DE69413803T2

DE69413803T2 - Verfahren zur herstellung von diazomethanderivaten

Info

Publication number: DE69413803T2
Application number: DE69413803T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Itano-Gun Tokushima 771-12 Kawahara; Michio 1-16 Nakanokoshi Aza Nakase Tokushima 771-02 Sasaoka; Isao Otsu-Cho Naruto-Shi Tokushima 772 Wada
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2014-12-17
Also published as: JP3047059B2; EP0685459B1; JPH07173124A; WO1995016666A1; ATE171937T1; EP0685459A4; US5587464A; EP0685459A1; KR960701001A; DE69413803D1; KR100334218B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diazomethan-Derivaten.
Diazomethan-Derivate der allgemeinen Formel (1)
in der Ar eine Arylgruppe bedeutet, die substituiert sein kann, sind als Schutzreagenzien für in organischen Verbindungen enthaltene Carboxylgruppen verwendbare Verbindungen.
Bisher wurden die durch die allgemeine Formel (1) dargestellten Diazomethan- Derivate aus durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivaten
in der Ar das oben definierte bedeutet, hergestellt, beispielsweise nach den nachstehend beschriebenen Verfahren (A) bis (C).
(A) Ein Verfahren, bei dem ein Metalloxid wie Quecksilberoxid (Journal of Organic Chemistry, 24, 560, 1959), Silberoxid (Journal of Organic Chemistry, 19, 718, 1954), Nickelperoxid (Journal of Chemical Society, Chemical Communication, 20, 730, 1966), Mangandioxid (JP-B-1322211991) oder dergleichen verwendet wird.
(B) Ein Verfahren, bei dem ein organisches Peroxid wie Peressigsäure (JP-B- 34701/1984), m-Chlorperbenzoesäure (JP-B-34701 /1984, Indian Journal of Chemistry, 20B, 699, 1981) oder dergleichen verwendet wird.
(C) Ein Verfahren, bei dem ein anderes als die oben beschriebenen Oxidationsmittel verwendet wird, beispielsweise Wasserstoffperoxid (JP-B-34701/1984 und JP-B- 21942/1986), ein N-substituiertes Aminhalogenid (JP-A-170146/1984) oder dergleichen.
Die obigen Verfahren (A) bis (C) haben jedoch verschiedene Nachteile.
Beispielsweise tritt bei Verfahren (A) das Problem auf, daß mit der Entsorgung des Metalloxids eine Umweltverschmutzung verbunden ist, und das Problem, daß bei der Regenerierung des Metalloxids zur Wiederverwendung stark auf die Erhaltung von dessen Aktivität geachtet werden muß. Verfahren (B) hat den Nachteil, daß die organischen Peroxide an sich teuer sind, wozu das Problem der Sicherheit und der Entsorgung, z. B. die Entfernung der nach der Reaktion gebildeten organischen Säuren, tritt. Verfahren (C) ist hinsichtlich der Sicherheit problematisch und hat den Nachteil, daß bei der Oxidation unvermeidbar Wasser gebildet wird und sich dadurch die Konzentration an Wasserstoffperoxid verringert, was eine verminderte Reaktionsgeschwindigkeit zur Folge hat, wozu ferner der Nachteil kommt, daß dann, wenn die Konzentration durch Zugabe von Wasserstoffperoxid aufrechterhalten wird, um diesen Nachteil zu vermeiden, ein beträchtlicher Überschuß an Wasserstoffperoxid erforderlich ist. Somit sind bei jedem der obigen Verfahren (A) bis (C) wirtschaftliche Gesichtspunkte in Erwägung zu ziehen, so daß daher diese Verfahren industriell unvorteilhaft sind.
Andererseits ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem die durch die oben angegebenen Verfahren erhaltenen Diazomethan-Derivate isoliert und als Kristalle gereinigt werden (JP-A-11450/1985). Die Diazomethan-Derivate sind jedoch im allgemeinen in der Hitze instabil, so daß sie aus diesen Gründen in Form einer Lösung als Schutzreagenzien verwendet werden. In diesem Fall muß nicht nur an die Ausbeute gedacht werden, sondern auch daran, wie die Diazomethan-Derivate mit hoher Reinheit hergestellt werden können, nämlich wie die Bildung von Neben produkten wie Azin-Verbindungen, die gewöhnlich während der Herstellung der Diazomethan-Derivate gebildet werden, unterdrückt wird.
Im übrigen wird in JP-B-34701/1984 und im Journal of Chemical Society, Perkin I, 2030, 1975 offenbart, daß dann, wenn Hydrazon-Derivate unter Verwendung eines Oxidationsmittels wie einer organischen Persäure, N-Chlorsuccinimid, Chloramin-T, Wasserstoffperoxid oder dergleichen oxidiert werden, die Oxidation in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators und einer anorganischen Iodverbindung unter basischen Bedingungen durchgeführt wird. In diesen Veröffentlichungen wird darauf hingewiesen, daß Natriumhypochlorit ein Oxidationsmittel ist.
In JP-B-34701/1984 gibt es jedoch keine Arbeitsbeispiele, in denen Natriumhypochlorit verwendet wird. In dieser Veröffentlichung werden die Basen lediglich zum Zwecke der Neutralisierung von Säuren wie Essigsäure, die gebildet werden, wenn eine organische Säure wie Peressigsäure verwendet wird, verwendet.
Dagegen wird im Journal of Chemical Society, Perkin I, 2030, 1975 ein Verfahren offenbart, bei dem Natriumhypochlorit und Iod I&sub2; verwendet werden. Aus Tabelle 4 auf Seite 2032 ergibt sich jedoch, daß die Ausbeute nur bis 13% beträgt, so daß aus diesem Grunde auf Seite 2032, rechte Spalte, Zeilen 16-18 dieser Veröffentlichung angegeben ist, daß in Anbetracht einer derartig geringen Ausbeute Natriumhypochlorit sich nicht als Oxidationsmittel eignet.
