Halogenmethylaromaten und insbesondere 2-Halogenmethylaromaten mit einem Substituenten in 1-Stellung sind geeignete Zwischenprodukte für die Synthese von speziellen Pflanzenschutzmitteln. Der Herstellung solcher Halogenmethylaromaten kommt daher besonders in jüngster Zeit erhöhte Bedeutung zu.

Die Seitenkettenhalogenierung von Alkylderivaten bestimmter aromatischer Kohlen- wasserstoffe ist bekannt. Sie wird fast ausschließlich entweder in einem inerten Chlorkohlenwasserstoff, wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff oder Chlorbenzol, oder aber in Substanz vorgenommen. Als Halogenierungsagenzien dienen die freien Halogene oder Reagentien, die als Halogenüberträger wirken, wie z. B. Sulfurylchlorid, N- Halogenimide oder Hypohalogenide. Die Radikalerzeugung kann durch Erhöhung der Temperatur, fotokatalytisch oder mittels eines Radikalstarters wie z. B. Azobis- isobutyronitril (AIBN) oder Dibenzoylperoxid (DBP) erfolgen.

Bei der Umsetzung von Toluol mit Chlor unter dem Einfluß von kurzwelligem Licht wird in der Regel ein Gemisch der mono-, di-und trichlorierten Substanzen Benzyl- chlorid, Benzalchlorid und Benzotrichlorid erhalten. Bei Substraten mit mehreren Alkylseitenketten erfolgt die Reaktion in der Regel statistisch an den verschiedenen Seitenketten, und man erhält ein nur schwer oder gar nicht auftrennbares Isomeren- gemisch. Bei entsprechend hohen Halogenierungsgraden wird das Substitutions- muster durch sterische Behinderung zusätzlich beeinflußt. Sind die Alkylseitenketten in a-Position substituiert, so wird die Produktverteilung durch diesen oc-ständigen Substituenten ebenfalls beeinflußt. Beispielsweise wird gemäß EP-A-0 518 412 p- Methylphenylacetonitril durch elementares Chlor als Chlorierungsreagenz in a, a- Dichlorphenylessigsäureethylester als Lösungsmittel in Gegenwart von HCI als star-

ker Säure bei ca. 40°C mit einer Ausbeute von maximal 84.5 % in a, a-Dichlor- (p- methylphenyl) acetonitril überführt (Formel A). a-Chlor- (p-methylphenyl) acetonitril und p-Chloromethylphenyl-acetonitril werden nur in untergeordnetem Maß gebildet. CN ce CI CI CN dcl2/h v/ArXAci ci a, a-Dichlorphenyl- / essigsäureethylester In J. Org. Chem. 31 (1966), 3758 ist ferner die Bromierung von o-Methylphenyl- essigsäure bei Siedetemperatur mit N-Bromsuccinimid (NBS) zu o-Bromomethyl- phenylessigsäure gemäß Formel B beschrieben. Die Ausbeute liegt jedoch nur bei 31 %. Die Reaktion muß zudem in Tetrachlorkohlenstoff durchgeführt werden und ist daher aufgrund des Verwendungsverbotes für Tetrachlorkohlenstoff im technischen Maßstab nicht mehr möglich. Die Umsetzung von p-Methylphenylessig- säure mit Brom in Tetrachlorkohlenstoff unter dem Einfluß einer 750 W Wolfram- Lampe liefert p-Bromomethylphenylessigsäure ebenfalls nur in einer sehr geringen Ausbeute von 23 % (Formel C).

Aus J. Heterocycl. Chem. 16 (1979) 1443 und WO 97/14688 ist es ferner bekannt. daß die Seitenkettenbromierung von o-Methylphenylacetonitril zu o-Bromomethyl- phenylacetonitril in Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel mit NBS als Halogenie- rungsreagenz und DBP als Radikalstarter ebenfalls nur mit einer Ausbeute von ca.

43 % verläuft (Formel D). Wird dagegen zur Bromierung von o-Methylphenylessig- säure mit NBS in Tetrachlorkohlenstoff AIBN als Radikalstarter verwendet, so kommt es nicht zur Bromierung der Methylgruppe. sondern der Methylen-Gruppe (J.

Med. Chem. 36 (1993), 3738). Anscheinend beeinflußt der Radikalstarter die Selektivität der Reaktion in nicht vorhersehbarer Weise (Formel E).

