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Title:
METHOD FOR PRODUCING SUBSTITUTED BISTOLANES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054877
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing bistolanes which are substituted in the 1,1 '-position with halogen and to products from said compounds. The C-C-triple bonds of the bistolanes are produced by elimination reactions.

Inventors:
LOHR, Andreas (Ernst-Ludwig-Allee 21, Dreieich, 63303, DE)
SCHEMEL, Juergen (Schillerstrasse 1, Weiterstadt, 64331, DE)
D'LAVARI, Mansoor (18 St. Andrews Road Stratton, BUDE EX23 9AG, GB)
Application Number:
EP2017/073578
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 19, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MERCK PATENT GMBH (Frankfurter Strasse 250, Darmstadt, 64293, DE)
International Classes:
C07C17/363; C07C25/24; C07C67/08; C07C67/293; C07C69/84; C07C69/86; C07C315/04; C07C317/22
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Claims:
P16187 ST.doc

WO 2018/054877 PCT/EP2017/073578

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Patentansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung von Dihalobistolanen der Formel (I)

10 I oder Br oder Cl, jeweils unabhängig voneinander geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl,

Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit

15 1 bis 25 C-Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -C(=O)N(R°)2, -C(=O)R0 oder Cycloalkyl mit 3 bis 6 C- Atomen,

wobei zwei orthoständige Gruppen L auch einen Rest der

20 Formel bedeuten können

25

R° jeweils unabhängig H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, und r1 , r2 jeweils unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4 bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Reaktionsschritte

30

a), b) und c) umfasst: a) die zweifache Addition eines Edukts der Formel (II)

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worin X, L und r1 die oben genannte Bedeutung haben, und

Ar einen optional substituierten Phenylrest bedeutet

5

an die Carbonylfunktionen eines Bisaldehyds der Formel (III)

worin L und r2 wie für Formel (I) definiert sind, in Gegenwart einer Base, b) nach Schritt a) Umsetzung zu einer Verbindung der Formel (IV)

worin die Substituenten wie in vorangehend definiert sind, mittels eine Säurechlorids R-(CO)CI oder eines äquivalenten

Reagenzes,

worin

R Cyclohexyl oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 2 bis 15 C-Atomen bedeutet, und

c) doppelter Eliminierung an der Verbindung der Formel (IV) zu dem Bistolan der Formel (I) in Gegenwart von Alkalimetallbasen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

X I bedeutet.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R Cyclohexan oder einen Alkylrest mit 3 bis 15 C-Atomen

bedeutet.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I)

r1 0 ist.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I)

r2 0 ist.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) der Rest

Ar einen Phenylrest bedeutet, der optional durch L2 substituiert ist,

worin jeweils unabhängig voneinander, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder

Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl oder -OSi(R°)3 ersetzt sein können bedeutet, wobei R° jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ekennzeichnet, dass ein Bisiodobistolan der Formel 1-1 hergestellt wird.

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Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsschritt a) in Gegenwart von KOtBu als Base durchgeführt wird.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsschritt c) in Gegenwart der Base Li-1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexamethyldisilazan oder KOtBu durchgeführt wird.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (IV) in Reaktionsschritt b) aus einem Zwischenprodukt des

Reaktionsschrittes a) entsprechend der Formel (IVa)

oder eines anderen Salzes des anionischen organischen Rests in Formel (IVa),

20

hergestellt wird.

1 1 . Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (VI),

(VI) dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel (I) nach Anspruch 1 nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird, und anschließend die Verbindung der Formel (I) in einem oder mehreren nachfolgenden Schritten zu einer Verbindung der Formel (VI) umgesetzt wird, wobei in einem der besagten nachfolgenden Reaktionsschritte eine

Verbindung der Formel (I) mit einem Ethin umgesetzt wird, wobei in Formel (VI) P16187 ST.doc

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L, r1 , r2 und r3 wie im Anspruch 1 definiert sind, und

U1, U2 sind unabhängig ausgewählt aus den Resten der Formeln

10 einschließlich ihrer Spiegelbilder, wobei die Ringe U1 und U2 jeweils über die axiale Bindung an die zentrale Bistolangruppe gebunden sind,

A1"4 jeweils unabhängig voneinander einen Rest ausgewählt aus 15 folgenden Gruppen a) der Gruppe bestehend aus trans-1 ,4-Cyclohexylen, 1 ,4- Cyclohexenylen und 4,4'-Bicyclohexylen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S-

20 ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L ersetzt sein können,

b) der Gruppe bestehend aus 1 ,4-Phenylen und 1 ,3-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L oder

25 -Sp-P ersetzt sein können,

Z1"4 bedeutet jeweils unabhängig voneinander eine

Einfachbindung, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR°-CO-, -NR°-CO-NR°-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, 30 -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-,

-CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR°-, -C=C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR°R00,

Y1 ,2 jeweils unabhängig H, F, Cl, CN oder R°,

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ηθ D00 jeweils unabhängig H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, P16187 ST.doc

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m and n unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4, o and p unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4,

R1"5 H, F, Cl, -OH, CN oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C(R°)=C(R00)-, -C=C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin auch ein oder mehrere H- Atome durch F, Cl, CN oder P-Sp- ersetzt sein können, bevorzugt geradkettiges oder verzweigtes, optional ein- oder mehrfach fluoriertes, Alkyl, Alkoxy, Alkenyl, Alkinyl, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl oder Alkylcarbonyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen ,

P eine polymerisierbare Gruppe, und

Sp bei jedem Auftreten gleich oder verschieden eine

Abstandsgruppe oder eine Einfachbindung,

bedeuten.

Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (I) mit einem Ethin durch metallkatalysierte Kupplung in Gegenwart eines Palladiumkomplexes durchgeführt wird

Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel

35 hergestellt wird.

Description:
Verfahren zur Herstellung von substituierten Bistolanen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von

Bistolanen, die in der 1 ,1 '-Position mit Halogen substituiert sind und von Erzeugnissen aus diesen Verbindungen. Die C-C-Dreifachbindungen der Bistolane werden durch Eliminierungsreaktionen erzeugt.

Bistolanverbindungen sind unter anderem als Performance-Chemikalien wie z. B. Flüssigkristalle oder organische (Halb-)Leiter oder deren

Vorstufen bekannt. In der Anwendung als Flüssigkristall interessieren unter anderem ihre anisotropen optischen Eigenschaften. Die optoelektronischen Eigenschaften von entsprechenden Polymeren sind ebenfalls von Interesse. 1 ,1 '-Dihalogen-Bistolanderivate haben Bedeutung als nützliche Zwischenprodukte zum Aufbau hochkonjugierter aromatischer Verbindungen, z. B. oligo-(p-Phenylenethinylen)en. In der EP 3053909 A1 wird Bisiodbistolan aus 1 ,4-Diiodbenzol und 1 ,4-Bisethinyl-benzol hergestellt.

Die Synthese von 1 ,1 '-Dihalogen-Bistolanderivaten durch doppelte

Sonogashira-Kupplung von 1 ,4-Dihalobenzol an 1 ,4-Bisethinyl-benzol ist grundsätzlich möglich, allerdings sind die Ausbeuten erniedrigt durch die mögliche Folgereaktion des 1 -Halogenrestes am Produkt

(Oligomerisierung) und die Synthese ist sicherheitstechnisch nicht unbedenklich. Alternativ werden gemischt halogenierte Benzole wie z. B. 1 -lod-4-Brom-Benzolverbindungen eingesetzt, die zu Dibrom-Bistolanen reagieren. Für die weitere Derivatisierung ist daher in der Regel noch z. B. ein Brom-Iod-Austausch als weiterer Reaktionsschritt notwendig (vgl. Xue et al. Tetrahedron 60 (2004), 6285-6249). Die Synthese von 1 ,1 '- Dihalogen-Bistolanderivaten ist im technischen Maßstab nur unzureichend entwickelt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von halogenierten Bistolanen bereitzustellen, welches das gewünschte Produkt in hoher Ausbeute und Reinheit ergibt und im industriellen Maßstab sicher und kostengünstig durchführbar ist. Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend

diskutierten Zusammenhängen ohne Weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch Verfahren zur Herstellung von substituierten Bistolanen mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst werden. Zweckmäßige Abwandlungen der erfindungsgemäßen Verfahren werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Insbesondere wurde gefunden, dass sich Bistolane, die in der 1 ,1 '-Position mit Halogen (Cl, Br, I) substituiert sind, effizient und mit hoher Ausbeute in einem mehrstufigen Verfahren aus Benzylphenylsulfon und

Terephthalaldehyd bzw. ihren Derivaten herstellen lassen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein

Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I)

I (lod) oder Br oder Cl,

jeweils unabhängig voneinander geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl,

Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, F, Cl, Br, I, -CN, -NO 2 , -C(=O)N(R°) 2 , -C(=O)R° oder Cycloalkyl mit 3 bis 6 C-Atomen,

wobei zwei orthoständige Gruppen L auch einen Rest der Formel

N /TisN oder bedeuten können

R° jeweils unabhängig H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen,

und

r1 , r2 jeweils unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4, bevorzugt 0, 1 oder 2,

bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren die Reaktionsschritte a), b) und c) umfasst: a) die zweifache Addition eines Edukts der Formel (II)

worin X, L und r1 die oben genannte Bedeutung haben,

und

Ar einen optional substituierten Phenylrest bedeutet, an die Carbonylfunktionen eines Bisaldehyds der Formel

worin L und r2 wie für Formel (I) definiert sind, in Gegenwart einer Base, b) nach Schritt a) Umsetzung zu einer Verbindung der Formel (IV)

worin Ar, X, L, r1 und r2 unabhängig wie vorangehend definiert sind, mittels eine Säurechlorids R-(CO)CI oder eines äquivalenten Reagenzes, worin Cyclohexyl oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 2 bis 15 C-Atomen bedeutet, wobei der Alkylrest vorzugweise ein

sekundärer oder tertiärer Alkyrest ist

zweifacher Doppel-Eliminierung an der Verbindung der Formel (IV) zu dem Bistolan der Formel (I) in Gegenwart einer Alkalimetallbase z. B. von Alkoholen, Aminen oder C-H-aciden Verbindungen, wie vorzugweise und exemplarisch KOtBu (Kalium-tert-butylat), LiHMDS (Lithium-1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexamethyldisilazan), NaHMDS (Natrium-1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexamethyldisilazan), KHMDS (Kalium- 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexamethyldisilazan), LiTMP (Lithium-2,2,6,6- tetramethylpiperidin), NaOtBu (Natrium-tert-butylat), Na-Amylat (Natrium-tert-pentoxid), K-Amylat (Kalium-tert-pentoxid), LDA (Lithiumdiisopropylamid), ferner sec-Butyl-Lithium und andere metallorganischen Reagenzien.

Bevorzugte Bedeutungen der Substituenten in Forme (I) bzw. deren Unterformeln und Edukte sind unabhängig voneinander:

r1 0,

r2 0,

L Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen,

X lod oder Brom, bevorzugt lod,

und

Ar Phenyl oder p-Tolyl.

Die erhaltenen Bistolane können vorteilhaft zu höher veredelten Derivaten umgesetzt werden, zum Beispiel durch Austausch der Halogengruppen. Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren umfasst daher die Herstellung von Bistolan-Derivaten der Formel (VI),

(VI),

das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verbindung der Formel (I) gemäß dem vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, und anschließend in einem oder mehreren nachfolgenden Schritten zu einer Verbindung der Formel (VI) umgesetzt wird, wobei in einem der besagten nachfolgenden Schritte eine Verbindung der Formel (I) mit einem substituierten Ethin umgesetzt wird. Dazu wird beispielsweise die Verbindung der Formel (I) durch metall katalysierte Kupplung an der Position des Substituenten X in Gegenwart eines Palladiumkomplexes umgesetzt (Sonogashira-Kupplung).

In der Formel (VI) bedeuten die Reste:

L jeweils unabhängig voneinander geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl,

Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, F, Cl, Br, I, -CN, -NO 2 , -C(=O)N(R°) 2 , -C(=O)R° oder Cycloalkyl mit 3 bis 6 C-Atomen, jeweils unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4, bevorzugt 0, 1 oder 2,

einschließlich ihrer Spiegelbilder, wobei die Ringe U 1 und U 2 jeweils über die axiale Bindung an die zentrale Bistolangruppe gebunden sind,

A 1"4 jeweils unabhängig voneinander einen Rest ausgewählt aus folgenden Gruppen a) der Gruppe bestehend aus trans-1 ,4-Cyclohexylen, 1 ,4- Cyclohexenylen und 4,4 ' -Bicyclohexylen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH 2 -Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L ersetzt sein können,

b) der Gruppe bestehend aus 1 ,4-Phenylen und 1 ,3-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L oder -Sp-P ersetzt sein können,

Z 1"4 jeweils unabhängig voneinander eine Einfachbindung,

-O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR 0 -, -NR°-CO-, -NR°-CO- NR°-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH 2 ) 3 -, -(CH 2 ) 4 -, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY 1 =CY 2 -, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR°-, -C=C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR°R 00 , bevorzugt jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CO-, -C(R c R d )-, -CH2CF2-, -CF2CF2- oder eine Einfachbindung, besonders bevorzugt eine Einfachbindung, -CH 2 CH 2 -, -(CH 2 ) 4 -, -COO- oder -OCO-,

Y 1 ' 2 jeweils unabhängig H, F, Cl, CN oder R°,

R°, R 00 jeweils unabhängig H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, m und n unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4, o und p unabhängig 0, 1 , 2, 3 oder 4,

R 1"5 H, F, Cl, -OH, CN oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH 2 - Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C(R°)=C(R 00 )-, -C=C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, CN oder P-Sp- ersetzt sein können, bevorzugt geradkettiges oder verzweigtes, optional ein- oder mehrfach fluoriertes, Alkyl, Alkoxy, Alkenyl, Alkinyl, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl oder Alkylcarbonyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen (wobei die Alkenyl- und

