VERFAHREN ZUR ANODISCHEN DEHYDRODIMERISIERUNG VON SUBSTITUIERTEN PHENOLEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biarylalkoholen, wobei durch anodischen Dehydrodimerisierung von substituierten Phenolen in Gegenwart von teil und/oder perfluorierten Mediatoren und einem Leitsalz an einer Graphitelektrode gearbeitet wird.

[0002] Durch das erfindungsgemäße Verfahren können sehr preiswerte Elektrodenmaterialien, ungeteilte Zellaufbauten sowie lösungsmittelfreie Verfahren angewendet werden. Als Mediatoren können z.B. 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol oder die wesentlich günstigere Trifluoressigsäure eingesetzt werden.

[0003] Die Aufarbeitung und Gewinnung der gewünschten Biphenole gestaltet sich sehr einfach.

[0004] Biaryle sind als solche bekannt und werden industriell hergestellt und eingesetzt. Verbindungen dieser Verbindungsklasse sind u.a. als Rückgrate für Liganden von sehr großem Interesse für stereoselektive Transformationen. Ein möglicher Zugang zu dieser Substanzklasse ist die elektrochemische oxidative Dimerisierung von Phenolen, die in dem Fachmann bekannten Elektrolyten jedoch unselektiv verläuft. Alternativ zur elektrochemischen Dimerisierung von Phenolen werden Eisen(III)-Salze oder auch andere starke Oxidationsmittel verwendet.

[0005] G. Lessene und K. S. Feldman beschreiben in Modern Arene Chemistry, Ed: D. Astruc, VCH-Wiley, Weinheim 2002, Seite 479-538, dass sich diese Transformation in einigen Fällen mittel Übergangsmetell-Katalyse auch unter aeroben Bedingungen realisieren lässt. Nachteilige an dieser Synthese ist der Einsatz von Eisenschlorid, da dies zu zahlreichen Nebenprodukten führt. Des Weiteren lässt sich nach diesen aeroben Bedingungen nur stark aktivierte Verbindungen umsetzen.

[0006] Besonders begünstigte und deshalb häufig eingesetzte Substrate weisen annellierte Benzolringe oder sterisch anspruchsvolle Alkylgruppen auf. Als Beispiel kann hier das aus 2-Naphthol hergestellte 2,2'-Dihydroxy-1,1'-binaphthyl (BINOL) gelten.

[0007] Versucht man 2,4-Dimethylphenol (1) analog den Lehrbuchvorschriften von C. E. Rommel, Staatsexamensarbeit, Münster 2002 und allgemein von H. Lund, M. M. Baizer, Organic Electrochemistry: An Introduction and a Guide, 3rd edition, Marcel Dekker, New York 1991, Chapter 22.III, 885-908 einer oxidativen Kupplung zu unterwerfen, so erhält man meist als Hauptprodukt nicht das gewünschte ortho,ortho-verknüpfte Produkt 2, sondern ein Derivat des Pummerer Ketons (3). Die Bildung des tricyclischen Gerüstes 3 ist bei para-alkyl-substituierten Phenolen bekannt und findet sich ebenfalls in der Synthese vieler Naturstoffe.