Danach wird hinsichtlich der Verwendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel in JP-B-21942/1986 ein Verfahren offenbart, bei dem die Oxidation in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonats und in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators und einer anorganischen Iodverbindung durchgeführt wird, während die Konzentration an Wasserstoffperoxid in dem Reaktionssystem bei 20% oder höher gehalten wird. Die Ausbeute an Produkt beträgt jedoch 90% und ist immer noch unzureichend, und darüber hinaus wird das Diazomethan-Derivat nicht mit hoher Reinheit erhalten.
Im Hinblick auf die industrielle Herstellung von Diazomethan-Derivaten haben die Erfinder umfangreiche Forschungsarbeiten an einem Verfahren zum Erhalt großer Mengen der Diazomethan-Derivate mit hoher Ausbeute und in hoher Reinheit durchgeführt. Im Laufe der Untersuchungen sind die Erfinder auf die Idee gekommen, als Oxidationsmittel Alkalimetallhypochlorite wie Natriumhypochlorit, bei denen es sich um die billigsten industriellen Rohmaterialien handelt, die sehr sicher sind und sehr leicht reagieren und welche die Entsorung des Abfallwassers sehr leicht machen, zu verwenden.
Den Forschungsarbeiten der Erfinder zufolge ist jedoch, wenn das Alkalimetallhypochlorit als Oxidationsmittel verwendet wird, die nach der Lehre des obigen Standes der Technik durchgeführte Umsetzung mit dem Problem verbunden, daß die Ausbeute und/oder die Selektivität der Umsetzung gering sind/ist und Nebenprodukte wie Azin-Verbindungen gebildet werden, so daß es nicht möglich ist, Diazomethan-Derivate mit hoher Reinheit und in hohen Ausbeuten zu erhalten.
Weitere von den Erfindern vorgenommene Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß von den vier Faktoren, nämlich dem Alkalimetallhypochlorit, der Base, der anorganischen Iodverbindung und dem Phasentransferkatalysator, die Basenkonzentration und die Konzentration des Alkalimetallhypochlorits wechselseitig die Ausbeute und die Selektivität der Reaktion in der wäßrigen Lösung des Oxidationsmittels, d. h. einer wäßrigen Mischlösung der Base und des Alkalimetallhypochlorits, beeinflussen, und daß die Ausbeute und die Selektivität der Reaktion (die Reinheit des Diazomethan-Derivats) beide signifikant verbessert werden, indem hinsichtlich der Konzentration der Base und des Alkalimetallhypochlorits bestimmte Bereiche ausgewählt werden. Die Erfindung beruht auf diesen Ergebnissen.
Die Erfindung stellt somit ein Verfahren zur Herstellung eines Diazomethan-Derivats der allgemeinen Formel (1) bereit, bei dem das Hydrazon-Derivat der allgemeinen Formel (2) in einem Zweiphasensystem oxidiert wird, welches umfaßt (a) eine gemischte wäßrige Lösung, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der gemischten wäßrigen Lösung, 4 bis 14% (G/G) eines Ätzalkalis und 3 bis 10% (G/G) eines Alkalimetallhypochlorits enthält,
(b) ein hydrophobes organisches Lösungsmittel,
(c) eine anorganische Iodverbindung und
(d) einen Phasentransferkatalysator in einer Menge von 0,001 bis 3% (G/G) in bezug auf das Hydrazon-Derivat.
In dieser Beschreibung sind Beispiele für die Arylgruppen, die in der Arylgruppe enthalten sind, die substituiert sein kann, wie durch Ar dargestellt, eine Phenylgruppe, eine Naphthylgruppe usw.
Beispiele für den Substituenten oder die Substituenten, welche die durch Ar dargestellten Arylgruppen substituieren können, umfassen ein Halogenatom (Fluoratom, Chloratom, Bromatom, Iodatom etc.), eine Nitrogruppe, eine Cyanogruppe, eine Arylgruppe (Phenylgruppe, Naphthylgruppe etc.), eine Niederalkylgruppe, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (beispielsweise Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe, Butylgruppe, sek.- Butylgruppe, tert.-Butylgruppe etc.), eine Niederalkoxygruppe, insbesondere eine Alkoxgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (beispielsweise Methoxygruppe, Ethoxygruppe, Propyloxygruppe etc.). Die durch Ar dargestellten Arylgruppen können mit 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 2, identischen oder unterschiedlichen Substituenten substituiert sein, die unter den oben erwähnten Halogenatomen, einer Nitrogruppe, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einer Niederalkylgruppe und einer Niederalkoxygruppe ausgewählt sind.
Von den oben erwähnten, durch Ar dargestellten substituierten Arylgruppen sind eine mit einem oder zwei Halogenatomen substituierte Phenylgruppe, eine mit einer oder zwei Nitrogruppen substituierte Phenylgruppe, eine mit einer oder zwei Cyanogruppen substituierte Phenylgruppe, eine mit einer oder zwei Arylgruppen substituierte Phenylgruppe, eine mit einer oder zwei Niederalkylgruppen substituierte Phenylgruppe und eine mit einer oder zwei Niederalkoxygruppen substituierte Phenylgruppe bevorzugt.