Alkinylreste mindestens zwei und die verzweigten Reste mindestens drei C-Atome aufweisen),

wobei die Verbindungen bevorzugt mindestens eine Gruppe R 1"4

aufweisen, die P or P-Sp- bedeutet, P eine polymerisierbare Gruppe, vorzugsweise W 1 H, F, Cl, CN, CF 3 , Phenyl oder Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, insbesondere H, Cl or CH 3 , bedeutet, insbesondere CH 2 =CH-CO-O-, CH 2 =C(CH 3 )-CO-O- und CH 2 =CF-CO-O-, Sp bei jedem Auftreten gleich oder verschieden eine Abstandsgruppe oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung oder ausgewählt aus der Formel Sp"-X", so dass der Rest P 1 -Sp- der Formel P 1 - Sp"-X"- entspricht, wobei Sp" Alkylen mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, welches optional durch F, Cl, Br, I oder CN ein- oder mehrfach substituiert ist, und worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH 2 -Gruppen jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -Si(R 00 R 000 )-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R 00 )-CO-O-,

-O-CO-N(R 00 )-, -N(R 00 )-CO-N(R 00 )-, -CH=CH- oder -C=C- ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, bevorzugt -(CH 2 )i- mit i = 2, 4 oder 6,

X" -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R 00 )-, -N(R 00 )-CO-, -N(R 00 )-CO-N(R 00 )-, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -SCH 2 -, -CH 2 S-, -CF 2 O-,

-OCF 2 -, -CF 2 S-, -SCF 2 -, -CF 2 CH 2 -, -CH 2 CF 2 -, -CF 2 CF 2 -, -CH=N-,

-N=CH-, -N=N-, -CH=CR°-, -CY 2 =CY 3 -, -C=C-, -CH=CH-CO-O-,

-O-CO-CH=CH- oder eine Einfachbindung bedeutet, bevorzugt -CO-O- oder -O-CO-,

R 00 jeweils unabhängig Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet,

R 000 jeweils unabhängig H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten, und

Y 2 und Y 3 jeweils unabhängig voneinander H, F, Cl oder CN bedeuten. as benötigte Alkin ist eine Verbindung der Formel

worin die Reste unabhängig voneinander wie für Formel (I) definiert sind.

Das Alkin kann bereits wie die Endverbindung der Formel (I) substituiert sein, oder es entspricht einer Zwischenverbindung, die in einem weiteren Reaktionsschritt in eine Verbindung der Formel (VI) überführt wird (vgl. Beispiel 2.2)

Die Verbindung der Formel (VI) ist insbesondere eine Verbindung ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (VI-1 ), (VI-2) und (VI-3):

(VI-2)

worin R 1 und R 2 wie in Formel (VI) definiert sind, und

q 1 , 2, 3, 4, 5 oder 6, bevorzugt 4, bedeutet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) ermöglicht in Form einer Eintopfreaktion verkürzte, sehr effiziente und generelle Zugänge zu Bistolanen der Formel (I). Die generelle Synthesemethodik ermöglicht es Substrate der Formel (III) mit reaktiven Brom oder lodsubstituenten in die entsprechenden Strukturen der Formel (I) zu überführen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen Bistolan- Verbindungen werden in hohen Reinheiten und hohen Ausbeuten an Reinprodukt erhalten. Weiterhin können die Produkte insgesamt kostengünstig und ohne gravierende Gefährdung von Mensch und Umwelt erhalten werden. Auf den Einsatz von sehr giftigen Chlorophosphaten wie bei herkömmlichen Alkinsynthesen kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls verzichtet werden.

Die Reaktion eignet sich auch für zusätzlich substituierte Dihalogen- Bistolane der Formel (I), die durch entsprechend substituierte Edukte der Formeln (II) und (III) zugänglich sind. Entsprechende Derivate sind in der Regel bekannt oder nach gängigen Methoden in Analogie erhältlich.

