СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИРОВАННОГО МЕТИЛБЕНЗИЛОВОГО СПИРТА Российский патент 2005 года по МПК C07C29/60 C07C33/46 

Ссылка на соответствующую заявку

Данная заявка подана согласно 35 U.S.С. §111 (а) с использованием приоритета в соответствии с 35 U.S.С. §119 (е) (1) по дате подачи предварительной заявки 60/256,918, поданной 21 декабря 2000, в соответствии с 35 U.S.С §111(b).

Подробное описание изобретения

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения фторированных метилбензиловых спиртов путем гидрогенолиза одной гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле, в частности гидрогенолиза в растворителе в присутствии катализатора. Фторированные метилбензиловые спирты пригодны как исходный материал или промежуточное соединение медицинских и фармацевтических продуктов, сельскохозяйственных химикатов или других органических соединений. Например, JP-B-1-20143/1989 раскрывает, что фторированные метилбензиловые спирты реагируют с циклопропанкарбоновыми кислотами с получением простых эфиров, имеющих высокую инсектицидную активность.

Предшествующий уровень техники

Следующие процессы предлагают, например, в качестве способа получения фторированных метилбензиловых спиртов.

1) JP-B-4-6694/1992 описывает способ получения 4-метил-2,3,5,6-тетрафторбензилового спирта восстановлением 4-метил-2,3,5,6-тетрафторбензойной кислоты алюмогидридом лития в сухом эфире и способ получения 3-метил-2,4,5,6-тетрафторбензилового спирта восстановлением 3-метил-2,4,5,6-тетрафторбензальдегида боргидридом натрия в метаноле.

2) JP-A-63-77829/1988 описывает способ получения 2-метил-3,4,5,6-тетрафторбензилового спирта реакцией пентафторбензилового спирта с метилбромидом магния в тетрагидрофуране.

3) DE-B-3714602 описывает способ получения 4-метил-2,3,5,6-тетрафторбензилового спирта восстановлением 4-метил -2,3,5,6-тетрафторбензойной кислоты боргидридом натрия в 1,2-диметоксиэтане.

4) GB-B-2155464 описывает способ получения 4-метил-2,3,5,6-тетрафторбензилового спирта восстановлением хлорида 4-метил-2,3,5,6-терафторбензойной кислоты боргидридом натрия.

Однако эти процессы не подходят для проведения промышленным путем из-за наличия проблем, заключающихся в том, что используются дорогие восстанавливающие агенты и требуется строгий контроль влажности для этих восстанавливающих агентов.

Объект изобретения

Соответственно объектом настоящего изобретения является способ получения фторированного метилбензилового спирта, и этот способ может проводиться промышленным путем.

Способы решения этих проблем

Настоящее изобретение включает следующие объекты:

[1] Способ получения фторированного метилбензилового спирта, представленного формулой (2):

(где m означает целое число от 0 до 3, n означает целое число от 1 до 4 и m+n означает целое число от 1 до 4), который включает гидрогенолиз одной гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле, представленном формулой (1):

(где m и n имеют те же значения, как указано выше).

[2] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [1], где фторированный бензолдиметанол представлен формулой (3)

(где n означает целое число от 1 до 4),

и соответствующий фторированный метилбензиловый спирт представлен формулой (4)

(n имеет такое же значение, как указано выше).

[3] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [1], где фторированный бензолдиметанол означает тетрафторбензолдиметанол, представленный формулой (5)

и соответствующий фторированный метилбензиловый спирт означает тетрафторметилбензиловый спирт, представленный формулой (6)

[4] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [3], где тетрафторбензолдиметанол формулы (5) означает 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол, и тетрафторметилбензиловый спирт формулы (6) означает 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензиловый спирт.

[5] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в любом из с [1] по [4], где гидрогенолиз проводят в растворителе в присутствии катализатора.

[6] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [5], где катализатор содержит, по крайней мере, один метал, выбранный из кобальта, железа, меди, никеля, платины, палладия и рения, и гидрогенолиз проводят, используя водород.

[7] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [6], где катализатор является, по крайней мере, одним катализатором, выбранным из группы, включающей пористый кобальтовый катализатор, модифицированный пористый кобальтовый катализатор, пористый никелевый катализатор и модифицированный пористый никелевый катализатор.

[8] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [6], где катализатор является пористым кобальтовым катализатором или модифицированным пористым кобальтовым катализатором.

