способ получения фторсодержащих соединений

Формула изобретения

1. Способ получения фторосодержащих соединений путем взаимодействия ароматического соединения, не содержащего в ядре гетероатомов или содержащего в ядре до трех атомов азота, замещенного в ядре обменивающимися на атомы фтора атомами хлора или брома, и содержащего, при необходимости, по крайней мере один дополнительный заместитель, способствующий нуклеофильному замещению ароматического соединения, с фторидом или смесью фторидов общей формулы I

MeF I,

где Me означает катион щелочноземельного металла, ион аммония или ион щелочного металла,

в присутствии растворителя или без него при температуре от 40 до 260^oС, отличающийся тем, что взаимодействие проводят в присутствии соединения или смеси соединений общей формулы II



где А¹, А², А³, А⁴, А⁵, А⁶, А⁷, А⁸ независимо друг от друга означают одинаковые или различные линейные или разветвленные алкильные или алкенильные группы с числом атомов углерода до двенадцати, арильные группы с числом атомов углерода от шести до двенадцати, арилалкильные группы с числом атомов углерода от семи до двенадцати, или А¹А², А³А⁴, А⁵А⁶, А⁷А⁸ независимо друг от друга одинаково или различно с участием атомов кислорода связаны друг с другом в цикл с числом атомов в цикле от трех до семи;

В^- означает одноосновный остаток кислоты или эквивалентный ему многоосновный остаток кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют ароматическое соединение с обменивающимся на атом фтора атомом хлора или атомом брома в ядре, содержащее по крайней мере один дополнительный заместитель из ряда: атом фтора, хлора, брома, иода, нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная группа, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR или остаток -СО-О-СО-, -CO-NR-CO-, соединяющий два ортоположения, причем R и R" в каждом случае независимо друг от друга могут быть одинаковыми или разными и означают атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до шести, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати или арилалкильную группу с числом атомов углерода от семи до двенадцати, при этом алкильные и арилалкильные группы могут быть моно-, ди- или тризамещены атомами галогена.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют ароматическое соединение с обменивающимся на атом фтора атомом хлора или брома в ядре, содержащее в качестве дополнительного заместителя по крайней мере еще один обменивающийся на атом фтора атом хлора или атом брома и, при необходимости еще не менее одного дальнейшего заместителя из ряда атом фтора, нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная гpyппa, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, -СО-О-СО- или -CO-NR-CO-.

4. Способ по одному или нескольким из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанного ароматическою соединения используют соединение общей формулы III



где W означает атом азота или фрагмент C-R³;

Х означает атом азота или фрагмент C-R⁴;

Y означает атом азота или фрагмент C-R⁵;

Z означает атом азота или фрагмент C-R⁶, при этом W, Х и Y не могут все одновременно означать атом азота;

R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, одинаковые или различные, означают атомы водорода, фтора, хлора, брома, иода, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, остаток -СО-О-СО-, -CO-NR-CO- или -CR"=CR"-CR"=CR"-, соединяющий два ортоположения, причем одинаковые или различные R и R", имеющие приведенное выше значение, и R" независимо друг от друга имеют то же самое значение, что и остатки от R¹ до R⁶, и при этом по крайней мере один из остатков от R¹ до R⁶ означает атом хлора или брома.

5. Способ по одному или нескольким из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве указанного ароматического соединения используют соединение общей формулы III, где один из остатков oт R¹ до R⁶ означает атом хлора или атом брома, ни один из остатков W, X, Y, Z не означает атом азота и по крайней мере один из других остатков в группе от R¹ до R⁶ означает нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группу COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, -CO-O-CO-, -CO-NR-CO- или -СR""=СR""-СR""=СR"-.

6. Способ по одному или нескольким из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве указанного ароматического соединения используют соединение общей формулы III, где два или несколько остатков от R¹ до R⁶ означают атом хлора или атом брома, остатки W, X, Y, Z означают атомы азота числом от 0 до 3, а все другие остатки в группе от R¹ до R⁶ могут означать атом водорода.

7. Способ по одному или нескольким из пп.1-6, отличающийся тем, что в качестве фторида формулы I используют фторид лития, фторид натрия, фторид калия, фторид рубидия, фторид цезия или смесь этих фторидов.

8. Способ по одному или нескольким из пп.1-7, отличающийся тем, что используют фторид формулы I и эквивалент обменивающегося галогена в соотношении, равном (0,5-10):1, предпочтительно (0,8-5):1, в частности (1-2):1.

9. Способ по одному или нескольким из пп.1-8, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где А¹, А², А³, А⁴, А⁵, А⁶, А⁷, А⁸, одинаковые или разные, независимо друг от друга означают линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу с числом атомов углерода до двенадцати.

10. Способ по одному или нескольким из пп.1-9, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹, А², А³, А⁴, А⁵, А⁶, А⁷, А⁸, одинаковые или разные, независимо друг от друга означают линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу с числом атомов углерода до восьми.

11. Способ по одному или нескольким из пп.1-10, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹, А², А³, А⁴, А⁵, А⁶, А⁷, А⁸, одинаковые или разные, независимо друг от друга означают линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу с числом атомов углерода до четырех.

12. Способ по одному или нескольким из пп.1-11, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹А²= А³А⁴ или А¹А²=А³А⁴=А⁵А⁶ или A¹A²=A³A⁴=A⁵A⁶=A⁷A⁸.

13. Способ по одному или нескольким из пп.1-12, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹=А²=А³=А⁴ или где А¹=А²=А³=А⁴=А⁵=А⁶ или где А¹=А²=А³=А⁴=А⁵=А⁶=А⁷=А⁸.

14. Способ по одному или нескольким из пп.1-13, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹А², или А¹А² и А³A⁴, или и А¹А² и A³А⁴ и А⁵А⁶, или и А¹А² и А³А⁴ и А⁵А⁶ и А⁷А⁸ связаны друг с другом через атом кислорода с образованием насыщенного или ненасыщенного цикла с пятью или с шестью атомами в цикле.

15. Способ по одному или нескольким из пп.1-5 и 14, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ¹А² или А¹А² и А³А⁴, или А¹А² и А³А⁴ и А⁵А⁶, или А¹А² и A³А⁴ и А⁵А⁶ и А⁷А⁸ связаны друг с другом в цикл, включающий в качестве кольцевых звеньев атом азота, с которым связаны соответствующие остатки от А¹ до А⁸, и, при необходимости, атом кислорода и метиленовые группы.

