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| WO1991008184A2 | 1991-06-13 |
CHEMISTRY LETTERS 1989, TOKYO JP Seiten 1404 - 1408 A. SUZUKI ET AL. 'Cross-Coupling Reaction of Alkyl- or Arylboronic Acid Esters with Organic Halides Induced by Thallium(I) Salts and Palladium-Catalysts' in der Anmeldung erwähnt
SYNLETT Bd. 221, 1990, STUTTGART DE Seiten 221 - 223 A. SUZUKI ET AL. 'Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reaction of Aryl or Vinyl Triflates with Organoboron Compounds'
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 115, no. 15, 14. Oktober 1991, Columbus, Ohio, US; abstract no. 158650q, N. A. BUMAGIN ET AL. 'Palladium-catalyzed cross-coupling of arylboric acids and sodium tetraphenylborate with arylhalides in aqueous solutions' Seite 889 ;
| 1. | Verfahren zur Kreuzkopplung von Boronsäuren mit Halogen¬ verbindungen unter Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel IworinR1 und R2 jeweils unabhängig voneinander einen unsub- stituierten oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl-, Alkoxy- oder Alkylenrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch0-, -S-, "O""\' "*<$>"\' ~C0~\' -co-°-\' -o-co- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, R2 auch -H, -CN, -NH2, -NCS, -Cl, -F,CF3, -OCF3, -OCF2H, -OC2F5, COOH, -OH oderOCH2Ph sein kann,A1 und A jeweils unabhängig voneinander einen •>- SAT BLAT (a) trans-1, 4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -0- und/oder -S- ersetzt sein können,(b) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,(c) Rest aus der Gruppe 1, -Cyclohexenylen, 1,4- Bicyclo(2,2,2)-octoylen, Piperidin-1, 4-diyl, Naphthalin-2, 6-diyl, Decahydronaphthalin-2, 6- diyl, l,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2, 6-diyl und0O-.wobei die Reste (a) und (b) mit einem Substituen- ten, der die Bedeutung von R1 und R2 besitzt, substituiert sein können,x3 und γ.a unabhängig voneinander Ri oder R2 bedeuten.Z1 und Z jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-,CH20-, -0CH2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung undm und n 0, 1 oder 2 bedeuten, indem man eine Boronsäure der allgemeinen Formel IIR1-I- -Zi] (OH) 2, IIeine sich davon ableitende Borinsäure oder ein Boronsäureanhydrid,ERSATZBLATT worin Xi, x2, x3, x4 unabhängig voneinander R1 oder R2 bedeuten und R1, R2, A1, Z1, und n die oben angegebene Bedeutung besitzen und eine Chlor-, Brom- oder Jodverbindung der allgemeinen Formel IIIworinY Cl, Br oder J bedeutet und A2, Z , R2, χx, χ2, χ3, x4 und m die oben angegebene Bedeutung besitzen, in einem Lösungsmittel-Wasser-Gemisch in Gegen¬ wart eines Übergangsmetallkatalysators und eines Promotors umsetzt. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Promotor eine Verbindung eingesetzt wird, deren zentrales Atom oder Moleküleinheit in der Lage ist, sowohl zur Boronsäure als auch zum Palladium Bindungen über Sauerstoff herzustellen. |
| 3. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Promotor eine Sauerstoffhaltige Verbindung von Bor, Silicium, Schwefel, Phosphor, Kohlen¬ stoff oder Erdalkalimetallen eingesetzt wird. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Na2B407, Mg(OH)2, Ca(OH) , Na2S04 oder Na3Si03 eingesetzt werden.ERSATZBLATT. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kreuzkopplung von Boronsäuren mit Halogenverbindungen unter Verwendung eines metallischen Palladiumkatalysators zur Herstellung von Ver¬ bindungen der allgemeinen Formel I
