Die Übertragung von Alkyliden-Gruppen auf organische Verbindungen ist ein in der chemischen Industrie häufig durchgeführtes Verfahren, dessen große Bedeutung sich auch in zahlreichen Veröffentlichungen zu diesem Thema widerspiegelt.

Die Durchführung von Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktionen im technischen Maßstab bringt jedoch Sicherheitsprobleme und Gefahren mit sich. Zum einen werden häufig größere Mengen hochgiftige chemische Substanzen eingesetzt, die für sich allein bereits ein erhebliches Risiko für Mensch und Umwelt darstellen und zum anderen verlaufen diese Reaktionen häufig sehr stark exotherm, so daß bei der Durchführung dieser Reaktionen im technischen Maßstab eine erhöhte Explosionsgefahr besteht. Die Erlangung einer behördlichen Genehmigung nach dem BimschG für das Betreiben von Anlagen zur Durchführung dieser Reaktionen im technischen Maßstab ist daher mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Übertragung von Alkyliden-Gruppen auf organische Verbindungen zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet. Dieses Verfahren soll insbesondere in einfacher, reproduzierbarer Weise mit erhöhter Sicherheit für Mensch und Umwelt sowie mit guten Ausbeuten durchführbar sein und die Reaktionsbedingungen sollen sehr gut kontrollierbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt überraschenderweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Alkyliden-Gruppen auf organische Verbindungen, bei dem wenigstens eine organische Verbindung in flüssiger oder gelöster Form mit wenigstens einem Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenz in flüssiger oder gelöster Form in wenigstens einem Mikroreaktor vermischt wird, während einer Verweilzeit reagiert und das so erhaltene Olefin gegebenenfalls aus dem Reaktionsgemisch isoliert wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß) können einzelne organische Verbindungen oder Gemische aus wenigstens zwei dieser Verbindungen nach dem beanspruchten Verfahren umgesetzt werden. Vorzugsweise wird jeweils nur eine organische Verbindung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umgesetzt.

Ein Mikroreaktor im Sinne der Erfindung ist ein Reaktor mit einem Volumen < 1000 pl in dem die Flüssigkeiten und/oder Lösungen wenigstens einmal innig vermischt werden. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Mikroreaktors < 100 pI, besonders bevorzugt < 50 pi.

Der Mikroreaktor wird bevorzugt aus dünnen, miteinander verbundenen Siliziumstrukturen hergestellt.

Vorzugsweise ist der Mikroreaktor ein miniaturisierter Durchflußreaktor, besonders bevorzugt ein statischer Mikromischer. Ganz besonders bevorzugt ist der Mikroreaktor ein statischer Mikromischer, wie er in der Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 96/30113 beschrieben ist, die hiermit als Referenz eingeführt wird und als Teil der Offenbarung gilt. Ein solcher Mikroreaktor weist kleine Kanäle auf, in denen Flüssigkeiten und/oder in Lösungen vorliegende, chemische

Verbindungen durch die kinetische Energie der strömenden Flüssigkeiten und/oder Lösungen miteinander vermischt werden.

Die Kanäle des Mikroreaktors weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 10 bis 1000 pm, besonders bevorzugt von 20 bis 800 um und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 400 um auf.

Vorzugsweise werden die Flüssigkeiten und/oder Lösungen so in den Mikroreaktor gepumpt, daß sie diesen mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,01 pI/min bis 100 ml/min, besonders bevorzugt 1 pI/min bis 1 ml/min durchströmen.

Der Mikroreaktor ist erfindungsgemäß vorzugsweise temperierbar.

Erfindungsgemäß ist der Mikroreaktor vorzugsweise über einen Auslaß mit wenigstens einer Verweilstrecke, vorzugsweise einer Kapillare, besonders bevorzugt einer temperierbaren Kapillare verbunden. In diese Verweilstrecke bzw. Kapillare werden die Flüssigkeiten und/oder Lösungen nach ihrer Durchmischung im Mikroreaktor zur Verlängerung ihrer Verweilzeit geführt.

Die Verweilzeit im Sinne der Erfindung ist die Zeit zwischen der Durchmischung der Edukte und der Aufarbeitung der resultierenden Reaktionslösung zur Analyse bzw. Isolierung der (des) gewünschten Produkte (s).

Die erforderliche Verweilzeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt von verschiedenen Parametern ab, wie z. B. der Temperatur oder der Reaktivität der Edukte. Dem Fachmann ist es möglich, die Verweilzeit an diese Parameter anzupassen und so einen optimalen Reaktionsverlauf zu erzielen.

Die Verweilzeit der Reaktionslösung in dem zum Einsatz kommenden System aus wenigstens einem Mikroreaktor und gegebenenfalls einer Verweilstrecke kann durch die Wahl der Durchflußgeschwindigkeit der eingesetzten Flüssigkeiten und/oder Lösungen eingestellt werden.