16. Способ по одному или нескольким из пп.1-15, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ^- означает фторидный, хлоридный, бромидный, иодидный, бифторидный, тетрафторборатный, бензолсульфонатный, n-толуолсульфонатный, бисульфатный, гексафторфосфатный, трифторметилсульфонатный анион.

17 Способ по одному или нескольким из пп.1-16, отличающийся тем, что используют соединение формулы II, где ^- означает фторидный, хлоридный, бромидный, бифторидный, тетрафторборатный анион.

18. Способ по одному или нескольким из пп.1-17, отличающийся тем, что используют соединение формулы II в количестве от 0,5 до 35 мас.% из расчета на соединение, содержащее обменивающийся на атом фтора атом хлора или брома.

19. Способ по одному или нескольким из пп.1-18, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют апротонный, диполярный апротонный или протонный растворитель.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в качестве апротонного диполярного растворителя используют диметилсульфоксид, диметилсульфон, сульфолан, диметилформамид, диметилацетамид, 1,3-диметилимидазолин-2-он, N-метилпирролидон, гексаметилфосфортриамид, ацетонитрил, бензонитрил или смесь этих растворителей.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что в качестве апротонного растворителя используют ароматический углеводород, хлорированный ароматический углеводород или смесь этих растворителей.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что в качестве апротонного растворителя используют бензол, толуол, о-, м-, п-ксилол, технические смеси изомерных ксилолов, этилбензол, мезитилен, о-, м-, п-хлортолуол, хлорбензол, о-, м-, п-дихлорбензол или смесь этих растворителей.

23. Способ по п.19, отличающийся тем, что в качестве протонного растворителя используют метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, изобутанол, полиалкиленгликоли с этиленовыми, пропиленовыми или бутиленовыми структурными единицами или смесь этих растворителей.

24. Способ по одному или нескольким из пп.1-23, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при температуре от 60 до 250^oС.

25. Способ по одному или нескольким из пп.1-23, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при температуре от 90 до 220^oС.

26. Способ по одному или нескольким из пп.1-23, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при температуре от 120 до 200^oС.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к улучшенному по сравнению с уровнем техники способу получения фторсодержащих соединений путем реакций обмена атомов галогена на атом фтора.

Одна из областей применения содержащих атомы фтора соединений представлена жидкокристаллическими смесями (европейский патент N 0602596).

Реакция обмена атомов галогена на атомы фтора известна также под названием галекс-реакции. Она представляет собой часто используемый способ введения заместителей в виде атомов фтора в соединения, содержащие обменивающиеся на атомы фтора атомы галогенов.

У ароматических соединений, особенно у активированных ароматических соединений, обмен атомов галогенов на атомы фтора протекает по схеме нуклеофильного замещения. Для проведения такого взаимодействия приходится применять сравнительно высокие температуры реакций, которые часто лежат в пределах от 200 до 300^oC, что иногда приводит к образованию значительных количеств продуктов разложения. В общем случае реакцию приходится проводить в среде растворителя, что приводит к заметному снижению выхода, получаемого с единицы объема в единицу времени, по сравнению со способами, где растворитель не используется. В качестве альтернативы такому способу могут быть применены обычные катализаторы межфазного переноса, позволяющие устранить некоторые из вышеперечисленных недостатков.

Другие проблемы, например затруднения с перемешиванием реагирующей суспензии при проведении реакции без растворителя, устранить таким путем не удается. До настоящего времени в качестве катализаторов межфазного переноса применяли четвертичные соли алкиламмония или алкилфосфония (патент США N 4287374), соли пиридиния (заявка на международный патент N 87/04194), краун-эфиры или соли тетрафенилфосфония (J.H. Clark и др., Tetrahedron Letters 28 [1987], с. 111 - 114). Такие катализаторы межфазного переноса показывают иногда сравнительно низкую активность и отличаются невысокой стабильностью при требуемых для протекания реакции температурах.

Представленные здесь ограничения и недостатки демонстрируют острую потребность в разработке способа, лишенного присущих известным способам недостатков, в первую очередь это относится к необходимости проведения реакции при высоких температурах и в течение длительного времени, и обеспечивающего получение целевых фторсодержащих соединений с высокими или очень высокими выходами при более низких температурах реакции и при непродолжительном времени взаимодействия.

Поставленная задача решается в способе получения фторсодержащих соединений путем взаимодействия ароматического соединения, не содержащего в ядре гетероатомов или содержащего в ядре до трех атомов азота, замещенного в ядре обменивающимися на атомы фтора атомами хлора или брома, и содержащего при необходимости по крайней мере один дополнительный заместитель, способствующий нуклеофильному замещению ароматического соединения, с фторидом или смесью фторидов общей формулы (I)

MeF (I)

где Me означает катион щелочноземельного металла, ион аммония или ион щелочного металла, в присутствии растворителя или без него при температуре от 40 до 260^oC, который заключается в том, что взаимодействие проводят в присутствии соединения или смеси соединений общей формулы (II)



где A", A², A³, A⁴, A⁵, A⁶, A⁷, A⁸ независимо друг от друга означают одинаковые или различные линейные или разветвленные алкильные или алкенильные группы с числом атомов углерода до двенадцати, арильные группы с числом атомов углерода от шести до двенадцати, арилалкильные группы с числом атомов углерода от семи до двенадцати, или A¹A², A³A⁴, A⁵A⁶, A⁷A⁸ независимо друг от друга одинаково или различно с участием атомов кислорода связаны друг с другом в цикл с числом атомов в цикле от трех до семи,

В означает одноосновный остаток кислоты или эквивалентный ему многоосновный остаток кислоты.

Неожиданно оказалось, что применение соединений общей формулы (II) в качестве катализаторов приводит к значительному ускорению превращения, и в результате этого реакция обмена атомов хлора или брома на атомы фтора (галекс-реакция) может быть проведена в значительно более мягких условиях, в первую очередь это относится к снижению температуры реакции и/или к сокращению времени реакции. Благодаря этому одновременно можно сократить количество нежелательных побочных продуктов или в значительной мере избежать их образования.

Соответствующий изобретению способ отличается также рядом дополнительных преимуществ. Так, например, соединения общей формулы (II) нетоксичны или во всяком случае они малотоксичны, а, кроме этого, они показывают термическую стабильность, которая превосходит термическую стабильность известных из уровня техники и часто применяемых катализаторов. Если соединение общей формулы (II), в котором остатки от A^* до A⁸ в каждом случае представлены метильной группой, подвергают в течение десяти часов воздействию температуры не менее 230^oC, то после этого углеобразные продукты разложения составляют всего лишь 0,2%.