Ri-
worin
R 1 und R 2 jeweils unabhängig voneinander einen unsubstitu- ierten oder einen mindestens einfach durch Halo¬ gen substituierten Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenyl- rest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH 2 -Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -0-, -S-, —^^-~ r —^^- -CO-, -CO-O, -O-CO- oder -O-CO-0 so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, R 2 auch -H, -CN, -NCS, -Cl, -F, -CF 3 , -OCF 3 , -OCF 2 H oder -OC 2 F 5 , -NH 2/ -COOH, -OH oder -OCH 2 Ph sein kann,
ERSATZBLATT
Ai, A und
A 3 jeweils unabhängig voneinander einen
(a) trans-l,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH -Gruppen durch -0- und/oder -S- ersetzt sein können,
(b) 1, 4-Phenylenrest, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N ersetzt sein können,
(c) Rest aus der Gruppe 1, 4-Cyclohexenylen, 1,4-Bicy- clo (2,2,2) -octylen, Piperidin-1, 4-diyl, Naphtha- lin-2, 6-diyl, Decahydronaphthalin-2, 6-diyl und 1,2,3, 4-Tetrahydronaphthalin-2, 6-diyl und
wobei die Reste (a) und (b) mit einem Substituenten, der die Bedeutung von R x und R 2 besitzt, substituiert sein können,
χ ι, " 21 x 3 und x 4 unabhängig voneinander R 1 oder R bedeuten.
Z 1 und Z 2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-,
-CH 2 0-, -OCH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH=CH-, -G≡C- oder eine
Einfachbindung und
m und n 0, 1 oder 2 bedeuten.
E RS Ä T2BLATT
Die Kreuzkopplung von Arylboronsäuren mit Arylhalogeniden unter Verwendung eines Übergangsmetallkatalysators für die Synthese flüssigkristalliner Verbindungen der allgemeinen Formel I ist aus DE 3930663, W091/08184 und den Artikeln von E. Poetsch in Kontakte (Darmstadt) 1988, Heft 2, Seiten 15 ff und von G.W. Gray u.a. in Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1991, Band 206, Seiten 187 ff und in J. Chem. Soc. Perkin Trans. II, 1989, Seiten 2041 ff bekannt.
In Chemistry Lett. 1989, Seiten 1405 ff wird ferner berich¬ tet, daß der Zusatz von Thallium(I)-Salzen die Ausbeuten bei der Kreuzkopplungsreaktion von Alkyl- oder Arylboronsäure- estern und organischen Haliden verbessern kann.
In W091/08184 werden auf Seite 12 zwei Synthesewege für die Herstellung der flüssigkristallinen Verbindungen der allge- meien Formel I mit Hilfe der Kreuzkopplung angegeben:
Sytheseweg 1
F Br- [ Z2-A3 ] m - (A3 ) m -R2
R i - [A i -Z i ] n -(ÖV-B (OH) 2 > I
F Na 2 C0 3 /Pd°-Kat .
ERSATZBLAT "
Nach Syntheseweg 1 wird in einer ersten Stufe ein Difluorben- zol mit Butyllithium oder Lithiumdiisopropylamid in Gegenwart von Trimethylborat umgesetzt und in einer zweiten Stufe die erhaltene Boronsäure mit einem Difluorbrombenzol in Gegenwart von Tetrakis (triphenylphosphin)palladium -(o) und einer wäßrigen Natriumcarbonatlösung im Gemisch mit Toluol zu einer Verbindung gemäß der allgemeinen Formel I umgesetzt.
Sytheseweg 2
Nach Syntheseweg 2 wird ein Difluorbenzol mit Butyllithium bei -78 °C lithiiert und anschließend bei derselben Temperatur jodiert. Das erhaltene Difluorjodbenzol wird anschließend mit einer Boronsäure in Gegenwart von Tetrakis (triphenyl- phosphin)palladium -(0) und einer wäßrigen Natriumcarbonat¬ lösung im Gemisch mit Toluol umgesetzt.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß nach Syntheseweg 1 keine Kreuzkopplung erzielt werden kann. Entweder es tritt keine Reaktion ein oder es wird durch baseninduzierte Hydro¬ lyse das Difluorbenzol zurückgebildet.
