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WO2014187791A1 - Verbessertes verfahren zur herstellung bestimmter oximen und oximethern - Google Patents

Verbessertes verfahren zur herstellung bestimmter oximen und oximethern Download PDF

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Publication number
WO2014187791A1
WO2014187791A1 PCT/EP2014/060278 EP2014060278W WO2014187791A1 WO 2014187791 A1 WO2014187791 A1 WO 2014187791A1 EP 2014060278 W EP2014060278 W EP 2014060278W WO 2014187791 A1 WO2014187791 A1 WO 2014187791A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alkyl
radical
formula
cycloalkyl
hydroxylamine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/060278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Albert Schnatterer
Dieter Heinz
Martin Littmann
Ulrich Philipp
Jürgen Ludwig
Constantin Frerick
Michael Barz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer CropScience AG
Original Assignee
Bayer CropScience AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer CropScience AG filed Critical Bayer CropScience AG
Priority to KR1020157033864A priority Critical patent/KR102224090B1/ko
Priority to US14/892,114 priority patent/US9464038B2/en
Priority to JP2016514363A priority patent/JP6644675B2/ja
Priority to MX2015015648A priority patent/MX384054B/es
Priority to CN201480029832.4A priority patent/CN105263902B/zh
Priority to BR112015028331A priority patent/BR112015028331B1/pt
Publication of WO2014187791A1 publication Critical patent/WO2014187791A1/de
Priority to IL242505A priority patent/IL242505B/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C249/00—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton
    • C07C249/04—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of oximes
    • C07C249/08—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of oximes by reaction of hydroxylamines with carbonyl compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08—Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09—Esters of phosphoric acids

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for the preparation of certain oximes and oxime O-methyl ethers by reacting sparingly soluble in water carbonyl compounds with salts of hydroxylamine or hydroxylamine O-methyl ether or the free base of hydroxylamine in the presence of certain phosphoric acid esters or salts thereof.
  • Oximes and oxime O-methyl ethers are often prepared by reacting carbonyl compounds with hydroxylamine or hydroxylamine O-methyl ether.
  • the hydroxylamine - if it is used as the free base - is usually commercially available as a 50% aqueous solution.
  • the free base is very reactive, which makes the technical handling difficult.
  • salts of hydroxylamine and hydroxylamine O-methyl ether are easier to handle and also significantly cheaper.
  • Known salts are hydroxylammonium sulfate and chloride and hydroxylamine O-methyl ether hydrochloride.
  • the salts of the particularly inexpensive hydroxylammonium sulfate are often not sufficiently reactive under these conditions, in particular if they are carbonyl compounds with very low water solubility, which is why preference is given in the synthesis to the hydroxylammonium chloride.
  • the polar solvents usually give rise to a complex reaction mixture which, in addition to the desired product, contains one equivalent of salt, the strongly polar solvent and optionally water.
  • Such reaction mixtures are generally not suitable for direct further processing.
  • the work-up of such a reaction mixture is complicated and expensive, especially in industrial production, since the polar solvent must be completely separated off, for example by distillation, before the aqueous salt solution can be separated off and disposed of.
  • any sparingly soluble in water carbonyl compound especially aldehydes, ketones and quinones
  • a hydroxylamine salt or a salt of hydroxylamine-O-methyl ether can be implemented advantageously.
  • the present invention is a process for the preparation of oximes of the formula (Va) or oxime-O-methyl ethers of the formula (Vb) e
  • R and R 'independently represent unsubstituted or substituted C 1 -C 6 -alkyl; or R 3 and R 4 together form an unsubstituted or substituted cycloalkyl radical having 3 to 10 C-
  • Atoms preferably cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, cycloheptyl, Cyclooctyl or mono- or bicyclic terpenes, or a substituted or unsubstituted 5-10 membered heterocycle; comprising the reaction of a quinone or a carbonyl compound of the formula (II)
  • radicals R 3 and R 4 have the abovementioned meanings and the compounds (II) have a solubility in water of 0 to 30 g / l, preferably 0 to 20 g / l at 20 ° C,
  • R 5 is hydrogen
  • R ' 5 is hydrogen or methyl
  • B is an anion which is selected from chloride, sulfate, phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, carbonate, bicarbonate and acetate, and in the presence of a phosphoric ester of general formula (I) or its salt,
  • R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen, C 1 -C 18 -alkyl, C 2 -C 20 -alkenyl, C 3 -C 12 -cycloalkyl, phenyl or C 1 -C 6 -alkyl-phenyl, where the alkyl radical, the alkenyl radical or the cycloalkyl radical is substituted in each case may be selected with one or more substituents selected from halogen, CN and NO 2 and wherein the phenyl radical may be additionally mono- or polysubstituted by Ci-Cö-alkyl and / or Ci-Ce haloalkyl; in an at least 2-phase mixture consisting of aqueous and organic phase wherein the pH (at RT) in the aqueous phase during the reaction in the range of 2 to 10.
  • the reaction takes place at a pH in the range from 2 to 10, preferably in the range from 3 to 8, and wherein the reaction optionally takes place in the presence of a base and in an at least 2-phase mixture, wherein the at least 2-phase mixture of a water phase and an organic phase and the organic phase consists of an inventively usable solvent or a solvent mixture.
  • the organic phase can also be formed from the educt, ie the carbonyl compound.
  • R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen, C 1 -C 18 -alkyl, C 2 -C 20 -alkenyl, C 3 -C 12 -cycloalkyl, phenyl or C 1 -C 6 -alkyl-phenyl, where the alkyl radical, the alkenyl radical or the cycloalkyl radical is substituted in each case may be selected with one or more substituents selected from halogen, CN and NO 2 and wherein the phenyl radical may be additionally mono- or polysubstituted by Ci-Cö-alkyl and / or Ci-Ce haloalkyl; for the preparation of oximes and oxime O-methyl ethers starting from quinones, or a carbonyl compound, which have a solubility in water of 0 to 30 g / 1 at 20 ° C, with a hydroxylamine salt or a hydroxylamine O-methyl ether salt , at a pH (RT) in the
  • Phosphoric acid esters of the general formula (I) are preferred in the process according to the invention.
  • X is OH
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, Ci-CI8-alkyl, C 2 -C 2 o-alkenyl, C3-Ci 2 cycloalkyl, phenyl or Ci-C6-alkyl-phenyl, wherein the alkyl, the alkenyl radical, or the Cycloalkyl may be substituted in each case by one or more substituents selected from F, Cl, Br, I, CN, NO 2 , and wherein phenyl additionally in addition or multiple with methyl, ethyl, propyl or butyl and / or CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3 or CH 2 -CH 2 may be substituted, and their salts used, wherein the phosphoric acid ester may be a mono- or di-ester.
  • X is OH
  • R 1 and R 2 are independently ethyl, butyl, hexyl, octyl, dodecyl or 9-octadecenyl.
  • the radicals R 1 and R 2 are to be selected such that the phosphoric acid ester in the solvent used or, if no solvent is present, is sufficiently soluble in the corresponding starting materials.
  • Preferred radicals R 1 and R 2 are ethyl, butyl, hexyl, octyl, dodecyl, and 9-octadecenyl.
  • Very particularly preferred phosphoric acid esters of the formula (I) are di- (2-ethylhexyl) phosphoric acid, di-n-butylphosphoric acid, mono-n-butylphosphoric acid or mono-oleylphosphoric acid, particular preference is given to di (2-ethylhexyl) phosphoric acid.
  • phosphoric acid ester is intended to include mono- or di-esters of phosphoric acid and salts thereof.
  • the phosphoric acid ester of the formula (I) is used in the process according to the invention in amounts in the range of 0.05 mol% or 0.01 mol% to 10 mol%, preferably in the range of 0.05 mol% or 0.01 mol % to 5 mol%), particularly preferably in the range from 0.05 mol% or 0.01 mol% to 2 mol%, based on the carbonyl compound, in particular based on a carbonyl compound of the formula (II) or the quinone used.