Ebenfalls bevorzugt wird das Reaktionsgemisch durch zwei oder mehr in Reihe geschaltete Mikroreaktoren geführt. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit die Verweilzeit verlängert wird und die eingesetzten Komponenten der Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktion so umgesetzt werden, daß eine optimale Produktausbeute des/der gewünschten Olefins/Olefine erreicht wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsgemisch durch zwei oder mehr parallel angeordnete Mikroreaktoren geleitet, um den Durchsatz zu erhöhen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zahl und die Anordnung der Kanäle in einem oder mehreren Mikroreaktor (en) so variiert, daß die Verweilzeit verlängert wird, so daß auch hier bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit eine optimale Ausbeute an dem (den) gewünschten Olefin (en) erreicht wird.

Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Reaktionslösung im Mikroreaktor, gegebenfalls im Mikroreaktor und der Verweilstrecke < 15 Stunden, vorzugsweise zu 3 Stunden, besonders bevorzugt < 1 Stunde.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem sehr breiten Temperaturbereich durchgeführt werden, der im wesentlichen durch die Temperaturbeständigkeit der zum Bau des Mikroreaktors, gegebenenfalls der Verweilstrecke, sowie weiterer Bestandteile, wie z. B. Anschlüsse und Dichtungen eingesetzten Materialien und durch die physikalischen

Eigenschaften der eingesetzten Lösungen und/oder Flüssigkeiten beschränkt ist. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur von-100 bis +100 °C, vorzugsweise von-40 bis +50°C, besonders bevorzugt von 0 bis +25 °C durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird es kontinuierlich durchgeführt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Alkyliden-Gruppen auf organische Verbindungen ist es erforderlich, daß die Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktion möglichst in homogener flüssiger Phase, die keine oder nur sehr kleine Feststoffpartikel enthält, durchgeführt wird, da sonst die in den Mikroreaktoren vorhandenen Kanäle verstopft werden.

Der Reaktionsverlauf der Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktion bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit verschiedenen dem Fachmann bekannten analytischen Methoden verfolgt und gegebenenfalls geregelt werden. Vorzugsweise wird der Reaktionsverlauf chromatographisch, besonders bevorzugt durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie verfolgt und gegebenenfalls geregelt. Die Kontrolle der Reaktion ist dabei im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich verbessert.

Nach der Reaktion wird/werden das/die gebildete (n) Olefin (e) gegebenenfalls isoliert. Vorzugsweise wird/werden das/die gebildete (n) Olefin (e) durch Extraktion aus dem Reaktionsgemisch isoliert.

Als organische Verbindungen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle dem Fachmann als Substrate von Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreaktionen bekannten organischen Verbindungen eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden die organischen Verbindungen ausgewählt aus Ketonen, Lactonen, Carbonsäureestern, Carbonsäureamiden oder einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser Verbindungen.

Als Ketone können alle dem Fachmann bekannten Ketone eingesetzt werden, die sich als Substrate für Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktionen eignen.

Dabei sind auch aliphatische, vinylogene, aromatische und heteroaromatische Ketone umfaßt.

Als Lactone können alle dem Fachmann bekannten Lactone eingesetzt werden, die sich als Substrate für Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktionen eignen. Dabei sind auch aliphatische, vinylogene, aromatische und heteroaromatische Lactone umfaßt.

Als Carbonsäureester können alle dem Fachmann bekannten Carbonsäureester eingesetzt werden, die sich als Substrate für Alkyliden- Gruppen-Übertragungsreaktionen eignen. Dabei sind auch aliphatische, vinylogene, aromatische und heteroaromatische Carbonsäureester umfaßt.

Als Carbonsäureamide können alle dem Fachmann bekannten Carbonsäureamide eingesetzt werden, die sich als Substrate für Alkyliden- Gruppen-Übertragungsreaktionen eignen. Dabei sind auch aliphatische, vinylogene, aromatische und heteroaromatische Carbonsäureamide umfaßt.

Unter aliphatischen Ketonen, Lactonen, Carbonsäureestern und Carbonsäureamiden werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch gesättigte, ungesättige und verzweigte Ketone, Lactone, Carbonsäureester und Carbonsäureamide sowie cyclische Ketone, Carbonsäureester und Carbonsäureamide verstanden, die ggf. auch substituiert sein können.

Unter vinylogenen Ketonen, Lactonen, Carbonsäureestern und Carbonsäureamiden werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Ketone, Lactone, Carbonsäureester und Carbonsäureamide verstanden, die in a- Stellung zur Carbonylgruppe eine Doppelbindung aufweisen.

