen Fluor austauschbare Halogenatome. Diese Substrate sind üblicherweise einem ein-oder zweifachen Halogen-Fluor-Austausch zugänglich, ohne daß sie einen weiteren Substituenten aus der vorstehend genannten Reihe besitzen müssen. Sie können aber auch einen weiteren, die nucleophile Substitution der aromatischen Verbindung begünstigenden Substituenten aus der Reihe der zu- vor genannten Reste besitzen. Die Anwesenheit der Substituenten erhöht die Reak- tivität der aromatischen Verbindung hinsichtlich der Halogen-Fluor-Austauschreak- tion.

Der Einbau wenigstens eines Stickstoffatoms in den aromatischen Ring erhöht die Reaktivität der aromatischen Verbindung derart, daß gegebenenfalls auch ohne Anwesenheit eines weiteren, die nucleophile Substitution der aromatischen Verbin- dung begünstigenden Substituenten ein Halogen-Fluor-Austausch stattfinden kann.

Mit gutem Erfolg werden erfindungsgemäß auch Verbindungen der allgemeinen Formel VI worin W für N oder C-R3 steht, einer der Reste R', R2, R4, R5, R6 und gegebenenfalls R3 F, Cl, CF3, CN, CHO, COF, COCI, SO2F, SOUCI, OCF3,SO2CF3, COOR, CONRR', SO2R, COR oder OR ist oder zwei der Reste, die in ortho-Stellung zueinander stehen,-CO-O-CO-oder-CO-NR-CO-bedeuten, wobei R und R'jeweils unab- hängig voneinander, gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff, ein gerad-

kettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen, ein weiterer der Reste R', R2, R4, R5, R6 und gegebenenfalls R3 Halogen ist und die übrigen Reste für Wasserstoff, F oder Cl stehen, eingesetzt.

Die Reste-CO-O-CO-und-CO-NR-CO-betreffen allgemein zwei der Reste R'bis R6, die in ortho-Stellung zueinander stehen, insbesondere zwei in ortho-Stellung zueinander stehende Reste aus der Gruppe R', R2, R4, R5, R6, falls W für N steht, oder zwei in ortho-Stellung zueinander stehende Reste aus der Gruppe R2, R3 und R4, falls W für C-R3 steht.

In der Verbindung der Formel VI steht einer der Reste R', R2, R4, R5, R6 und gegebe- nenfalls R3 oder der Rest R3 insbesondere für F, Cl, CF3, CN, CHO, COF, COCI, OCF3, COOR, CONRR', COR, OR,-CO-O-CO-oder-CO-NR-CO-, bevorzugt für Cl, F, CF3, CN, CHO, COOR oder COCI ; R und R bedeuten insbesondere Wasserstoff, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt Wasserstoff oder ein geradkettiges oder ver- zweigtes Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt Methyl oder Ethyl ; einer oder zwei der Reste R', R2, R4, R5, R6 und gegebenenfalls R3 stehen für Halogen und die übrigen Reste sind gleich oder verschieden und stehen für H oder F.

Eine besonders bevorzugte Substratgruppe, mit welcher das Verfahren gemäß der Erfindung zu sehr guten Ergebnissen führt, ist die Gruppe der substituierten Benzal- dehyde und Benzonitrile. Hiervon wiederum sind 2-Chlorbenzaldehyd, 3-Chlor-ben- zaldehyd, 4-Chlorbenzaldehyd, 2-Brombenzaldehyd, 3-Brombenzaldehyd, 4-Brom- benzaldehyd, 2,3-Dichlorbenzaldehyd, 2,4-Dichlorbenzaidehyd, 2,6-Dichlorbenzal- dehyd, 3,5-Dichlorbenzaldehyd, 2,4,6-Trichlorbenzaldehyd, 2-Chlor-benzonitril, 3- Chlorbenzonitril, 4-Chlorbenzonitril, 2-Brombenzonitril, 3-Bromben-zonitril, 4-Brom- benzonitril, 2,3-Dichlorbenzonitril, 2,4-Dichlorbenzonitril, 2,6-Dichlor-benzonitril, 3,5-

Dichlorbenzonitril und 2,4,6-Trichlorbenzonitril ganz besonders bevorzugte Substrate.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Reaktion setzt man ein Fluorid der allge- meinen Formel I oder ein Gemisch von Fluoriden der allgemeinen Formel I KAT'F-(1) ein, worin KAT+ für Alkalimetallion, NH4', Erdalkalimetallion oder einen Rest der allgemeinen Formel II steht, wobei A', A2, A3, A4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind und ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 Kohlen- stoffatomen, Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl mit 6 bis 12 Kohlen- stoffatomen oder Aralkyl mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten.

Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang der Einsatz von Kalziumfluorid, Ammo- niumfluorid, Lithiumfluorid, Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Rubidiumfluorid, Cäsium- fluorid, oder ein Gemisch derselben, insbesondere Lithiumfluorid, Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Rubidiumfluorid, Cäsiumfluorid oder ein Gemisch derselben, zweck- mäßig Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Cäsiumfluorid oder ein Gemisch derselben, besonders bevorzugt Kaliumfluorid und/oder Cäsiumfluorid. Häufig genügt es, Kaliumfluorid als alleiniges Fluorid zu verwenden.

Unter den Resten der allgemeinen Formel II sind wiederum solche besonders vor- teilig, welche die Fluorierung durch Halex-Reaktion mit einer oder mehreren Verbin- dungen aus der Gruppe umfassend Tetramethylammoniumfluorid, Tetraethylammo-

niumfluorid, Tetrapropylammoniumfluorid, Tetra (n-butyl) ammoniumhydrogenfluorid und/oder Tetraphenylammoniumfluorid ermöglichen. Besonders günstig sind Tetra- methylammoniumfluorid und/oder Tetraphenylammoniumfiuorid.

Die Fluorierungsmittel der Formel I werden im Rahmen der Erfindung in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, das gewünschte Maß des Halogenaustauschs zu erreichen. Bevorzugt ist ihr stöchiometrischer Einsatz bezogen auf die Menge der Ausgangsverbindung. Bevorzugt ist auch ein Einsatz im Überschuß, besonders bevorzugt die 1,1 bis 2,0-fache molare Menge bezogen auf die Mol der zu ersetzen- den Halogenatome in der oder den Ausgangsverbindungen.

Was das Mengenverhältnis betrifft, so ist jedoch zu berücksichtigen, daß es Fälle geben kann, in denen ein Überschuß an Fluorid zu unerwünschten Nebenprodukten führen kann. In diesen Fällen empfiehlt es sich, die Fluoride der Formel I auch im Unterschuß einzusetzen.

Man setzt üblicherweise das Fluorid der Formel I : Äquivalent auszutauschende Halogenatome im Verhältnis (0,5 bis 10) : 1, insbesondere (0,8 bis 5) : 1, besonders bevorzugt (1 bis 1,5) : 1, ein.

Wie eingangs bereits erwähnt, führt man die Umsetzung in Anwesenheit einer Ver- bindung der Formel III, die als Katalysator fungiert, durch.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel III lassen sich beispielsweise durch Um- setzung von Phosphorpentachlorid mit Dialkylaminen herstellen. Man kann aber auch Phosphorpentachlorid stufenweise mit unterschiedlichen sekundären Aminen, beispielsweise Dialkylaminen, zur Reaktion bringen, um unsymmetrisch substituierte Verbindungen der Formel III zu erhalten. Weitere Möglichkeiten, Verbindungen der Formel III zu synthetisieren, sind von R. Schwesinger et al., Angew. Chemie 103 (1991) 1376 und R. Schwesinger et al., Chem. Ber. 127 (1994) 2435 bis 2454

beschrieben. Die Verbindungen sind daher nach dem Fachmann bekannten Verfah- ren gut erhältlich.

Günstig ist es eine Verbindung der allgemeinen Formeln III einzusetzen, worin A5, A6, A7, A8, A9, A'°, A", A12, unabhängig voneinander, gleich oder verschieden sind und für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl, insbesondere Alkyl, mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere 5 bis 6 Kohlenstoffatomen, stehen. Diese Verbindungen sind von besonderem Inte- resse, da sie sich auf vergleichsweise einfache Art ausgehend von den entsprech- enden Dialkylaminen, Dialkylenaminen, Dicycloalkylaminen, sekundären Aminen. die einen Alkyl-und Alkenylrest, einen Alkyl-und Cycloalkylrest oder einen Alkenyl- und Cycloalkylrest enthalten, herstellen lassen.