  • the phosphoric acid ester is used in the reaction of the sparingly soluble in water carbonyl compound with the hydroxylamine salt or hydroxylamine O-methyl ether salt as a reaction agent or cationic tug.
  • Di-esters of phosphoric acids are known compounds and certain agents are commonly used as extraction aids for metals (Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 36, 189, 1974).
  • Known representatives are di (2-ethylhexyl) phosphoric acid and di-n-butylphosphoric acid.
  • Aldehydes, ketones of the formula (II) and quinones can be used in the process according to the invention.
  • derivatives of these carbonyl compounds such as e.g. Hydrates, bisulfite addition compounds, acetals, imines and thioketones and enamines are counted among the carbonyl compounds according to the invention, since these also undergo the desired reaction with hydroxylamine or hydroxylamine O-methyl ether to give oximes or oxime O-methyl ethers.
  • geminal dihalogen compounds as precursors to carbonyl compounds are part of the process according to the invention. Halogen may be chlorine or bromine.
  • organic carbonyl compounds of the formula (II) or quinones which have a solubility in water of from 0 to 30 g / l at 20 ° C.
  • Preferred compounds (II) or quinones are those which have a solubility in water of 0 to 20 g / l at 20 ° C., more preferably between 0 and 10 g / l, most preferably between 0 and 3 g / l.
  • R and R ' are independently methyl, ethyl, propyl, butyl. Particular preference is given to compounds of the formula (II) in which
  • R and R ' are independently methyl, ethyl, propyl, butyl. Also preferred are compounds of the formula (II) in which
  • R 3 and R 4 together form an unsubstituted or substituted cycloalkyl radical having 3 to 10 C atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl or mono- or bicyclic terpenes, or a substituted or unsubstituted 5-10 membered heterocycle.
  • suitable hydroxylamine salts or salts of hydroxylamine O-methyl ether of the formula (IV) are their chlorides, sulfates or acetates.
  • Other salts formed by further mineral acids are suitable and conceivable.
  • Hydroxylammonium sulfate, hydroxylammonium chloride and their O-methyl ethers are preferably usable according to the invention.
  • a hydroxylamine salt or a salt of the hydroxylamine O-methyl ether is used, the acid liberated in the reaction must be replaced by the addition of base (organic or inorganic base such as alkali metal hydroxides, carbonates, bicarbonates, acetates, ammonia or Amines) are intercepted.
  • base organic or inorganic base such as alkali metal hydroxides, carbonates, bicarbonates, acetates, ammonia or Amines
  • Preferred according to the invention is NaOH or KOH, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium acetate and potassium acetate.
  • the amount of base to be used may vary, especially when alkali and alkaline earth metal bicarbonates or acetates are used as the base.
  • the base is in an amount of 0.5-1.2 equivalents based on the salt of the hydroxylamine or of the hydroxylamine O-methyl ether, in particular on the salt of the hydroxylamine or of the hydroxylamine O-methyl ether of the formula (IV) is used.
  • the base can likewise be used as a pure substance or as a solution, preferably an aqueous solution.
  • oximes and oxime O-methyl ethers can be prepared from the underlying carbonyl compounds, in particular carbonyl compounds of the formula (II) or quinones, in an economically very efficient process.
  • the compounds of formulas (Va) and (Vb) to be prepared according to the invention may optionally be prepared as mixtures of various possible isomeric forms, in particular stereoisomers, e.g. E and Z, threo and erythro, as well as optical isomers, but optionally also of tautomers. Both the E and the Z isomers, as well as the threo and erythro, and the optical isomers, any mixtures of these isomers, as well as the possible tautomeric forms of the present application comprises.
  • the maintenance of the pH during the reaction according to the invention is important in order to ensure the activity of the compound of the formula (I). If a hydroxylamine salt or a salt of the hydroxylamine O-methyl ether is used, the acid liberated in the reaction must be trapped by the addition of base. The latter does not apply if a hydroxylammonium salt or salt of the hydroxylamine-O-methyl ether of a weak acid is used, ie a compound of the formula (IV) where B "is an anion of a weak acid, eg acetate then omitted.
  • the inorganic or organic bases which can be used in the reaction according to the invention are readily available industrially and inexpensively.
  • Particularly suitable are alkali metal and alkaline earth metal hydroxides (eg NaOH, KOH), alkali metal and alkaline earth metal carbonates (eg sodium carbonate, potassium carbonate), alkali metal and alkaline earth metal bicarbonates (eg sodium bicarbonate, potassium bicarbonate), alkali metal acetates (eg sodium acetate and potassium acetate), ammonia, or organic bases (eg triethylamine, pyridine)
  • preference is given to NaOH or KOH, sodium and potassium carbonates, hydrogen carbonates and acetates.
  • Sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used as aqueous solutions.
  • the base is added whenever the pH of the aqueous phase is to be maintained within the desired range during the reaction.
  • the reaction according to the invention takes place in an at least two-phase system consisting of two liquid phases, namely an aqueous phase and an organic phase.
  • the aqueous phase essentially contains the hydroxylamine or the hydroxylamine O-methyl ether and / or salts thereof and optionally further salts as product of a neutralization reaction if a base was present during the reaction.
  • the water phase in the intended process is produced by using aqueous solutions of the compounds of the formula (III) or (IV) and / or the use of the base in the form of aqueous solutions and / or by adding water. It is not necessary for a homogeneous aqueous solution to be present next to the organic phase. Mixtures of two liquid and one solid phase are equally possible and part of the process of the invention. Accordingly, the proportion of water phase can vary over a wide range. He will usually orientate himself on the technical feasibility, such as the stirrability of such mixtures.
  • the solvent optionally present in the reaction and / or the educt i. the carbonyl compound of the formula (II) or the quinone or the product (the compound of the formula (Va) or (Vb) form the organic phase.
  • a liquid organic phase can be dispensed with the addition of an organic solvent.
  • Inventive solvents are chosen so that the carbonyl compounds and the products of the formula (Va) or (Vb) are readily soluble therein.
  • Usable organic solvents include n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, iso-hexane, iso-heptane, iso-octane, iso-decane, iso-dodecane, cyclopentane , Cyclohexane, methylcyclohexane, tetralin, decalin, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, cumene, mesitylene, chlorobenzene, trifluoromethylbenzene, methylene chloride, 1.2-dichloroethane, methyl formate, ethyl
  • Preferred solvents are methylcyclohexane, toluene, n-butyl acetate, t-butyl methyl ether (methyl t-butyl ether), petroleum ether, ligroin and gasoline.
  • solvents to be used can vary widely and depends on the solubility of the carbonyl compound and the product of formula (Va) or (Vb).
  • Preferred solvents are methylcyclohexane, toluene, n-butyl acetate, butanol or methyl tert-butyl ether.
  • the reaction temperature for the process according to the invention depends on the reactivity of the carbonyl compounds of the formula (II) or the quinone in the respective reaction mixtures. It can be in the range of 0 ° C to 200 ° C or 0 ° C to 160 ° C. Preferably, it is in the range of 20 ° C to 150 ° C, more preferably in the range of 40 ° C to 120 ° C.
  • the reaction takes place in particular at a reaction temperature in the range of 0 ° C and 160 ° C, preferably the reaction temperature is in the range of 30 ° C to 120 ° C, most preferably in the range of 40 ° C to 100 ° C.
  • the amount of the compound of formula (III) and (IV) is suitably kept close to the stoichiometric requirements, with small excesses, e.g. up to 20 mol%, may be advantageous for complete conversion. Using larger excesses is possible without disadvantages, although this is not economical.
  • the compounds of formula (IV) can be used in the same way as a solid or as aqueous solutions.
  • aqueous solutions can vary over a wide concentration range from 2 to 70% by weight, preferably from 5 to 50% by weight, particularly preferably from 10 to 50% by weight.