Атомы хлора или брома могут обмениваться на фторид по схеме реакции нуклефилфильного замещения.

Еще одно преимущество соответствующего изобретению способа состоит в том, что в качестве исходных продуктов для него может быть использовано большое число соединений.

Так, например, в качестве ароматического соединения с обменивающимся на атом фтора атомом хлора или брома можно использовать ароматическое соединение, не содержащее в ядре гетероатомов или содержащее в ядре до трех атомов азота, замещенное в ядре обменивающимися на атомы фтора атомами хлора или брома, и содержащее при необходимости по крайней мере один дополнительный заместитель, способствующий нуклеофильному замещению ароматического соединения.

В качестве пригодных ароматических соединении можно назвать, например, производные бензола, нафталина, пиридина, антрацена, фенантрена, пиримидина и пиразина, а также многоядерные сконденсированные циклические системы с участием пиридинового фрагмента (хинолины, изохинолины, акридины, акридоны), с участием пиримидинового, пиразинового и пиперазинового фрагментов (бензодиазины циннодинового, фталазинового, хиназолинового, хиноксалинового, феназинового, феноксазинового типа) и их производные, которые при необходимости имеют еще не менее одного дополнительного заместителя, способствующего протеканию нуклеофильного замещения ароматического соединения. Такой дополнительный заместитель, способствующий реакции нуклеофильного замещения ароматического соединения, приводит обычно к активации ароматического соединения и облегчает реакцию обмена атома хлора или брома на атом фтора.

Дополнительные заместители, способствующие нуклеофильному замещению ароматического соединения, представляют собой заместители -J- и -М-типа, которые снижают электронную плотность и соответственно нуклеофильность ароматического соединения, снижая склонность к реакции электрофильного замещения. Но при этом происходит активация ароматического соединения по отношению к нуклеофильному замещению. Активирующее действие таких заместителей особенно велико в тех случаях, когда они находятся в орто- или в параположении к обменивающемуся на атом фтора атому хлора или брома.

В качестве дополнительного заместителя, способствующего нуклеофильному замещению и соответственно реакции обмена атома хлора или брома на атом фтора, прежде всего реакции обмена атома хлора на атом фтора, можно назвать такие радикалы, как, например, атомы фтора, хлора, брома, иода, нитрогруппа, нитрозогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная группа, трифторметилсульфоксильная, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR или остатки -CO-O-CO-, -CO-NR-CO-, соединяющие два орто-положения; в первую очередь это атомы фтора, хлора, нитрогруппа, трифторметильная группа, нитрильная, формильная, хлоркарбонильная, хлорсульфонильная, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, SO₂R, COR, CONRR", предпочтительно атомы фтора, хлора, нитрогруппа, трифторметильная группа, нитрильная, формильная, хлоркарбонильная группа, причем R и R" в каждом случае независимо друг от друга могут быть одинаковыми или разными и означают атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до шести, предпочтительно от одного до четырех, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати или арилалкильную группу с числом атомов углерода от семи до двенадцати и при этом алкильные и арилалкильные группы могут быть соответственно моно-, ди- или тризамещены атомами галогена, в первую очередь атомами фтора или хлора.

В качестве ароматического соединения, содержащего в ядре обменивающийся на атом фтора атом хлора или атом брома, в первую очередь атом хлора, предпочтительно используют ароматические соединения, которые содержат не менее одного дополнительного заместителя из ряда: атомы фтора, хлора, брома, иода, нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная группа, трифторметилсульфоксильная, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR или OR или же остатки -CO-O-CO-, -CO-NR-CO-, соединяющие два орто-положения, причем R и R" в каждом случае независимо друг от друга могут быть одинаковыми или разными и означают атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до шести, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати или арилалкильную группу с числом атомов углерода от семи до двенадцати и при этом алкильные и арилалкильные группы могут быть соответственно моно-, ди- или тризамещены атомами галогена.

Вышеназванные ароматические соединения в дополнение к этому могут также содержать такие заместители, как алкильные остатки, аминогруппы, алкиламиногруппы, гидроксильные группы или алкоксигруппы.

Кроме того, в реакциях обмена на атом фтора связанного с ядром атома хлора или атома брома, прежде всего атома хлора, можно использовать ароматические соединения, которые содержат в качестве дополнительного заместителя по крайней мере еще один обменивающийся на атом фтора атом хлора или брома, в первую очередь атом хлора, и при необходимости еще не менее одного дальнешего заместителя из ряда: атом фтора, нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная группа, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR или остатки -CO-O-CO-, -CO-NR-CO-. В соответствии с этим такие исходные соединения содержат не менее двух обменивающихся на атом фтора заместителей в виде атомов хлора или брома, предпочтительно атомов хлора. Такие соединения обычно могут вступать в реакцию обмена атома хлора или брома на атом фтора как по одному, так и по двум атомам хлора или брома, и при этом они не обязательно должны иметь еще один дальнейший заместитель из приведенного выше ряда. Но в то же время они могут иметь и еще один способствующий реакции нуклеофильного замещения ароматического соединения заместитель из ряда приведенных выше остатков. Присутствие таких заместителей повышает реакционную способность ароматического соединения по отношению к реакции обмена атома хлора или брома на атом фтора.

Хорошие результаты могут быть получены при использовании в качестве исходного продукта для соответствующего изобретению способа соединения общей формулы (III)



(III)

где W означает атом азота или фрагмент C-R³, X означает атом азота или фрагмент C-R⁴, Y означает атом азота или фрагмент C-R⁵, Z означает атом азота или фрагмент C-R⁶, при этом W, X и Y не могут все одновременно означать атом азота, a R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, которые могут быть одинаковыми или различными, означают атомы водорода, фтора, хлора, брома, иода, нитрогруппу, нитрозогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, остатки -CO-O-CO-, -CO-NR-CO- или -CR""=CR""-CR""=CR""-, соединяющие два орто-положения, причем одинаковые или различные R и R", имеющие приведенное выше значение, и R"" независимо друг от друга имеют то же самое значение, что и остатки от R¹ до R⁶ и при этом по крайней мере один из остатков от R¹ до R⁶ означает атом хлора или брома, предпочтительно атом хлора.