Das Ringsystem Ar enthalten in den Intermediaten der Formel (II) und (IV) ist optional durch einen oder mehrere Reste substituiert, vorzugweise Reste L 2 , die bei mehrfachem Auftreten unabhängig definiert sind. Der als Substituent des Ringsystems Ar genannte Rest L 2 bedeutet vorzugsweise, jeweils unabhängig voneinander, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy,

Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl oder -OSi(R°)3 ersetzt sein können bedeutet, wobei R° jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Alkyl" einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder

ungesättigten, bevorzugt gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 15 (d.h. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14 oder 15)

Kohlenstoffatomen. Unter Alkoxy ist ein O-Alkyl-Rest zu verstehen, in dem das Sauerstoffatom direkt mit der durch den Alkoxyrest substituierten Gruppe oder dem substituierten Ring verbunden ist und Alkyl wie oben definiert ist;

vorzugsweise ist Alkyl dann Alkanyl oder Alkenyl. Bevorzugte Alkoxyreste sind Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy und Octoxy, wobei jeder dieser Reste auch substituiert sein kann, und zwar vorzugsweise mit einem oder mehreren Fluoratomen. Besonders bevorzugt ist Alkoxy -OCH 3 , -OC2H5, -O-n-C 3 H 7 , -O-n-C 4 H 9 , -O-t-C 4 H 9 , -OCF 3 ,

-OCHF2, -OCHF oder -OCHFCHF 2 . Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Alkenyl" einen wie oben definierten Alkylrest, in dem eine oder mehrere -CH=CH-Gruppen vorhanden sind. Sofern zwei -CH=CH-Gruppen in dem Rest vorhanden sind, kann dieser auch als "Alkadienyl" bezeichnet werden. Ein Alkenylrest kann 2 bis 15 (d. h. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14 oder 15) Kohlenstoffatome enthalten und ist verzweigtkettig oder vorzugsweise geradkettig. Der Rest ist unsubstituiert oder ein- oder mehrfach gleich oder verschieden insbesondere mit F, Cl, Br, I und/oder CN substituiert. Ferner können eine oder mehrere CH 2 -Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C=C-, -CO-O-, -OC-O- so ersetzt sein, dass Heteroatome (O, S) nicht direkt miteinander verbunden sind. Falls die CH=CH-Gruppe an beiden Kohlenstoffatomen einen anderen Rest als Wasserstoff trägt, etwa wenn sie eine nicht-terminale Gruppe ist, kann die CH=CH-Gruppe in zwei Konfigurationen vorliegen, nämlich als E- Isomer und als Z-Isomer. Im Allgemeinen ist das E-Isomer (trans) bevorzugt. Vorzugsweise enthält der Alkenylrest 2, 3, 4, 5, 6 oder 7

Kohlenstoffatome und bedeutet Vinyl, 1 E-Propenyl, 1 E-Butenyl, 1 E-

Pentenyl, 1 E-Hexenyl, 1 E-Heptenyl, 2-Propenyl, 2E-Butenyl, 2E-Pentenyl, 2E-Hexenyl, 2E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E- Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl und 6-Heptenyl. Besonders bevorzugte Alkenylreste sind Vinyl, 1 E- Propenyl und 3E-Butenyl.

Falls in einem Alkylrest eine oder mehrere CH 2 -Gruppen durch -C=C- ersetzt sind, liegt ein Alkinylrest vor. Auch die Ersetzung von einer oder mehreren CH 2 -Gruppen durch -CO-O- or -O-CO- ist möglich. Dabei sind die folgenden dieser Reste bevorzugt: Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl,

Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2- Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 2-Acetyloxypropyl, 3- Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxy- carbonylmethyl, Ethoxycarbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxy- carbonylmethyl, 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2- (Propoxycarbonyl)-ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxy-carbonyl)- propyl oder 4-(Methoxycarbonyl)butyl.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Cycloalkyl" einen cyclischen aliphatischen (alicyclischen) Rest mit 3 bis 16 Kohlenstoffatomen, der gesättigt oder partiell ungesättigt ist und unsubstituiert oder einfach oder mehrfach mit Halogen, Carboxy, Nitro, Alkanyl, Alkoxy, -NH 2 und/oder mit -N(Alkanyl) 2 substituiert ist, wobei die Mehrfachsubstitution mit dem gleichen oder mit verschiedenen

Substituenten erfolgen kann. Bevorzugt ist der Cycloalkylrest unsubstituiert und weist 5, 6 oder 7 Kohlenstoffatome auf. Insbesondere steht Cycloalkyl für einen Cyclohexylrest. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steht "Alkylen" für einen divalenten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen in der Kette, der gegebenenfalls auch einfach oder mehrfach mit Halogen, CN, Carboxy, Nitro, Alkanyl, Alkoxy, -NH 2 oder mit -N(Alkanyl) 2 substituiert sein kann, wobei die Mehrfachsubstitution mit dem gleichen oder mit verschiedenen Substituenten erfolgen kann. Bevorzugt steht "Alkylen" für einen geradkettigen, unsubstituierten oder mit Methyl einfach oder zweifach substituierten, gesättigten aliphatischen Rest mit 1 , 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere für -CH 2 CH 2 CH 2 - und -CH 2 C(CH 3 ) 2 CH 2 -.