[9] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [6], где катализатор является кобальтовым катализатором на носителе, никелевым катализатором на носителе, палладиевым катализатором на носителе или рениевым катализатором на носителе.

[10] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в любом из с [5] по [9], где растворитель представляет собой один растворитель или смешанный растворитель, включающий, по крайней мере, один компонент, выбранный из насыщенного алифатического или алициклического углеводорода, ароматического углеводорода, спиртового растворителя, простого эфира алифатического или алициклического углеводорода и воды.

[11] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в [10], где растворитель представляет собой один растворитель или смешанный растворитель, включающий, по крайней мере, один компонент, выбранный из толуола, ксилола, метанола, этанола, диоксана, диоксолана и воды.

[12] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в любом с [1] по [11], где реакция гидрогенолиза проводится при пациальном давлении водорода от 0,05 до 15 МПа.

[13] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в любом с [5] по [12], где количество растворителя, использованного в реакции гидрогенолиза, составляет от 1 до 20 массовых количеств в расчете на фторированный бензолдиметанол.

[14] Способ получения фторированного метилбензилового спирта как описано в любом из с [6] по [13], где количество водорода, использованного в реакции гидрогенолиза, составляет от 100 до 180 мольн.% в расчете на фторированный бензолдиметанол.

Способ проведения изобретения

Настоящее изобретение подробно описано ниже. Настоящее изобретение относится к способу получения фторированных метилбензиловых спиртов гидрогенолизом одной гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле, в частности гидрогенолизом в растворителе в присутствии катализатора.

Фторированный бензолдиметанол, использованный как исходный материал в настоящем изобретении, может синтезироваться известными способами. Например, тетрафторбензолдиметанол может быть легко получен гидролизом 2,3,5,6-тетрафторбензолдиметанола ацетата, как описано в JP-A-1-238555/1989.

В качестве катализатора, использованного в настоящем изобретении, пригодными являются металлические катализаторы, в частности катализатор, содержащий, по крайней мере, один металл, выбранный из кобальта, железа, меди, никеля, платины, палладия и рения, является наиболее предпочтительным.

Использованный катализатор может быть металлом как таковым, пористым металлическим катализатором или катализатором на носителе.

“Пористый металлический катализатор”, использованный в настоящем изобретении, является пористым металлическим катализатором, полученным из сплава, который содержит металл, нерастворимый в щелочи или кислоте, такой как никель или кобальт, и металл, растворимый в щелочи или кислоте, такой как алюминий, кремний, цинк или магний, из которого в связи с этим элюируют металл, растворимый в щелочи или кислоте, посредством использования щелочи или кислоты.

В настоящем изобретении предпочтительно использовать пористый кобальтовый катализатор и пористый никелевый катализатор.

Кроме того, модифицированный пористый металлический катализатор, полученный модификацией при наличии металла, отличного от никеля или кобальта, или его оксида металла, может быть использован в настоящем изобретении. Его примеры могут включать модифицированный пористый никелевый катализатор, модифицированный молибденом, и модифицированный пористый кобальтовый катализатор, модифицированный марганцем.

“Катализатор на носителе”, использованный в настоящем изобретении, является катализатором, несущим высоко диспергированный тонко измельченный металл, содержащий частицы, по крайней мере, одного вида металла или оксида металла, на носителе, таком как диоксид кремния, оксид алюминия, активированный уголь или диатомовая земля.

В настоящем изобретении предпочтительно использовать кобальтовый катализатор на носителе, железный катализатор на носителе, медный катализатор на носителе, никелевый катализатор на носителе, платиновый катализатор на носителе, палладиевый катализатор на носителе и рениевый катализатор на носителе.

В частности, предпочтительно использовать кобальтовый катализатор на носителе, никелевый катализатор на носителе, палладиевый катализатор на носителе и рениевый катализатор на носителе.

Кроме того, в настоящем изобретении может быть использован катализатор на носителе, который содержит, в качестве основного компонента, по крайней мере, один металл, выбранный из кобальта, железа, меди, никеля, платины, палладия и рения, дополнительно модифицированный добавлением, по крайней мере, одного указанного вида металла или другого вида металла. Примеры такого катализатора могут включать никелево-медный катализатор, нанесенный на носитель из оксида алюминия, медно-хромовый катализатор, нанесенный на носитель из оксида кремния, палладиево-рениевый катализатор, нанесенный на носитель из оксида алюминия, и никелево-кобальтовый катализатор, нанесенный на носитель из оксида алюминия.