  • the carbonyl compound of the formula (II) or the quinone is initially charged with the solvent, the water and the phosphoric acid ester of the formula (I) and the compound of the formula (III) or (IV) and, if appropriate, the base are added at the desired reaction conditions.
  • the compound of formula (III) or (IV) is initially charged with the solvent, the water and the phosphoric acid ester of the formula (I) and Compound of the formula (II) or the quinone and, if appropriate, the base are metered in under reaction conditions.
  • the compound of the formula (III) and / or (IV) are initially charged with the solvent, the water, the phosphoric acid ester of the formula (I) and, if appropriate, the base and the compound of the formula (II ) or the quinone is added.
  • reaction mixtures in the examples were carried out by HPLC or GC by area%.
  • Example 4 (Comparative Example) Carried out as Example 2 except that 3-trifluoromethyl-acetophenone was used.
  • Example 9-12 (Various catalysts, Table 1)
  • Examples 13-16 (solvents, Table 2) In a 250 ml glass reactor with heating mantle, stirrer and reflux condenser, 65 ml of solvent, 75.1 g of a 40% aqueous solution of hydroxylammonium sulfate (0.183 mol to the molecular weight 164.14) and 0.6 g (0.002 mol) of di- (2-ethylhexyl) phosphoric acid and heated to 70 ° C (using methyl t-butyl ether as a solvent 50 ° C).
  • the pH was 5.5 at the end of the soda lye dosage.
  • the reaction mixture was stirred for a further 60 minutes at 40.degree.
  • a sample was taken from the stirred batch and analyzed by HPLC (column: Kinetex 2.6uC18 100A, 50 ° C, H 2 O / CH 3 CN, 220 nm).
  • Example 26 (Comparative Example to Example 25) Procedure as in Example 25 with the difference that without the addition of di- (2-ethylhexyl) - phosphoric acid was used.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung bestimmter Oxime und Oxim-O-methylether durch Umsetzung von in Wasser schlecht löslichen Carbonylverbindungen mit Salzen von Hydroxylamin oder Hydroxylamin-O-methylether oder der freien Base des Hydroxylamins in Gegenwartbestimmter Phosphorsäureester oder deren Salze der Formel (I), worin R1, R2 und X, wie in der Beschreibung angegeben, definiert sind.

Description

Verbessertes Verfahren zur Herstellung bestimmter Oximen und Oximethern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung bestimmter Oxime und Oxim-O-methylether durch Umsetzung von in Wasser schlecht löslichen Carbonylverbindungen mit Salzen von Hydroxylamin oder Hydroxylamin-O-methylether oder der freien Base des Hydroxylamins in Gegenwart bestimmter Phosphorsäureester oder deren Salze.
Verfahren zur Herstellung der Oxime und Oxim-O-methylether sind bekannt (siehe z.B. Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band El 4b, S. 287-384, 1990, Patai Series, The Chemistry of Hydroxylamines, Oximes and Hydroxamic Acids, S. 163-231, Wiley 2009). Ein bekannter Vertreter aus der Stoffklasse der Oxime ist das Cyclohexanon-oxim, das eine Vorstufe zur Herstellung von Polyamid ist. Oxime und Oximether spielen eine wichtige Rolle als Zwischenprodukte bei der Wirkstoffherstellung von z.B. Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika.
Oxime und Oxim-O-methylethern werden oft durch Umsetzung von Carbonylverbindungen mit Hydroxylamin bzw. Hydroxylamin-O-methylether hergestellt. Das Hydroxylamin - falls es als freie Base eingesetzt wird - ist meist als 50 %-ige wässrige Lösung käuflich erhältlich. Die freie Base ist sehr reaktiv, was den technischen Umgang schwierig macht. Bei der Umsetzung, insbesondere im industriellen Maßstab, sind Salze von Hydroxylamin und die des Hydroxylamin-O-methylethers besser handhabbar und zusätzlich wesentlich kostengünstiger. Bekannte Salze sind Hydroxylammoniumsulfat und -chlorid und Hydroxylamin-O-methylether Hydrochlorid. Bei der technischen Umsetzung ist es immer vorteilhaft, günstige Ausgangsstoffe zu verwenden, die zudem leicht handhabbar sind, weil sie z.B. als Feststoff oder als wässrige Lösung eingesetzt werden können.
Bei der Umsetzung von Carbonylverbindungen, mit Salzen des Hydroxylamins oder Hydroxylamin-O- methylethers oder der freien Base des Hydroxylamins müssen aufgrund der polaren Eigenschaften des Hydroxylamins und seiner Salze stark polare Lösungsmittel eingesetzt werden Zum Einsatz kommen Wasser, Alkohole oder Alkohol/Wasser-Mischungen, Pyridin oder DMSO (siehe Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band X/4, 1968, S. 55-91, Chem. Ind. 240, 1969). Trotz des Einsatzes solcher Lösungsmittel sind die Salze des besonders preisgünstigen Hydroxylammoniumsulfats unter diesen Bedingungen häufig nicht ausreichend reaktiv, insbesondere wenn es sich um Carbonylverbindungen mit sehr geringer Wasserlöslichkeit handelt, weswegen in der Synthese meist auf das Hydroxylammoniumchlorid ausgewichen wird. Mit den polaren Lösungsmitteln fällt nach der Umsetzung zudem meist ein komplexes Reaktionsgemisch an, das neben dem gewünschten Produkt, ein Äquivalent Salz, das stark polare Lösungsmittel und ggf. Wasser enthält. Solche Reaktionsgemische eignen sich in der Regel nicht für eine direkte Weiterverarbeitung. Die Aufarbeitung eines solchen Reaktionsgemisches ist aber, gerade bei der technischen Herstellung aufwändig und teuer, da das polare Lösungsmittel vollständig abgetrennt werden muss, beispielsweise durch Destillation, bevor die wässrige Salzlösung abgetrennt und entsorgt werden kann. In Russian Journal of Applied Chemistry Vol 75, 51 1 , 2002 wird eine Arbeitsweise in Wasser ohne organische Lösungsmittel aber unter Zusatz längerkettiger perfluorierter Carbonsäuren als Phasen Transfer Katalysatoren beschrieben. Ein Nachteil dieses Prozesses ist der Einsatz teurer perfluorierter Verbindungen und die Begrenzung auf Carbonylverbindungen, die unter den Reaktionsbedingungen flüssig sind. Die Nachteile des Standes der Technik wurden nun durch ein verbessertes Verfahren überwunden, wobei die Reaktion in einem Gemisch aus mindestens 2 flüssigen Phasen (mindestens 2-Phasensystems) stattfindet, und durch das das gewünschte Oxim oder der gewünschte Oxim-O-methylether mit hoher chemischer Ausbeute und hoher Umsetzungsgeschwindigkeit hergestellt werden kann. Insbesondere kann mit dem Verfahren im Prinzip jede in Wasser schwer lösliche Carbonylverbindung (insbesondere Aldehyde, Ketone und Chinone) mit einem Hydroxylamin-Salz oder einem Salz von Hydroxylamin-O- methylether vorteilhaft umgesetzt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Oximen der Formel (Va) oder Oxim-O-methylethern der Formel (Vb) e