Als Beispiel für Alkyl sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, n-Pentyl, 3-Methylbutyl, n-Hexyl, 2-Ethylhexyl, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und als Beispiele für Alkenyl sind Allyl, Prop-(2)-enyl, n-But-(2)-enyl, und als Bei- spiele für Cycloalkyl sind Cyclopentyl, Cyclohexyl, 4-Methylcyclohexyl, 4-tert.-Butyl- cyclohexyl, zu nennen.

Zweckmäßig kann man auch eine Verbindung der allgemeinen Formel III einsetzen, worin A'A= = A7A8 oder A5A5 = A7A8 = A9A10 oder A5A6 = A'axe = A9A0 = A"A2 ist.

Diese Verbindungen, in denen zwei oder mehrere der Gruppen A5A6, A7A8, A9A10 und A"A'2 einander gleich sind, sind relativ gut zugänglich.

Man kann auch eine Verbindung der Formel III einsetzen, worin AS = A6, A7= A8, A9 = A10 und/oder A"= A12 ist. Diese Verbindungen sind vergleichsweise leicht zugäng- lich und deshalb von einigem Interesse.

In weiters bevorzugter Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren der Erfindung dadurch aus, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel III einsetzt, worin A5

=A7=A8oderA5=A6=A7=A8=A9=A10,oderA5=A6=A7=A8=A9=A10==A6 A"= A12 ist. Die vorstehend genannten Verbindungen, worin vier, sechs oder acht der Reste A5 bis A12 gleich sind, sind aufgrund ihrer Verfügbarkeit ebenfalls von Bedeutung.

Noch eine Abwandlung des Verfahrens der Erfindung sieht vor, dafl man eine Verbindung der allgemeinen Formel III einsetzt, worin A5A5 oder A5A6 und A7A8 oder A5A6 und A'A8 und A9A10 oder A5A6 und A7A8 und A9A10 und A11A12 direkt oder über O oder N-A'3 miteinander zu einem gesättigten oder ungesättigten Ring mit 5 oder 6 Ringgliedern verbunden sind. Dementsprechend enthalten diese Verbindungen einen, zwei, drei oder vier der hierin weiter oben angesprochenen Ringe.

Es besteht außerdem die vorteilhafte Möglichkeit beim beanspruchten Verfahren, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel eingesetzt wird, worin A5A6 oder A7A8 und A9A'0 oder A5A6 und A7A8 und A9A'0 oder A5A6 und A7A8 und A9A'0 und A"A'2 zu einem Ring, der das N-Atom, an dem die jeweiligen Reste A5 bis A12 sitzen, und gegebenenfalls O oder N-A13 und CH2-Gruppen als Ringglieder umfaßt, verbunden sind. In dieser Stoffgruppe bilden die N-Atome mit den an ihnen jeweils befindlichen Resten A1 bis A8 beispielsweise einen Hexahydropyridinring, Tetrahydropyrrolring, einen Hexahydropyrazinring oder auch einen Morpholinring. Dementsprechend ent- halten diese Verbindungen einen, zwei, drei oder vier der vorstehend bezeichneten Ringe.

In der Verbindung der Formel III steht B-, wie bereits eingangs erwähnt, für einen einwertigen Säurerest oder das Aquivalent eines mehrwertigen Säurerests, ins- besondere den Rest einer anorganischen Mineralsäure, einer organischen Carbon- säure, einer aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure.

Üblicherweise setzt man eine Verbindung der Formel III ein, worin B- für F-, Cl-, Br-, J-, HF2-, BF4-, C6HsSO3-, p-CH3-C6HsSO3-, HS04-, PF6-, CF3S03-, insbesondere für F-, Cl-, Br-, J-, HF BF4-steht.

Man setzt die Verbindung der Formel III zweckmäßig in einer Menge von 0,5 bis 35, insbesondere 1 bis 30, bevorzugt 3 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Verbindung, die gegen Fluor austauschbares Halogen enthält, ein.

Um nicht ausschließlich auf die vorstehenden Angaben in Gewichtsprozent ange- wiesen zu sein, kann man in einer Vielzahl von Fällen, die Verbindung der Formel III in einer Menge von 0,1 bis 5, insbesondere 0,4 bis 2, bevorzugt 0,5 bis 1 Mol-%, bezogen auf die Verbindung, die gegen Fluor austauschbares Halogen enthält, ein- setzen. Diese Mengen erweisen sich üblicherweise als ausreichend.