ERSATZBLATT
Selbst die Anwesenheit einer so schwachen Base wie Pyridin führt zur Hydrolyse der Boronsäure. Deshalb mußte für die Herstellung von Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel I der aufwendige Syntheseweg 2 beschritten werden, bei dem in zwei Reaktionsstufen bei -78 °C gearbeitet werden muß. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nach dem jetzigen Stand der Technik nicht zur großtechnischen Produktion. Es kann nur im Labormaßstab risikolos durchgeführt werden.
O-Fluorphenyllithium- bzw. -magnesiumverbindungen besitzen eine geringe Stabilität. Irisbesondere 2, 3-Difluorphenyl- lithium-Derivate spalten oberhalb -50 °C Lithiumfluorid ab, wobei l-Fluor-2, 3-dehydrobenzolderivate entstehen, welche unkontrolliert zu unbekannten Folgeprodukten weiterreagieren.
Bei -50 °C ist die Geschwindigkeit der Zersetzungsreaktion der 2, 3-Difluorphenyllithium-Derivate noch gering, sie verläuft jedoch explosionsartig bei -25 °C (kritische Temperatur -22,5 °C) , wobei sich die 2, 3-Difluorphenyllithium-Derivate schlagartig zersetzen. Für größere Ansätze in Produktionsbe¬ trieben kommt dieses Verfahren nicht in Frage, da beim Aus¬ fall des Kühlmittels sich das Reaktionsgemisch explosionsar¬ tig zersetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kreuzkopplung von Boronsäuren oder Borinsäuren mit olefinischen oder aroma¬ tischen Halogenverbindungen bereitzustellen, das die Nach¬ teile des bisher angewendeten Verfahrens nicht aufweist und risikolos und kostengünstig im großtechnischen Maßstab durchzuführen ist.
ERSATZBLATT
Diese Aufgabe wurde gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I
worin
R 1 und R 2 jeweils unabhängig voneinander einen unsubstitu- ierten oder einen mindestens einfach durch Halo¬ gen substituierten Alkyl-, Alkoxy- oder Alkylen- rest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH 2 -Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -0-, -S-, - <ζ>-, -&>~r -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, R 2 auch -H, -CN, -NCS, -NH 2 , -Cl, -F, -CF 3 , -OCF 3 , -OCF 2 H oder
-OC 2 F 5 , -COOH, -OH oder -OCH 2 Ph sein kann,
Ai, A 2 und A 3 jeweils unabhängig voneinander einen
(a) trans-l,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH 2 -Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
(b) 1,4-Phenylnrest, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N ersetzt sein können,
ERSATZBLATT
(c) Rest aus der Gruppe 1, 4-Cyclohexenylen, 1 , 4- Bicyclo (2, 2, 2) -octoylen, Piperidin-1 , 4-diyl, Naphthalin-2, 6-diyl, Decahydronaphthalin-2, 6-diyl 1, 2, 3, 4-Tetrahydronaphthalin-2, 6-diyl und
-OO-. wobei die Reste (a) und (b) mit einem Substituen- ten, der die Bedeutung von Ri und R 2 besitzt, substituiert sein können,
Z 1 und Z 2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-,
-CH 2 0-, -OCH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung und
m und n 0, 1 oder 2 bedeuten, indem man eine Boronsäure der allgemeinen Formel II
eine sich davon ableitende Borinsäure oder ein Boronsäureanhydrid,
worin x α , x 2 , x 3 , x 4 , R 1 , R 2 , A 1 , Z 1 und n die oben angegebene Bedeutung besitzen und eine Chlor-, Brom- oder Jodverbindung der allgemeinen Formel III
ERSÄTZE AT
worin
Y Cl, Br oder J bedeutet und A 2 , Z 2 , R 2 , x l f x 2 , x 3 , X 4 und m die oben angegebene Bedeutung besitzen, in einem Lösungs- mittel-Wasser-Gemisch in Gegenwart eines Übergangsmetall¬ katalysators und einem wasserlöslichen Promotor umsetzt.
