202808. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluor-benzol- és fluor-piridin-vegyületek előállítására
1 HU 202 808 B 2 A találmány tárgya eljárás fluor-benzol- és fluor-piridin-vegy Öletek előállítására. Ismert, hogy a fluor-benzol és szubsztituált származékai úgy állíthatók elő, hogy a megfelelő amino-benzol-vegyületet vízmentes hidrogén-fluoridban diazotálják, majd a képződött benzol-diazónium-fluoridot elbontják. A bontás során a diazóniumsót a nitrogén teljes mennyiségének eltávolításáig melegítik. Ez például akkor következhet be, amikor a hőmérséklet eléri a diazotálás reakcióelegyének forráspontját Abban az esetben azonban, ha az aminvegyület az orto-helyzetben elektronvonzó szubsztituenst hordoz, a kívánt termékek ezzel az eljárással nem állíthatók elő megfelelő hozammal. A J. Am. Chem. Soc. 72, 4809 (1950) közlemény a benzol-diazónium-fluoridok bontására és benzol-fluoridok előállítására vonatkozó széles körű kísérleti tapasztalatokat átfogóan ismerteti. A közlemény szerint ezzel az ismert eljárással az o-fluor-benzoesav mindössze 57%-os hozammal állítható elő. Hasonlóan kis hozammal képződnek a fluorvegyületek olyan amino-benzol-származékokból, amelyek az aminocsoporthoz viszonyított orto-helyzetben egy vagy több magányos elektronpárral rendelkező atomot tartalmazó csoportot hordoznak. Az ilyen aminovegyületek közé tartozik az o-klór-anilin, o-nitro-anilin, o-amino-fenol és o-anizidin. A felsorolt vegyületekből kiinduló szintézisek során a megfelelő diazónium-fluoridok bontásakor nitrogén egyáltalán nem vagy csak kis mennyiségben szabadult fel; a szintézis sikertelensége tehát annak volt tulajdonítható, hogy a vízmentes hidrogén-fluoridban atmoszferikus nyomáson elérhető forráshőmérsékleten a diazóniumsó nem bomlott el. Az idézett közleményben ismertetett eljárás reprodukálása során azt tapasztaltuk, hogy a kívánt termékek hozama nemhogy közepes, hanem ipari szintézisek szempontjából teljes mértékben elfogadhatatlan. (A 2-fluor-anilin diazotálására és fluorozására vonatkozó összehasonlító kísérletünket és annak eredményeit a 12. példában ismertetjük.) Az idézett közlemény szerzői megkísérelték a diazónium-fluoridokat magas hőmérsékleten, atmoszferikusnál nagyobb nyomáson elbontani, ekkor azonban magas olvadáspontú szilárd anyagokból álló, bonyolult összetételű keverékeket kaptak. Ez a megállapítás a diazónium-fluoridok atmoszferikusnál nagyobb nyomáson megkísérelt bontásának várható kedvezőtlen eredményre figyelmezteti a szakembereket. A magas forráspontú hidrogén-fluorid fejlesztésének szokásos módja szerint a reakcióelegyhez vizet adnak; ekkor a reakcióelegy hőmérséklete a bomlás hőmérsékletére növelhető. A diazóniumsó bontása során azonban ebben az esetben nem kívánt hidrolízistermékek képződhetnek (például szalicilsav képződik), ami csökkenti a kívánt 2-fluor-benzoesav-származékok hozamát (Research Disclosure 24704, 1984). Hidrolízistermékek képződésére különösen akkor van lehetőség, ha a kiindulási anyag karboxilcsoportot vagy más elektronvonzó csoportot tartalmaz például a diazotálandó aminocsoporthoz viszonyítva orto-helyzetben. A 2 173 188 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás szerint a fentiekben ismertetett módszert úgy módosítják, hogy a reakcióelegyhez a hidrogén-fluoridot oldó szerves oldószert adnak. Az oldószer hozzáadásának hatására