Zu in der Erfindung mit besonderem Erfolg einsetzbaren Verbindungen der Formel III gehören unter anderem Tetrakis (dimethylamino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (dimethylamino) phosphoniumbromid, Tetrakis (diethylamino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (diethylamino) phosphoniumbromid, Tetrakis (dipropylamino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (dipropylamino) phosphoniumbromid, Tetrakis (dibutylamino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (dibutylamino) phosphoniumbromid, Tetrakis (pyrrolidino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (pyrrolidino) phosphoniumbromid, Tetrakis (piperidino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (piperidino) phosphoniumbromid, Tetrakis (morpholino) phosphoniumchlorid, Tetrakis (morpholino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (diethylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (diethylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (dipropylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (dipropylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (dibutylamino) phosphoniumchlorid,

Tris (dimethylamino) (dibutylamino) phosphoniumbromid-, Tris (dimethylamino) (dihexylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (dihexylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (diheptylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (diheptylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (cyclopentylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (cyclopentylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (cyclohexylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (cyclohexylamino) phosphoniumbromid, Tris (dimethylamino) (diallylamino) phosphoniumchlorid, Tris (dimethylamino) (diallylamino) phosphoniumbromid, Tris (diethylamino) (dimethylamino) phosphoniumchlorid, Tris (diethylamino) (dimethylamino) phosphoniumbromid, Tris (diethylamino) (dihexylamino) phosphoniumchlorid, Tris (diethylamino) (dihexylamino) phosphoniumbromid, Tris (diethylamino) (diheptylamino) phosphoniumchlorid, Tris (diethylamino) (diheptylamino) phosphoniumbromid, Tris (piperidino) (diallylamino) phosphoniumchlorid, Tris(piperidino) (diallylamino) phosphoniumbromid, Tris (pyrrolidino) (ethylmethylamino) phosphoniumchlorid, Tris (pyrrolidino) (ethylmethylamino) phosphoniumbromid, Tris(pyrrolidino) (diethylamino) phosphoniumchlorid und/oder Tris (pyrrolidino) (diethylamino) phosphoniumbromid.

Man kann als Katalysator eine Verbindung der Formel III oder ein Gemisch zweier oder mehrerer Verbindungen der Formel III verwenden. Besonders einfach gestaltet sich dies, wenn man Gemische von Verbindungen der Formel 111, wie sie bei der Synthese anfallen, verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lösungsmittels durchführen. Werden Lösungsmittel verwendet, so sind sowohl dipolar aprotische und aprotische als auch protische Lösungsmittel geeignet.

Geeignete dipolar aprotische Lösungsmittel sind beispielsweise Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylsulfon, Sulfolan (TMS), Dimethylformamid (DMFA), Dimethyl- acetamid, 1,3-Dimethylimidazolin-2-on, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphor- säuretriamid, Acetonitril und/oder Benzonitril. Diese Lösungsmittel finden allein oder als Mischung von zwei oder mehreren Anwendung.

Zu geeigneten aprotischen Lösungsmitteln ohne ausgeprägten dipolaren Charakter gehören unter anderem Kohlenwasserstoffe oder chlorierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Benzol, Toluol, ortho-Xylol, meta-Xylol, para-Xylol, technische Gemische isomerer Xylole, Ethylbenzol, Mesitylen, ortho-Chlortoluol, meta-Chlor- toluol, para-Chlortoluol, ortho-Dichlorbenzol, meta-Dichlorbenzol, para-Dichlorbenzol oder Gemische eines oder mehrerer dieser Lösungsmittel.

Das aprotische oder dipolar aprotische Lösungsmittel kann in beliebigen Mengen, beispielsweise 5 bis 500 Gew.-% bezogen auf das Substrat, verwendet werden.

Bevorzugt werden allerdings geringe Mengen im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Verbindung, die gegen Fluor austauschbares Halogen enthält. Bei der Verwendung von protischen Lösungsmitteln liegen die eingesetzten Mengen im Bereich von 0,1 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Substrat, das gegen Fluor austauschbares Halogen enthält.

Weiters bevorzugt ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren, daß die Fluorierung durch Halogenaustauch bei Temperaturen im Bereich von etwa Raum- temperatur bis zur Siedetemperatur des Reaktionsmediums, in vielen Fällen also des Lösungsmittels, oder der Edukte, welche umgesetzt werden sollen, durchgeführt wird, je nachdem, welche Siedetemperatur niedriger ist.