Figure imgf000004_0001
in welchen
R3 für Ci-Ci2-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, C2-C2o-Alkenyl, C6-Ci4-Aryl, Ci-C6-Alkyl-aryl, 5-10- gliedrige Heterocyclen und für Ci-C6-Alkyl-hetaryl steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Alkenylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest oder der Heterocyclische Rest oder der Alkyl-hetarylrest mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann der ausgewählt ist unter Halogen, CN, N02, Ci-C6-Alkyl, Ci-C6-Haloalkyl, -OH, -OR, - COOR, =N-OR, CONH2, CONHR, CONRR, SR, RSO, RS02, -OAr, Carbonyl, =NOH;
R4 für Wasserstoff, Ci-Cig-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, C6-Ci4-Aryl, Ci-C6-Alkyl-Aryl COOR, CONH2, CONHR, CONRR' steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest oder die Gruppe R oder R' mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann, der ausgewählt ist unter Halogen, CN, N02, Ci-C6-Alkyl, Ci-Ce Haloalkyl, OH, OR, COOR, C=N-OR, CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RS02 ,OAr, Carbonyl, =N-OH und
R und R' unabhängig voneinander für unsubstituiertes oder substituiertes Ci-C6-Alkyl stehen; oder R3 und R4 zusammen einen unsubstituierten oder substituierten Cycloalkylrest mit 3 bis 10 C-
Atomen, bevorzugt Cyclopentyl, Cyclohexyl, 4-Methylcyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl oder mono- oder bicyclische Terpene, oder einen substituierten oder unsubstituierten 5-10-gliedrigen Heterocyclus bilden; umfassend die Umsetzung eines Chinons, oder einer Carbonylverbindung der Formel (II)
O
K K (II)
in welcher die Reste R3 und R4 die oben genannten Bedeutungen haben und die Verbindungen (II) eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 30 g/1, bevorzugt 0 bis 20 g/1 bei 20 °C aufweisen,
mit der freien Base des Hydroxylamms der Formel (III) oder mit einem Salz des Hydroxylamms oder Hydroxylamin-O-methylethers der Formel (IV)
Figure imgf000005_0001
in welcher
R5 für Wasserstoff steht;
R'5 für Wasserstoff oder Methyl steht;
B" für ein Anion steht, das ausgewählt ist unter Chlorid, Sulfat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Carbonat, Hydrogencarbonat und Acetat steht, und in Gegenwart eines Phosphorsäureesters der allgemeinen Formel (I) oder seines Salzes,
W
\
R ' O-
- FT
(I)
in welcher X für OH steht und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C3-C12- Cycloalkyl, Phenyl oder Ci-C6-Alkyl-Phenyl steht, wobei der Alkylrest, der Alkenylrest oder der Cycloalkylrest jeweils substituiert sein kann mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt unter Halogen, CN und NO2 und wobei der Phenylrest zusätzlich einfach oder mehrfach mit Ci-Cö-Alkyl und/oder Ci-Ce Haloalkyl substituiert sein kann; in einem mindestens 2-Phasengemisch bestehend aus wässriger und organischer Phase wobei der pH (bei RT) in der wässrigen Phase während der Umsetzung im Bereich von 2 bis 10 liegt. Die Umsetzung erfolgt bei einem pH im Bereich von 2 bis 10, bevorzugt im Bereich von 3 bis 8, und wobei die Umsetzung ggf. in Gegenwart einer Base und in einem mindestens 2-Phasengemisch stattfindet, wobei das mindestens 2-Phasengemisch aus einer Wasserphase und einer organischen Phase besteht und die organische Phase aus einem erfindungsgemäß verwendbaren Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch besteht. Die organische Phase kann auch aus dem Edukt, d.h. der Carbonylverbindung gebildet werden.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000006_0001
in welcher
X für OH steht und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C3-C12- Cycloalkyl, Phenyl oder Ci-C6-Alkyl-Phenyl steht, wobei der Alkylrest, der Alkenylrest oder der Cycloalkylrest jeweils substituiert sein kann mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt unter Halogen, CN und NO2 und wobei der Phenylrest zusätzlich einfach oder mehrfach mit Ci-Cö-Alkyl und/oder Ci-Ce Haloalkyl substituiert sein kann; zur Herstellung von Oximen und Oxim-O-methylether ausgehend von Chinonen, oder einer Carbonylverbindung, die eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 30 g/1 bei 20 °C aufweisen, mit einem Hydroxylamin-Salz oder einem Hydroxylamin-O-methylether-Salz, bei einem pH-Wert (RT) im Bereich von 2 bis 10, gegebenenfalls in Gegenwart einer Base, in einem mindestens 2-Phasengemisch, das aus einer Wasserphase und einer organischen Phase besteht.
Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (I)
O
R1 °^ R2
(I)
in welcher
X für OH steht; und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, Phenyl oder Ci-C6-Alkyl-Phenyl stehen, wobei der Alkylrest, der Alkenylrest, oder der Cycloalkylrest jeweils substituiert sein kann mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt aus F, Cl, Br, I, CN, NO2, und wobei Phenyl zusätzlich einfach oder mehrfach mit Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl und/oder CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3 oder CH2-CHF2 substituiert sein kann, sowie deren Salze verwendet, wobei der Phosphorsäureester ein Mono- oder Di-Ester sein kann.
Besonders bevorzugt sind Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (I)
W -X
R ' °- R2
(I)
in welcher
X für OH steht; und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Ethyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Dodecyl oder 9-Octadecenyl stehen.
Die Reste R1 und R2 sind so auszuwählen, dass der Phosphorsäureester im verwendeten Lösungsmittel oder, wenn kein Lösungsmittel vorhanden ist, in den entsprechenden Edukten ausreichend löslich ist.
Bevorzugte Reste R1 und R2 sind Ethyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Dodecyl, und 9-Octadecenyl.
Ganz besonders bevorzugte Phosphorsäureester der Formel (I) sind Di-(2-ethylhexyl)phosphorsäure, Di- n-butylphosphorsäure, Mono-n-butylphosphorsäure oder Mono-oleylphosphorsäure, insbesondere besonders bevorzugt ist Di-(2-ethylhexyl)phosphorsäure.
Vorliegend soll die Verwendung des Begriffs "Phosphorsäureester" Mono-oder Di-ester der Phosphorsäure sowie deren Salze umfassen.
Unter Salz des Phosphorsäureesters der Formel (I) mit X= OH werden solche Salze verstanden in denen die Hydroxylgruppe deprotoniert vorliegt und als Gegenion ein Alkalimetallkation, Erdalkalimetallkation oder Metalle aus der Bor-Aluminiumgruppe (sog. Erdmetalle) vorhanden ist (z.B. Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+ und Al3+). Es ist für die Erfindung unerheblich, ob die Verbindung der Formel (I) mit X = OH als Salz oder in protonierter Form verwendet wird. Es können auch Mischungen verschiedener Salze des Phosphorsäureesters der Formel (I) verwendet werden.