Unter aromatischen Ketonen, Lactonen, Carbonsäureestern und Carbonsäureamiden werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Ketone, Lactone, Carbonsäureester und Carbonsäureamide und/oder deren Derivate umfaßt, die ein monocyclisches und/oder polycyclisches homoaromatisches Grundgerüst oder eine entsprechende Teilstruktur, z. B. in Form von Substituenten, aufweisen.

Unter heteroaromatischen Ketonen, Lactonen, Carbonsäureestern und Carbonsäureamiden werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Ketone, Lactone, Carbonsäureester und Carbonsäureamide und/oder deren Derivate umfaßt, die wenigstens ein monocyclisches und/oder polycyclisches heteroaromatisches Grundgerüst oder eine entsprechende Teilstruktur, z. B. in Form von Substituenten, aufweisen. Diese heteroaromatischen Grundgerüste oder Teilstrukturen umfassen besonders bevorzugt wenigstens ein Sauerstoff- und/oder Stickstoff-und/oder Schwefelatom.

Als Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenzien können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche, dem Fachmann bekannten, für

Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktionen geeigneten Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenzien oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Reagenzien eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird jeweils nur ein Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenz eingesetzt. Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenzien im Sinne der Erfindung umfassen auch in-situ gebildete Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenzien, d. h. Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenzien, die unmittelbar vor oder während der Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktion gebildet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenz ein Reagenz eingesetzt, daß als Alkyliden-Gruppe eine Methylen (=CH2)-, eine Ethyliden (=CH-CH3)-oder eine Isopropyliden (=C (CH3) 2)-Gruppe, vorzugsweise eine Methylen (=CH2)-Gruppe überträgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Alkyliden-Gruppen-Übertragunsreagenz [(Cyclopentadienyl) 2Ti (CH2) (CI) AI (CH3) 2] ("Tebbe Reagenz"), eine Biscyclopentadienyltitanadialkyl-Verbindung, eine Alkylverbindung eines Übergangsmetalls, eine Alkylidenverbindung eines Übergangsmetalls oder ein Gemisch aus wenigstens zwei dieser Verbindungen eingesetzt.

Als Biscyclopentadienyltitanadialkyl-Verbindung kann bevorzugt Dimethyltitanocen eingesetzt werden.

Als Alkylidenverbindung eines Übergangsmetalls, die ggf. auch in situ erzeugt werden kann, kann vorzugsweise wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I), CR2=MLn (I) worin n = in Abhängigkeit von dem/den Liganden L und dem Übergangsmetall M eine ganze Zahl von 1 bis 9, vorzugsweise von 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 oder 2, die Reste R, gleich oder verschieden, einen organischen Rest, vorzugsweise einen ggf. substituierten Alkyl-oder Aryl-Rest, M ein Übergangsmetall, vorzugsweise Titan, Zirkonium oder Hafnium besonders bevorzugt Titan und die Reste L, gleich oder verschieden, einen organischen oder anorganischen Liganden, vorzugsweise einen Cyclopentandienyl-Rest oder einen Pentamethylcyclopentadienyl-Rest bedeuten, eingesetzt werden.

Sofern das Alkyliden-Gruppen-Transfer-Reagenz in situ erzeugt wird, kann dieses vorzugsweise durch ein Gemisch aus einer Verbindung der allgemeinen Formel R1-CH2-X, in der R'einen organischen Rest oder einen Halogen-Rest und X einen Halogen-Rest bedeutet, Zink und Titantetrachlorid,

besonders bevorzugt durch ein Gemisch aus Methylenbromid, Zink und Titantetrachlorid erzeugt werden.

Das molare Verhältnis des/der Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenz (ien) zu der/den organische (n) Verbindung (en) hängt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von der Reaktivität der eingesetzten organischen Verbindung (en) und der Reaktivität des/der eingesetzten Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenz (ien) ab. Vorzugsweise werden das/die Alkyliden- Gruppen-Übertragungsreagenz (ein) und die organische (n) Verbindung (en) in einem äquimolaren Verhältnis eingesetzt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden das/die Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenz (ien) in einem 2fachen bis 20fachen molaren Überschuß, besonders bevorzugt in einem 3fachen bis 15fachen, ganz besonders bevorzugt in einem 4fachen bis 10fachen Überschuß, bezogen auf die organische (n) Verbindung (en), eingesetzt.

Die Selektivität der Reaktion selbst hängt außer von der Konzentration der eingesetzten Reagenzien von einer Reihe weiterer Parameter, wie z. B. der Temperatur, der Art des verwendeten Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenz oder der Verweilzeit, ab. Dem Fachmann ist es möglich, die verschiedenen Parameter auf die jeweilige Reaktion so abzustimmen, daß das (die) gewünschte (n) Olefin (e) erhalten wird (werden).