[0008] Seit einigen Jahren wird die anodische Synthese von Biphenolen, im Speziellen von 3,3',5,5'-Tetramethyl-2,2'-biphenol (2), mit verschiedenen elektrochemischen Methoden intensiv untersucht. In den unterschiedlichsten Elektrolytsystemen zeigte sich bei der direkten Umsetzung ebenfalls eine starke Präferenz zur Bildung des Derivats des Pummerer Ketons (3). Das gewünschte Dehydrodimer 2 wurde lediglich in 3-7 % Ausbeute isoliert. I. M. Malkowsky, C. E. Rommel, K. Wedeking, R. Fröhlich, K. Bergander, M. Nieger, C. Quaiser, U. Griesbach, H. Pütter und S. R. Waldvogel beschrieben in Eur. J. Org. Chem. 2006, 241-245 die Bildung weiterer, zuvor nicht beschriebener pentacyclischer Gerüste. Weitergehende Untersuchungen ergaben, dass freie Phenoxylradikale für die Bildung des Pummerer Ketons verantwortlich sind. Um eine gezielte Verknüpfung in den ortho-Positionen zu erreichen, wurde, wie von I. M. Malkowsky, R. Fröhlich, U. Griesbach, H. Pütter und S. R. Waldvogel in Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 1690-1697 und von I. M. Malkowsky, U. Griesbach, H. Pütter und S. R. Waldvogel in Chem. Eur. J. 2006, 12, 7482-7488 beschrieben, ein Bor-Templat entwickelt. Wie von C. Rommel, I. M. Malkowsky, S. R. Waldvogel, H. Pütter und U. Griesbach in WO-A 2005/075709 beschrieben, gelingt die elektrochemische Umsetzung dieser mehrstufigen Sequenz für eine größere Substratbreite und auch in größeren Maßstäben. Ein zusätzlicher Nachteil neben dem hohen präparativen Aufwand ergab sich aus der Verwendung von Acetonitril im Elektrolyten.

[0009] Mithilfe von Bor-dotierten Diamantelektroden (BDD) konnte für 2,4-Dimethylphenol als alleiniges Substrat eine direkte anodische Umsetzung gefunden werden, wie es I. M. Malkowsky, U. Griesbach, H. Pütter und S. R. Waldvogel in Eur. J. Org. Chem. 2006, 4569-4572; und M. Malkowsky, S. R. Waldvogel, H. Pütter und U. Griesbach in WO-A 2006/077204 beschreiben. Das Verhältnis von Biphenol zu Pummerer Keton liegt meist besser als 18:1. Um einen elektrochemischen Abbrand an der BDD-Anode zu vermeiden, wird die Phenolkupplung nur bis zum einem Umsatz von ca. 30% gebracht. Zusätzliche Nachteile dieses Verfahrens bestehen in der geringen Stabilität der BDD-Elektroden, deren Preis sowie der fehlenden Substratbreite.

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die selektive und effiziente oxidative Kupplung von substituierten Phenolen erfolgt ohne in Gegenwart von teuerem Elektrodenmaterial arbeiten zu müssen. Vorzugsweise soll die Kupplung von substituierten Phenolen in ortho-Stellung erfolgen.

[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Biarylalkoholen, wobei substituierte Arylalkohole in Gegenwart von teil- und/oder perfluorierten Mediatoren und wenigstens einem Leitsalz mit Hilfe einer Graphitelektrode anodisch dehydrodimerisiert werden, wobei die OH-Gruppe der eingesetzten, substituierten Arylalkohole direkt am Aromaten sitzt.

[0012] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die eingesetzten substituierten Arylalkohole identisch sind.

[0013] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die eingesetzten substituierten Arylalkohole ein- oder mehrkernig sein können.

[0014] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Dimerisierung in ortho-Stellung zur Alkoholgruppe der substituierten Arylalkohole stattfindet.

[0015] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die eingesetzten Mediatoren teil- und/oder perfluorierte Alkohole und/oder Säuren sind.

[0016] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Mediatoren 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol oder Trifluoressigsäure eingesetzt wird.

[0017] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Leitsalze solche eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Alkali, Erdalkali, Tetra(C₁- bis C₆-alkyl)ammoniumsalzen.

[0018] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Gegenionen der Leitsalze ausgewählt sind aus der Gruppe von Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfate, Arylsulfate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcarbonate, Nitrat, Alkoholate, Tetrafluorborat, Hexafluorophosphat und Perchlorat.

[0019] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn für die Elektrolyse kein weiteres Lösungsmittel eingesetzt wird.

[0020] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn für die Elektrolyse eine Durchflusszelle eingesetzt wird.

[0021] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn Stromdichten von 1 bis 1000 mA/cm² eingesetzt werden.

[0022] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Elektrolyse bei Temperaturen im Bereich von -20 bis 60°C und Normaldruck durchgeführt wird.