Der Phosphorsäurester der Formel (I) wird im erfindungsgemäßen Verfahren in Mengen im Bereich von 0,05 Mol-% oder 0,01 Mol-% bis 10 Mol-%, bevorzugt im Bereich von 0,05 Mol-% oder 0,01 Mol-% bis 5 Mol-%), besonders bevorzugt im Bereich 0,05 Mol-%> oder 0,01 Mol-%> bis 2 Mol-%>, bezogen auf die Carbonylverbindung, insbesondere bezogen auf eine Carbonylverbindung der Formel (II) oder dem Chinon eingesetzt. Der Phosphorsäureester dient bei der Umsetzung der in Wasser schlecht löslichen Carbonylverbindung mit dem Hydroxylamin-Salz oder Hydroxylamin-O-methylether-Salz als Reaktionsvermittler bzw. Kationenschlepper. Di-ester der Phosphorsäuren sind bekannte Verbindungen und bestimmte Vertreter werden gewöhnlich als Extraktionshilfsmittel für Metalle eingesetzt (Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 36, 189, 1974). Bekannte Vertreter sind Di-(2-ethylhexyl)phosphorsäure und Di-n- butylphosphorsäure.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können Aldehyde, Ketone der Formel (II) und Chinone verwendet werden. Auch Derivate dieser Carbonylverbindungen wie z.B. Hydrate, Hydrogensulfit- Additionsverbindungen, Acetale, Imine und Thioketone und Enamine werden unter die erfindungsgemäßen Carbonylverbindungen gezählt, da auch diese die gewünschte Reaktion mit Hydroxylamin oder Hydroxylamin-O-methylether zu Oximen bzw. Oxim-O-methylethern eingehen. Ebenso sind geminale Dihalogenverbindungen als Vorstufen zu Carbonylverbindungen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Halogen kann dabei Chlor oder Brom sein.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können organische Carbonylverbindungen der Formel (II) oder Chinone verwendet werden, die eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 30 g/1 bei 20 °C aufweisen. Bevorzugte Verbindungen (II) oder Chinone sind solche, die eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 20 g/1 bei 20 °C, besonders bevorzugt zwischen 0 und 10 g/1, ganz besonders bevorzugt zwischen 0 und 3 g/1 aufweisen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen (II) oder Chinone sind somit schlecht bzw. nicht wasserlöslich. Bevorzugt sind Verbindungen der Formel (II) in denen
R3 für Ci-Ci2-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, der C2-Ci2-Alkenyl, C6-Ci2-Aryl, Ci-C6-Alkyl-aryl, 5-10- gliedrige Heterocyclen und für Ci-C i-Alkyl-hetaryl steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest, der Heterocyclische Rest oder der Alkylhetarylrest mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann der ausgewählt ist unter F, Cl, Br, J, CN, N02, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3, CH2-CHF2, CHC12, -OH, -OR, -OAr, Carbonyl, COOR, =NOH, =N-OR, CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RS02 und
R4 für Wasserstoff, Ci-Ci2-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, C6-Ci2-Aryl, Ci-C6-Alkyl-Aryl, COOR, CONH2, CONHR, CONRR' steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest, oder die Gruppe R oder R' mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann, der ausgewählt ist unter F, Cl, Br, J, CN, N02, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3, CH2-CHF2, CHC12, OH, OR, OAr, Carbonyl, COOR, =N-OH, =N-OR, CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RS02 und
R und R' unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl stehen. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel (II) in denen
R3 für Pyridin, Pyrazol, Imidazol, Triazol, Furan, Thiophen, Pyrimidin, Oxazol, Thiazol, Benzimidazol, Indol, Chinolin steht, wobei diese mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein können der ausgewählt ist unter F, Cl, Br, I, CN, NO2, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3, CH2-CHF2, OH, OR, COOR, =N-OR, CONH2, CONHR,
CONRR', SR, RSO oder RS02; R4 für Wasserstoff, Ci-Ci2-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, Phenyl, Ci-Ce-Alkyl-Phenyl, COOR, CONH2, CONHR, CONRR' steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Phenylrest, der Phenyl- Alkylrest, oder die Gruppe R oder R' mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann, der ausgewählt ist unter F, Cl, Br, I, CN, NO2, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, CF3, CH2F, CHF2, CH2CF3, CH2-CHF2, OH, OR, COOR, =N-OR,
CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RSO2 und
R und R' unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl stehen. Ebenfalls bevorzugt sind Verbindungen der Formel (II) in denen
R3 und R4 zusammen einen unsubstituierten oder substituierten Cycloalkylrest mit 3 bis 10 C-Atomen, wie beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, 4-Methylcyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl oder mono- oder bicyclische Terpene, oder einen substituierten oder unsubstituierten 5-10gliedrigen Heterocyclus bilden. Ganz besonders bevorzugt sind z.B. 4-Methylacetophenon, 3-Trifluormethylacetophenon oder 2,2-Dichlor-4-methylacetophenon, α,α-Dichloracetophenon, 3,3-Dimethyl-2-butanon, Benzofuran-3-οη, 4-t-Butyl-cyclohexanon oder DL-Campher, oder Benzochinon. Insbesondere ganz besonders bevorzugt sind OVerbindungen der Formel (II) wie z.B. 4- Methylacetophenon, 3-Trifluormethylacetophenon, α,α-Dichloracetophenon, Benzofuran-3-οη, 3,3- Dimethyl-2-butanon, oder DL-Campher.
Erfindungsgemäß geeignete Hydroxylamin-Salze oder Salze von Hydroxylamin-O-methylether der Formel (IV) sind deren Chloride, Sulfate oder Acetate. Auch andere durch weitere Mineralsäuren gebildete Salze sind geeignet und denkbar. Erfindungsgemäß bevorzugt verwendbar sind Hydroxylammoniumsulfat, Hydroxylammoniumchlorid und deren O-Methylether.
Wird ein Hydroxylamin-Salz bzw. ein Salz des Hydroxylamin-O-methylethers eingesetzt, so muss die bei der Reaktion frei werdende Säure durch Zugabe von Base (organische oder anorganische Base wie z.B. Alkalihydroxide, -carbonate, -hydrogencarbonate, -acetate, Ammoniak oder Amine) abgefangen werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist NaOH oder KOH, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumacetat und Kaliumacetat. Die Menge an einzusetzender Base kann variieren, insbesondere wenn Alkali- und Erdalkalimetallhydrogencarbonate oder Acetate als Base verwendet werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Base in einer Menge von 0,5-1,2 Äquivalente bezogen auf das Salz des Hydroxylamins oder des Hydroxylamin- O-methylethers, insbesondere auf das Salz des Hydroxylamins oder des Hydroxylamin-O-methylethers der Formel (IV) eingesetzt wird. Die Base kann gleichermaßen als Reinstoff oder als Lösung, bevorzugt wässrige Lösung, eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Oxime und Oxim-O-methylether aus den zugrunde liegenden Carbonylverbindungen, insbesondere Carbonylverbindungen der Formel (II) oder Chinone in einem wirtschaftlich sehr effizienten Prozess herstellen.
Die erfindungsgemäß herzustellenden Verbindungen der Formeln (Va) und (Vb) können gegebenenfalls als Mischungen verschiedener möglicher isomerer Formen, insbesondere von Stereoisomeren, wie z.B. E- und Z-, threo- und erythro-, sowie optischen Isomeren, gegebenenfalls aber auch von Tautomeren vorliegen. Es werden sowohl die E- als auch die Z-Isomeren, wie auch die threo- und erythro-, sowie die optischen Isomeren, beliebige Mischungen dieser Isomeren, sowie die möglichen tautomeren Formen von der vorliegenden Anmeldung umfasst.
Die Einhaltung des pH- Wertes während der erfindungsgemäßen Reaktion ist wichtig, um die Aktivität der Verbindung der Formel (I) zu gewährleisten. Wird ein Hydroxylamin-Salz bzw. ein Salz des Hydroxylamin-O-methylethers eingesetzt, so muss die bei der Reaktion frei werdende Säure durch Zugabe von Base abgefangen werden. Letzteres gilt nicht, wenn ein Hydroxylammonium-Salz oder Salz des Hydroxylamin-O-methylethers einer schwachen Säure verwendet wird, d.h. eine Verbindung der Formel (IV) worin B" für ein Anion einer schwachen Säure, z.B. Acetat steht. Die Zugabe der Base kann dann entfallen.
Die in der erfindungsgemäßen Reaktion verwendbaren anorganischen oder organischen Basen sind technisch gut verfügbar und kostengünstig. Besonders geeignet sind Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide (z.B. NaOH, KOH), Alkali- und Erdalkalimetallcarbonate (z.B. Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat), Alkali- und Erdalkalimetallhydrogencarbonate (z.B. Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat), Alkalimetallacetate (z.B. Natriumacetat und Kaliumacetat), Ammoniak, oder organische Basen (z.B. Triethylamin, Pyridin) Erfindungsgemäß bevorzugt sind NaOH oder KOH, Natrium-und Kalium- carbonate, -Hydrogencarbonate und -Acetate. Bevorzugt eingesetzt wird Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid als wässrige Lösungen.
Die Base wird immer dann zugegeben, wenn der pH- Wert der wässrigen Phase während der Umsetzung in dem gewünschten Bereich zu halten ist.
In der erfindungsgemäßen Umsetzung können die meisten der gängigen Lösungsmittel (z.B. aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ester, Alkohole, Ether und Nitrile) eingesetzt werden, wodurch gerade im technischen Verfahren, das umständliche Wechseln von Lösungsmittel entfallen kann, falls die Weiterreaktion mit einem anderen Lösungsmittel durchgeführt werden soll. Entscheidend bei der Auswahl des Lösungsmittels ist, dass das Lösungsmittel und Wasser eine bei den verwendeten Reaktionsbedingungen entsprechend große Mischungslücke aufweist.