Далее будет описана реакция гидрогенолиза настоящего изобретения.

Количество катализатора, добавленного в реакцию, не ограничено особенным образом и различается в зависимости от формы катализатора. Как правило, катализатор используют в количестве от 0,01 до 300 мас.%, предпочтительно от 0,05 до 100 мас.%, особенно предпочтительно, от 0,1 до 50 мас.% в расчете на фторированный бензолдиметанол, подвергнутый гидрогенолизу.

Предпочтительные примеры растворителя, использованного в реакции гидрогенолиза согласно настоящему изобретению, могут включать насыщенные алифатические и алициклические углеводороды, ароматические углеводороды, спирты, простые эфиры алифатических и алициклических углеводородов и воду. Примеры насыщенных алифатических и алициклических углеводородов включают н-гексан, н-октан, изооктан и циклогексан; примеры ароматических углеводородов включают бензол, толуол и ксилол; примеры спиртов включают метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, этиленгликоль и пропиленгликоль; и примеры простых эфиров алифатических и алициклических углеводородов включают диэтилэфир, диизопропилэфир, метилтретбутилэфир, тетрагидрофуран, диоксан и диоксолан. Эти растворители могут быть использованы по отдельности или в смеси, содержащей любой из этих растворителей. Кроме того, в случае использования, по крайней мере, двух растворителей в качестве смешанного растворителя, могут быть использованы растворители, смешанные неравномерно. Предпочтительными примерами одного растворителя являются толуол, метанол и диоксан, и предпочтительными примерами смешанного растворителя являются толуол-метанол, толуол-вода, толуол-метанол-вода и диоксан-вода. Растворитель используют в количестве от 0,5 до 30 массовых количеств, предпочтительно от 1 до 20 массовых количеств в расчете на тетрафторбензолдиметанол.

Гидрогенолиз согласно настоящему изобретению может быть осуществлен введением водорода в газовую фазу, таким образом нагревая до предварительно определенной температуры, или продувкой газовой фазы инертным газом, который не влияет на реакцию гидрогенолиза, и нагреванием до предварительно определенной температуры, таким образом вводя водород. Реакцию можно проводить при температуре от обычной температуры до 250°С, предпочтительно выше температуры, при которой плавится фторированный бензолдиметанол или растворяется в растворителе. Давление реакции составляет соответственно от 0,05 до 15 МПа парциального давления водорода. Газ водород, используемый в настоящей реакции, не обладает обязательно высокой чистотой, и может содержать инертные газы, которые не влияют особенно на реакцию гидрогенолиза.

Фторированный бензолдиметанол, использованный в качестве исходного материала согласно настоящему изобретению, является соединением, представленным формулой (1). Его примеры могут включать монофторбензолдиметанолы (такие как 2-фторбензол-1,4-диметанол), дифторбензолдиметанолы (такие как 2,3-дифторбензол-1,4-диметанол, 2,5-дифторбензол-1,4-диметанол, 3,5-дифторбензол-1,4-диметанол), трифторбензолдиметанолы (такие как 2,3,5-трифторбензол-1,4,-диметанол), тетрафторбензолдиметанолы (такие как 3,4,5,6-тетрафторбензол-1,2-диметанол, 2,4,5,6-тетрафторбензол-1,3-диметанол, 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол), монохлормонофторбензолдиметанолы (такие как 6-хлор-2-фторбензол-1,4-диметанол), монохлордифторбензолдиметанолы (такие как 2,3-дифтор-5-хлорбензол-1,4-диметанол), монохлортрифторбензолдиметанолы (такие как 2,3,5-трифтор-6-хлорбензол-1,4-диметанол) и дихлордифторбензолдиметанолы (такие как 2,6-дифтор-4,5-дихлорбензол-1,4-диметанол).

Предпочтительными примерами являются тетрафторбензолдиметанолы (такие как 3,4,5,6-тетрафторбензол-1,2-диметанол, 2,4,5,6-тетрафторбензол-1,3-диметанол, 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол), и более предпочтительным примером является 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол.

Фторированный метилбензиловый спирт, полученный способом получения согласно настоящему изобретению, представлен вышеуказанной формулой (2) и соответствует соединению, получаемому гидрогенолизом гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле формулы (1).