Der Rest X in den Formeln (I), (II) und (IV) bedeutet vorzugsweise lod oder Brom, besonders bevorzugt lod. Die lodverbindungen der Formel (I) lassen sich vorteilhaft leicht derivatisieren. Für die Umsetzung von terminalen Alkinen mittels Sonogashira-Kupplung sind lodarylverbindungen

gegenüber Bromarylen im Allgemeinen von Vorteil. Durch den höheren Preis der lodverbindungen gegenüber Bromderivaten ist es wichtig, ein wirtschaftliches Herstellungsverfahren mit hohen Ausbeuten anzuwenden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diese Aufgabe erfüllt.

Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (I), die durch das vorliegende Verfahren erhältlich sind, sind ausgewählt aus folgenden bevorzugten Strukturen:

Besonders bevorzugt ist ein Verfahrensprodukt der Formel 1-1 .

Besonders bevorzugt sind Edukte der Formel (II) ausgewählt aus den folgenden Strukturen:

Die Aldehyde der Formel (III) sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Unterformeln:

worin„alkyl" einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 15 C- Atomen bedeutet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch näher aus, dass die Verbindung der Formel (IV) in Reaktionsschritt b) aus einem

Zwischenprodukt des Reaktionsschrittes a) entsprechend der Formel (IVa)

oder eines anderen Salzes des anionischen organischen Rests in Formel (IVa), hergestellt wird. Im Reaktionsschritt a) wird bevorzugt eine

Verbindung der Formel (IVa) als Zwischenprodukt erhalten, oder ein entsprechender organischer Rest mit einem anderen Kation, z. B. Li + , Na + . Das Kation, hier Kalium (+) , wird durch die eingesetzte Base bestimmt.

Ein bevorzugtes Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch

gekennzeichnet, dass das im Reaktionsschritt a) erhaltene

Zwischenprodukt mit einem Carbonsäurechlorid der Formel R-(CO)CI umgesetzt wird. Andere aktivierte Carbonsäurederivate (z.B. Anhydride) sind ebenfalls möglich. Die bevorzugten Carbonsäurederivate haben einen Rest R ausgewählt aus Cyclohexan und Alkyl mit 3 bis 15 C-Atomen.

Bevorzugte Reste sind Cyclohexan und Alkylreste mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei der Alkylrest vorzugweise ein sekundärer oder tertiärer Alkylrest ist, d.h das α-C-Atom ist ein sekundäres oder tertiäres C-Atom für die sterische Abschirmung. Besonders bevorzugt sind Cyclohexan, Reste mit 3-5 C-Atomen wie iso-Propyl, tert-Butyl, iso-Butyl, tert-Pentyl und sec- Pentyl. Die Umsetzung im Schritt b) wird bevorzugt zwischen -70 °C und 25 °C durchgeführt. Die Reaktionszeit sollte so gewählt werden, dass die Umsetzung ausreichend fortgeschritten ist, aber Nebenreaktionen noch nicht oder nur in geringem Maß eintreten. Die Rektionszeit beträgt typischerweise weniger als 120 min, bevorzugt weniger als 80 min.

Die doppelte Eliminierung (Schritt c) an den Verbindungen der Formel (IV) hin zu den Bistolanen der Formel (I) wird in Gegenwart einer Alkalimetall- Base durchgeführt. Alkali bedeutet in diesem Zusammenhang Li, Na, K, etc.. Die Base ist vorzugsweise nicht nucleophil. Starke Basen sind ebenso bevorzugt. Die Alkalimetall-Basen sind bevorzugt Basen von Alkoholen, N- H-Verbindungen (z.B. Amine, Silazane) und C-H-Verbindungen. Geeignete Basen sind KOtBu, LiHMDS, NaHMDS, KHMDS, LiTMP (Lithium-2,2,6,6- tetramethylpiperidin), NaOtBu, Na-Amylat (Natrium-tert-pentoxid), K-Amylat (Kalium-tert-pentoxid), LDA (Lithiumdiisopropylamid), ferner sec-Butyl- Lithium und andere metallorganischen Reagenzien.

Vorteilhaft setzt man Basen des HMDS (1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexamethyldisilazan) ein. In einem weiteren bevorzugten Fall wird die kostengünstigere Base KOtBu (Kalium-tert-butylat) eingesetzt. Durch die Beschaffenheit der Abgangsgruppe R-(CO)-O- erzeugt aus dem Carbonsäurederivat ist es gemäß dieser Erfindung möglich, auf die bevorzugte Base KOtBu zurückzugreifen. Diese Variante hat gegenüber Lithium-basierten Basen ein erhebliches Einsparpotential. Die bevorzugte Reaktionstemperatur beträgt dabei zwischen -30 °C und 5 °C.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise unter Verwendung eines Lösungsmittels durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Edukte vorzugsweise in homogener Phase gelöst oder als Suspension vorliegen und abreagieren. Die einzusetzenden Lösungsmittel umfassen polare sowie hydrophobe Lösungsmittel.