Insbesondere ist Ar vorzugsweise eine unsubstituierte Phenylgruppe.
Die durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivate, die in dem Verfahren der Erfindung als Ausgangsmaterialien verwendet werden, sind bekannte Verbindungen oder können nach bekannten Verfahren leicht hergestellt werden. Die in dem Verfahren der Erfindung verwendeten Alkalimetallhypochlorite können leicht hergestellt werden, indem Chlor in eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids eingeführt wird. Insbesondere ist Natriumhypochlorit bevorzugt. Im allgemeinen ist Natriumhypochlorit nicht teuer und als industrielles Rohmaterial leicht in Form einer wäßrigen Natriumhypochlorit-Lösung mit einer Konzentration von 12 bis 14% (G/G), berechnet als wirksames Chlor (als Cl&sub2;), erhältlich, so daß aus diesem Grunde vorzugsweise eine derartige Lösung so wie sie vorliegt oder mit Wasser verdünnt verwendet wird.
Die zu verwendende Menge an dem Alkalimetallhypochlorit (insbesondere Natriumhypochlorit) liegt gewöhnlich im Bereich 1 bis 5 Mol, vorzugsweise 1 bis 2 Mol, pro Mol des durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivats. Zur Erzielung einer Ausbeute und einer Selektivität der Reaktion (Reinheit des Diazomethan-Derivats) von 96% oder höher ist es wichtig, daß die Konzentration des Alkalimetallhypochlorits in der gemischten wäßrigen Lösung des Ätzalkalis und des Alkalimetallhypochlorits im Bereich von 3 bis 10% (G/G), vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8% (G/G), bezogen auf das Gesamtgewicht der gemischten wäßrigen Lösung, liegt.
Andererseits sind als Ätzalkali herkömmlicherweise bekannte Ätzalkalien verwendbar, beispielsweise Alkalimetallhydroxide wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Natriumhydroxid ist wirtschaftlich vorteilhaft und bevorzugt. Im Hinblick auf die leichte Handhabung ist im allgemeinen die Verwendung des Ätzalkalis in Form einer wäßrigen Lösung vorteilhaft. In der Erfindung wird vorzugsweise eine wäßrige Lösung des Ätzalkalis vorab mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhypochlorits auf solche Weise vermischt, daß das Ätzalkali in einer Konzentration in dem oben spezifizierten Konzentrationsbereich vorliegt, worauf die sich ergebende gemischte Lösung verwendet wird.
Die zu verwendende Menge an dem Ätzalkali liegt gewöhnlich im Bereich von 1 bis 10 Mol pro Mol des durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon- Derivats. Im Hinblick auf die Neutralisierung im Aufarbeitungsschritt nach der Umsetzung wird das Ätzalkali vorzugsweise in einer Menge von 5 Mol oder weniger, insbesondere etwa 1, 2 bis etwa 5 Mol, pro Mol des Hydrazon-Derivats verwendet. Zur Erzielung einer Ausbeute und einer Selektivität der Reaktion von 96% oder höher ist es wichtig, daß die Konzentration des Ätzalkalis in der gemischten wäßrigen Lösung des Ätzalkalis und des Alkalimetallhypochlorits im Bereich von 4 bis 14% (G/G), vorzugsweise im Bereich von 5 bis 12% (G/G), liegt.
In dem Verfahren nach der Erfindung ist essentiell, daß die Umsetzung in einem Zweiphasensystem durchgeführt wird, das aus einem hydrophoben organischen Lösungsmittel und der obigen gemischten wäßrigen Lösung des Ätzalkalis und des Alkalimetallhypochlorits zusammengesetzt ist, d. h. in einem Zweiphasensystem einer organischen Lösungsmittel/Wasser-Mischung.
Als hydrophobes organisches Lösungsmittel kann ein breites Spektrum an üblicherweise bekannten hydrophoben organischen Lösungsmitteln verwendet werden, sofern sie gegen die Oxidationsreaktion inert sind. Beispiele für das hydrophobe organische Lösungsmittel sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und mit 1 bis 4 Chloratomen substituiert (konkret Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan, Chloroform etc.), aliphatische Ester, insbesondere Ester einer C&sub1;-C&sub4; Fettsäure und eines C&sub1;-C&sub4;- Alkohols (konkret Ethylacetat, Butylacetat etc.), Ether, insbesondere Di(C&sub1;-C&sub4; alkyl)- ether (konkret Diethylether, Diisopropylether etc.), aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere geradkettige oder verzweigte alicyclische aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen (konkret n-Hexan, Cyclohexan etc.), aromatische Kohlenwasserstoffe (konkret Benzol, Toluol etc.) usw. Diese Lösungsmittel können einzeln oder in Form eines Gemisches aus mindestens zweien davon verwendet werden.
Von diesen hydrophoben organischen Lösungsmitteln sind die chlorierten Kohlenwasserstoff Lösungsmittel, insbesondere Dichlormethan, bevorzugt, weil sie das Hydrazon-Derivat als Ausgangsmaterial und das gewünschte Diazomethan-Derivat lösen können und sicher und wirtschaftlich sind.