В качестве исходного продукта может быть использовано соединение формулы (III), где R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, которые могут быть одинаковыми или различными, означают прежде всего атомы водорода, фтора, хлора, брома, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, хлоркарбонильную группу, предпочтительно означают атомы водорода, фтора, хлора, нитрогруппу, нитрильную и формильную группу.

В качестве исходного продукта может быть также использовано соединение формулы (III), где только один из остатков от R¹ до R⁶ означает атом хлора или брома, в первую очередь атом хлора, и ни один из фрагментов W, X, Y, Z не означает атом азота и по крайней мере один из других остатков в группе от ¹ до R⁶ означает нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, остатки -CO-O-CO-, -CO-NR-CO- или -CR""=CR""-CR""=CR""-.

Исходным продуктом для соответствующего изобретению способа может быть соединение формулы (III), где два или более остатков от R¹ до R⁶ представлены атомами хлора или брома, в первую очередь атомами хлора, фрагменты W, X, Y, Z означают атомы азота числом от 0 до 3, а все другие остатки из ряда от R¹ до R⁶ могут означать атомы водорода.

Исходным продуктом для соответствующего изобретению способа может быть также соединение формулы (III), где только один из остатков от R¹ до R⁶ означает атом хлора или брома, в первую очередь атом хлора, по крайней мере один из фрагментов W, X, Y, Z означает атом азота, а все другие остатки из ряда от R¹ до R⁶ могут означать атомы водорода.

Введение хотя бы одного атома азота в ароматический цикл повышает реакционную способность ароматического соединения настолько, что в этом случае обмен атома галогена на атом фтора может протекать и при отсутствии дополнительного заместителя, способствующего протеканию реакции нуклеофильного замещения ароматического соединения.

Хорошие результаты могут быть получены при использовании в качестве исходного продукта соединения общей формулы (IV)



где W означает атом азота или фрагмент C-R³, один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ и при необходимости R³ означают атомы хлора, фтора, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, или где два остатка, находящиеся в орто-положении друг к другу, представлены фрагментами -CO-O-CO- или -CO-NR-CO, причем R и R" в каждом случае независимо друг от друга могут быть одинаковыми или разными и означают атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до шести, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати или арилалкильную группу с числом атомов углерода от семи до двенадцати, а еще один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ и при необходимости R³ означает атом хлора, тогда как другие остатки означают атомы водорода, фтора или хлора.

С хорошими перспективами на успех в качестве исходного продукта может быть использовано также соединение общей формулы (IV)



где W означает атом азота или фрагмент C-R³ один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ или остаток R³ означают атомы хлора, фтора, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, или где два остатка, находящиеся в орто- положении друг к другу представлены фрагментами -CO-O-CO- или -CO-NR-CO-, причем R и R" в каждом случае независимо друг от друга могут быть одинаковыми или разными и означают атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до шести, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати или арилалкильную группу с числом атомов углерода от семи до двенадцати, а еще один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ означает атом хлора, тогда как другие остатки означают атомы водорода, фтора или хлора.

Фрагменты -CO-O-CO- и -CO-NR-CO- в общем случае объединяют два остатка от R¹ до R⁶, расположенные в орто-положении друг к другу, в первую очередь это относится к двум расположенным в орто-положении друг к другу остаткам из группы R¹, R², R⁴, R⁵ и R⁶, если W означает атом азота, или же к двум расположенным друг к другу в орто-положении остаткам из группы R², R³ и R⁴ если W означает C-R³.

В соединении формулы (IV) один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶, включая при необходимости остаток R³, или остаток R³ означают прежде всего атомы хлора, фтора, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную группу, трифторметоксигруппу, группы COOR, CONRR", COR, OR, -CO-O-CO- или -CO-NR-CO-, предпочтительно они означают атомы хлора, фтора, нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную группу, группу COOR или хлоркарбонильную группу, причем R и R" означают преимущественно атом водорода, линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до четырех, арильную группу с числом атомов углерода от шести до двенадцати, предпочтительно они означают атом водорода или линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от одного до трех, особенно предпочтительно они означают метильную или этильную группу, один или два из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ и при необходимости R³ означают атом хлора, и тогда другие остатки, которые могут быть одинаковыми или различными, означают атомы водорода или хлора.

Приведенная выше формула (IV) относится к неактивированным соединениям, у которых один из остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ и при необходимости R³ означают атом хлора или фтора, и в дополнение к этому один, два или более остатков R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶ и при необходимости R³ означают атом хлора, в результате чего такие соединения содержат один, два или более атомов хлора, если один из вышеназванных остатков представлен атомом фтора, или же они содержат два, три или более атомов хлора, если один из вышеназванных остатков представлен не атомом фтора, а атомом хлора.

Примерами таких неактивированных производных пиридина, соответствующих формуле (IV), где W означает атом азота, являются 2,3-дихлорпиридин, 2,4-дихлорпиридин, 2,5-дихлорпиридин, 2,6-дихлорпиридин, 3,4-дихлорпиридин, 3,5-дихлорпиридин, 2,3,4-трихлорпиридин, 2,3,5-трихлорпиридин, 2,3,6-трихлорпиридин, 2,4,6-трихлорпиридин, тетрахлорпиридин и пентахлорпиридин, а также фторированные хлорзамещенные пиридины, которые образуются из перечисленных выше хлорпиридинов в результате парциального фторирования.

Примерами таких неактивированных производных бензола, соответствующих формуле (IV), где W означает фрагмент C-R³, являются 1,2-дихлорбензол, 1,3-дихлорбензол, 1,4-дихлорбензол, 1,2,3-трихлорбензол, 1,2,4-трихлорбензол, 1,3,5-трихлорбензол, 1,2,3,4-тетрахлорбензол, 1,2,3,5-тетрахлорбензол, 1,2,4,5-тетрахлорбензол, а также фторированные хлорбензолы, которые образуются из перечисленных выше хлорбензолов в результате парциального фторирования.

Приведенная выше формула (IV) охватывает также соединения, которые содержат активирующий остаток. В качестве активирующих остатков выступают нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная, фторсульфонильная, хлорсульфонильная группа, трифторметоксигруппа, трифторметилтиольная группа, трифторметилсульфонильная группа, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, -CO-O-CO- или -CO-NR-CO-, в первую очередь это нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная группа, трифторметоксигруппа, группы COOR, CONRR", COR, OR, -CO-O-CO- или -CO-NR-CO-, предпочтительно это нитрогруппа, трифторметильная, нитрильная, формильная, хлоркарбонильная группа, группы COOR, COR.