Es wurde gefunden, daß bestimmte Promotors die Pd-kataly- sierte Kreuzkopplung von Boronsäuren oder Borinsäuren mit olefinischen, allytischen oder aromatischen Halogenverbindun¬ gen stark beschleunigen.
Geeignet als Promotor sind alle Verbindungen, die die formale Bildung eines gemischten Boronsäure- oder Borinsäureanhydrids der allgemeinen Formel
2
fördern.
Y ist dabei ein zentrales Atom oder eine Moleküleinheit, die sowohl zur Boronsäure als auch zum Palladium Bindungen über Sauerstoff herzustellen vermag.
ERS TZBLATT
Das zentrale Atom kann sein
Bor, beispielsweise als H 3 B0 3 oder Polyborsäure, - Silicium, beispielsweise als Na 2 Si0 3 ,
Schwefel, beispielsweise als Na 2 S0 4 , Na 2 S0 3 , Na 2 S 2 0 3 , Phosphor, beispielsweise als E 3 l?0__ und H 3 P0 3 und deren
Salze
Kohlenstoff, beispielsweise als Mono- oder Dicarbonsäure, ein Erdalkalimetall, Titan oder Aluminium, beispielweise als Hydroxid oder Ester.
Bevorzugte Zusatzstoffe sind Magnesiumhydroxid, Calciumhydro- xid, Natriumsulfat, Natriumsilikat und Borate.
Es können wasserlösliche Borate, wie zum Beispiel Borax und Borverbindungen, die in Wasser Borate bilden, wie zum Bei¬ spiel NaBH 4 , verwendet werden. Es ist zweckmäßig, einen
Borat-Salzsäure Puffer, zum Beispiel "Pufferlösung pH 8", hergestellt durch E. MERCK, Darmstadt, einzusetzen. Die Pufferlösung kann zum Beispiel im Reaktionsgefäß vorgelegt und während der Umsetzung unter Einhaltung des oben genannten pH-Wertes zudosiert werden.
Die Kreuzkopplung wird bei einem pH-Wert von 5 bis 14, vor¬ zugsweise im Bereich von 5,5 bis 9 durchgeführt.
Als Katalysatoren können Übergangsmetallkatalysatoren, bei¬ spielsweise Tetrakis (triphenylphosphin)palladium(II) chlorid, 1, l\'-Bis (diphenylphosphino)-ferrocen-palladium(II) chlorid oder Bis (tricyclohexylphosphin)-palladium(II)chlorid, die beiden letzteren gegebenenfalls mit NaBH 4 vorreduziert, verwendet werden.
twSA ϊ £5 ÄTT
Die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von 20 °C bis 150 °C. Vorzugsweise wird sie auf einen Bereich von 60 °C bis 100 °C eingestellt.
Geeignete Lösemittel sind Kohlenwasserstoffe, wie zum Bei¬ spiel Toluol und ätherische Lösemittel, beispielsweise Tetrahydrofuran. Ungeeignet als Lösemittel für die Reaktion sind halogenierte Kohlenwasserstoffe und acide Lösemittel. Bevorzugt wird in einem Lösungsmittel-Wasser-Gemisch gearbei- tet. Besonders bevorzugt ist das Gemisch Tetrahydrofuran-Was- ser.
Als Boronsäuren sind die Boronsäuren gemäß der allgemeinen Formel II einsetzbar, wobei der Vorzug des Verfahrens bei orthosubstituierten Boronsäuren besonders deutlich wird, da diese unter den üblichen Kopplungsbedingungen sehr leicht protondeboroniert werden.
