PROCESS FOR THE PREPARATION OF 3-PHENOXY-4-FLUORO-BENZOIC ACID

Abstract: 1. Process for the preparation of 3-phenoxy-4-fluoro-benzoic acid of the formula I see diagramm : EP0017882,P4,F2 or an alkali metal salt thereof, characterised in that 3-bromo-4-fluoro-benzoic acid of the formula II see diagramm : EP0017882,P4,F4 or an alkali metal salt thereof, is reacted with potassium phenolate or with sodium phenolate in the presence of a potassium salt, in each case in the presence of copper or a copper compound having a catalytic action, and using phenol as the diluent, at temperatures between 100 and 250 degrees C.

Description: Verfahren zur Herstellung von 3-Phenoxy-4-fluorbenzoesäure Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 3-Phenoxy-4-fluor-benzoesäure. Es sind bereits verschiedene Reaktionen von Halogenfluor-benzolderivaten mit Phenolaten bekannt geworden, bei denen Fluor eher als ein anderes Halogen subsitu- iert wird; der umgekehrte Fall ist noch nicht bekannt. So entsteht beispielsweise aus 4-Fluor-chlorbenzol und Kaliumphenolat als Hauptprodukt 4-Chlor-diphenylether (vergleiche DE-OS 2 619 489). Die Reaktion von Pentafluor-chlorbenzol mit Natriumpentafluorphenolat führt zu einem Isomerengemisch aus 4-Chlor-nonafluor-diphenylether und 2-Chlor-nonafluordiphenylether (vergleiche US-PS 3 637 866). 2,5-Dichlor-4-fluor-3-nitro-benzoesäure und Phenol reagieren in wässriger Natriumhydrogencarbonatlösung unter Bildung von 2,5-Dichlor-3-nitro-4-phenoxy-benzoesäure als Hauptprodukt (vergleiche J.Med.Chem. 15 (1972) 79-83). Weiter ist bekannt, dass die Bildung von Diphenyläthern aus Halogen-benzolen und Phenolaten, beispielsweise die Herstellung von 3-Phenoxy-toluol aus Brombenzol und Kalium-m-cresolat, mit Kupferbronze katalysiert werden kann (vergleiche GB-PS 1 -o52 390 und DE-OS 2 619 489). Ferner ist bekannt, dass Diphenyläther aus Halogenbenzolen und Phenolaten vorteilhaft in Gegenwart von Kaliumsalzen hergestellt werden können (vergleiche DE-OS 2 242 519). Es wurde gefunden, dass man 3-Phenoxy-4-fluorbenzoesäure der Formel I EMI2.1 bzw. deren Alkalisalze erhält, wenn man 3-Brom-4-fluor-benzoesäure der Formel II EMI2.2 bzw. do-on Alkalisalze mit Kaliumphenolat oder mit Natriumphenolat in Gegenwart eines Kaliumsalzes, jeweils in Gegenwart von Kupfer oder einer katalytisch wirksamen Kupferverbindung und unter Verwendung von Phenol als Verdünnungsmittel bei Temperaturen zwischen loo und 250 0C umsetzt. Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren praktisch nur 3-Phenoxy-4-fluor-benzoe säure aus 3-Brom-4-fluorbenzoesäure und Phenolat entsteht, da nach dem Stand der Technik eher eine Substitution des Fluors unter Bildung von 3-Brom-4-phenoxy-benzoesäure zu erwarten war. Die erfindungsgemässe Reaktion kann durch folgendes Formelschema skizziert werden: EMI3.1 Die als Ausgangsverbindung einzusetzende 3-Brom-4fluor-benzoesäure ist bereits bekannt (vergleiche Canad. J. Chem. 38 (196o), 2441-2449). Man erhält sie auf technisch-einfache Weise, wenn man 4-Chlor-benzoylchlorid durch Umsetzung mit Kaliumfluorid in 4-Fluor-benzoylfluorid umwandelt, letzteres zu 3-Brom-4-fluor-benzoylfluorid bromiert und anschliessend eine alkalische Hydrolyse durchführt. Dieses Verfahren wurde bisher noch nicht beschrieben.Es lässt sich durch folgendes Formelschema wiedergeben: EMI4.1 Im Einzelnen wird zunächst 4-Chlor-benzoylchlorid mit Kaliumfluorid in Tetramethylensulfon bei Temperaturen zwischen 200 und 220 G umgesetzt und das Reaktionsgemisch destillativ aufgearbeitet. Man erhält 4-Fluorbenzoylfluorid vom Siedepunkt 530C/20 mBar (Brechungsindex: und20 = 1,4792). In einer zweiten Stufe wird 4-Fluor-benzoylfluorid in Gegenwart von 1% Eisen(III)chlorid bei 70 bis 75 0C mit elementarem Brom bromiert. Bei einem Ansatz von 1 Mol erhält man nach Destillation 40 g unverändertes Ausgangsmaterial und 182 g eines Gemisches aus 3-Brom-4-fluor-benzoylfluoria (Siede punkt 82-830C / 15 mBar; Brechungsindex: n?O = 1,5315; D - 5315; Schmelzpunkt 32-34 C) und 3-Brom-4-fluor-benzoylbromid (Siedepunkt 1230C 1 15 mBar; Schmelzpunkt 35-370c). Durch alkalische Hydrayse des Gemisches aus Säurefluorid und Säurebromid erhält man praktisch quantitativ die Säure (II) vom Schmelzpunkt 136-137 C. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von 3-Phenoxy-4-fluor-benzoesäure (I) wird unter Verwendung von überschüssigem Phenol als Verdünnungsmittel durchgeführt. Als Katalysatoren werden Kupfer oder Kupferverbindungen verschiedener Oxidationsstufen verwendet. Beispielsweise seien Kupfer, Kupfer(I)oxid, Kupfer(II)oxid, Kupfer(I)chlorid, Kupfer(II)chlorid, .Kupfer(I)- bromid, Kupfer(I)iodid und Kupfersulfat genannt. Die Reaktionstemperatur liegt beim erfindungsgemässen Verfahren zwischen loo und 25o0C, vorzugsweise zwischen 150 und 2000C, Die Umsetzung wird im allgemeinen bei Normaldruck durchgeführt. Auf 1 Mol 3-Brom-4-fluor-benzoesäure setzt man zwischen 1,5 und 5 Mol, vorzugsweise zwischen 2 und 3 Mol Phenolat ein; dazu kommen noch 3 bis lo Mol Phenol als Verdünnungsmittel An Katalysator werden zwischen o,ool und o,l Mol, vorzugsweise zwischen 0,005 und o,o5 Mol je Mol 3-Brom-4-fluor-benzoesäure eingesetzt. Die Mischung aus den Ausgangsstoffen, dem Katalysator und dem Verdünndungsmittel wird bei Raumtemperatur hergestellt, unter Rühren auf die erforderliche Reaktionstemperatur erhitzt und ungefähr eine Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten. Zur Aufarbeitung lässt man das Reaktionsgemisch auf etwa looOC abkühlen, verdünnt mit 'Toluol und ver dünner Salzsäure, trennt nach Filtration die organische Phase ab, trocknet, filtriert und destilliert Toluol sowie Phenol weitgehend ab. Aus dem Rückstand wird der Rest des Phenols durch Wasserdampfdestillation entfernt. Das Rohprodukt erhält man aus der dabei entstehenden wässrigen Dispersion nach Abkühlen in fester Form. Als Reinheitskriterium dient - nach Überführen in den Methylester - das Gaschromatogramm. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herzustellende 3-Phenoxy-4-fluor-benzoesäure (I) kann als Zwischenprodukt zur Herstellung von insektizid und akarizid wirksamen Pyrethroiden verwendet werden (vergleiche DE-OS 2 709 264). So erhält man daraus beispielsweise den als Zwischenprodukt für Pyrethroide bekannten 3-Phenoxy-4-fluor-benzylalkohol durch Umsetzung mit einem starken Reduktionsmittel, wie z.B. Lithiumtetrahydridoaluminat (Lithiumalanat), bei Temperaturen zwischen 0 und looOC, gegebenenfalls unter Verwendung eines Verdünnungsmittel, wie z.B. Tetrahydrofuran. Beispiel 1 EMI7.1 Man mischt 109,5 g (o,5 Mol) 3-Brom-4-fluor-benzoesäure, 250 g Phenol, 146 g (1,1 Mol) trockenes Kaliumphenolat und l,o g Kupfer(II)oxid in einem 2 l-Rührkolben und erhitzt die Mischung unter Rühren bis zum Sieden. Die Innentemperatur beträgt hierbei ca. 1870C. Nach einer Stunde Reaktionsdauer lässt man abkühlen. Solange die Mischung noch nicht erstarrt ist, also bei etwa loo C, setzt man 500 ml Wasser, 500 ml Toluol und 80 g konzentrierter Salzsäure hinzu, saugt nach Abkühlung von wenig Ungelöstem ab und trennt die Phasen. Die organische Phase wird getrocknet und im Vakuum zunächst vom Toluol und dann vom Hauptteil des Phenols befreit. Der Rest des Phenols wird durch Wasserdampf übergetrieben. Die sich bildende wässrige Anschlämmung lässt man unter starkem Rühren erkalten, wobei das Reaktionsprodukt in fester absaugbarer Form anfällt. Nach dem Trocknen erhält man llo,4 g eines bräunlichen bröckligen Festproduktes. Nach der gaschromatographischen Analyse (durchgeführt nach Überfuhrung der Säuren in ihre Methylester) besteht dieses aus 3 % 3,4-Diphenoxy-benzoesäure 64 % 3-Phenoxy-4-fluor-benzoesäure 19 % 4-Fluorbenzoesäure und einigen geringeren Verunreinigungen. Das Hauptprodukt wird demzufolge bei dieser Reaktion mit einer Ausbeute von 60,9 % der Theorie gebildet. Die als Nebenprodukt entstandene 4-Fluorbenzoesäure wird zu 30% der Theorie gebildet und kann durch direkte Bromierung in das Ausgangsprodukt zurück überführt werden. Stellt man diese Möglichkeit in Rechnung, erhöht sich die obige Ausbeute (jetzt bezogen auf den Umsatz:) auf 87%. Die nach üblichen Methoden isolierte reine 3-Pnenoxy4-fluor-benzoesäure besitzt einen Schmelzpunkt von 1450C.

Claims: Patentanspruch 1) Verfahren zur Herstellung von 3-Phenoxy-4-fluor benzoesäure der Formel I EMI9.1 bzw. deren Alkalisalzen, dadurch gekennzeichnet, dass man 3-Brom-4-fluorbenzoesäure der Formel II EMI9.2 bzw. deren Alkalisalze mit Kaliumphenolat oder mit Natriumphenolat in Gegenwart eines Kaliumsalzes, jeweils in Gegenwart von Kupfer oder einer katalytisch wirksamen Kupferverbindung und unter Verwendung von Phenol als Verdünnungsmittel bei Temperaturen zwischen 100 und 2500C umsetzt.

Inventors: COLLN, REIMER, DR., KLAUKE, ERICH, DR., PRIESNITZ, UWE, DR.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1980
Main classification: C07C65
IPC codes: C07C67, C07C51, C07C65, B01J27, B01J23, C07B61