In einer Vielzahl von Fällen genügt es, das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur von 60 bis 250, insbesondere 90 bis 220, bevorzugt 120 bis 200 °C durchzuführen.

Somit hängt die Reaktionstemperatur auch von der Art der Verbindung ab, die gegen Fluor austauschbares Halogen enthält. So erfordern vergleichsweise reak- tionsträge Verbindungen in der Regel höhere Reaktionstemperaturen, während vergleichsweise reaktive Ausgangsstoffe sich bereits bei relativ niedrigen Temperaturen erfolgreich umsetzen lassen.

Gleiches trifft auf die Reaktionszeiten zu. Reaktionsträgere Ausgangsstoffe erfor- dern üblicherweise längere Reaktionszeiten verglichen mit reaktiveren Ausgangs- stoffen.

An dieser Stelle sei insbesondere auch noch darauf aufmerksam gemacht, daß ein Austausch lediglich eines Halogenatoms in der Regel einfacher durchzuführen ist, als ein Austausch von zwei oder mehr Halogenatomen gegen Fluor. Der zweifache oder mehrfache Halogen-Fluor-Austausch erfordert, sofern überhaupt möglich, im allgemeinen erheblich schärfere Reaktionsbedingungen (höhere Reaktionstempe- raturen und längere Reaktionszeiten) als ein einfacher Halogen-Fluor-Austausch.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl unter reduziertem Druck als auch unter Atmosphärendruck oder Überdruck ausgeübt werden. Diese Möglichkeit wird beispielsweise genutzt, indem geringe Mengen eines leicht siedenden aprotischen Lösungsmittels, das mit Wasser ein Azeotrop bildet, beispielsweise Benzol, Xylol, Mesitylen, Cyclohexan oder Toluol, vor Beginn der Reaktion in die Reaktionssus- pension gegeben werden. Anschließend wird ein Teil des Lösungsmittels durch Anlegen eines reduzierten Druckes zusammen mit Wasser aus der Reaktionssus- pension wieder entfernt. Durch diese Verfahrensweise läßt sich die Reaktionsge- schwindigkeit und die Ausbeute steigern und darüber hinaus die Bildung von Neben- produkten minimieren.

Die Verbindung der allgemeinen Formel III kann in Abwesenheit oder Anwesenheit von Luftsauerstoff verwendet werden. Bevorzugt wird das Arbeiten unter Schutzgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner zu gewährleisten, daß während der gesamten Reaktion das Reaktionsgemisch gut durchmischt wird.

Schließlich ist auch die Möglichkeit der kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahrensweise bemerkenswert. Bevorzugt ist ein kontinuierlicher Prozeß im technischen Maßstab.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches nach der Fluorierung kann wie bereits angedeutet vorteilig durch destillative Auftrennung des Reaktionsgemisches erfol- gen und ermöglicht es die Lösemittel zu isolieren und zu recyclieren. Zur wäßrigen Aufarbeitung wird das Gemisch in einen Überschuß Wasser gegossen und die angefallenen Produkte werden abfiltriert oder mit organischen Lösemitteln extrahiert.

Die an sich besonders hohe Effizienz der erfindungsgemäß eingesetzten Verbin- dungen der Formeln III und IV kann gegebenenfalls durch Zugabe von katalytisch wirkenden Verbindungen weiter verbessert werden. Allgemein lassen sich alle dem Fachmann hierfür z. B. aus den eingangs zitierten Literaturstellen bekannten Kataly- satoren einsetzen. Zu den einsetzbaren Katalysatoren gehören unter anderen quaternäre Ammonium-, Phosphonium-, Amidophosphoniumsalze, crown ether, Polyethylenglykole etc.

Besonders vorteilig gestaltet sich das Verfahren der Erfindung bei Zusatz katalytisch wirksamer Mengen von Tetramethylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumchlorid, Tetrabutylphosphoniumbromid, Tetraphenylphosphoniumbromid ; Tetrakis (diethyl- amino) phosphoniumbromid, 18-crown-6, PEG 500 dimethylether.

Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen zur Veranschaulichung des Gegenstands der Erfindung, ohne daß die Erfindung auf die Beispiele beschränkt sein soll.