Außer aromatischen Boronsäuren sind auch Vinylboronsäuren der allgemeinen Formel
V OH
x ° H
worin X und Y H, CH 3 oder F sein können und RI, AI, ZI und n die oben angegebene Bedeutung besitzen und Alkylboronsäuren der allgemeinen Formel
ERSATZBLATT
verwendbar. Auch die entsprechenden Borinsäuren, Organyl 2 - B-OH, und die entsprechenden Boronsäureanhydride können eingesetzt werden.
Als Halogenverbindungen sind die Halogenverbindungen gemäß der allgemeinen Formel III einsetzbar. Dabei reagieren die mit elektronenziehenden Substituenten, beispielsweise -N0 2 , -CN oder -COOR, versehenen Halogenbenzole schneller als die mit elektronengebenden Gruppen, wie beispielsweise -OCH 3 oder
-NH 2 , substituierten Halogenbenzole.
Bei Verwendung von Chlorbenzolen ist zur Erzielung einer akzeptablen Reaktionsgeschwindigkeit eine Erhöhung der Nuc- leophili des Katalysators erforderlich. In diesem Falle werden aliphatische Phosphine als Liganden eingesetzt, wie zum Beispiel Tricyclohexylphosphine.
Generell können als Liganden Phosphor-, Arsen- und Antimon¬ verbindungen eingesetzt werden. Sie können einzähnig oder zweizähnig sein. Geeignete einzähnige Phosphorverbindungen sind
5S 2 -3Ε-1!
(CH 3 ) 3 P, (C 2 H 5 ) 3 P, (CH 2 =CHCH 2 ) 3 P, (C 3 H 7 ) 3 P, (C 4 H 9 ) 3 P, (C 5 H n )3P, (C 6 H 13 ) 3 P, (C 7 H 15 ) 3 P, (C 8 H 17 ) 3 P, (C 6 H U ) 3 P, (C 6 H 5 )3P, (CH3C6H4)3P, (C1C 6 H 4 ) 3 P, (CH 3 OC 6 H 4 ) 3 P, (C 6 H 5 CH 2 ) 3 P, (C 4 H 9 ) 2 (C 6 H 5 )P, (C 4 H 9 ) (C 6 H 5 ) 2 P, (CH 3 OC 6 H 4 ) (C 6 H 5 ) 2 P, (CH 3 0) 3 P, (C 2 H 5 0) 3 P, (C 3 H 7 0) 3 P, (C 4 H 9 0) 3 P, (C 5 H n O) 3 P, (C 8 H 17 0) 3 P, (C 6 H 5 CH 2 0) 3 P, (C 6 H 5 0) 3 P, (CH 3 C 6 H 4 0) 3 P, (C1C 6 H 4 0) 3 P, (CH 3 0C 6 H 4 0) 3 P, (CH 3 0) (C 6 H 5 ) 2 P, (α,H 9 0) 2 (C 6 H 5 )P, (CH 3 C 6 H 4 0) (C 6 H 5 ) 2 P und (C 4 H 9 0) (C 6 H 5 ) 2 P .
Geeignete einzähnige Arsenverbindungen sind
(CH 3 ) 3 AS, (C 2 H 5 ) 3 As, (CH 2 =CHCH 2 ) 3 As, (C 3 H 7 ) 3 As, (C 3 H 7 ) 3 As, (C 6 H 13 ) 3 As, (C 8 H 17 ) 3 AS, (C 6 H-,CH 2 ) 3 AS, (C 6 H 5 ) 3 As, (CH 3 C 6 H 4 ) 3 As, (CH 3 0C 6 H 4 ) 3 As und (ClC 6 H 4 ) 3 As.