Das eingesetzte Sulfon der Formel (II) ist relativ schwerlöslich, besonders in kaltem Lösungsmittel. Es wird bevorzugt in Tetrahydrofuran (THF) suspendiert vorgelegt. Das Sulfon geht in einer bevorzugten

Ausführungsform langsam in Lösung über und wird sofort quantitativ deprotoniert, während die Temperatur des Reaktionsgemisches aus Sulfon und Base (z. B. KOtBu) kontinuierlich erhöht wird. Diese Durchführung verhindert die Entstehung von Stilbenderivaten. In der bevorzugten

Verfahrensvariante wird als Base eine Alkalimetallbase (bevorzugt lösliche, z.B. KOtBu) verwendet anstelle von NaH. Die Dosierung ist gegenüber festem NaH im technischen Maßstab wesentlich einfacher. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen der Formel (I) lassen sich hervorragend weiter derivatisieren, insbesondere durch die bekannten Übergangsmetall-katalysierten Kupplungen von Arylhalogeniden.

Katalysatoren zur Durchführung einer Sonogashira-, Heck- oder Suzuki- Kupplung an den Produkten der Formel (I) sind allgemein bekannt, wobei dieselben bevorzugt Palladiumverbindungen enthalten. Die bevorzugt einzusetzenden Katalysatoren können aus gängigen Palladium(ll)-Salzen wie etwa Palladiumchlorid, -bromid, -iodid, -acetat, -acetylacetonat, die wahlweise durch weitere Liganden wie z. B. Alkylnitrile stabilisiert sein können, bzw. aus Pd(0)-Spezies wie Palladium auf Aktivkohle oder Tris(dibenzylidenaceton)dipalladium und Phosphinliganden in situ erzeugt werden. Alternativ dazu können auch definierte Palladiumkomplexe eingesetzt werden, die aus den oben genannten Liganden in einem oder mehreren Verfahrensschritten zuvor erzeugt wurden. Besonders bevorzugt kann insbesondere Bis-(triphenylphosphin)-palladium-(ll)-chlorid

eingesetzt werden.

Für Sonogashira-Kupplungen wird zusätzlich als Cokatalysator eine substöchiometrische Menge Cul zugesetzt.

Vorzugsweise wird eine Katalysatormenge von 0,01 mol% bis 20 mol%, bezogen auf das aromatische oder heteroaromatische Edukt der Formel (II), eingesetzt.

Die einzusetzende Base bei der Sonogashira-Kupplung ist vorzugsweise eine Stickstoff-Base, z. B. Pyridin oder sekundäres Amin, die auch als Lösungsmittel dienen kann. Die einzusetzende Base bei der Suzuki- Kupplung ist vorzugsweise ausgewählt aus Basen wie Natriumhydroxid, Natriummethanolat, Natriumacetat, Kaliumfluorid, Kaliumphosphat oder Kaliumcarbonat (vgl. Zysman-Colman, E., Science of Synthesis (2010) 45, 175, Kapitel 45.4.2.1 .4 Method 4: Alkylation of Arenes via Suzuki Reaction of Alkylboranes and Related Alkylboron Reagents with Aryl Halides; DOI: 10.1055/sos-SD-045-00123).

Das erfindungsgemäße Verfahren und die anschließende Aufarbeitung des Reaktionsgemisches und/oder die weitere Umsetzung kann grundsätzlich als Batch-Reaktion oder in kontinuierlicher Reaktionsweise durchgeführt werden. Die kontinuierliche Reaktionsweise umfasst z. B. die Reaktion in einem kontinuierlichen Rührkesselreaktor, einer Rührkesselkaskade, einem Schlaufen- oder Querstromreaktor, einem Strömungsrohr oder in einem Mikroreaktor. Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische erfolgt wahlweise, je nach Bedarf, durch Filtration über feste Phasen,

Chromatographie, Separation zwischen unmischbaren Phasen (z. B. Extraktion), Adsorption an festen Trägern, Abdestillieren von

Lösungsmitteln und/oder azeotropen Gemischen, selektive Destillation, Sublimation, Kristallisation, Cokristallisation oder durch Nanofiltration an Membranen.

Weitere Kombinationen der Ausführungsformen und Varianten der

Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Weitere bevorzugte Verfahrensvarianten lassen sich den Beispielen entnehmen, deren Details - auch verallgemeinert nach allgemeiner

Fachkenntnis - repräsentativ für bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren und seiner Produkte sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne dadurch jedoch beschränkt zu werden.

