Friedel-Crafts-Acylierung mit Carbonsäuren, katalysiert durch Tosic Acid
US-Patent 5,041,616
Einführung
Alkylarylketone (Acetophenon, Propiophenon und deren Derivate) können durch Erhitzen einer Carbonsäure mit bestimmten aromatischen Verbindungen in Gegenwart (1) einer flüchtigen organischen Verbindung, die mit Wasser ein Azeotrop, d. h. ein konstant siedendes Gemisch, bildet, und (2) einer katalytischen Menge einer organischen Sulfonsäure erhalten werden, wobei das Reaktionswasser als Azeotrop aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird. Die verwendete Carbonsäure ist unkritisch und kann aus einer Vielzahl von unsubstituierten und substituierten, aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Carbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ausgewählt werden. [...] Phenole und Benzoldiole sowie deren Ether und Ester können mit Methansulfon- und Toluolsulfonsäuren acyliert werden. Bei weniger reaktiven aromatischen Verbindungen wie alkylaromatischen Verbindungen, z. B. Toluol und Xylol, ist normalerweise eine saurere Sulfonsäure wie eine Perhalogenalkylsulfonsäure, z. B. Trifluormethansulfonsäure, erforderlich, um zufriedenstellende Reaktionsgeschwindigkeiten zu erzielen.
Experimentelle Untersuchungen
Beispiel 1:
Ein Gemisch aus p-Toluylsäure (22,2 g, 0,163 mol), p-Xylol (100 ml) und Trifluormethansulfonsäure (5 ml, 0,056 mol) wurde 21 Stunden lang in einem 300-ml-Kolben mit Dean-Stark-Falle unter Rückfluss erhitzt, wobei sich nach dieser Zeit 3 ml Wasser in der Falle sammelten. Der Fortschritt der Reaktion wurde sowohl mit GC als auch anhand der aufgefangenen Wassermenge gemessen. Nach 6 Stunden waren 22 % des Ausgangsmaterials in 2,5,4'-Trimethylbenzophenon umgewandelt. Das Gemisch wurde mit Wasser, mit 5%igem Natriumhydroxid und erneut mit Wasser extrahiert. Das Eindampfen der organischen Schicht ergab 24g (0,11mol) 2,5,4'-Trimethylbenzophenon, 66% der Theorie.
Beispiel 1; modifiziert:
Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde ohne Dean-Stark-Falle wiederholt. Nach 4 Stunden Rückfluss waren nur etwa 6 % des Ausgangsmaterials in das Produkt umgewandelt worden. Nach weiteren 6 Stunden Rückfluss wurde die Produktmenge nicht wesentlich erhöht.
Beispiel 2:
Benzoesäure (20 g, 0,16 mol), p-Xylol (100 ml) und Trifluormethansulfonsäure (5 ml) wurden in einem 300-ml-Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle ausgestattet war, unter Rückfluss erhitzt. Nach 16 Stunden wurde das Gemisch mit 100 ml 6%iger Natriumhydroxidlösung extrahiert, mit 100 ml Wasser gewaschen, über Mg-Sulfat getrocknet und eingedampft, um 15,4 g (0,073 mol) 2,5-Dimethylbenzophenon zu erhalten. Der wässrige Natriumhydroxid-Extrakt wurde angesäuert, um 8,1 g (0,066 mol) nicht umgesetzte Benzoesäure zu erhalten.
Beispiel 3:
Hydrochinon (11,0 g, 0,1 mol), Octansäure (30,2 g, 0,21 mol), Heptan (110 mL) und Methansulfonsäure (10 mL, 0,14 mol) wurden in einem 300-mL-Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle ausgestattet war, 5 Stunden lang auf Rückfluss (98°C) erhitzt. Während dieser Zeit wurden 3 mL Wasser aufgefangen. Die Sulfonsäureschicht wurde abgetrennt, und die Heptanschicht wurde einmal mit 50 ml Wasser und zweimal mit 50 ml gesättigter wässriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen. Das Gemisch wurde filtriert, um 5 g des Octanoylhydrochinonoctanoatesters zu entfernen, während das Eindampfen der organischen Schicht 17,3 g ergab. Die Gesamtausbeute an Octanoylhydrochinon betrug 22,3 g, 94 % der Theorie.