Die Konzentration des durch die Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivats in bezug auf das hydrophobe organische Lösungsmittel unterliegt zwar keinen besonderen Beschränkungen, liegt aber gewöhnlich im Bereich von etwa 10 bis etwa 150% (G/V), vorzugsweise etwa 15 bis etwa 100% (G/V), insbesondere unter dem Gesichtspunkt der leichteren Handhabung und insbesondere im Hinblick auf die Leichtigkeit der Abtrennung von Flüssigkeit nach der Umsetzung. Hier wird % (G/V) durch die folgende Formel ausgedrückt:
(w&sub1;/v&sub1;) · 100
wobei v&sub1; das Volumen (ml) des verwendeten hydrophoben organischen Lösungsmittels und w&sub1; die Menge (g) des durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivats ist.
Erfindungsgemäß wird die Umsetzung in einem Zweiphasensystem durchgeführt, nämlich wie oben beschrieben. Sofern das hydrophobe organische Lösungsmittel (organische Schicht) und die gemischte wäßrige Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits (wäßrige Schicht) in dem Reaktionssystem ein Zweiphasensystem bilden, kann das Verhältnis der Menge der organischen Schicht zur Menge der wäßrigen Schicht geeignet aus einem breiten Bereich ausgewählt werden. Im allgemeinen beträgt das verwendete Volumen der obigen gemischten wäßrigen Lösung vorzugsweise etwa das 1- bis 5-fache des Volumens des hydrophoben organischen Lösungsmittels.
In der Erfindung kann als anorganische Iodverbindung ein breites Spektrum an üblicherweise bekannten anorganischen Iodverbindungen erwähnt werden, beispielsweise Iod, Alkalimetallsalze von Metaperiodsäure (insbesondere Natriummetaperiodat und Kaliummetaperiodat), Alkalimetallsalze von Iodwasserstoff (insbesondere Natriumiodid und Kaliumiodid), quartäre Ammoniumsalze von Iodid (insbesondere Ammoniumiodid, Tetramethylammoniumiodid, Tetraethylammoniumiodid, Tetrabutylammoniumiodid) usw. Diese können einzeln oder in Form eines Gemisches aus mindestens zweien davon verwendet werden. Von diesen werden Alkalimetallsalze von Iodwasserstoff vorzugsweise verwendet.
Die Reaktion der Erfindung kann selbst in Abwesenheit der anorganischen Iodverbindung ablaufen, verläuft dann aber im allgemeinen langsam, und das Ausgangsmaterial wird nicht umgesetzt. Aus diesen Gründen liegt die zu verwendende Menge an der anorganischen Iodverbindung vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 1 Mol pro Mol des durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivats und noch bevorzugter im Bereich von 0,01 bis 0,1 Mol im Hinblick auf die Reaktionsgeschwindigkeit und die Wirtschaftlichkeit. Ferner wird die anorganische Iodverbindung vorzugsweise zu der Lösung des durch die allgemeine Formel (2) dargestellten Hydrazon-Derivats in dem hydrophoben organischen Lösungsmittel gegeben.
Andererseits kann als Phasentransferkatalysator ein breites Spektrum üblicherweise bekannter Phasentransferkatalysatoren verwendet werden. Beispiele für die Phasentransferkatalysatoren sind quartäre Ammoniumsalze, beispielsweise Tetramethylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumchlorid, Benzyldimethyloctylammoniumchlorid, Benzyltrioctylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumhydrogensulfat, Tetrabutylammoniumhydroxid etc., Kronenether wie 15-Krone-5, 18-Krone-6 etc., Polyether wie Polyethylenglycol, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (Handelsname:
"Tween 80" etc.) usw. Diese können einzeln oder in Form eines Gemisches aus mindestens zweien davon verwendet werden. Von diesen sind die quartären Ammoniumsalze besonders bevorzugt.
Zum Erhalt der Diazomethan-Derivate in hohen Ausbeuten und mit hoher Reinheit wird der Phasentransferkatalysator im Bereich von 0,001 bis 3% (G/G) in bezug auf das Hydrazon-Derivat verwendet.
Mit anderen Worten kann die Reaktion nach der Erfindung selbst in Abwesenheit eines Phasentransferkatalysators ablaufen. Wenn jedoch der Phasentransferkatalysator nicht verwendet wird, wird das Diazomethan-Derivat während und nach der Umsetzung abgebaut, so daß sich große Mengen an Nebenprodukten, wie Carbonyl-Verbindungen und dergleichen, ergeben, was eine signifikante Abnahme der Ausbeute und der Reinheit der Diazomethan-Derivate zur Folge hat. Daher ist der Phasentransferkatalysator unerläßlich. Die Verwendung des Phasentransferkatalysators im Überschuß zu der oben angegebenen Menge führt ebenfalls zu einer Abnahme der Ausbeute und der Reinheit, so daß das Diazomethan-Derivat nicht in zufriedenstellender Weise erhalten werden kann. Somit ist die verwendete Menge des Phasentransferkatalysators vorzugsweise so gering wie möglich.
Erfindungsgemäß kann der Phasentransferkatalysator entweder in der Phase des hydrophoben organischen Lösungsmittels oder in der Phase der gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits oder in beiden Phasen enthalten sein.
Wenn der Phasentransferkatalysator zu der Phase der gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits gegeben wird, kann, wenn der Phasentransferkatalysator in der gemischten wäßrigen Lösung eine geringe Löslichkeit hat und dessen relative Dichte geringer als die der obigen gemischten wäßrigen Lösung ist, der Phasentransferkatalysator praktisch nicht in der gemischten wäßrigen Lösung über die Sättigungskonzentration hinaus gelöst werden und liegt abgetrennt in der oberen Phase vor.