In neueren Veröffentlichungen sind Wege zur selektiven Seitenkettenbromierung, und zwar insbesondere unter Erhalt der gewünschten Substitution in 2-Stellung, in Gegenwart von Radikalstartern beschrieben. Aus DE 195 47 249 A1 ist die Bromie- rung von zu 2,2'-Bis (bromomethyl)-1,1-binaphthyl in einem Chlorbenzol/Wasser Gemisch unter Verwendung von NBS bei gleichzeiti- ger Bestrahlung mit einer 300 W Tageslichtlampe bekannt (Formel F).

/\/\ NBS/h. v I/Br l-F < Chlorbenzol/H20 t\Br \/\/ Aus J. Org. Chem. 17 (1952), 523 ist ferner die Herstellung von 2, 2'- Bis (bromomethyl)-1, 1-biphenyl durch Umsetzung von 2,2-Dimethyl-l, 1-biphenyl in Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel mit NBS in Gegenwart von DBP bekannt.

Jedes der bisher bekannten Verfahren zur Seitenkettenhalogenierung von Alkyl- substituierten Aromaten besitzt bestimmte Nachteile, vor allem bezüglich der Aus- beute und der verwendeten Lösungsmittel. Ferner ist insbesondere bei Aromaten, die eine Alkyl-und eine substituierte Alkylseitenkette besitzen, nicht vorhersehbar, mit welcher Selektivität eine bestimmte Seitenkette halogeniert werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem Halogenmethylaromaten mit hoher Selektivität und Ausbeute hergestellt und isoliert werden können.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halo- genmethylaromaten der Formel (I), wobei X für Chlor oder Brom, Y für Kohlenstoff oder Stickstoff, R1 für CH2CN, <BR> <BR> CH2COOH oder CH, COOCH3 und R2 für Halogen, OH, OR3, wobei R3 C-C4 Alkyl

bedeutet, oder NO2 steht oder zwei an benachbarte Kohlenstoff-Atome gebundene Reste R'gemeinsam einen C3-oder C4-Alkylrest oder einen C3-oder C4-Alkenylrest bilden und n gleich 3 oder 4 ist, dadurch gekennzeichnet, daß Methylaromaten der Formel (II) wobei Y, R', R2 und n die für die Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen, in Gegenwart von Wasser unter Bestrahlung mit Licht bei einem pH-Wert von-1 bis +7 mit einem Chlorierungs-oder Bromierungsreagenz umgesetzt werden, wobei die Temperatur bei Einsatz des Chlorierungsreagenzes im Bereich von-10 bis +30°C und bei Einsatz des Bromierungsreagenzes im Bereich von +10 bis +60°C liegt.

Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren Methylaromaten der Formeln (III), (IV) oder (V) eingesetzt, wobei R', R2 und n die für die Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen, R'bevor- zugt für CH2CN und R bevorzugt für Wasserstoff oder Chlor steht und n bevorzugt 0 oder 1 ist.

Bevorzugt sind ferner 3-Methylpyridin sowie 2-Chlor-5-methylpyridin als Methyl- aromaten der Formel (II).

Besonders bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren 2-Methylphenylace- tonitril, 2-Methylphenylessigsäure, 2-Methylphenylessigsäuremethylester, \Iethyl- phenylacetonitril, 3-Methylphenylessigsäure, 3-Methylphenylessigsäuremethylester, 4-Methylphenylacetonitril, 4-Methylphenylessigsäure oder 4-Methylphenylessig- säuremethylester eingesetzt.

Durch Chlorierung oder Bromierung werden aus diesen Substanzen 2-Bromomethyl- phenylacetonitril, 2-Chloromethylphenylacetonitril, 2-Bromomethylphenylessig- säure, 2-Chloromethylphenylessigsäure, 2-Bromomethylphenylessigsäuremethyl- ester, 3-Bromomethylphenylaceto- <BR> <BR> <BR> <BR> nitril, 3-Chloromethylphenylacetonitril, 3-Bromomethylphenylessigsäure, 3-Chloro- 3-Chlorome-methylphenylessigsäure,3-Bromomethylphenylessigs äuremethylester, thylphenylessigsäuremethylester, 4-Bromomethylphenylacetonitril, 4-Chloromethyl- 4-Chloromethylphenylessig-phenylacetonitril,4-Bromomethylphe nylessigsäure, säure, 4-Bromomethylphenylessigsäuremethylester oder 4-Chloromethylphen ! lessig- säuremethylester erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Fall der Chlorierung bei einer Temperatur im Bereich von-10 bis +30°C durchgeführt. Bei Einhaltung dieses Temperatur- bereichs tritt praktisch keine Kernchlorierung auf. Die Bromierung wird dagegen bei einer Temperatur im Bereich von +10 bis +60°C durchgeführt.