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, daß die eingesetzten organischen Verbindungen und Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenzien entweder selbst flüssig sind oder in gelöster Form vorliegen. Sofern entweder das Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreagenz oder die organische Verbindung selbst schon flüssig sind, können diese ggf. auch als Lösungsmittel für die jeweilige andere Reaktionskomponente verwendet werden. Sofern diese nicht schon selbst in flüssiger Form vorliegen, müssen sie vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst

werden. Als Lösungsmittel werden bevorzugt halogenierte Lösungsmittel, besonders bevorzugt Dichlormethan, Chloroform, 1,2-Dichlorethan oder 1,1,2,2-Tetrachlorethan, geradkettige, verzweigte oder cyclische Paraffine, besonders bevorzugt Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan oder Cyclooctan oder geradkettige, verzweigte oder cyclische Ether, besonders bevorzugt Diethylether, Methyl-tert.-butylether, Tetrahydrofuran oder Dioxan, aromatische Lösungsmittel, besonders bevorzugt Toluol, Xylole, Ligroin oder Phenylether, N-haltige heterocyclische Lösungsmittel, besonders bevorzugt Pyridin oder N-Methylpyrrolidon, oder ein Gemisch aus wenigstens zwei der vorstehend genannten Lösungsmittel eingesetzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr für Mensch und Umwelt durch austretende Chemikalien erheblich verringert und führt somit zu einer erhöhten Sicherheit beim Umgang mit Gefahrstoffen. Die Übertragung von Alkyliden-Gruppen auf organische Verbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht ferner eine bessere Kontrolle der Reaktionsbedingungen, wie z. B. Reaktionsdauer und Reaktionstemperatur, als dies in den herkömmlichen Verfahren möglich ist. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gefahr von Explosionen bei sehr stark exothermen Alkyliden-Gruppen-Übertragungsreaktionen deutlich vermindert.

Die Temperatur kann in jedem Volumenelement des Systems individuell gewählt und konstant gehalten werden. Der Reaktionsverlauf der Alkyliden- Gruppen-Übertragungsreaktionen ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr schnell und genau regelbar. Die Olefine lassen sich so in sehr guten und reproduzierbaren Ausbeuten erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß oxidationsempfindliche organische Verbindungen und Alkyliden-Gruppen- Übertragungsreagenzien, die üblicherweise unter Schutzgasatmosphäre

gehandhabt werden müssen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schutzgasatmosphäre eingesetzt werden können.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann. Hierdurch ist es im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren schneller und kostengünstiger und es ist ohne großen Meß-und Regelungsaufwand möglich, beliebige Mengen der gewünschten Olefine herzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert. Dieses Beispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und schränkt den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.

Beispiel Übertragung einer Methylen-Gruppe auf Benzophenon Die Übertragung einer Methylen-Gruppe auf Benzophenon mit Hilfe des Tebbe-Reagenz erfolgte in einem statischen Mikromischer (Technische Universität llmenau, Fakultät Maschinenbau, Dr.-Ing. Norbert Schwesinger, Postfach 100565, D-98684, llmenau) mit einer Baugröße von 40 mm x 25 mm x 1 mm, der insgesamt 11 Mischstufen mit einem Volumen von jeweils 0,125 pi aufwies. Der Gesamtdruckverlust betrug circa 1000 Pa.

Der statische Mikromischer war über einen Auslaß und eine Omnifit Mitteldruck-HPLC-Verbindungskomponente (Omnifit, Großbritannien) an eine Teflon-Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,49 mm und einer Länge von 1,0 m verbunden. Die Reaktion wurde bei 0 °C durchgeführt. Der statische Mikromischer und die Teflon-Kapillare wurden dazu in einem thermostatisierten Doppelmantelgefäß auf diese Temperatur temperiert.

Es wurde eine 1 ml Einweginjektionsspritze mit einer Lösung aus 90 mg (5 mmol) Benzophenon in 1 ml Tetrahydrofuran und eine weitere 1 mi Einwegspritze mit einer 0,5 M-Lösung von [(Cyclopentadienyl) 2Ti (CH2) (CI) AI (CH3) 2] ("Tebbe Reagenz") in Toluol (Aldrich, Milwaukee, WI 53233, USA) befüllt. Anschließend wurde der Inhalt beider Spritzen mit einer Dosierpumpe (Harvard Apparatus Inc., Pump 22, South Natick, Massachussets, USA) in den statischen Mikromischer überführt.

Die Versuchsanordnung wurde vor der Durchführung der Reaktion in Bezug auf die Abhängigkeit der Verweilzeit von der Pumpenflußrate kalibriert. Die Verweilzeit wurde auf 15 Sekunden eingestellt. Die Reaktionen wurden mit Hilfe eines Merck Hitachi LaChrom HPLC-lnstruments verfolgt. Bereits nach 15 Sekunden ist eine vollständige Überführung des Benzophenons zu 1,1- Diphenylethylen erfolgt.