Die Reaktion der Erfindung kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Im allgemeinen wird die Reaktion vorzugsweise durchgeführt, indem geringe Mengen, z. B. tropfenweise, einer gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits unter Rühren zu einem Gemisch gegeben werden, das ein hydrophobes organisches Lösungsmittel, ein durch die allgemeine Formel (2) dargestelltes Hydrazon-Derivat, eine anorganische Iodverbindung und einen Phasentransferkatalysator (hydrophobe organische Lösungsmittelschicht) enthält. Der Phasentransferkatalysator kann zu der obigen gemischten wäßrigen Lösung gegeben werden.
Alternativ kann die Reaktion der Erfindung durchgeführt werden, indem geringe Mengen, z. B. tropfenweise, eines Gemisches, das ein hydrophobes organisches Lösungsmittel, ein durch die allgemeine Formel (2) dargestelltes Hydrazon-Derivat, eine anorganische Iodverbindung und einen Phasentranferkatalysator enthält, unter Rühren zu einer gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits gegeben werden. Der Phasentransferkatalysator kann zu der obigen gemischten wäßrigen Lösung gegeben werden.
Die Reaktion der Erfindung findet während der obigen tropfenweisen Zugabe statt. Da die Reaktion eine exotherme Reaktion ist, steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches bei der Durchführung der tropfenweisen Zugabe an. Daher wird die Reaktion vorzugsweise so durchgeführt, daß die Temperatur des Reaktionssystems in einem bestimmten Bereich gehalten wird.
Im allgemeinen läuft die Reaktion der Erfindung bei einer Temperatur von -30 bis 50ºC ab. Wenn die Temperatur mehr als 50ºC beträgt, neigt das Diazomethan- Derivat zur Zersetzung. Zum Erhalt der Diazomethan-Derivate mit höherer Reinheit wird die Umsetzung vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis 30ºC durchgeführt.
Wie bereits oben beschrieben, erzeugt die Reaktion der Erfindung durch die tropfenweise Zugabe der wäßrigen Lösung des Ätzalkalis und des Alkalimetallhypochlorits zu der hydrophoben organischen Lösungsmittelschicht (oder durch die Zugabe in umgekehrter Weise) Wärme, so daß es aus diesem Grund vorteilhaft ist, die Temperatur während des Anfangsstadiums der Reaktion in einem niedrigeren Bereich zu halten. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, sowohl die hydrophobe organische Lösungsmittelschicht als auch die gemischte wäßrige Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits vor der Umsetzung zu kühlen.
Der Druck in dem Reaktionssystem ist vorzugsweise auf Atmosphärendruck eingestellt, wobei es sich aber auch um einen verringerten Druck oder einen erhöhten Druck handeln kann.
Die Geschwindigkeit, mit der die tropfenweise Zugabe der gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits erfolgt, oder die Geschwindigkeit, mit der die tropfenweise Zugabe der hydrophoben organischen Lösungsmittelschicht erfolgt, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, sofern die Reaktionstemperaturen in dem obigen Bereich gehalten werden. Gewöhnlich ist es vorteilhaft, daß die Zugabe während eines Zeitraumes im Bereich von 0,1 bis 8 Stunden erfolgt.
Zur ausreichenden Vervollständigung der Umsetzung wird vorzugsweise weitere 5 bis 60 Minuten bei der obigen Reaktionstemperatur weitergerührt, nachdem die tropfenweise Zugabe beendet ist.
Da die Reaktion der Erfindung in einem heterogenen Zweiphasensystem durchgeführt wird, sollte besonders darauf geachtet werden, daß wirksam gerührt wird. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Schicht des hydrophoben organischen Lösungsmittels und die Schicht der gemischten wäßrigen Lösung eines Ätzalkalis und eines Alkalimetallhypochlorits nicht ausreichend durchmischt werden können, der Reaktionswirkungsgrad (Ausbeute) und die Selektivität der Reaktion (Reinheit des Diazomethan-Derivats) abnehmen werden, so daß aus diesen Gründen vorzugsweise ein geeignetes Rührverfahren und eine geeignete Rührgeschwindigkeit ausgewählt werden, die eine ausreichende Durchmischung der zwei Phasen gestatten.
Ein derartiges Rühren kann durchgeführt werden, indem eine bekannte Rührvorrichtung verwendet wird, die herkömmlicherweise zur Durchführung dieses Reaktionstyps in einem Zweiphasensystem verwendet wird.
Die Lösung des hydrophoben organischen Lösungsmittels, die das nach dem obigen Verfahren erhaltene, durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Diazomethan- Derivat enthält, hat, wenn sie einfach abgetrennt wird, eine ausreichende Reinheit zur Verwendung als Schutzreagenz für in organischen Verbindungen enthaltene Carboxylgruppen und kann daher so wie sie ist verwendet werden. Es ist ferner möglich, das Diazomethan-Derivat nach der Isolierung in Form von Kristallen durch Abdampfen eines Teils des organischen Lösungsmittels bei niedriger Temperatur zu verwenden.