Die erfindungsgemäße Umsetzung geschieht nämlich in einem mindestens 2-Phasensystem, bestehend aus zwei flüssigen Phasen, nämlich einer wässrigen und einer organischen Phase. Die wässrige Phase enthält im Wesentlichen das Hydroxylamin bzw. den Hydroxylamin-O-methylether und/oder deren Salze und ggf. weitere Salze als Produkt einer Neutralisationsreaktion, falls eine Base bei der Umsetzung zugegen war.
Die Wasserphase im bestimmungsgemäßen Verfahren wird durch Verwendung von wässrigen Lösungen der Verbindungen der Formel (III) oder (IV) und/oder der Verwendung der Base in Form wässriger Lösungen und/oder durch Zusatz von Wasser erzeugt. Dabei muss nicht notwendigerweise eine homogene wässrige Lösung neben der organischen Phase vorliegen. Gemische aus zwei flüssigen und einer Feststoffphase sind in gleicher Weise möglich und Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Entsprechend kann der Anteil an Wasserphase über einen weiten Bereich variieren. Er wird sich in der Regel an der technischen Machbarkeit, wie der Rührbarkeit solcher Mischungen, orientieren.
Das bei der Reaktion gegebenenfalls vorhandene Lösungsmittel und/oder das Edukt, d.h. die Carbonylverbindung der Formel (II) oder das Chinon oder das Produkt (die Verbindung der Formel (Va) oder (Vb) bilden die organische Phase. Bilden die Verbindungen der Formel (Va), (Vb) und (II) unter den Reaktionsbedingungen selbst eine flüssige organische Phase kann auf den Zusatz eines organischen Lösungsmittels verzichtet werden.
Erfindungsgemäße Lösungsmittel werden so gewählt, dass die Carbonylverbindungen und die Produkte der Formel (Va) oder (Vb) darin gut löslich sind. Einsetzbare organische Lösungsmittel sind z.B. n- Pentan, n-Hexan, n-Heptan, n-Octan, n-Nonan, n-Decan, iso-Hexan, iso-Heptan, iso-Octan, iso-Decan, iso-Dodecan, Cyclopentan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Tetralin, Decalin, Toluol, o-Xylol, m- Xylol, p-Xylol, Ethylbenzol, Cumol, Mesitylen, Chlorbenzol, Trifluormethylbenzol, Methylenchlorid, 1.2-Dichlorethan, Methylformiat, Ethylformiat, Isopropylformiat, n-Propylformiat, n-Butylformiat, Methylacetat, Ethylacetat, n-Propylacetat, iso-Propylacetat, n-Butylacetat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylencarbonat, 1-Butanol, 2-Butanol, tert. Butanol, Pentanol, Hexanol, 2- Ethylhexanol, Decanol, Diisopropylether, t-Butyl-methylether (Methyl-t-butylether), Di-n-butylether, Methyl-cyclopentylether, Tetrahydrofuran, 1.2-Dimethoxyethan, Propionitril, Butyronitril. Bevorzugte Lösungsmittel sind Methylcyclohexan, Toluol, n-Butylacetat, t-Butyl-methylether (Methyl-t-butylether), Petrolether, Ligroin und Benzin. Die Menge an zu verwendenden Lösungsmitteln kann in sehr weitem Bereich variieren und hängt von der Löslichkeit der Carbonylverbindung und des Produkts der Formel (Va) oder (Vb) ab. Bevorzugte Lösungsmittel sind Methylcyclohexan, Toluol, n-Butylacetat, Butanol oder Methyl-fert- butylether.
Verbindungen der Formel (III) oder (IV) werden bevorzugt in wässriger Lösung zugegeben.
Die Reaktionstemperatur für das erfindungsgemäße Verfahren richtet sich nach der Reaktivität der Carbonylverbindungen der Formel (II) oder dem Chinon in den jeweiligen Reaktionsgemischen. Sie kann im Bereich von 0°C bis 200 °C oder 0 °C bis 160 °C, liegen. Bevorzugt liegt sie im Bereich von 20 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 120 °C. Die Umsetzung findet insbesondere bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 0 °C und 160 °C statt, bevorzugt liegt die Reaktionstemperatur im Bereich von 30 °C bis 120 °C, ganz bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 100 °C.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Temperaturen über 105 °C betrieben, resultiert daraus eine Druckfahrweise, die in einer bestimmten Ausführungsform Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Die Einsatzmenge der Verbindung der Formel (III) und (IV) wird zweckmäßigerweise nahe an den stöchiometrischen Erfordernissen gehalten, wobei geringe Überschüsse, z.B. bis zu 20 Mol-%, vorteilhaft für einen vollständigen Umsatz sein können. Verwenden von größeren Überschüssen ist ohne Nachteile möglich, wenngleich das nicht wirtschaftlich ist.
Die Verbindungen der Formel (IV) können in gleicher Weise als Feststoff oder als wässrige Lösungen eingesetzt werden. Bei Einsatz von wässrigen Lösungen können diese über einen weiten Konzentrationsbereich von 2 bis 70 Gew.- % variieren, bevorzugt 5-50 Gew.-%, besonders bevorzugt 10-50 Gew.-%.
In einer Ausgestaltung [A] des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Carbonylverbindung der Formel (II) oder das Chinon zusammen mit der Verbindung der Formel (III) oder (IV), dem Lösungsmittel, dem Wasser, dem Phosphorsäureester der Formel (I) und ggf. der Base vorgelegt und auf Reaktionstemperatur gebracht. Eine solche Fahrweise ist sowohl in einer kontinuierlichen als auch diskontinuierlichen Prozessvariante möglich.
In einer Ausgestaltung [B] des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Carbonylverbindung der Formel (II) oder das Chinon mit dem Lösungsmittel, dem Wasser und dem Phosphorsäureester der Formel (I) vorgelegt und die Verbindung der Formel (III) oder (IV) und ggf. die Base werden bei den gewünschten Reaktionsbedingungen zudosiert. In einer Ausgestaltung [C] des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbindung Formel (III) oder (IV) mit dem Lösungsmittel, dem Wasser und dem Phosphorsäureester der Formel (I) vorgelegt und die Verbindung der Formel (II) oder das Chinon und ggf. die Base werden unter Reaktionsbedingungen zudosiert.
In einer Ausgestaltung [D] des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Verbindung der Formel (III) und/oder (IV) mit dem Lösungsmittel, dem Wasser, dem Phosphorsäureester der Formel (I) und ggf. der Base vorgelegt und die Verbindung der Formel (II) oder das Chinon wird zudosiert.
Welche der Ausgestaltungen [A] bis [D] zum Einsatz kommt hängt von Faktoren ab wie den Stoffeigenschaften und der betrieblichen Verfahrenssicherheit. Bevorzugt sind die Ausgestaltungen des Verfahrens, die eine gleichmäßige Abführung der Reaktionswärme im Betriebsverfahren gewährleisten wie dies durch Vorlegen einer Reaktionskomponente und dosieren der anderen oder durch eine Paralleldosierung aller Reaktionskomponenten möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben, ohne dass das Verfahren auf die Beispiele beschränkt werden soll.
Die Analyse der Reaktionsgemische in den Beispielen erfolgte mittels HPLC oder GC nach Flächen- %.
HPLC-Methode Säule Kinetex 2.6u C18 100A
Temperatur 50 °C
Eluent Wasser/0,1% H3P04 (90%), CH3CN (10 %)
Wellenlänge 220 nm
GC-Methode: Säule DB1/DB-1701
Länge, ID, Film 10m, 0, 1 mm, 0, 1 μιη
Injektor Split/Split ratio 1 :50
Constant flow; flow rate 0,45 ml/min.