Если в соединениях содержится активирующий остаток, то тогда один из остатков от R¹ до R⁶ в формуле (IV), преимущественно один из остатков в группе R¹, R², R⁴, R⁵, R⁶, если W означает атом азота, или преимущественно остаток R³, если W означает фрагмент C-R³, означает активирующий остаток. Особенно ярко проявляется роль активирующего остатка в тех случаях, когда обменивающийся на атом фтора атом хлора находится в орто- или в пара-положении к активирующему остатку. В этой связи следует еще раз указать на то, что атом азота в цикле пиридина также оказывает активирующее влияние на процесс обмена атомов хлора на атомы фтора.

Соответствующий изобретению способ относится не только к обмену атомов хлора, расположенных в орто-положении и/или в пара-попожении к активирующему остатку, но и к обмену атомов хлора в менее благоприятных для протекания такой реакции мета-положениях. Так, например, в реакцию можно вводить и соединения общей формулы (V)



где W означает атом азота или фрагмент C-R³, причем остаток R³ означает нитрогруппу, трифторметильную, нитрильную, формильную, фторкарбонильную, хлоркарбонильную, фторсульфонильную, хлорсульфонильную группу, трифторметоксигруппу, трифторметилтиольную группу, трифторметилсульфонильную группу, группы COOR, CONRR", SO₂R, COR, OR, или где два находящиеся в орто-положении друг к другу остатка из группы R¹, R³, R⁴ представлены фрагментами -CO-O-CO- или-CO-NR-CO-, в первую очередь это нитрогруппа, трифторметильная группа, цианогруппа, формильная, фторкарбонильная, хлоркарбонильная группа, трифторметоксигруппа, группы COOR, CONRR", COR, OR, или где два находящиеся друг к другу в орто-положении остатка из группы R², R³, R⁴ предпочтительно представлены нитрогруппой, трифторметильной группой, цианогруппой, формильной, хлоркарбонильной группой, и остатки R¹, R², R⁴ означают атом водорода, фтора или хлора.

Сравнительное сопоставление формул (III), (IV) и (V)







раскрывает хорошо прослеживаемую взаимосвязь их структур. При замещении в формуле (III) фрагмента X на C-R⁴, Y на C-R⁵ и Z на C-R⁶ получается формула (IV). Точно так же при замене в формуле (IV) остатков R⁵ и R⁶ на атомы хлора получается формула (V). Это значит, что и формула (V) представляет собой частный случай формулы (III). Следует специально обратить внимание на эту взаимосвязь для того, чтобы в последующем исключить возможность ошибочных умозаключений.

Далее представляется не претендующая на полноту охвата небольшая выборка соединений, которые содержат обменивающиеся на атомы фтора атомы галогена: 2-хлорнитробензол, 2,4-дихлорнитробензол, 2-хлорбензальдегид, 4-хлорбензальдегид, 2-хлорбензонитрил, 4-хлорбензонитрил, 2-хлорбензоилхлорид, 4-хлорбензоилхлорид, 2,4-дихлорбензальдегид, 2,6-дихлорбензальдегид, 2,4-дихлорбензонитрил, 2,6-дихлорбензонитрил, 2,4-дихлорбензоилхлорид и 2,6-дихлорбензоилхлорид.

В качестве фторида формулы (I) используют фторид кальция, фторид аммония, фторид лития, фторид натрия, фторид калия, фторид рубидия, фторид цезия или смесь этих соединений, чаще всего используют фторид лития, фторид натрия, фторид калия, фторид рубидия, фторид цезия или смесь этих соединений, предпочтительно используют фторид натрия, фторид калия, фторид цезия или смесь этих соединений, особенно предпочтительны фторид калия, фторид цезия или их смесь. Обычно бывает достаточно ввести в реакцию один лишь фторид калия.

Что касается соотношения фторида и исходных соединений, то здесь следует учитывать, что можно встретиться с такими случаями, когда избыток фторида может привести к нежелательным побочным реакциям. В таких случаях рекомендуется использовать даже менее чем стехиометрическое количество фторида. Чаще всего для проведения реакций используют фторид формулы (I) в отношении к эквиваленту обменивающегося галогена в пределах от 0,5 до 10 на один эквивалент, конкретнее от 0,8 до 5 на один эквивалент, предпочтительно от 1 до 2 на один эквивалент, особенно предпочтительно от 1 до 1,5 на один эквивалент.

Как уже отмечалось выше, взаимодействие проводят в присутствии соединения формулы (II), выполняющего роль катализатора.

Соединения формулы (II) могут быть получены, например, в результате реакции пентахлорида фосфора с диалкиламинами. Следующее далее уравнение иллюстрирует эту реакцию на примере взаимодействия с диметиламином:

PCl₅ + HN(CH₃)₂ ---> P[N(CH₃)₂]₄Cl

Вместе с тем можно также проводить реакцию пентахлорида фосфора последовательно по стадиям с различными вторичными аминами, например с диалкиламинами, с целью получения несимметрично замещенных соединений формулы (II). Другие способы синтеза соединений формулы (II) описаны в работе R. Schwesinger и др., Angew. Chem. 103 (1991), 1376, и R. Schwesinger и др., Chem. Вег. 127 (1994), 2435-2454.

В реакции может быть использовано соединение формулы (II), где A¹, A², A³, A⁴, A⁵, A⁶, A⁷, A⁸ которые могут быть одинаковыми или разными, независимо друг от друга означают линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу, преимущественно алкильную группу с числом атомов углерода от одного до двенадцати, предпочтительно от одного до восьми, особенно предпочтительно от одного до четырех, или означают циклоалкильную группу с числом атомов углерода от четырех до восьми, преимущественно от пяти до шести. Эти соединения наиболее интересны, так как они могут быть получены сравнительно простым способом с использованием в качестве исходных продуктов соответствующих диалкиламинов, диалкениламинов, дициклоалкиламинов, вторичных аминов, в составе которых имеются алкильный и алкенильный остаток, алкильный и циклоалкильный остаток, алкенильный и циклоалкильный остаток.

В качестве примера алкильных групп можно назвать метильную, этильную, н-пропильную, изопропильную, н-бутильную, изобутильную, пентильную, 3-метилбутильную, н-гексильную, 2-этилгексильную группу, в первую очередь метильную, этильную, н-пропильную, н-бутильную группу, в качестве примера алкенильных групп - аллильную, проп-2-енильную, н-бут-2-енильную группу, а в качестве примера циклоалкильных групп - циклопентильную, циклогексильную, 4-метилциклогексильную, 4-трет.-бутилциклогексильную группу.