Beispiele

Die folgenden Beispiele dienen zur detaillierteren Veranschaulichung der Erfindung. Die Analyse der Diazomethan-Derivate erfolgte unter Anwendung der Flüssigkeitschromatographie (HPLC-Technik), da die herkömmliche UV-Analyse die als Nebenprodukte gebildeten Verunreinigungen nicht nachweisen kann und daher die Ausbeute und Reinheit der dadurch quantifizierten Diazomethan-Derivate höher als die tatsächlichen sind.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen bedeutet "%" "Gewichts-%, d. h. % (G/G)", sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Zu 180 ml Wasser wurden 267 ml einer 25%-igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid (2,13 Mol NaOH) und 241 ml eines wäßrigen Lösung von Natriumhypochlorit (0,57 Mol NaOCl) mit 13,8% wirksamem Chlor gegeben, wodurch eine gemischte wäßrige Lösung hergestellt wurde, die 10,4% (G/G) Natriumhydroxid und 5,2% (G/G) Natriumhypochlorit enthielt. Die so erhaltene gemischte wäßrige Lösung wurde unter Rühren eisgekühlt.
Dann wurden 89,0 g (0,45 Mol) Benzophenonhydrazon (BPH) in 190 ml Dichlormethan gelöst. Zu dieser Lösung wurden 0,10 ml einer 50%-igen wäßrigen Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid (Handelsname: "QBA-811", von Takemoto Yushi Kabushiki Kaisha hergestellt) (0,05 g Benzyldimethyloctylammoniumchlorid), und eine wäßrige Lösung von Kaliumiodid (4,5 g KI (0,03 Mol)/6 ml Wasser) gegeben, worauf das sich ergebende Gemisch unter Rühren eisgekühlt wurde.
Nachdem sichergestellt worden war, daß die Temperaturen beider Lösungen 5ºC oder weniger betrugen, wurde die oben hergestellte wäßrige Lösung des Oxidationsmittels allmählich und tropfenweise zu der Lösung des Benzophenonhydrazons in Dichlormethan gegeben, und zwar während 2 Stunden auf solche Weise, daß die Temperatur des Reaktionssystems bei 0 bis 20ºC blieb. Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde das Gemisch so wie es war weitere 10 Minuten kräftig umgewälzt. Nachdem das Gemisch 30 Minuten stehengelassen worden war, wurde die Dichlormethan-Schicht abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 86,5 g Diphenyldiazomethan (Ausbeute 98%), 0,8 g Benzophenon (Ausbeute 0,9%) und 0,6 g Benzophenonazin (Ausbeute 0,8%) enthielt. Der Gehalt an dem Diphenyldiazomethan wurde zu 90,90 g (Ausbeute 103%) berechnet, wenn er durch UV-Analyse bestimmt wurde.