nő a reakcióelegy forráspontja, így a diazónium-fluoridok bontási hőmérséklete is növelhető, ami a hozam növekedéséhez vezet. Az eljárás komoly hátránya azonban, hogy a reakcióelegy feldolgozása során a beadagolt szerves oldószer veszendőbe megy. A tennék elkülönítéséhez ugyanis a reakcióelegyet jelentős mennyiségű vízzel kell hígítani; így a reakcióelegyhez adott, vízzel jól elegyedő szerves oldószer (jellemzően 1,2-dimetoxi-etán vagy dioxán) a termék elkülönítése után híg vizes oldat formájában áll rendelkezésre, amiből csak igen gazdaságtalan és költséges.műveletekkel lenne regenerálható. Ezért a szerves oldószert gazdaságossági okok miatt nem regenerálják, hanem híg vizes oldat formájában hulladékként elvezetik. Az így a környezetbe jutó hulladék környezeti ártalmakat okozhat. Különösen érvényes ez a toxikus és feltételezetten rákkeltő hatású dioxán esetén. A4 075 252 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a reakcióelegyhez a hozam növelése érdekében ammónium-ionokal adnak ammónium-fluorid formájában. Megfelelő eredményeket azonban csak a képződött termék tömegével egyenértékű mennyiségű ammónium-fluorid felhasználásával érnek el. További hátrányt jelent, hogy-elsősorban nagyüzemi gyártáskor - az ammónium-fluorid könnyen a légtérbe juthat, ami súlyos környezeti károsodásokhoz vezet. Célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, amellyel a fluor-benzol és fluor-piridin-vegyületek a 2 173 188 sz. nagy-britanniai és a 4 075 252 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokben közhitekhez hasonló vagy azt meghaladó bpzammal állíthatók elő, ugyanakkor azonban a fent ismertetett hátrányok kiküszöbölhetők. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a kívánt fluor-benzol- és fluor-piridin-vegyületek igen jó hozammal állíthatók elő, ha a diazónium-fluorid bontását atmoszferikusnál nagyobb nyomáson végezzük. A korábban idézett J. Am. Chem. Soc. 72,4809 (1950) közleményben ismertetett kísérleti eredmények alapján ennek az ellenkezőjére számíthattunk. A találmány tárgya eljárás a (II) általános képletű fluor-benzol- és fluor-piridin-vegyületek előállítására - a képletben A =CH- vagy =N- csoportot jelent, R’ jelentése hidroxi-karbonil-csoport, halogénatommal szubsztituált benzilcsoport, 1-4 szénatomos alkilcsoport, fluoratom, klóratom vagy nitrocsoport, és m értéke 1 vagy 2 -, a megfelelő (I) általános képletű aminovegyületek - a képletben A, R’ és m jelentése a fenti - hidrogén-fluorid jelenlétében végzett diazotálásával és areakcióelegyben képződött diazóniumsó bontásával. A találmány szerint a diazóniumsót 40-130 "C hőmérsékleten, 4-35 bar nyomáson bontjuk, majd a terméket ismert módon elkülönítjük. A hidrogén-fluoridot és diazónium-fluoridot tartalmazó elegyre gyakorolt nyomásnak (ami adott esetben autogén nyomás is lehet) elég nagy értéknek kell lennie ahhoz, hogy az elegy forráspontja a diazóniumsó ésszerű idő alatt történő bomlásához szükséges legalacsonyabb hőmérsékletet eléije. A pontos reakciókörülmények ennek megfelelően igen nagy mértékben függnek az elbontandó diazóniumsó jellegétől. Általánosságban azt tapasztaltuk azonban, hogy ez a hőmérséklet 40-130 *C, előnyösen 60-100 ”C, célszerűen 70-90 *C, különösen előnyösen 75-85 “C lehet. A legutóbbi hőmérséklet-tartomány különösen előnyö-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
