187697. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klórozott difenil-metán-származékok előállítására
1 187 697 2 A találmány tárgya új eljárás az 1 általános képlett! klórozott difenil-metánszármazékok amely képletben R jelentése hidrogén - vagy klóralom előállítására oly módon, hogy difenilmelánt gyökkeltö jelenlétében klórozunk. A/ 1 általános képlett! vegyületek a gyógyszeripar fontos intermedierjei. Az R helyén hidrogénatomot tarlalm/.ó benzhidrilklorid például a cinnarizin, az l-cinnamyl-4-benzhidril-piperazin intermedierje, A cinnarizint, amelyet elsőként Janssen (US 2 882 271) állított elő, a vérellátás javítására, időskori emlékezési zavarok, szédülések gyógyítására használják. Az R helyén klóratomot tartalmazó diklór-difenil-metán pedig benzofenonná hidrolizálva, szintén fontos gyógyszergyártási intermedier. Az I általános képletü benzhidrilklorid - amely képletben R jelentése hidrogénatom - szokásos előállítása három reakciólépésben történhet. Az első lépésben ismert módon benzoilkloridból Friedel- Crafts reakcióval benzofenont állítanak elő. A második lépésben a benzofenonból katalitikus hidrogénezéssel benzhidrolt állítanak elő. A harmadik lépésben ugyancsak ismert módon a benzhidrolt sósavval benzhidrilkloriddá alakítják. Az ismert eljárás hátrányai, hogy 3 reakciólépésen keresztül, nagyon munkaigényes módon jutunk el a benzhidrilklorid-termékig. A Friedel-Crafts reakció és a hidrogénező művelet munkaigényes, kényes és veszélyes, emellett nagymértékben környezetszennyező is. A Friedel-Crafts reakcióban -i.i dl alumínium-triklorid és a hidrogénező bein.., : ben használt palládium-katalizátor drága, a velük \cgzett műveletek amellett, hogy robbanás■> helyesek, igen költségesek is. Mindezen hátrányok kiküszöbölése céljából olyan új eljárás kidolgozását tűztük ki célul, amelylyel egyszerűbben, kevesebb berendezés- és munkaigénnyel állíthatók elő az I általános képletü vegyületek. A találmány szerinti eljárásban az I általános képletü klórozott difenil-metán-származékokat - amely képletben R jelentése hidrogén- vagy klóratom - úgy állítjuk elő, hogy difenil-metánt klórgázzal klórozunk a,a'-azo-bisz-izobutironitril (A1BN) gyökkeltő jelenlétében, 70 és 120 °C, előnyösen 70 és 80 °C közötti hőmérsékleten. A klórozás előnyösen oldószer nélkül, de kívánt esetben oldószer jelenlétében is végrehajtható. A difenil-metán klórozására vonatkozóan két irodalmi utalást ismerünk. Raffaello Fusco és társai [Ann. Chim. (Rome) 46, 122-9 (1956)] difenilmetánt klóroztak klórgázzal, 80-100 °C hőmérsékleten, benzhidrilklorid előállítása céljából. A pusztán klórgázzal végzett klórozási reakció azonban részint igen lassú, másrészt a gyökkeltö és UV fény alkalmazása nélkül végzett reakciónál az oldallánc klórozásával párhuzamosan lejátszódik a gyűrű klórozása is, ami a célterméket erősen szennyezi, így a céltermék tiszta állapotban történő előállítását, vagy a reakcióelegy benzhidrilklorid-tartalmának közvetlen reakcióba vitele esetén kapott termék megtisztítását szinte lehetetlenné teszi. A 940 969 számú angol szabadalmi leírás szerint difenil-metánt UV-fény jelenlétében klóroztak 50-200 °C hőmérsékleten, benzhidrilklorid előállítása céljából. A szabadalmi leírásban megadott 87%-os kitermelés elérését nem tartjuk lehetségesnek. Ennek bizonyítására kísérleteket végeztünk, amelyek eredményei az 1. ábrán láthatók. A kísérletekben difenilmetánt oldószer nélkül klóroztunk, 85 °C hőmérsékleten, a klórbetáplálás sebessége 10 1/mól volt óránként. Az ábrán alkalmazott jelölések a következőket jelentik: Klórozás UV fény nélkül, 0,0015 mól/mól AIBN (a,a'-azo-bisz-izobutironitril) jelenlétében ------Klórozás UV fény nélkül, 0,0001 mól/mól AIBN jelenlétében — • -Klórozás UV fény jelenlétében, AIBN nélkül -------Klórozás UV fény és AIBN nélkül - • • -Difenilmetán fogyása □ Difenilklórmetán keletkezése X Difenildiklórmetán keletkezése O Gyűrűnklórozott származékok keletkezése O Amint az 1. ábrán látható görbék lefutásából kitűnik, gyökkeltő, illetve UV fény jelenlétében a difenil-metán klórozási reakciója hasonló módon játszódik le, mindössze a reakció sebességében van különbség. Oldószer alkalmazása nélkül végzett kísérleteink szerint a benzhidril-klorid képződését feltüntető görbe a reakcióelegy 74-76%-os benzhidril-klorid tartalmánál tetőzik. Ekkor azonban a reakcióelegy már körülbelül 13% difenildíklórinetánt is tartalmaz. Tehát a fenti szabadalmi leírásban megadott 87%-os benzhidril-klorid-kitermelést kísérleti adataink cáfolják. Az 1. ábra görbéiből az is látható, hogy kevesebb AIBN jelenlétében végzett klórozáskor már megkezdődik a gyűrűnklórozott származékok keletkezése; ha UV fény és AIBN nélkül végezzük a klórozást, ezek a gyűrűnklórozott származékok még hamarabb megjelennek a reakcióelegyben. összehasonlítva az UV fény és a gyökkeltő jelenlétében végzett klórozási reakciót, ipari alkalmazhatóságot tűzve ki célul, technológiailag sokkal egyszerűbb a gyökkeltő jelenlétében végzett klórozási reakció. Gyökkeltő alkalmazása esetén tetszőleges méretű, közönséges zománcozott autóklávban vezethető a reakció. UV fény alkalmazása esetén viszont, ha a megvilágítás kivülről történik, akkor keskeny kvarc csőreaktorra van szükség, ami közismerten törékeny. A belülről a reakciótérben történő megvilágítás pedig költséges, és nehéz az ipari megvalósítása. UV fény alkalmazásával történő klórozás esetén további hátrány, hogy igen nehéz a reaktor méretét megnövelni, méretnövelés esetében az UV fény kis behatolóképessége miatt az oidallánc klórozásával párhuzamosan lejátszódik a gyűrű klórozása is, ami a fentebb leírtaknak megfelelően a célterméket erősen szennyezi. Ezzel szemben megfelelő mennyiségű gyökkeltő alkalmazásával tapasztalataink szerint nagyüzemi méretben is biztonságosan előállítható gyűrűnklórozott - anyagtól mentes benzhidrilklorid. Gyök keltő alkalmazásakor az exoterm klórozási reakció uralása, azaz az optimális reakcióhőmérséklet biztosítása a gyökkeltő adagolási sebességének megfelelő csökkentésével, vagy adott esetben az adagolás beállításával, valamint a klóráram erősségének változtatásával biztosítható anélkül, hogy a gyürű-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