Geeignete einzähnige Antimonverbindungen sind
(CH 3 ) 3 Sb, (C 2 H 5 ) 3 Sb, (CH 2 =CHCH 2 ) 3 Sb, (C 3 H 7 ) 3 Sb, (C 4 H 9 ) 3 Sb, (C 6 H 13 ) 3 Sb, (C 8 H 17 ) 3 Sb, (C 6 H 5 CH 2 ) 3 Sb, (C 6 H 5 ) 3 Sb, (CH 3 C 6 H 4 ) 3 Sb, (CH 3 OC 6 H 4 ) 3 Sb und (ClC 6 H 4 ) 3 Sb.
Geeignete zweizähnige Liganden sind
(C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 P(C 6 H 5 ) 2 , (C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 CH 2 P (C 6 H 5 ) 2
(C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 P(C 6 H 5 ) 2 ,
(C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 P(C 6 H5) 2 , (C 6 H 5 ) 2ASCH2CH2CH2CH2AS (C 6 H 5 ) 2 und
(C 6 H 5 ) 2 SbCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Sb (C 6 H 5 ) 2 .
ERSATZBLATT
Von den oben genannten Liganden sind Phosphorverbindungen bevorzugt, wobei besonders bevorzugt
(C 6 H 5 ) 3 P, (C 5 H 5 )2PCH2CH2P(C 6 H 5 )2, (C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 CH 2 P (C 6 H 5 ) 2 , (C 6 H 5 ) 2 PCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 P(C 6 H 5 ) und die entsprechenden Cyclohexyl- verbindungen sind.
Als Liganden sind weiterhin Verbindungen der allgemeinen Formeln
geeignet, worin
Ri jeweils unabhängig voneinander geradkettiges oder verzweigtes Ci- ß -Alkyl, Cχ- 6 -Alkoxy, C 4 _ 8 -Cycloalkyl oder C-)_ 8 -Cycloalkoxy, vorzugsweise verzweigtes C 3 _ 6 -
Alkyl, C 3 . 6 -Alkoxy oder Cyclohexyl, und
R 2 geradkettiges oder verzweigtes Cχ- 6 -Alkyl, C ! _ 6 -Alkoxy,
C 4 _ 8 -Cycloalkyl oder C-j_ 8 -Cycloalkoxy oder einen Rest der rechten Formel und
R 3 divalentes C 1 . 2 o~Alkylen bedeutet .
ERSATZBLATT
Diese Liganden sind in der Deutschen Patentanmeldung P 42 39 912 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß alle Sytheseschritte in einem Temperaturbereich, der technisch ohne Schwierigkeiten zu beherrschen ist, durchgeführt werden können.
Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Synthesese- quenz besteht somit darin, daß die technisch aufwendigen
Lithiierungen von Fluoraromaten bei -78 °C mit anschließender Jodierung bei derselben Temperatur nach dem bisherigen Ver¬ fahren eingespart werden können. Weiterhin ist der Umfang der einsetzbaren Verbindungen höher, da auch sterisch behinderte Boronsäureverbindungen, wie zum Beispiel die sogenannten
"Gabelfluorboronsäuren" (2, 6-Difluorarylboronsäuren) umge¬ setzt werden können. Im Vergleich zum bisherigen Verfahren tritt keine C0 2 -Entwicklung auf, wodurch die großtechnische Durchführbarkeit des Verfahrens, vor allem im Hinblick auf die Sicherheit, weiter verbessert wird. Durch die erfindungs¬ gemäße Synthesesequenz wird eine Zeiteinsparung von bis zu 90 % erreicht. Während beim klassischen Verfahren zwei Tage für die Synthese benötigt werden, ist die Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in 3 bis 4 Stunden abgeschlossen. Von Vorteil ist auch, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren Ausbeuten bis zu 90 % erreicht werden und die nicht umgesetzte Boronsäure durch einfache Kristallisation aus dem Reaktionsgemisch zurückgewonnen werden kann. Die Konkurrenz¬ reaktion der Protondeboronierung wird weitgehend unterdrückt.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.
