188283. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 3-bróm-4-fluor-toluol előállítására
1 188 283 2 A találmány tárgya eljárás 3-bróm-4-fluor-toluol előállítására 4-fluor-toluol brómozásával. Ismert, hogy ha 4-fluor-toluolt széntetrakloridos közegben, vas katalizátor jelenlétében [J. Ind. Chem. Soc. 21, 112 (1944)] vagy oldószermentes állapotban, alumínium-tribromid katalizátor jelenlétében [Reel. Trav. Chim. Pays-Bas 82, 9 (1963)] brómoznak, 2-bróm-4-fluor-toluolt és 2-bróm-4- fluor-toluolt tartalmazó izomer elegy képződik. Az ismert eljárások végrehajtása során megállapítottuk, hogy a képződő izomer elegy a fenti izomereket körülbelül 20: 80 arányban tartalmazza, és ezen kívül a reakció során 10%-ig terjedő mennyiségben dibróm-4-fluor-toluolok is képződnek. Az ismert eljárások közös hátránya tehát az, hogy a 3-bróm-4-fluor-toluolt csekély (az izomerek körülbelül 20%-át kitevő) hozammal szolgáltatják. Azt tapasztaltuk, hogy a 4-fluor-toluol brómozásával az eddigieknél nagyobb hozammal állíthatunk elő 3-bróm-4-fluor-toluolt, ha a reakcióban oldószerként jégecetet használunk fel, és a brómozást jód és vas vagy vas-sók jelenlétében végezzük. A fenti reakcióban képződő izomer elegy a 3- bróm-4-fluor-toluolt 70%-ig terjedő mennyiségben tartalmazza, körülbelül 30% 2-bróm-4-fluortoluol mellett. Ilyen kedvező izomer arányt csak a találmány szerinti katalizátor-rendszer alkalmazásával érhetünk el. A 4-fluor-toluol brómozásakor lezajló reakciót az (A) reakcióvázlaton szemléltetjük. A találmány szerinti eljárást a következőképpen hajtjuk végre: 4-Fluor-toluol jégecettel készített 30-90%-os, előnyösen 70-75%-os oldatához a 4-fluor-toluol súlyára vonatkoztatva 0,01-10 súly% vasport vagy vas-sót és 0,01-10 súly% jódot adunk. A vasport előnyösen redukcióval állítjuk elő. A reakcióban a 4- fluor-toluol súlyára vonatkoztatva célszerűen 0,05-0,15 súly% vasport vagy vas-sót és 0,05-0,15 súly% jódot használunk fel. A fentiek szerint előállított elegyhez -10 °C és + 50 °C közötti, előnyösen +20 °C és +30 °C közötti hőmérsékleten 30-95%-os, előnyösen 70-75%-os jégecetes brómoldatot adunk. 1 mól 4-fluor-toluolra vonatkoztatva 0,8-1,5 mól, előnyösen 1-1,1 mól, célszerűen 1 mól brómot használunk fel. Ezután a reakcióelegyet atmoszferikus nyomáson, + 20 °C és + 35 °C közötti hőmérsékleten 3-18 órán át keverjük. Amennyiben igen nagy anyagmennyiségekből indulunk ki, az utánkeverés idejét célszerű meghosszabbítanunk. A találmány szerinti eljárást célszerűen úgy hajtjuk végre, hogy a jégecetes brómoldatot egyetlen részletben öntjük a jégecetet, 4-fluor-toluolt és katalizátorokat tartalmazó elegyhez; ekkor ugyanis a reakció során dibróm-4-fluor-toluolok legföljebb 2%-nyi mennyiségben képződhetnek. Ebben az esetben már 3-8 órás utánkeverés is elegendő ahhoz, hogy megfelelő 4-fluor-toluol-konverziót érjünk el. A reakcióelegyet desztillációval dolgozzuk fel. A nyers reakcióelegy atmoszferikus nyomáson vagy csökkentett nyomáson végzett frakcionált desztillálásával közvetlenül is elkülöníthetjük a kívánt terméket, akkor járunk el azonban a legcélszerűbben, ha először a reakcióelegy összes desztillálható komponensét vákuumdesztillációval elválasztjuk a csekély mennyiségű, főtömegében nagyobb mértékben brómozott toluolokból álló maradéktól. Ha gondoskodunk arról, hogy a nyers reakcióelegyet ne élje erős hőhatás, messzemenően visszaszoríthatjuk a mellékreakciókat és a bomlási reakciókat. Végül a nyers desztillátumot desztilláló oszlopba vezetjük, és ott .tr loszferikus vagy csökkentett nyomáson végzett desztillációval frakciókra bontjuk. Az oldószerb'• és reagálatlan 4-fluortoluolból álló előfrakciót ismét visszavezethetjük a 4-fluor-toluol brómozásába. Ha például 40%-os 4-fluor-toluol-konverziót érünk el, 60-70% 3-bróm-4-fluor-toluolból és 40-30% 2-bróm-4-fluor-toluolból álló izomer elegyet kapunk. A 4-fluor-toluol konverzióját a reakcióidő meghosszabbításával egyszerűen növelhetjük; ekkor az izomerek aránya nem változik. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. Az A. és B. példát; összehasonlítás céljából közöljük. A példa 4-Fluor-toluol brómozása a szakirodalomból- [J. Ind. Chem. Soc. 21, 112 (1944)] ismert eljárással 110 g (1 mól) 4-fluor-toluol 165 ml széntetrakloríddal készített oldatához 11 g vasport adunk. A reakcióelegybe szobahőmérsékleten 160 g (í mól) brómot csepegtetünk, az elegyet 24 órán át utánkeverjük, majd az oldószert atmoszferikus nyomáson ledesztilláljuk, és a maradékot 10 cm hosszú Vigreux oszlopon atmoszferikus nyomáson frakcionáltan desztilláljuk. Első frakcióként (fp.: 114-117 °C) 26,4 g reagálatlan 4-fluor-toluolt kapunk, második frakcióként (fp.: 175-185 °C) pedig 78 g termékelegyet különítünk el, amely 66% 2-bróm-4-fluor-toluolból, 24% 3-bróm-4-fluortoluolból és 9% dibróm-4-fluor-toluolból áll. A monobróm-4-fluor-toluolokat az átalakult 4-fluor-toluolra vonatkoztatva 48%-os hozammal kapjuk; ebből a 3-bróm-4-fluor-toluol hozama 11,4%. B. példa 4-Fluor-toluol brómozása a szakirodalomból [Red. Trav. Chim. Pays-Bas 82, 9 (1963)] ismert eljárással 110 g - 15 °C-ra hűtött 4-fluor-toluolhoz 2,67 g alumínium-tribromidot és 16,0 g brómot adunk. Amikor az elegy hőmérséklete + 10 °C-ra emelkedik, az elegyet vízzel hidrolizáljuk, majd diklórmetánnal extraháljuk. Az extraktumot mossuk, szárítjuk, végül atmoszferikus nyomáson desztilláljuk. Az oldószer és a 4-fluor-toluol fölöslegének ledesztillálása után 172-184 °C-on 5,5 g termékelegyet különítünk el, amely 88% 2-bróm-4-fluor-toluolból, 8% 3-bróm-4-fluor-toluolból és 4% dibróm-4- -fluor-toluolból áll. A 3-bróm-4-fluor-toluolt az átalakult 4-fluor-toluolra vonatkoztatva 2,3%-os hozammal kapjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