Temp. 250 °C, injecton volume 0,2μ1
Mobile Phase Wasserstoff
Detektor FID - Temp. 320 °C
Ofen Temperatur Programm 50 °C bis 320 °C (30 K/Min.) Beispiele
Beispiel 1
In einem 250 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden 50 g Methylcyclohexan, 75,1 g einer 40 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylammoniumsulfat (0,183 Mol auf das Molgewicht 164,14) und 0,6 g (0,002 Mol) Di-(2-ethylhexyl)- phosphorsäure (95%) vorgelegt und auf 70 °C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurden unter kräftigem Rühren in 30 Minuten 47 g (0,33 Mol) 4-Methylacetophenon (95%) und anschließend in 20 Minuten 43,7 g (0,35 Mol) wässrige Natronlauge (32%) mit Dosierpumpen gleichmäßig dosiert. Der pH-Wert lag nach Ende der Natronlaugedosierung bei 6,5. Die Reaktionsmischung wurde noch 60 Minuten bei 70 °C nachgerührt. Dann wurde der Rührer abgestellt und die organische Phase abgetrennt und mittels HPLC (Säule: Kinetex 2.6uC18 100A, 50 °C, H20/CH3CN, 220 nm) analysiert.
Ergebnis: 4-Methylacetophenon: 0,2 % (HPLC Fl.)
4-Methylactophenon-oxim, Summe E- und Z-Isomer: 98,8 %> (HPLC Fl.)
Der Anteil an Edukt und Produkt in der Wasserphase ist vernachlässigbar.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Durchführung wie unter Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, dass ohne Zusatz von Di- (2-ethylhexyl)-phosphorsäure gearbeitet wurde.
Ergebnis: 4-Methylacetophenon: 56,6 %> (HPLC Fl.)
4-Methylactophenon-oxim, Summe E- und Z-Isomer: 42,1%> (HPLC Fl.)
Beispiel 3
Durchführung wie Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass 3-Trifluormethyl-acetophenon eingesetzt wurde. Ergebnis mit Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
3-Trifluormethyl-acetophenon: 0,2% (HPLC Fl.)
3-Trifluormethyl-acetophenon-oxim: 99,8% (HPLC Fl.)
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel) Durchführang wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, dass 3-Trifluormethyl-acetophenon eingesetzt wurde.
Ergebnis ohne Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
3-Trifluormethyl-acetophenon: 68,7% (HPLC Fl.)
3-Trifluormethyl-acetophenon-oxim: 31,3% (HPLC Fl.)
Beispiel 5
Durchführang wie Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass 3,3-Dimethyl-2-butanon eingesetzt und die Umsatzbestimmung mittels GC durchgeführt wurde.
Ergebnis mit Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
3,3-Dimethyl-2-butanon: <0,05 % (GC, Fl.)
3.3-Dimethyl-2-butanon-oxim: 100 % (GC, Fl.)
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Durchführang wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, dass 3,3-Dimethyl-2-butanon eingesetzt und die Umsatzbestimmung mittels GC durchgeführt wurde.
Ergebnis ohne Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
3,3-Dimethyl-2-butanon: 36,8 % (GC, Fl.)
3.3-Dimethyl-2-butanon-oxim: 63,2 % (GC, Fl.)
Beispiel 7
Durchführung wie Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass DL-Campher eingesetzt und die Temperatur im Dosierschritt und der Nachrührzeit bei 85 °C gehalten wurde. Die Umsatzbestimmung erfolgte mittels GC.
Ergebnis mit Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
DL-Campher: 12,6 % (GC, Fl.) DL-Campher-oxim: 87,4 % (GC, Fl.)
Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)
Durchführung wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, dass DL-Campher eingesetzt und die Temperatur im Dosierschritt und der Nachrührzeit bei 85 °C gehalten wurde. Die Umsatzbestimmung erfolgte mittels GC.
Ergebnis ohne Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure:
DL-Campher: 99,4 % (GC, Fl.)
DL-Campher-oxim: 0,6 % (GC, Fl.)
Beispiel 9-12 (Verschiedene Katalysatoren, Tabelle 1)
In einem 250 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden 50 g Methylcyclohexan, 75,1 g einer 40 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylammoniumsulfat (0,183 Mol auf das Molgewicht 164,14) und (0,002 Mol) der in der Tabelle 1 aufgeführten Katalysatoren vorgelegt auf 70 °C erwärmt. Anschließend wurden bei dieser Temperatur unter kräftigem Rühren nacheinander 47 g (0,33 Mol) 3-Trifluormethylacetophenon (95%) in 30 Minuten und 43,7 g (0,35 Mol) wässrige Natronlauge (32%) in 20 Minuten mit Dosierpumpen gleichmäßig dosiert. Die Reaktionsmischung wurde noch 60 Minuten bei 70 °C nachgerührt. Dann wurde der Rührer abgestellt und die organische Phase abgetrennt und mittels HPLC analysiert. Tabelle 1 zu den Beispielen 9-12:
Figure imgf000016_0001
Beispiele 13-16 (Lösungsmittel, Tabelle 2) In einem 250 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden 65 ml Lösungsmittel, 75,1 g einer 40 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylammoniumsulfat (0,183 Mol auf das Molgewicht 164,14) und 0,6 g (0,002 Mol) Di-(2-ethylhexyl) phosphorsäure vorgelegt und auf 70 °C (bei Einsatz von Methyl-t-butylether als Lösungsmittel 50 °C) erwärmt. Anschließend wurden bei dieser Temperatur unter kräftigem Rühren nacheinander 64 g (0,33 Mol) 3-Trifluormethylacetophenon (98%) in 60 Minuten und 43,7 g (0,35 Mol) wässrige Natronlauge (32%) in 20 Minuten mit Dosierpumpen gleichmäßig dosiert. Die Reaktionsmischung wurde noch 60 Minuten bei 70 °C (bei Einsatz von Methyl-t-butylether als Lösungsmittel 50 °C) nachgerührt. Dann wurde der Rührer abgestellt und die organische Phase abgetrennt und mittels HPLC analysiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zu Beispiele 13-20 zusammengestellt.
Tabelle 2 zu den Beispielen 13-20:
Figure imgf000017_0001
Beispiel 21
In einem 500 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden 50 g Toluol, 75, 1 g einer 40 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylammoniumsulfat (0,183 Mol auf das Molgewicht 164,14) und 0,6 g (0,002 Mol) Di-(2-ethylhexyl)- phosphorsäure (95%) vorgelegt und auf 40 °C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurden unter kräftigem Rühren in 30 Minuten eine Lösung von 45,6 g (0,33 Mol) Benzofuran-3-οη (97%) in 100 g Toluol und anschließend in 20 Minuten 43,7 g (0,33 Mol) wässrige Natronlauge (32%) mit Dosierpumpen gleichmäßig dosiert. Der pH- Wert lag nach Ende der Natronlaugedosierung bei 5,5. Die Reaktionsmischung wurde noch 60 Minuten bei 40 °C nachgerührt. Aus dem gerührten Ansatz wurde eine Probe entnommen und mittels HPLC (Säule: Kinetex 2.6uC18 100A, 50 °C, H20/CH3CN, 220 nm) analysiert.
Ergebnis: Benzofuran-3-οη: 0,2 % (HPLC Fl.)
Benzofuran-3-oxim, Summe E- und Z-Isomer: 97,5 % (HPLC Fl.)
Beispiel 22 (Vergleichsbeispiel)
Durchführung wie unter Beispiel 21 beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, dass ohne Zusatz von Di- (2-ethylhexyl)-phosphorsäure gearbeitet wurde.
Ergebnis: Benzofuran-3-οη: 42,5 % (HPLC Fl.)
Benzofuran-3-oxim, Summe E- und Z-Isomer: 54,3% (HPLC Fl.)