Beispiel 2

Zu 90 ml Wasser wurden 134 ml einer 25%-igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid (1,07 Mol NaOH) und 121 ml eines wäßrigen Lösung von Natriumhypochlorit (0,29 Mol NaOCl) mit 13,8% wirksamem Chlor gegeben, wodurch eine gemischte wäßrige Lösung hergestellt wurde, die 10,4% (G/G) Natriumhydroxid und 5,2% (GlG) Natriumhypochlorit enthielt. Zu dieser Lösung wurden 0,10 ml einer 50%-igen wäßrigen Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid (0,05 g Benzyldimethyloctylammoniumchlorid) gegeben und das sich ergebende Gemisch wurde unter Rühren eisgekühlt.
Dann wurden 44,5 g (0,23 Mol) Benzophenonhydrazon (BPH) in 95 ml Dichlormethan gelöst, worauf eine wäßrige Lösung von Kaliumiodid (2,25 g Kaliumiodid (0,015 Mol) 3 ml Wasser) dazugegeben und das sich ergebende Gemisch unter Rühren eisgekühlt wurde.
Nachdem sichergestellt worden war, daß die Temperaturen beider Lösungen 5ºC oder weniger betrugen, wurde die oben hergestellte wäßrige Lösung des Oxidationsmittels allmählich tropfenweise zu der Lösung von Benzophenonhydrazon in Dichlormethan gegeben, und zwar während 1 Stunde auf solche Weise, daß die Temperatur des Reaktionssystems bei 0 bis 20ºC blieb. Nach Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde das Gemisch weitere 10 Minuten umgewälzt. Nachdem das Gemisch 30 Minuten stehengelassen worden war, wurde die Dichlormethan- Schicht abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 44,0 g Diphenyldiazomethan (quantitative Ausbeute) enthielt.

Beispiele 3 bis 12

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 wurden Umsetzungen durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die verwendeten Mengen an Wasser, der 25%- igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid, der 50%-igen wäßrigen Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid und von Dichlormethan wie in Tabelle 1 angegeben geändert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
MDC: Dichlormethan
QBA-811: eine 50%-ige (G/G) wäßrige Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid
NaOH: eine 25%-ige (G/G) wäßrige Lösung von Natriumhydroxid
DDM: Diphenyldiazomethan
BP: Benzophenon
BPA: Benzophenonazin

Beispiele 13 bis 21

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 wurden Umsetzungen durchgeführt, mit dem Unterschied, daß statt Benzyldimethyloctylammoniumchlorid jeder der in Tabelle 2 angegebenenen Katalysatoren als Phasentransferkatalysator verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 2
Tween 80: Polyoxyethylen(20)sorbitanmonooleat (von ICI Inc. hergestellt)
Peg-3000: Polyethylenglycol (durchschnittliches Molekulargewicht = 3000)
QBZ-444: eine 50%-ige (G/G) wäßrige Lösung von Benzyltri-n-butylammonium chlorid (von Takemoto Yushi Kabushiki Kaisha hergestellt)
n-Bu&sub4;NOH: eine 10%-ige (G/G) wäßrige Lösung
n-Bu&sub4;NCl: eine 50%-ige (G/G) wäßrige Lösung
DDM: Diphenyldiazomethan
BP: Benzophenon
BPA: Benzophenonazin

Vergleichsbeispiel 1

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Umsetzung durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die wäßrige Lösung von Kaliumiodid (4,5 g Kaliumiodid/6 ml Wasser) nicht verwendet wurde, und dann wurde die Dichlormethan-Schicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 36,6 g Diphenyldiazomethan (Ausbeute 42%), 1,3 g Benzophenon (Ausbeute 1,6%), 0,1 g Benzophenonazin (Ausbeute 0,1%) und 50,4 g des Benzophenonhydrazon-Ausgangsmaterials (Ausbeute 57%) enthielt.