US-Patent 5,041,616
Einführung
Alkylarylketone (Acetophenon, Propiophenon und deren Derivate) können durch Erhitzen einer Carbonsäure mit bestimmten aromatischen Verbindungen in Gegenwart (1) einer flüchtigen organischen Verbindung, die mit Wasser ein Azeotrop, d. h. ein konstant siedendes Gemisch, bildet, und (2) einer katalytischen Menge einer organischen Sulfonsäure erhalten werden, wobei das Reaktionswasser als Azeotrop aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird. Die verwendete Carbonsäure ist unkritisch und kann aus einer Vielzahl von unsubstituierten und substituierten, aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Carbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ausgewählt werden. [...] Phenole und Benzoldiole sowie deren Ether und Ester können mit Methansulfon- und Toluolsulfonsäuren acyliert werden. Bei weniger reaktiven aromatischen Verbindungen wie alkylaromatischen Verbindungen, z. B. Toluol und Xylol, ist normalerweise eine saurere Sulfonsäure wie eine Perhalogenalkylsulfonsäure, z. B. Trifluormethansulfonsäure, erforderlich, um zufriedenstellende Reaktionsgeschwindigkeiten zu erzielen.
Experimentelle Untersuchungen
Beispiel 1:
Ein Gemisch aus p-Toluylsäure (22,2 g, 0,163 mol), p-Xylol (100 ml) und Trifluormethansulfonsäure (5 ml, 0,056 mol) wurde 21 Stunden lang in einem 300-ml-Kolben mit Dean-Stark-Falle unter Rückfluss erhitzt, wobei sich nach dieser Zeit 3 ml Wasser in der Falle sammelten. Der Fortschritt der Reaktion wurde sowohl mit GC als auch anhand der aufgefangenen Wassermenge gemessen. Nach 6 Stunden waren 22 % des Ausgangsmaterials in 2,5,4'-Trimethylbenzophenon umgewandelt. Das Gemisch wurde mit Wasser, mit 5%igem Natriumhydroxid und erneut mit Wasser extrahiert. Das Eindampfen der organischen Schicht ergab 24g (0,11mol) 2,5,4'-Trimethylbenzophenon, 66% der Theorie.
Beispiel 1; modifiziert:
Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde ohne Dean-Stark-Falle wiederholt. Nach 4 Stunden Rückfluss waren nur etwa 6 % des Ausgangsmaterials in das Produkt umgewandelt worden. Nach weiteren 6 Stunden Rückfluss wurde die Produktmenge nicht wesentlich erhöht.
Beispiel 2:
Benzoesäure (20 g, 0,16 mol), p-Xylol (100 ml) und Trifluormethansulfonsäure (5 ml) wurden in einem 300-ml-Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle ausgestattet war, unter Rückfluss erhitzt. Nach 16 Stunden wurde das Gemisch mit 100 ml 6%iger Natriumhydroxidlösung extrahiert, mit 100 ml Wasser gewaschen, über Mg-Sulfat getrocknet und eingedampft, um 15,4 g (0,073 mol) 2,5-Dimethylbenzophenon zu erhalten. Der wässrige Natriumhydroxid-Extrakt wurde angesäuert, um 8,1 g (0,066 mol) nicht umgesetzte Benzoesäure zu erhalten.
Beispiel 3:
Hydrochinon (11,0 g, 0,1 mol), Octansäure (30,2 g, 0,21 mol), Heptan (110 mL) und Methansulfonsäure (10 mL, 0,14 mol) wurden in einem 300-mL-Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle ausgestattet war, 5 Stunden lang auf Rückfluss (98°C) erhitzt. Während dieser Zeit wurden 3 mL Wasser aufgefangen. Die Sulfonsäureschicht wurde abgetrennt, und die Heptanschicht wurde einmal mit 50 ml Wasser und zweimal mit 50 ml gesättigter wässriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen. Das Gemisch wurde filtriert, um 5 g des Octanoylhydrochinonoctanoatesters zu entfernen, während das Eindampfen der organischen Schicht 17,3 g ergab. Die Gesamtausbeute an Octanoylhydrochinon betrug 22,3 g, 94 % der Theorie.
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