Примеры фторированного метилбензилового спирта могут включать предпочтительно тетрафторметилбензиловые спирты (такие как 3,4,5,6-тетрафтор-2-метилбензиловый спирт, 2,4,5,6-тетрафтор-3-метилбензиловый спирт и 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензиловый спирт), и более предпочтительным является 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензиловый спирт.

Фторированный метилбензиловый спирт, полученный согласно способу получения настоящего изобретения, может быть очищен отделением катализатора фильтрацией, центрифугированием и другими операциями, затем концентрированием, экстракцией и/или дистилляцией.

Результат изобретения

Согласно настоящему изобретению фторированные метилбензиловые спирты, в особенности тетрафторметилбензиловый спирт, могут быть получены промышленно выгодным способом.

Примеры

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на следующие примеры, но оно не ограничивается этими примерами.

Пример 1

В 1 л автоклав загружают 300 мл толуола, 25 г пористого кобальтового катализатора в водосодержащей форме (в которой количество катализатора составляет 5 г) и 30 г 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанола и газовую фазу тщательно продувают водородом, после этого устанавливают давление водорода 1,5 МПа при обычной температуре (далее под давлением подразумевается избыточное давление). Начинают перемешивание и нагревание автоклава и его температуру доводят до 160°С. Когда температура достигает 160°С, давление составляет 2,2 МПа. Реакция продолжается в течение 1 ч. Затем автоклав охлаждают до комнатной температуры. После охлаждения давление составляет 1,0 МПа. В то же время количество поглощенного водорода составляет 104 мольн.% в расчете на загруженный 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол. Водород внутри реактора удаляют, и затем реакционную смесь извлекают и катализатор фильтруют.

Реакционную смесь нагревают при пониженном давлении для удаления растворителя дистилляцией и затем, постепенно уменьшая давление, извлекают фракцию, дистиллированную при 665 Па при температуре от 100 до 105°С. Фракцию анализируют методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС), определяя 98% 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта.

Затем, используя дистилированный 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензиловый спирт как достоверный образец, часть реакционной смеси, извлеченной в вышеуказанной реакции, анализируют методом газовой хроматографии с внутренним стандартом. В результате, превращение 2,3,5,6-тетрафторбензола-1,4-диметанола составляет 94%, выход 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта составляет 88% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол) и выход 2,3,5,6-тетрафтор-п-ксилола составляет 4% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол).

Пример 2

В 100 мл автоклав загружают 30 мл 1,4-диоксана, 2,5 г пористого кобальтового катализатора в водосодержащей форме (в которой количество катализатора составляет 0,5 г) и 3,0 г 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанола и газовую фазу тщательно продувают водородом, после этого устанавливают давление водорода 0,3 МПа при обычной температуре. Начинают перемешивание и нагревание автоклава и его температуру доводят до 160°С. Когда температура достигает 160°С, давление составляет 0,5 МПа. Водород подают в автоклав для поддержания давления при 0,5 МПа, и когда количество абсорбированного водорода достигает 145 мольн.% в расчете на загруженный 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол при наблюдении за скоростью потока водорода, реакцию останавливают. Реакция занимает 4 часа.

Затем автоклав охлаждают до комнатной температуры. Водород внутри реактора удаляют, и затем реакционную смесь извлекают и катализатор фильтруют.

Полученную реакционную смесь анализируют методом газовой хроматографии с внутренним стандартом. В результате, превращение 2,3,5,6-тетрафторбензола-1,4-диметанола составляет 69%, выход 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта составляет 40% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол) и выход 2,3,5,6-тетрафтор-п-ксилола составляет 7% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол).

Пример 3

В 100 мл автоклав загружают 30 мл 1,4-диоксана, 2,5 г палладиевого катализатора, нанесенного на угольный носитель, и 3,0 г 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанола и газовую фазу тщательно продувают водородом, после этого устанавливают давление водорода 5 МПа при обычной температуре. Начинают перемешивание и нагревание автоклава и его температуру доводят до 220°С. Когда температура достигает 220°С, давление составляет 9 МПа. Реакцию продолжают в течение 12 часов. Затем автоклав охлаждают до комнатной температуры, и давление после охлаждения составляет 4,7 МПа. В то же время количество абсорбированного водорода составляет 82 мольн.% в расчете на загруженный 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол.