Als Halogenierungsreagenz dienen die freien Halogene oder Reagentien, die als Halogenüberträger wirken, wie z. B. Sulfurylchlorid, N-Halogenimide, wie N-Brom- succinimid oder N-Bromphthalimid, Hypohalogenite oder 1, 3-Dibrom-5*5-dimethyl-

hydantoin. Bevorzugt werden elementares Chlor oder Brom, insbesondere Chlor, oder Sulfurylchlorid eingesetzt.

Das eingesetzte molare Verhältnis von Methylaromaten der Formel (II) zu Halogenierungsreagenz beträgt üblicherweise (0.6-1.3) : 1, vorzugsweise (0.9-1. 1) : 1.

Bei der Bromierung hat sich besonders ein molares Verhältnis von 1 : 1 bewährt.

Üblicherweise wird bei einem pH-Wert von-1 bis +7, bevorzugt von-0.5 bis +7, ge- arbeitet, wobei es gegebenenfalls sinnvoll ist, die Mineralsäure im Verlauf der Reaktion auszuwaschen, indem man eine Base, bevorzugt Natronlauge, zusetzt, und zwar insbesondere dann, wenn als Halogenierungsreagenz Sulfurylchlorid verwendet wird.

Die Bestrahlung wird im erfindungsgemäßen Verfahren üblicherweise mit Strahlung einer Wellenlänge von X = 10 nm-1 mm durchgeführt, d. h. mit IR-, sichtbarem oder UV-Licht. Bevorzugt ist Strahlung einer Wellenlänge von 10-780 nm, d. h. solche mit einem ausreichenden sichtbaren, kurzwelligen oder ultravioletten Anteil. Insbeson- dere werden Strahlungsquellen im Spektralbereich von etwa 250-500 nm eingesetzt.

Bewährt haben sich z. B. eine Tageslichtlampe mit 160 W oder eine UV-Lampe mit 20 W. Bei der Bromierung hat es sich ferner bewährt, eine Tageslichtlampe mit einer möglichst hohen Strahlungsdichte einzusetzen, während bei der Chlorierung die ver- wendete Strahlungsdichte keine entscheidende Rolle spielt.

Werden im erfindungsgemäßen Verfahren als Edukte Verbindungen eingesetzt bzw. Halogenierungsprodukte erhalten, die bei der gewählten Reaktionstemperatur nicht flüssig sind, so wird das Verfahren bevorzugt in Gegenwart eines zusätzlichen orga- nischen Lösungsmittels durchgeführt. Als organische Lösungsmittel haben sich solche bewährt, die unter den Reaktionsbedingungen inert oder weitgehend inert sind und sich mit Wasser nicht oder nur in geringem Ausmaß mischen, d. h. Verbindun- gen, die einen unpolaren oder nur wenig polaren Charakter besitzen. Üblicherweise werden als organische Lösungsmittel ein-oder mehrfach halogenierte, insbesondere

chlorierte, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt, wie Methy- lenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichlorethan, Chlorbenzol, Fluor- benzol, 1,2-, 1, 3-oder 1,4-Dichlorbenzol oder Mischungen der genannten Lösungs- mittel. Ferner können als organische Lösungsmittel auch Fluorchlorkohlenwasser- stoffe wie 1,1,2-Trichlor-trifluorethan verwendet werden. Das Verhältnis, in dem Wasser und organisches Lösungsmittel im Reaktionsgemisch vorliegen, ist un- kritisch, solange das System rührbar gehalten wird. Es hat sich bewährt, die Unter- grenze der Menge des organischen Lösungsmittels so zu bemessen, daß sowohl der Methylaromat der Formel (II) als auch der Halogenmethylaromat der Formel (I) sich darin vollständig auflösen. Es hat sich ferner als günstig erwiesen, das Reaktionsge- misch im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens intensiv zu durchmischen.

Die Mindestmenge des im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Wassers ist so zu bemessen, daß gebildete Nebenprodukte (z. B. Succinimid) darin entweder voll- ständig oder in einem solchen Ausmaß gelöst werden, daß es durch den ungelösten Anteil zu keiner Beeinträchtigung des Reaktionsverlaufes kommen kann. Im allge- meinen beträgt das Gewichtsverhältnis des Halogenierungsreagenzes zu Wasser etwa 1 : (1-20), bevorzugt 1 : (1.5-5).