ERSATZBLATT
Beispiel 1
Herstellung von 4-[trans-4\'-n-pentylcyclohexyl]-2, 6,3\' ,4\'- tetrafluordiphenyl
Unter Rühren und Stickstoffatmosphäre wurden 31 g 4-[trans-
4\'-n-pentylcyclohexyl]-2, 6-difluorbenzolboronsäure in 300 ml
Tetrahydrofuran gelöst, 22 g l-Brom-3, 4-difluorbenzol und
40 ml pH 8-Puffer (hergestellt durch E. MERCK, Darmstadt) zugegeben und das Gemisch auf 50 °C erhitzt. Das pH-Meter zeigte einen pH-Wert von 9.
Anschließend wurden 1 g Tetrakis-(triphenylphosphin)palla- dium-(0)-Katalysator zugegeben, auf 65 °C erhitzt und 3,5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten, wobei innerhalb dieser Zeit der pH-Wert zwischen 6,4 und 7,4 durch portions¬ weise Zugabe von insgesamt 400 ml 4%iger Boraxlösung konstant gehalten wurde.
Der Ansatz wurde in ein Gemisch aus 300 ml Wasser und 10 ml konzentrierter Salzsäure eingerührt. Die obere organische Phase wurde abgetrennt und die wäßrige Phase mit 100 ml Toluol extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen wurden zweimal mit Wasser gewaschen und die organische Phase im Vakuum zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wurde mit 140 ml n-Hexan aufge¬ schlämmt, der unlösliche Anteil abgesaugt und gut mit n-Hexan nachgewaschen. Der erhaltene Filterkuchen bestand aus nicht- umgesetzter Boronsäure.
ERSATZBLATT
Das Filtrat wurde über Kieselgel abgesaugt und das Kieselgel mit n-Hexan nachgewaschen. Das Filtrat wurde anschließend zur Trockne eingedampft. Es wurden 34 g 4-[trans-4\'-n-pentyl- cyclohexyl]-2, 6,3\' ,4\'-tetrafluordiphenyl als gelbbraune Kristalle erhalten.
Beispiel 2
2,4 g NaOH (0,06 mol) wurden in 75 ml Wasser im Reaktions¬ gefäß vorgelegt und 1,75 g Mg(OH) 2 (0,03 mol) als Promotor zugegeben. Anschließend wurden 75 ml Toluol und 7,4 g 4-(4- Propylcyclohexyl)-phenylboronsäure (0,03 mol) zugefügt. Nach einer Rührzeit von 5 min. wurden dem Gemisch 4,2 g (0,03 mol) 4-Chlorbenzonitril und 0,18 g PdCl 2 (2 mol %) und 0,34 g
Tricylohexylphosphin (4 mol %) als Katalysator zugegeben. Das Gemisch wurde auf Siedetemperatur erhitzt, 2 Stunden am Rückfluß gekocht, auf Raumtemperatur abgekühlt, über ein Filter abgesaugt, das Filter mit Toluol und Wasser gewaschen und die organische Phase abgetrennt. Nachdem die wäßrige Phase nochmals mit Toluol extrahiert worden war, wurden die organischen Phasen vereinigt, zweimal mit Wasser gewaschen, getrocknet, filtriert und das Toluol abdestilliert. Es wurden 10,1 g Rohprodukt mit einem Gehalt von 95,4 % 4-(4-Propylcyc- lohexyl)-biphenyl-4\'-carbonitril erhalten. Die Ausbeute betrug mehr als 95 %.
ERSATZ.BLATT
Beispiel 3
4,8 g NaOH (0,12 mol) wurden in 75 ml Wasser im Reaktions¬ gefäß vorgelegt und 5,7 g Na 2 B 4 0 • H 2 0 (0,015 mol) als Promo¬ tor zugegeben. Anschließend wurden 75 ml Toluol und 7,4 g 4-(4-Propylcyclohexyl)-phenylboronsäure (0,03 mol) zugefügt.