В состав реакционной массы может входить соединение формулы (II), где A¹A² = A³A⁴ или A¹A² = A³A⁴ = A⁵A⁶ или A¹A² = A³A⁴ = A⁵A⁶ = A⁷A⁸. Такие соединения, у которых две или несколько групп A¹A², A³A⁴, A⁵A⁶ и A⁷A⁸ одинаковы, сравнительно легко доступны.

В реакции может участвовать также соединение формулы (II), где A¹ = A², A³ = A⁴, A⁵ = A⁶ и/или A⁷ = A⁸. Такие соединения сравнительно легко доступны, и поэтому они представляют практический интерес.

В реакции может участвовать также соединение формулы (II), где A¹ = A² = A³ = A⁴ или где A¹ = A² = A³ = A⁴ = A⁵ = A⁶ или A¹ = A² = A³ = A⁴ = A⁵ = A⁶ = A⁷ = A⁸. Такие вышеназванные соединения, у которых четыре, шесть или восемь остатков от A¹ до A⁸ одинаковы, также представляют интерес, поскольку они легко доступны.

Существует также возможность использования соединения формулы (II), где A¹A², или A¹A² и A³A⁴, или и A¹A², и A³A⁴, и A⁵A⁶, или и A¹A², и A³A⁴, и A⁵A⁶, и A⁷A⁸ связаны друг с другом с образованием насыщенного или ненасыщенного цикла с пятью или с шестью атомами в цикле непосредственно или через атом кислорода или же через группу N-A⁹. В соответствии с этим в составе таких соединений имеются один, два, три или четыре вышеназванных цикла.

Кроме того, существует возможность использования соединения формулы (II), где A¹A², или A¹A² и A³A⁴, или и A¹A², и A³A⁴, и A⁵A⁶, или и A¹A², и A³A⁴, и A⁵A⁶, и A⁷A⁸ связаны друг с другом в цикл, охватывающий атом азота, с которым соединены соответствующие остатки от A¹ до A⁸ и в состав которого могут входить атомы кислорода или группа N-A⁹ и метиленовые группы. В этой группе веществ атом азота вместе с присоединенными к нему в каждом случае остатками от A¹ до A⁸ образует, например, гексагидропиридиновый цикл, тетрагидропиррольный цикл, гексагидропиразиновый цикл или морфолиновый цикл. В соответствии с изложенным в состав таких соединений входят один, два, три или четыре вышеназванных цикла.

В соединении формулы (II) B^-, как уже отмечалось выше, означает остаток одноосновной кислоты или один эквивалент остатка многоосновной кислоты, прежде всего это остаток неорганической минеральной кислоты, органической карбоновой кислоты, алифатической или ароматической сульфокислоты.

Обычно в используемых соединениях формулы (II) B^- означает фторидный, хлоридный, бромидный, иодидный, бифторидный, тетрафторборатный, бензолсульфонатный, n-толуолсульфонатный, бисульфатный, гексафторфосфатный, трифторметилсульфонатный анион, предпочтительно фторидный, хлоридный, бромидный, иодидный, бифторидный, тетрафторборатный анион.

Соединения формулы (II) вводят в реакцию в количестве от 0,5 до 35 мас. %, преимущественно от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 3 до 25 мас.% из расчета на соединение, содержащее обменивающийся на атом фтора атом галогена.

Для того чтобы не привязываться исключительно к приведенным выше данным по загрузке соединений формулы (II) в единицах мас.%, можно указать, что во многих случаях их можно использовать в количестве от 0,1 до 3 мольн.%, преимущественно от 0,4 до 5 мольн.%, предпочтительно от 0,5 до 1 мольн.% из расчета на соединение с обменивающимся на атом фтора атомом галогена. Обычно оказывается, что такие количества вполне достаточны.

Далее приводятся не претендующие на полноту охвата примеры соединений формулы (II):

хлорид тетракис-(диметиламино)-фосфония,

хлорид тетракис-(диэтиламино)-фосфония,

бромид тетракис-(диметиламино)-фосфония,

бромид тетракис-(диэтиламино)-фосфония,

хлорид или бромид тетракис-(дипропиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диэтиламино)-(диметиламино)-фосфония,

хлорид или бромид тетракис-(дибутиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(диэтиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(циклопентиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(дипропиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(дибутиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(циклогексиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(диаллиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(дигексиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диэтиламино)-(дигексиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диметиламино)-(дигептиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(диэтиламино)-(дигептиламино)-фосфония,

хлорид или бромид тетракис-(пирролидино)-фосфония,

хлорид или бромид тетракис-(пиперидино)-фосфония,

хлорид или бромид тетракис-(морфолино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(пиперидино)-(диаллиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(пирролидино)-(метилэтиламино)-фосфония,

хлорид или бромид трис-(пирролидино)-(диэтиламино)-фосфония.

В качестве катализатора можно использовать одно из соединений формулы (II) или смесь двух или нескольких соединений формулы (II). Проще всего для этого использовать смеси соединений формулы (II), образующиеся в процессе их синтеза.

Как уже говорилось выше, представленный способ может быть реализован как в среде растворителя, так и без него. Если реакцию проводят в растворителях, то для этого пригодны как апротонные и диполярные апротонные растворители, так и протонные растворители. Подходящими апротонными диполярными растворителями являются, например, диметилсульфоксид, диметилсульфон, сульфолан, диметилформамид, диметилацетамид, 1,3-диметилимидазолин-2-он, N-метилпирролидон, гексаметилфосфортриамид, ацетонитрил и бензонитрил. Эти растворители могут найти применение и в виде их смесей.

Подходящими апротонными растворителями без ярко выраженного диполярного характера являются ароматические углеводороды или хлорированные ароматические углеводороды, например бензол, толуол, о-, м-, n-ксилол, технические смеси изомерных ксилолов, этилбензол, мезитилен, о-, м-, n- хлортолуол, хлорбензол и о-, м-, n-дихлорбензол. Возможно использование и смесей этих растворителей.

Апротонные или диполярные апротонные растворители могут быть использованы в любых количествах, например, в пределах от 5 до 500 мас.%, и все же предпочтительнее небольшие количества растворителей от 5 до 30 мас.% из расчета на соединение, содержащее обменивающийся на атом фтора атом галогена. При использовании протонных растворителей их берут в количествах от 0,1 до 5 мас. %, предпочтительнее в пределах от 0,1 до 2 мас.% из расчета на соединение, содержащее обменивающийся на атом фтора атом галогена.