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Reaktionsgemisch ein Reduktionsmittel zugesetzt. Beispiele für Reduktionsmittel sind reduzierende Verbindungen des Schwefels oder des Phosphors in seinen niedri- gen Oxidationsstufen, beispielsweise Salze von Sulfiten, Hydrogensulfiten, Bisul- fiten, Dithioniten, Thiosulfaten, Hypophosphiten oder Phosphiten ; ferner eignen sich reduzierende Stickstoffverbindungen, beispielsweise Hydroxylamin oder Hydrazin. Ebenfalls geeignet sind reduzierende Metallionen, beispielsweise Eisen (II)-oder Titan (III)-Verbindungen. Das Molverhältnis des Reduktionsmittels und des Methyl- aromaten der Formel (II) beträgt : 1, vorzugsweise (0.005-0.05) : 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, daß der Methylaro- mat der Formel (II) und Wasser sowie gegebenenfalls das organische Lösungsmittel

vorgelegt und durch Rühren miteinander vermischt werden. Zu diesem Gemisch kann das Halogenierungsreagenz auf einmal oder in Portionen zugegeben werden.

Die Halogenierung wird gestartet, indem das Reaktionsgemisch auf die Reaktions- temperatur gebracht und mit einer Lichtquelle bestrahlt wird. Im Fall der portions- weisen Zugabe des Halogenierungsreagenzes wird die Dosiergeschwindigkeit dem Reaktionsverlauf angepaßt. Wenn in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels gearbeitet wird, so wird zur Aufarbeitung des Reaktionsgemisches die wäßrige Phase von der organischen Phase getrennt. Die weiteren Aufarbeitungsschritte verlaufen dann in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Abdestillieren des Lösungs- mittels und anschließendes Destillieren oder Umkristallisieren des Produkts.

Das erfindungsgemäße fotokatalysierte Verfahren ermöglicht eine gezielte Seiten- kettenhalogenierung. Es verläuft ziigig und zeichnet sich durch eine gute Ausbeute und Selektivität aus. Ausgehend vom Stand der Technik war es überraschend, daß eine gezielte Halogenierung der speziellen Methylaromaten an der Methylgruppe möglich ist, d. h. z. B. 2-Chloromethylphenylacetonitril ausgehend von 2-Methylphe- nylacetonitril erhalten wird. Von Vorteil ist ferner, daß das Verfahren ausschließlich mit Wasser als Lösungsmittel durchgeführt und die gebildeten Halogenmethylaro- maten aus der erhaltenen Reaktionsmischung durch Phasentrennung leicht isoliert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Radikalerzeugung ausschließlich durch Bestrahlung möglich ist und keine sonstigen chemischen Substanzen wie DBP oder AIBN als Radikalstarter zugegen sein müssen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Halogenmethylaromaten der Formel (I) eignen sich als Edukte zur Herstellung von Pflanzenschutzvorprodukten. Insbesondere das 2-Chloro-bzw. 2-Bromomethylphenylacetonitril wird zur Herstellung von 3-Iso- chromanon eingesetzt. Letzteres ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Her- stellung von Fungiziden des aus EP-A-0 278 595 bekannten Strobilurin Typs. In einer am gleichen Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung wird ein Verfahren zur Synthese von 3-Isochromanon beschrieben, bei dem durch Umsetzung von 2-

Halogenmethylphenylacetonitril mit Halogenwasserstoffsäure gegebenenfalls substituiertes 3-Isochromanon in verfahrenstechnisch einfacher und sicherheits- technisch ungefährlicher Weise mit hohen Ausbeuten gewonnen wird.

In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird 2- Methylphenylacetonitril mit Brom in einem molaren Verhältnis von 1 : 1.15 unter Be- strahlung mit einer Tageslichtlampe zu 2-Bromomethylphenylacetonitril umgesetzt, welches ohne weitere Isolierung in situ bei einem pH-Wert von ca. 2 und einer Temperatur von ca. 100°C direkt in 3-Isochromanon überführt werden kann.