Beispiel 1 Herstellung von 4-Fluorbenzaldehyd aus 4-Chlorobenzaldehyd.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 140 g (1 mol) 4-Chlorobenzaldehyd, 58 g (1 mol) Kaliumfluorid, 5 g. Nitrobenzol und 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phos- phoniumbromid (Phasentransfer-Katalysator) vorgelegt. Anschließend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 20 h reagieren. Nach Beendigung der Umsetzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlorbenzol, filtriert unlösliche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (4-Fluorbenzaldehyd) durch fraktionierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute : 77 % Selektivität : 93 % Gehalt an Benzaldehyd : 0.01 % Vergleichsbeispiel 2 Herstellung von 4-Fluorbenzaldehyd aus 4-Chlorobenzaldehyd.

Man arbeitet wie in Beispiel 1 beschrieben jedoch ohne Nitrobenzol Zusatz.

Ausbeute 75 % Selektivität 90 % Gehalt an Benzaldehyd 0,15 %.

Beispiel 3 Herstellung von 2-Fluorbenzonitril aus 2-Chlorbenzonitril.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 137,5 g (1 mol) 2-Chlorbenzonitril, 58 g (1 mol) Kaliumfluorid, 5 g Nitrobenzol, 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phosphonium- bromid (Phasentransfer-Katalysator) und 30 ml Sulfolan vorgelegt. Anschließend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 20 h reagieren. Nach Beendi- gung der Umsetzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlorbenzol, filtriert unlösliche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (2-Fluorbenzonitril) durch fraktionierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute 94 % Selektivität 96 % Gehalt an Benzonitril 0, 1%.

Vergleichsbeispiel 4 Herstellung von 2-Fluorbenzonitril aus 2-Chlorbenzonitril.

Man arbeitet wie in Beispiel 3 beschrieben jedoch ohne Zusatz von Nitrobenzol.

Ausbeute 92 % Selektivität 94 % Gehalt an Benzonitril 0.35 %.

Beispiel 5 Herstellung von 2-Fluorbenzonitril aus 2-Chlorbenzonitril.

Man arbeitet wie in Beispiel 3 beschrieben, setzt jedoch an Stelle des Nitrobenzols 2,5 g. 4,4. Dinitrodiphenylether ein.

Ausbeute 91 % Gehalt an Benzonitril 0,01 %.

Beispiel 6 Herstellung von 2,6-Difluorobenzonitril aus 2,6-Dichlorbezonitril.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 172 g (1 mol) 2,6-Dichlorbezonitril, 116 g (2 mol) Kaliumfluorid, 3 g 4-Fluornitrobenzol, 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phos- phoniumbromid (Phasentransfer-Katalysator) und 90 ml Sulfolan vorgelegt.

Anschließend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 15 h reagieren.

Nach Beendigung der Umsetzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlorbenzol, filtriert unlösliche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (2,6-Difluor- benzonitril) durch fraktionierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute 91 % Selektivität 96 % Gehalt an 2-Fluorobenzonitril 0,04%.

Vergleichsbeispiel 7 Herstellung von 2,6-Difluorobenzonitril aus 2,6-Dichlorbenzonitril.

Man arbeitet wie in Beispiel 6 beschrieben jedoch ohne 4-Fluoronitrobenzol.

Gehalt an 2-Fluorobenzonitrii : 0,7%.

Vergleichsbeispiel 8 (gemäß JP 08092148 A2) Herstellung von 4-Fluorobenzaldehyd aus 4-Chlorbenzaldehyd.

Man arbeitet wie in JP 08092148 A2 beschrieben.

Ausbeute 38,4 % Gehalt an Benzaldehyd : 0,72%.

Beispiel 9 Herstellung von 4-Fluorobenzaldehyd aus 4-Chlorbenzaldehyd.

Man arbeitet wie in Vergleichsbeispiel 8, anstelle von TPPB = Tetraphenylphospho- niumbromid nimmt man jedoch TPB = Tetrakis (diethylamino) phosphoniumbromid.

Ausbeute 48 % Selektivität 85 % Gehalt an Benzaldehyd : 0,18 %.