Температура реакции зависит от природы соединения, содержащего обменивающийся на атом фтора атом галогена. В соответствии с этим для превращения сравнительно менее реакционноспособных соединений требуются, как правило, более высокие температуры реакций, тогда как сравнительно более реакционноспособные исходные продукты легко вступают в реакцию при сравнительно более низких температурах.

Те же самые соображения относятся и к продолжительности реакции. Для превращения инертных исходных продуктов требуется, как правило, более длительное нагревание, чем для превращения реакционноспособных исходных продуктов.

Здесь следует обратить особое внимание на то, что обмен одного из атомов галогена на атом фтора протекает, как правило, легче, чем обмен двух или более атомов галогена на атомы фтора. Для двукратного или для многократного обмена атомов галогенов на атомы фтора, если он вообще протекает, требуются обычно гораздо более жесткие условия протекания реакции (более высокие температуры реакции и более продолжительное нагревание), чем для простого обмена атома галогена на атом фтора.

Чаще всего для проведения реакции в соответствии с предлагаемым в изобретении способом достаточно температур от 60 до 250^oC, преимущественно от 90 до 220^oC, предпочтительно от 120 до 200^oC.

Соответствующий изобретению способ может быть реализован как при пониженном давлении, так и при атмосферном или при повышенном давлении. Эта возможность используется, например, таким образом, что небольшие количества образующего с водой азеотропную смесь низкокипящего апротонного растворителя, например бензола, ксилола, мезитилена, циклогексана или толуола добавляют в реагирующую суспензию до начала реакции. После этого часть растворителя отгоняют из реакционной суспензии вместе с водой при пониженном давлении. Результатом такого способа проведения процесса является возможность повышения скорости протекания реакции и увеличения выхода, а, кроме того, это приводит и к снижению доли побочных продуктов.

Превращение соединения формулы (II) может протекать как в присутствии кислорода воздуха, так и без него. Предпочтительнее работать в атмосфере инертного газа, например в атмосфере аргона или азота.

При проведении процесса должно быть обеспечено хорошее перемешивание реакционной массы в течение всего времени протекания реакции.

Способ может быть оформлен как по непрерывной, так и по периодической схеме.

Следующие далее примеры иллюстрируют изобретение, не ограничивая при этом объем притязаний.

Примеры

Получение 4-нитрофторбензола

Примеры 1 и 2

Получение 4-нитрофторбензола из 4-нитрохлорбензола с хлоридом тетракис-(диметиламино)-фосфония в качестве катализатора.

В четырехгорлую колбу объемом 1,5 л, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 157 г (1 моль) 4-нитрохлорбензола, 400 мл тетраметиленсульфона (по примеру 1) или, соответственно, 340 мл диметилсульфоксида (по примеру 2), 62,7 г (1,1 моль) фторида калия и 2,42 г (0,01 моль) хлорида тетракис-(диметиламино)-фосфония. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени.

После окончания реакции дают смеси остыть, растворяют реакционную массу в метиленхлориде, отделяют фильтрованием нерастворимые составляющие (такие соли, как хлорид калия, фторид калия) и выделяют целевой продукт (4-нитрофторбензол) с помощью фракционированной дистилляции при пониженном давлении.

Пример сравнения 1

Получение 4-нитрофторбензола из 4-нитрохлорбензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

По аналогии с примером 1 проводят реакцию 157 г (1 моль) 4-нитрохлорбензола с 62,7 г (1,1 моль) фторида калия в 400 мл тетраметиленсульфона, но в качестве катализатора берут 4,19 г (0,01 моль) бромида тетрафенилфосфония.

Пример 3

Получение 4-нитрофторбензола из 4-нитрохлорбензола с бромидом тетракис-(диэтиламино)-фосфония в качестве катализатора

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 157 г (1 моль) 4-нитрохлорбензола, 74,1 г (1,3 моль) фторида калия и 3,99 г (0,01 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония (растворитель в этом примере не используют). После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени.

Выделение целевого продукта проводят так, как это указано в примерах 1 и 2.

Пример сравнения 2

Получение 4-нитрофторбензола из 4-нитрохлорбензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

Синтез проводят по аналогии с примером 3, но вместо бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония берут 4,19 г (0,01 моль) бромида тетрафенилфосфония.

Условия проведения реакций (температура реакции, время проведения реакции), а также степени превращения и выходы для примеров от 1 до 3 и для примеров сравнения 1 и 2 приведены в таблице 1.

Получение 2-нитрофторбензола

Примеры 4 и 5

Получение 2-нитрофторбензола из 2-нитрохлорбензола с бромидом тетракис-(диэтиламино)-фосфония в качестве катализатора.

В четырехгорлую колбу объемом 1,5 л, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 157 г (1 моль) 2-нитрохлорбензола, 400 мл диметилсульфоксида (по примеру 4) или соответственно 480 мл тетраметиленсульфона (по примеру 5), 68,4 г (1,2 моль) фторида калия и 3,99 г (0,01 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени. Выделение целевого продукта проводят аналогично примерам 1 и 2.

Пример сравнения 3

Получение 2-нитрофторбензола из 2-нитрохлорбензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

По аналогии с примером 4 проводят реакцию 157 г (1 моль) 2-нитрохлорбензола с 68,4 г (1,2 моль) фторида калия и 4,19 г (0,01 моль) бромида тетрафенилфосфония в 400 мл диметилсульфоксида. Выделение целевого продукта проводят аналогично примеру 4.

Пример сравнения 4

Получение 2-нитрофторбензола из 2-нитрохлорбензола с 18-краун-6-эфиром в качестве катализатора

По аналогии с примером 5 проводят реакцию 157 г (1 моль) 2-нитрохлорбензола с 68,4 г (1,2 моль) фторида калия и 2,64 г (0,01 моль) 18-краун-6-эфира в 480 мл диметилсульфоксида.

Пример 6

Получение 2-нитрофторбензола из 2-нитрохлорбензола с бромидом тетракис-(диэтиламино)-фосфония в качестве катализатора.

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 157 г (1 моль) 2-нитрохлорбензола, 68,4 г (1,2 моль) фторида калия и 3,99 г (0,01 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония, но растворитель в этом случае не используют. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени. Выделение целевого продукта проводят аналогично примерам 1 и 2.