Beispiele

Beispiel 1. Herstellung von 1 ,1 '-Diiodbistolan

Beispiel 1.1. 4-lodbenzylphenylsulphon

lodbenzylbromid (45,0 kg, 152 mol), Natriumbenzolsulfinat (26,2 kg, 160 mol) und Ethanol (270 kg) werden für 3 h unter Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlen auf 20 °C wird innerhalb von 15 min Wasser (270 kg) zudosiert und die Mischung für 1 h weiter gerührt. Das Produkt wird mittels Filtration isoliert und der Filterkuchen mit Wasser (180 kg) und Ethanol (120 kg) nachgewaschen. Das Produkt wird bei 80 °C im Vakuum getrocknet.

Ausbeute: 50,8 kg (142 mol, 93%). Reinheit: 99,9 area% (GC). Das

Produkt wird ohne weitere Aufreinigung im nächsten Reaktionsschritt eingesetzt.

Beispiel 1.2. 1 ,1 '-Diiodbistolan 4-lodbenzylphenylsulfon (18,0 kg, 50,3 mol) wird in Tetrahydrofuran

(140 kg) suspendiert und die Mischung unter Rühren auf -55 °C abgekühlt.

Eine Lösung von Kalium-tert-butylat (6,6 kg, 58,8 mol) in

Tetrahydrofuran (60 kg) wird zugegeben. Die Mischung wird auf -25 °C erwärmt und bei dieser Temperatur für weitere 90 min gerührt. Die Lösung wird auf -70 °C abgekühlt und eine Lösung von Terephthaldialdehyd (3,15kg, 23,5 mol) in Tetrahydrofuran (75 kg) wird zudosiert, so dass die Temperatur im Bereich von -65 °C ± 5K gehalten wird. Die Mischung wird für weitere 30 min nachgerührt. Cyclohexancarbonsäurechlorid (9,3 kg, 63,4 mol) wird innerhalb von 15 min zudosiert und die Dosierleitung mit 20 kg Tetrahydrofuran nachgespült. Die Mischung wird mit einer Rate von 3K/min auf 20 °C erwärmt und bei dieser Temperatur für 1 h weitergerührt. Die Mischung wird wiederum auf -20 °C abgekühlt und LiHMDS in THF (20%, 157 kg, 188 mol) so zudosiert, dass die Temperatur unterhalb von 0 °C bleibt. Die Mischung wird für weitere 40 min bei 0 °C gerührt und anschließend für 40 min am Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlen auf 20 °C wird Salzsäure (2 mol/L, 130 kg, 250 mol) langsam zudosiert und für weitere 30 min gerührt. Der Feststoff wird mittels Filtration isoliert und mit Wasser (180 kg) und Tetrahydrofuran (160 kg) gewaschen. Das Produkt wird bei 50 °C im Vakuum getrocknet. Ausbeute: 1 1 ,4 kg (21 ,5 mol, 91 %). Reinheit: 99,6 % (HPLC).

Beispiel 2. Verwendung des Bistolans zur Synthese von Verbindungen mit besonderen optischen Eigenschaften

Beispiel 2.1. Sonogashira-Kupplung der Bistolane

1 ,1 '-Diiodbistolan, Kupferiodid und Bis(triphenylphosphin)- palladiumdichlorid werden in einer Mischung aus THF und Diisopropylam suspendiert und das Gemisch auf 60 °C erhitzt. Anschließend wird eine Lösung des Alkins in Tetrahydrofuran langsam zudosiert. Das

Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und über Nacht nachgerührt. Nach Aufarbeitung, Kristallisation, Filtration des Feststoffes und Trocknung erhält man das Produkt in 80% Ausbeute.

Beispiel 2.2. Herstellung einer polymerisierbaren Verbindungen für optische Filme

Diiodobistolan (Beispiel 1 .2) wird bei 20 °C in Toluol suspendiert. Die entsprechende Cyclohexylcarbonsäure-Acrylat-Verbindung, DMAP und Stabilisator werden zugegeben. Eine Lösung von DCC in Toluol wird zudosiert und das Gemisch für weitere 5 h bei 20 °C gerührt. Der entstehende N.N'-Dicyclohexylharnstoff wird abfiltriert und das Filtrat weiter aufgearbeitet. Nach Kristallisation, Filtration des Feststoffes und Trocknung erhält man das Produkt in 75 % Ausbeute.

Die Beispielverbindung und die Verbindungen der Formel (VI) allgemein besitzen eine negative optische Dispersion und verleihen optischen Filmen besondere Retardationseigenschaften (vgl. WO 2016/020035 A1 ).