Beispiel 10 Herstellung von 4-Fluorbenzaldehyd aus 4-Chlorobenzaldehyd.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 140 g (1 mol) 4-Chlorobenzaidehyd, 58 g (1 mol) Kaliumfluorid, 5 g. Dimethylsulfoxid und 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phos- phoniumbromid (Phasentransfer-Katalysator) vorgelegt. Anschließend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 20 h reagieren. Nach Beendigung der Um- setzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlorbenzol, filtriert unlös- liche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (4-Fluorbenzaldehyd) durch fraktio- nierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute : 74 % Selektivität : 90 % Gehalt an Benzaldehyd : 0,013 % Beispiel 11 Herstellung von 2-Fluorbenzonitril aus 2-Chlorbenzonitril.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 137,5 g (1 mol) 2-Chlorbenzonitril, 58 g (1 mol) Kaliumfluorid, 5 g Phenylmethylsulfoxid, 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phos- phoniumbromid (Phasentransfer-Katalysator) und 30 ml Sulfolan vorgelegt.

Anschließend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 20 h reagieren.

Nach Beendigung der Umsetzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlorbenzol, filtriert unlösliche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (2-Fluorben- zonitril) durch fraktionierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute 90 % Selektivität 93 % Gehalt an Benzonitril 0,08 %.

Beispiel 12 Herstellung von 2,6-Difluorobenzonitril aus 2,6-Dichlorbezonitril.

In einem 500 ml Vierhalskolben, der mit Thermometer, Ankerrührer und Rückfluß- kühler mit Blasenzähler bestückt ist, werden 172 g (1 mol) 2,6-Dichlorbezonitril, 116 g (2 mol) Kaliumfluorid, 3 g Dimethylsulfoxid, 7,98 g Tetrakis (diethylamino) phospho- niumbromid (Phasentransfer-Katalysator) und 90 ml Sulfolan vorgelegt. Anschlie- ßend erhitzt man unter Rühren auf 190 °C und läßt über 15 h reagieren. Nach Beendigung der Umsetzung läßt man abkühlen, löst das Reaktionsgemisch in Chlor- benzol, filtriert unlösliche Bestandteile ab und reinigt das Produkt (2,6-Difluorben- zonitril) durch fraktionierte Destillation unter reduziertem Druck.

Ausbeute 93 % Selektivität 95 % Gehalt an 2-Fluorobenzonitril 0,01 %.

Tabelle 1 Nr. Substrat Produkt Fluorid Kataly-Lösungs-Zusatz Zeit T Aus-Selek-Dehalo- sator mittel [h] [°C] beute tivität produkt [%] [%] [%] 1 to cHO 1 Mol TPB Nitro-20 190 77 93 0, 01 1 0 0 KF benzol . 2 ° 1 Mol TPB--20 190 75 90 0, 15 00 kif CLEF CI F 3 CN CN F 1 Mol TPB Sulfolan Nitro-20 190 94 96 0, 1 3 ce kifbenzol CN CN 1 Mol TPB Sulfolan 20 190 92 94 0,35 CI 6r 6 KF Tabelle 1 fortgesetzt Nr. Substrat Produkt Fluorid Kataly-Lösungs-Zusatz Zeit T Aus-Selek-Dehalo- sator mittel [h] [°C] beute tivität produkt [%] [%] [%] 5 CN ci CN F 1 Mol TPB Sulfolan 4,4-Dinitro- 20 190 91 0,01 5ce 'X KF diphenyl- ether 6 "2 Mol TPB Sulfolan 4-Fluor-15 190 91 96 0,04 C CI CI F F lQJ CJ KF nitro-benzol CN CN 2 Mol TPB Sulfolan 15 190 0, 7 CI CI F F KF 1 Mol TPPB Sulfolan Nitro-3 215 38,4 69 0,72 8 benzol Cl F Tabelle 1 fortgesetzt Nr. Substrat Produkt Fluorid Kataly-Lösungs-Zusatz Zeit T Aus-Selek-Dehalo- sator mittel [h] [°C] beute tivität produkt [%] [%] [%] CElO CllO 1 Mol TPB Sulfolan Nitro-3 215 51 85 0,15 KF benzol KF benzol CI F CllO CEIO 1 Mol TPB DMSO 20 190 74 90 0,013 10 0 0 KF CI F CN CN 1 Mol TPB Sulfolan Phenyl-20 190 90 93 0,08 11 ci F 11 KF methyl- sulfoxid 12 CN 2 Mol TPB Sulfolan DMSO 15 190 93 95 0, 01 12 CI CI F F O O KF TPB = Tetrakis(diethylamino)phosphoniumbromid; DMSO = Dimethylsulfoxid;<BR> TPPB = Tetraphenylphosphoniumbromid