Nach einer Rührzeit von 5 min wurden dem Gemisch 4,2 g 4-Chlorbenzonitril (0,03 mol) und 0,18 g PdCl 2 (2 mol %) und 0,34 g Tricyclohexylphosphin (4 mol %) als Katalysator zuge¬ geben. Das Gemisch wurde wie in Beipiel 2 weiterbehandelt. Es wurden 9, 6 g Rohprodukt mit einem Gehalt von 97,5 % 4-(4- Propylcyclohexyl)-biphenyl-4\'carbonitril erhalten. Die Aus¬ beute betrug mehr als 95 %.
Beispiel 4
4,8 g NaOH (0,12 mol) wurden in 75 ml Wasser im Reaktions¬ gefäß vorgelegt und 4,3 g Na 2 S0 4 (0,03 mol) als Zusatzstoff zugegeben. Anschließend wurden 75 ml Toluol und 7,4 g 4-(4- PropylcyclohexyD-phenylboronsäure (0,03 mol) zugefügt. Nach einer Rührzeit von 5 min wurden dem Gemisch 4,2 g 4-Chlorben- zonitril (0,03 mol) und 0,18 g PdCl 2 (2 mol %) und 0,34 g Tricyclohexylphophin (4 mol %) als Katalysator zugegeben. Das Gemisch wurde wie in Beispiel 2 weiterbehandelt.
Es wurden 9,6 g Rohprodukt mit einem Gehalt von 93,9 % 4-(4- Propylcyclohexyl)-biphenyl-4\'-carbonitril erhalten. Die Ausbeute betrug 95 %.
ERSATZBLATT
Beispiel 5
16 g NaOH (0,4 mol) wurden in 100 ml Wasser gelöst, 11,7 g Mg(OH) 2 , ein rohes Boronsäuregemisch, das durch Transborierung von C 2 H 5 - ÖVMgCl mit B-(OCH 3 ) 3 und saurer Hydrolyse erhalten worden war und der Katalysator (1,2 g PdCl 2 und 2,3 g Tricyc- lohexylphosphin) zugegeben. Das Gemisch wurde auf Siedetempe¬ ratur erhitzt, 3 Stunden am Rückfluß gekocht und wie in Beispiel 2 weiterbehandelt.
Es wurden 39,2 g Rohprodukt mit einem Gehalt von 69,3 % 4-(4-Äthylphenyl)-4\'-benzonitril erhalten. Die Ausbeute betrug 65,5 %.
Die relativ niedrige Ausbeute ist dadurch erklärbar, daß ein rohes Boronsäuregemisch eingesetzt wurde.
Vergleichsbeispiel
Gemäß Beispiel 2 wurden 4-(4-Propylcyclohexyl)-phenyl- boronsäure und 4-Chlorbenzonitril zu 4-(4-Propylcyclohexyl)- biphenyl-4\'-carbonitril (als B in Tabelle 1 bezeichnet) umgesetzt.
Bei den Versuchen 1 bis 7 wurden nacheinander folgende Promo¬ tors zugesetzt: Mg(OH) 2 , Na 2 B 4 0 7 • 2 H0, Na 2 S0 4 , Na 2 Si0 3 , Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 und Na 2 Si0 3 . Bei Versuch 8 wurde ohne Promo¬ tor gearbeitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
BLAΠ
Aus der Gegenüberstellung wird ersichtlich, daß ohne Promotor (Versuch 8) eine Ausbeute von 70 % erreicht wird. Bei Verwen¬ dung eines Promotors steigt die Ausbeute auf mehr als 95 % an, was im Vergleich zu Versuch 8, bei dem kein Promotor verwendet worden war, eine Ausbeutesteigerung um 25 % bedeu¬ tet.
ERSATZBLATT
tn o O UI
Tabelle l
Versuch Promotor % B % A % C % D