Пример сравнения 5

Получение 2-нитрофторбензола из 2-нитрохлорбензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора.

Синтез проводят аналогично примеру 6, но вместо бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония берут 4,19 г (0,01 моль) бромида тетрафенилфосфония.

Условия проведения реакций (температура реакции, время проведения реакции), а также степени превращения и выходы для примеров от 4 до 6 и для примеров сравнения от 3 до 5 приведены в таблице 2.

Получение 2.4-дифторнитробензола

Примеры 7 и 8

Получение 2,4-дифторнитробензола из 2,4-дихлорнитробензола

В четырехгорлую колбу объемом 1,5 л, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 192 г (1 моль) 2,4-дихлорнитробензола, 550 мл тетраметиленсульфона, 136,8 г (2,4 моль) фторида калия и 5,99 г (0,015 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония (пример 7) или соответственно 3,63 г (0,015 моль) хлорида тетракис-(диметиламино)-фосфония (пример 8). После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени. Выделение целевого продукта проводят аналогично примерам 1 и 2.

Пример сравнения 6

Получение 2,4-дифторнитробензола из 2,4-дихлорнитробензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

По аналогии с примерами 7 и 8 проводят реакцию 192 г (1 моль) 2,4-дихлорнитробензола в 550 мл тетраметиленсульфона с 136,8 г (2,4 моль) фторида калия и 6,29 г (0,015 моль) бромида тетрафенилфосфония. Выделение целевого продукта проводят аналогично примерам 7 и 8.

Примеры 9 и 10

Получение 2,4-дифторнитробензола из 2,4-дихлорнитробензола

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 192 г (1 моль) 2,4-дихлорнитробензола, 136,8 г (2,4 моль) фторида калия и 7,98 г (0,02 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония (пример 9) или соответственно 8,54 г (0,02 моль) бромида трис-(диметиламино)-этилбутил-аминофосфония (пример 10), но растворитель не добавляют. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени. Выделение целевого продукта проводят аналогично примерам 1 и 2.

Пример сравнения 7

Получение 2,4-дифторнитробензола из 2,4-дихлорнитробензола с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора (без растворителя)

Реакцию проводят аналогично примерам 8 и 9, но вместо бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония и, соответственно, бромида трис- (диэтиламино)-этил-бутиламинофосфония добавляют 8,38 г (0,02 моль) бромида тетрафенилфосфония.

Условия проведения реакций (температура реакции, время проведения реакции), а также степени превращения и выходы для примеров от 7 до 10 и для примеров сравнения 6 и 7 приведены в таблице 3.

Получение 2,3-дифтор-5-хлорпиридина

Пример 11

Получение 2,3-дифтор-5-хлорпиридина из 2-фтор-3,5-дихлорпиридина с бромидом тетракис-(диэтиламино)-фосфония в качестве катализатора

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 166 г (1 моль) 2-фтор-3,5-дихлорипиридина, 68,4 г (1,2 моль) фторида калия и 3,99 г (0,01 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени.

После окончания реакции дают реакционной массе охладиться, выливают ее в воду, взятую в избытке, экстрагируют метиленхлоридом, промывают отделенную органическую фазу водой, сушат ее и после этого фракционируют при пониженном давлении.

Пример сравнения 8

Получение 2,3-дифтор-5-хлорпиридина из 2-фтор-3,5-дихлорпиридина с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

Загружают 166 г (1 моль) 2-фтор-3,5-дихлорипиридина, 68,4 г (1,2 моль) фторида калия, 4,19 г (0,01 моль) бромида тетрафенилфосфония и проводят реакцию аналогично примеру 11.

Условия проведения реакций (температура реакции, время проведения реакции), а также степени превращения и выходы для примера 11 и для примера сравнения 8 приведены в таблице 4.

Получение 3,5-дихлор-1-фторбензола и 1,3-дифтор-5-хлорбензола

Пример 12

Получение 3,5-дихлор-1-фторбензола и 1,3-дифтор-5-хлорбензола из 1,3,5-трихлорбензола с бромидом тетракис-(диэтиламино)-фосфония в качестве катализатора

В четырехторлую колбу объемом 500 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 181,5 г (1 моль) 1,3,5-трихлорбензола, 136,8 г (2,4 моль) фторида калия и 7,98 г (0,02 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени. После окончания реакции дают реакционной массе охладиться, растворяют ее в метиленхлориде, отделяют фильтрованием нерастворимые составляющие (такие соли, как хлорид калия и фторид калия) и выделяют целевые продукты (3,5-дихлор-1-фторбензол и 1,3-дифтор-5-хлорбензол) фракционированной перегонкой.

Условия проведения реакции (температура реакции, время проведения реакции), а также степень превращения и выход для примера 12 приведены в таблице 4.

Получение 1,2,3,4-тетрафторбензотрифторида

Пример 13

Получение 1,2,3,4-тетрафторбензотрифторида из 1,2,3,4- тетрахлорбензотрифторида с бромидом тетракис-(диэтиламино)- фосфония в качестве катализатора

В четырехгорлую колбу объемом 1000 мл, снабженную термометром, якорной мешалкой и обратным холодильником с гидрозатвором для счета пузырьков, загружают 284 г (1 моль) 1,2,3,4-тетрахлорбензотрифторида, 285 г (5 молей) фторида калия и 15,96 г (0,04 моль) бромида тетракис-(диэтиламино)-фосфония. После этого нагревают при перемешивании до указанной температуры и проводят взаимодействие в течение указанного времени.

После окончания взаимодействия реакционной массе дают охладиться, растворяют ее в метиленхлориде, отделяют фильтрованием нерастворимые составляющие (такие соли, как хлорид калия и фторид калия) и выделяют целевой продукт (1,2,3,4-тетрафторбензотрифторид) фракционированной перегонкой.

Пример сравнения 9

Получение 1,2,3,4-тетрафторбензотрифторида из 1,2,3,4- тетрахлорбензотрифторида с бромидом тетрафенилфосфония в качестве катализатора

Загружают 284 г (1 моль) 1,2,3,4-тетрахлорбензотрифторида, 285 г (5 молей) фторида калия, 16,76 г (0,04 моль) бромида тетрафенилфосфония и проводят реакцию аналогично примеру 13.

Условия проведения реакции (температура реакции, время проведения реакции), а также степени превращения и выходы для примера 13 и для примера сравнения 9 приведены в таблице 4.