Beispiel 23
In einem 250 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden 30 g Methylcyclohexan, 46,0 g einer 25 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylamin-O-methylether Hydrochlorid und 0,4 g (0,001 Mol) Di-(2-ethylhexyl)- phosphorsäure (95%) vorgelegt und auf 70 °C erwärmt. Anschließend wurden bei dieser Temperatur unter kräftigem Rühren nacheinander 25 g (0,13 Mol) 3-Trifluormethyl-acetophenon (98%>) in 60 Minuten und 16 g (0,13 Mol) wässrige Natronlauge (32%>) in 20 Minuten mit Dosierpumpen gleichmäßig dosiert. Die Reaktionsmischung wurde noch 60 Minuten bei 70 °C nachgerührt. Dann wurde der Rührer abgestellt und die organische Phase abgetrennt und mittels HPLC analysiert.
Ergebnis: 3-Trifluormethyl-acetophenon: <0,1 %> (HPLC Fl.)
4-Trifluormethyl-acetophenon-oxim-O-methylether, Summe E- und Z-Isomer: 99,5 %> (HPLC Fl.)
Beispiel 24 (V ergleichsbeispiel zu Beispiel 23)
Durchführung wie unter Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass ohne Zusatz von Di-(2-ethylhexyl)- phosphorsäure gearbeitet wurde.
Ergebnis: 3- Trifluormethyl-acetophenon: 32,2 % (HPLC Fl.)
4- Trifluormethyl-acetophenon-oxim-O-methylether, Summe E- und Z-Isomer: 68,2 % (HPLC Fl.) Beispiel 25
In einem 250 ml Glasreaktor mit Heizmantel, Rührer und Rückflusskühler, wurden der Reihe nach 70 g einer 40 % igen wässrigen Lösung von Hydroxylammoniumsulfat (0, 17 Mol auf das Molgewicht 164, 14), 28,1 g (0,34 Mol) Natriumacetat (99%), 0,3 g (0,001 Mol) Di-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure (95%) und 30,8 g Methylcyclohexan vorgelegt. Das Gemisch wurde auf 70 °C erwärmt und mit 35,0 g wässriger Natronlauge (30%) auf einen pH- Wert von 6 gestellt. Anschließend wurden bei 70 °C 30 g (0, 15 Mol) α,α -Dichlormethylacetophenon (97 %) in 30 Minuten zudosiert. Nach einer Nachrührzeit von 3 h wurde aus der Reaktionssuspension eine repräsentative Probe entnommen und mittels HPLC (Säule: Kinetex 2.6uCl 8 100A, 50 °C, H20/CH3CN, 220 nm) analysiert.
Ergebnis: α,α -Dichlormethylacetophenon: 4,2 % (HPLC Fl.)
Phenylglyoxal-dioxim, Summe Isomere: 93,8 % (HPLC Fl.)
Beispiel 26 (Vergleichsbeispiel zu Beispiel 25) Durchführung wie unter Beispiel 25 mit dem Unterschied, dass ohne Zusatz von Di-(2-ethylhexyl)- phosphorsäure gearbeitet wurde.
Ergebnis: oijOf -Dichlormethylacetophenon: 72,5 % (HPLC Fl.)
Phenylglyoxal-dioxim, Summe Isomere: 24,7 % (HPLC Fl.)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Oximen der Formel (Va) oder Oxim-O-methylethern der Formel (Vb)
Figure imgf000020_0001
(Va) (Vb)
in welchen
R3 für Ci-Ci2-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, C2-C2o-Alkenyl, C6-Ci4-Aryl, Ci-C6-Alkyl-aryl, 5-10- gliedrige Heterocyclen und für Ci-C6-Alkyl-hetaryl steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Alkenylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest oder der Heterocyclische Rest oder der Alkyl-hetarylrest mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann der ausgewählt ist unter Halogen, CN, N02, Ci-Cö-Alkyl, Ci-Cö-Haloalkyl, -OH, -OR, - COOR, =N-OR, CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RSO2, -OAr, Carbonyl, =NOH;
R4 für Wasserstoff, Ci-Cig-Alkyl, C3-Ci2-Cycloalkyl, C6-Ci4-Aryl, Ci-C6-Alkyl-Aryl COOR, CONH2, CONHR, CONRR' steht, wobei der Alkylrest, der Cycloalkylrest, der Arylrest, der Alkyl-arylrest oder die Gruppe R oder R' mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein kann, der ausgewählt ist unter Halogen, CN, NO2, Ci-Cö-Alkyl, Ci-Ce Haloalkyl, OH, OR, COOR, C=N-OR, CONH2, CONHR, CONRR', SR, RSO, RSO2 ,OAr, Carbonyl, =N-OH und
R und R' unabhängig voneinander für unsubstituiertes oder substituiertes Ci-Cö-Alkyl stehen; oder
R3 und R4 zusammen einen unsubstituierten oder substituierten Cycloalkylrest mit 3 bis 10 C- Atomen, oder einen substituierten oder unsubstituierten 5-10-gliedrigen Heterocyclus bilden; umfassend die Umsetzung eines Chinons, oder einer Carbonylverbindung der Formel (II)
Figure imgf000020_0002
in welcher die Reste R3 und R4 die oben genannten Bedeutungen haben und die Verbindungen (II) eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 30 g/1, bevorzugt 0 bis 20 g/1 bei 20 °C aufweisen, mit der freien Base des Hydroxylamins der Formel (III) oder mit einem Salz des Hydroxylamins oder Hydroxylamin-O-methylethers der Formel (IV)
Figure imgf000021_0001
in welcher
R5 für Wasserstoff steht;
R'5 für Wasserstoff oder Methyl steht;
B" für ein Anion steht, das ausgewählt ist unter Chlorid, Sulfat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Carbonat, Hydrogencarbonat und Acetat steht, und in Gegenwart eines Phosphorsäureesters der allgemeinen Formel (I) oder seines Salzes,
W
Figure imgf000021_0002
in welcher
X für OH steht und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C3-C12- Cycloalkyl, Phenyl oder Ci-C6-Alkyl-Phenyl steht, wobei der Alkylrest, der Alkenylrest oder der Cycloalkylrest jeweils substituiert sein kann mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt unter Halogen, CN und NO2 und wobei der Phenylrest zusätzlich einfach oder mehrfach mit Ci-C6-Alkyl und/oder CI-CÖ Haloalkyl substituiert sein kann; in einem mindestens 2-Phasengemisch bestehend aus wässriger und organischer Phase wobei der pH (bei RT) in der wässrigen Phase während der Umsetzung im Bereich von 2 bis 10 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Phosphorsäureester der Formel (I) Di-(2-ethylhexyl) phosphorsäure, Di-n-butylphosphorsäure, Mono-n-butylphosphorsäure oder Mono- oleylphosphorsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umsetzung in Gegenwart einer organischen oder anorganischen Base ausgewählt unter Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, Alkali- und Erdalkalimetallcarbonate, Alkali- und Erdalkalimetallhydrogencarbonate, Alkalimetallacetate, Ammoniak, oder organische Basen stattfindet. Verwendung von Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000022_0001
in welcher
X für OH steht und
R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C3-C12- Cycloalkyl, Phenyl oder Ci-C6-Alkyl-Phenyl steht, wobei der Alkylrest, der Alkenylrest oder der Cycloalkylrest jeweils substituiert sein kann mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt unter Halogen, CN und NO2 und wobei der Phenylrest zusätzlich einfach oder mehrfach mit Ci-Cö-Alkyl und/oder CI-CÖ Haloalkyl substituiert sein kann; zur Herstellung von Oximen und Oxim-O-methylether ausgehend von Chinonen, oder einer Carbonylverbindung, die eine Löslichkeit in Wasser von 0 bis 30 g/1 bei 20 °C aufweisen, mit einem Hydroxylamin-Salz oder einem Hydroxylamin-O-methylether-Salz, bei einem pH- Wert (RT) im Bereich von 2 bis 10, gegebenenfalls in Gegenwart einer Base, in einem mindestens 2- Phasengemisch, das aus einer Wasserphase und einer organischen Phase besteht.
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