Водород внутри реактора удаляют, и затем реакционную смесь извлекают и катализатор фильтруют. Полученную реакционную смесь анализируют методом газовой хроматографии с внутренним стандартом. В результате, превращение 2,3,5,6-тетрафторбензола-1,4-диметанола составляет 56%, выход 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта составляет 37% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол) и выход 2,3,5,6-тетрафтор-п-ксилола составляет 6% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол).

Пример 4

В 100 мл автоклав загружают 30 мл 1,4-диоксана, 1,5 г катализатора, содержащего рениевый оксид, нанесенный на носитель из оксида алюминия, и 3,0 г 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанола и газовую фазу тщательно продувают водородом, после этого устанавливают давление водорода 3 МПа при обычной температуре. Начинают перемешивание и нагревание автоклава и его температуру доводят до 220°С. Когда температура достигает 220°С, давление составляет 4,8 МПа. Реакцию продолжают в течение 5 часов.

Затем автоклав охлаждают до комнатной температуры, и давление после охлаждения составляет 2,6 МПа. В то же время количество абсорбированного водорода составляет 116 мольн.% в расчете на загруженный 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол.

Водород внутри реактора удаляют, и затем реакционную смесь извлекают и катализатор фильтруют. Полученную реакционную смесь анализируют методом газовой хроматографии с внутренним стандартом. В результате, превращение 2,3,5,6-тетрафторбензола-1,4-диметанола составляет 83%, выход 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта составляет 58% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол) и выход 2,3,5,6-тетрафтор-п-ксилола составляет 14% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол).

Пример 5

В 1 л автоклав загружают 600 мл толуола, 30 г пористого кобальтового катализатора в водосодержащей форме (в которой количество катализатора составляет 6 г) и 60 г 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанола и газовую фазу тщательно продувают водородом. Начинают перемешивание и нагревание автоклава и его температуру доводят до 160°С. Давление в это время составляет 0,28 МПа. В автоклав подают водород для увеличения давления до 0,53 МПа. Затем водород далее подают в автоклав для поддержания давления при 0,53 МПа, и когда количество абсорбированного водорода достигает 130 мольн.% в расчете на загруженный 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол при наблюдении за скоростью потока водорода, реакцию останавливают. Реакция занимает 30 часа.

Затем автоклав охлаждают до комнатной температуры, газы внутри реактора удаляют, и затем реакционную смесь извлекают и катализатор фильтруют.

Полученную реакционную смесь анализируют методом газовой хроматографии с внутренним стандартом. В результате, превращение 2,3,5,6-тетрафторбензола-1,4-диметанола составляет 99,5%, выход 2,3,5,6-тетрафтор-4-метилбензилового спирта составляет 82% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол) и выход 2,3,5,6-тетрафтор-п-ксилола составляет 11% (в расчете на 2,3,5,6-тетрафторбензол-1,4-диметанол).

Изобретение относится к новому способу получения фторированного метилбензилового спирта, представленного формулой (2), который может быть использован в качестве исходного или промежуточного соединения для получения медицинских, фармацевтических продуктов и сельскохозяйственных химикатов

(где m означает целое число от 0 до 3, n означает целое число от 1 до 4 и m+n означает целое число от 1 до 4), который включает гидрогенолиз одной гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле, представленном формулой (1):

(где m и n имеют те же значения, как указано выше), при этом гидрогенолиз проводят в растворителе в присутствии катализатора, используя водород. Целевой продукт получают промышленно выгодным способом. 12 з.п. ф-лы.

1. Способ получения фторированного метилбензилового спирта, представленного формулой (2)

(где m означает целое число от 0 до 3, n означает целое число от 1 до 4 и m+n означает целое число от 1 до 4),

который включает гидрогенолиз одной гидроксильной группы во фторированном бензолдиметаноле, представленном формулой (1)

(где m и n имеют те же значения, как указано выше),

при этом гидрогенолиз проводят в растворителе в присутствии катализатора, используя водород.

(где n означает целое число от 1 до 4)

и соответствующий фторированный метилбензиловый спирт представлен формулой (4)

(где n имеет такое же значение, как указано выше).

и соответствующий фторированный метилбензиловый спирт означает тетрафторметилбензиловый спирт, представленный формулой (6)