Vergleichsbeispiel 2

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde eine Umsetzung durchgeführt, mit dem Unterschied, daß anstelle von 267 ml der 25%-igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid 267 ml Wasser zugegeben wurden, und dann wurde die Dichlormethan-Schicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 13,6 g Diphenyldiazomethan (Ausbeute 15%), 8,1 g Benzophenon (Ausbeute 9,8%) und 22,7 g Benzophenonazin (Ausbeute 27%) enthielt.

Vergleichsbeispiel 3

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde eine Umsetzung durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die 50%-ige wäßrige Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid nicht verwendet wurde, und dann wurde die Dichlormethan- Schicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 48,7 g Diphenyldiazomethan (Ausbeute 55%), 16,2 g Benzophenon (Ausbeute 19%) und 8,2 g Benzophenonazin (Ausbeute 10%) enthielt.

Vergleichsbeispiel 4

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde eine Umsetzung durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Menge der 50%-igen wäßrigen Lösung von Benzyldimethyloctylammoniumchlorid von 0,10 ml auf 7,50 ml verändert wurde und dann die Dichlormethan-Schicht auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 abgetrennt.
Die HPLC-Analyse ergab, daß diese Dichlormethan-Schicht 77,2 g Diphenyldiazomethan (Ausbeute 87%), 4,1 g Benzophenon (Ausbeute 5,0%) und 4,6 g Benzophenonazin (Ausbeute 5,6%) enthielt.

Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 wurden Umsetzungen durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen angewendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3
NaOH (% G/G): eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid mit der in Klammern angegebenen Konzentration (% G/G)
DDM: Diphenyldiazomethan
BPH: Benzophenonhydrazon
BP: Benzophenon
BPA: Benzophenonazin

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Diazomethan-Derivats der allgemeinen Formel

worin Ar eine Arylgruppe bedeutet, die substituiert sein kann, bei dem ein Hydrazon-Derivat der allgemeinen Formel

worin Ar wie oben definiert ist, in einem Zweiphasensystem oxidiert wird, welches umfaßt

(a) eine gemischte basische wäßrige Lösung, die ein Alkalimetallhypochlorit enthält,

(b) ein hydrophobes organisches Lösungsmittel,

(c) ein anorganische Iodverbindung und

(d) einen Phasentransferkatalysator;

dadurch gekennzeichnet, daß die gemischte basische wäßrige Lösung, bezogen auf das Gesamtgewicht der gemischten basischen wäßrigen Lösung, 4 bis 14 Gew./Gew.-% einer Alkalibase und 3 bis 10 Gew./Gew.-% des Alkalimetallhypochlorits enthält und daß der Phasentransferkatalysator in einer Menge von 0,001 bis 3 Gew./Gew.-%, bezogen auf das Hydrazon-Derivat, verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin Ar eine Phenylgruppe ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Alkalimetallhypochlorit Natriumhypochlorit ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Alkalimetallhypochlorit in einer Menge von 1 bis 5 Mol pro Mol des Hydrazon-Derivats verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Alkalibase mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Alkalibase in einer Menge von 1 bis 10 Mol pro Mol des Hydrazon-Derivats verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin das hydrophobe organische Lösungsmittel mindestens eine Verbindung ausgewählt aus chlorierten Kohlenwasserstoffen, aliphatischen Estern, Ethern, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das hydrophobe organische Lösungsmittel ein chlorierter Kohlenwasserstoff ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Hydrazon-Derivat in einer Konzentration von 10 bis 150 Gew./Vol.%, bezogen auf das hydrophobe organische Lösungsmittel, verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin die anorganische Iodverbindung mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Iod, Alkalimetallsalzen von Metaperiodsäure, Alkalimetallsalzen von Iodwasserstoff und Ammoniumiodiden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die anorganische Iodverbindung eine Alkalimetallsalz von Iodwasserstoff ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, worin die anorganische Iodverbindung in einer Menge von 0,001 bis 1 Mol pro Mol des Hydrazon-Derivats verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, worin die anorganische Iodverbindung und das Hydrazon-Derivat in dem hydrophoben organischen Lösungsmittel enthalten sind.

14. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Phasentransferkatalysator mindestens eine Verbindung ausgewählt aus quaternären Ammoniumsalzen, Kronenethern und Polyethern ist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oxidation bei einer Temperatur im Bereich von -30 bis 50ºC durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, worin Ar eine Phenylgruppe ist und das Alkalimetallhypochlorit Natriumhypochlorit ist und die Oxidation bei einer Temperatur von -20 bis 30ºC durchgeführt wird.