Beispiele Beispiel 1 Herstellung von 2-Bromomethylphenylacetonitril 134 g Wasser werden unter Rühren mit 52.4 g 2-Methylphenylacetonitril (0.391 mol, 97 %) versetzt. In einem Vorlagegefäß werden 40 g Chlorbenzol und 72.4 g Brom gemischt. Anschließend wird mit der Bestrahlung der wäßrigen Emulsion mit einer 160 W Tageslichtlampe begonnen und 10 Minuten mit Stickstoff gespült. Das Brom/Chlorbenzol-Gemisch wird nun bei 34-36°C innerhalb von 7.5 Stunden zu der wäßrigen Emulsion gepumpt, dabei kräftig gerührt und schließlich noch 1.5 Stunden nachgerührt. Im Verlauf der Bromierung bleibt das Reaktionsgemisch gelb-orange gefärbt und hellt sich im Verlauf der Nachrührzeit vollständig auf. Jetzt wird die Lampe abgestellt, im Verlauf von einer Stunde auf 10°C abgekühlt, eine halbe Stunde nachgerührt, der ausgefallene Feststoff abfiltriert und zweimal mit je 100 ml Cyclohexan nachgewaschen und getrocknet. Man erhält 41.7 g 2-Bromomethyl- phenylacetonitril (Gehalt 99 %), entsprechend einer Ausbeute von 50.1 %. Die Mutterlauge ergibt nach Verdampfen des Lösungsmittels 37.8 g Rückstand mit einem Gehalt an gewünschtem Produkt von 29.4 % (13.5 % Ausbeute). Das Waschfiltrat von 12 g besitzt einen Gehalt an gewünschtem Produkt von 25.2 % (3.7 % Ausbeute), so daß insgesamt eine chemische Ausbeute von 67.3 % erhalten wird.

Beispiel 2 Herstellung von 2-Chloromethylphenylacetonitril 251 g Wasser, 80 g Chlorbenzol, 107 g 2-Methylphenylacetonitril und 0.83 Natrium- hydrogensulfit werden vorgelegt, das Reaktionsgefäß 15 Minuten mit Stickstoff gespült und auf eine Temperatur von 20°C eingestellt. Der Reaktorinhalt wird mit einer 20 W UV-Lampe bestrahlt, die sich in einem Quarzrohr im Reaktor befindet, und danach unter kräftigem Rühren innerhalb von 3.25 Stunden bei 20°C 64 g

Chlorgas eingeleitet. Anschließend wird noch 2.5 Stunden unter Belichtung bei 20°C nachgerührt, die Phasen getrennt, die organische Phase auf 0°C abgekühlt, ange- impft, 1 Stunde nachgerührt und abfiltriert. Der Rückstand wird zweimal mit je 80 ml Cyclohexan gewaschen und getrocknet. Man erhält 43.5 g (Gehalt : 95 %) 2- Chloromethylphenylacetonitril, entsprechend einer Ausbeute von 31.2 % (Fp = 68°C, aus Cylclohexan'H-NMR (CDCI, Tetramethylsilan) : 8 = 3.92 (s, 2 H, CH, CN), 4.63<BR> (s, 2H, CH2CI), 7.31-7.46 (m, 3 H, CH), (m, 1H, CH) ppm ; IR (KBr) : u = 2252 (CN), 572,439 cm-'). Die Mutterlauge ergibt nach Verdampfen des Lösungs- mittels 100.7 g Rückstand mit einem Gehalt an gewünschtem Produkt von 34.5 % (26.2 % Ausbeute). Das Waschfiltrat von 30.6 g besitzt einen Gehalt von 37.2 % an gewünschtem Produkt (8.7 % Ausbeute), so daß insgesamt eine chemische Ausbeute von 66 % erhalten wird.

Vergleichsbeispiel A Umsetzung von 2-Methylphenylacetonitril mit Chlorgas bei 40°C mit einer 160 W Tageslichtlampe Führt man Beispiel 2 mit einer Tageslichtlampe bei 40°C durch, so erhält man ein Gemisch, welches im wesentlichen aus drei Produkten, dem gewünschten 2-Chloro- methylphenylacetonitril und zwei unterschiedlichen kernchlorierten Spezies, und o- Tolylacetonitril zu jeweils gleichen Teilen (nach GC-Flächen-%) besteht. Das ge- wünschte Produkt ließ sich in diesem Fall nicht abtrennen.

Vergleichsbeispiel B Umsetzung von 2-Methylphenylacetonitril mit Chlorgas bei 60°C mit einer 160 W Tageslichtlampe Führt man Vergleichsbeispiel A bei 60°C anstatt bei 40°C durch, werden fast aus- schließlich kernchlorierte Produkte erhalten.