[0023] Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Arylalkohol 2,4-Dimethylphenol eingesetzt wird.

[0024] Unter Arylalkohol werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung aromatische Alkohole verstanden, bei denen die Hydroxylgruppe direkt an den aromatischen Kern gebunden ist.

[0025] Der Aromat, der dem Arylalkohol zugrunde liegt, kann ein- oder mehrkernig sein. Vorzugsweise ist der Aromat einkernig (Phenolderivate) oder zweikernig (Naphtholderivate), insbesondere einkernig. Die Arylalkohole können auch noch weitere Substituenten tragen. Diese Substituenten sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe von C₁-C₁₀-Alkylgruppen, Halogenen, C₁-C₁₀-Alkoxygruppen, durch Sauerstoff oder Schwefel unterbrochene Alkylen- oder Arylenreste, C₁-C₁₀-Alkoxycarboxyl, Nitril, Nitro sowie C₁-C₁₀-Alkoxycarbamoyl, besonders bevorzugt Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Trifluormethyl, Fluor, Chlor, Brom, Iod, Methoxy, Ethoxy, Methylen, Ethylen, Propylen, Isopropylen, Benzyliden, Nitril, Nitro, ganz besonders bevorzugt Methyl, Methoxy, Methylen, Ethylen, Trifluormethyl, Fluor und Brom. Mit dem neuen Verfahren kann eine breite Palette an Arylalkoholen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind elektronenreiche Arene wie einfach oder mehrfach substituierte Phenole sowie Naphthol (α- und β-) und substituierte Derivate davon, ganz besonders bevorzugt sind 4-Alkyl- sowie 2,4-dialkylsubstituierte Phenole.

[0026] Als Substrate für die Elektrodimerisierung nach der vorliegenden Erfindung eignen sich prinzipiell sämtliche Arylalkohole, sofern diese aufgrund ihrer räumlichen Struktur und sterischen Anforderungen zu einer Dimerisierung in der Lage sind. Die Arylalkohole können einkernig, zweikernig, dreikernig oder höherkernig sein. Vorzugsweise sind sie einkernig oder zweikernig, insbesondere einkernig. Weiterhin weisen die Arylalkohole vorzugsweise eine OH-Funktion auf.

[0027] Nach Beendigung der Reaktion wird die Elektrolytlösung nach allgemeinen Trennmethoden aufgearbeitet. Hierzu wird die Elektrolytlösung im Allgemeinen zuerst destilliert und die einzelnen Verbindungen in Form von unterschiedlichen Fraktionen getrennt gewonnen. Eine weitere Reinigung kann beispielsweise durch Kristallisation, Destillation, Sublimation oder chromatographisch erfolgen.

[0028] Die Herstellung des Biarylalkohols erfolgt elektrolytisch, wobei der entsprechende Arylalkohol anodisch oxidiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend Elektrodimerisierung genannt. Es wurde überraschender Weise gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Mediatoren die Biarylalkohole selektiv und in hoher Ausbeute entstehen. Des Weiteren wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr preiswerte Elektrodenmaterialien, ungeteilte Zellaufbauten sowie lösungsmittelfreie Verfahren angewendet werden können.

[0029] Die Aufarbeitung und Gewinnung der gewünschten Biphenole gestaltet sich sehr einfach. Nach Beendigung der Reaktion wird die Elektrolytlösung nach allgemeinen Trennmethoden aufgearbeitet. Hierzu wird die Elektrolytlösung im Allgemeinen zuerst destilliert und die einzelnen Verbindungen in Form von unterschiedlichen Fraktionen getrennt gewonnen. Eine weitere Reinigung kann beispielsweise durch Kristallisation, Destillation, Sublimation oder chromatographisch erfolgen.

[0030] Als Mediatoren werden im erfindungsgemäßen Verfahren teil- und/oder perfluorierte Alkohole und/oder Säuren, bevorzugt perfluorierte Alkohole sowie Carbonsäuren, ganz besonders bevorzugt 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol oder Trifluoressigsäure verwendet.

[0031] Im Elektrolyten sind keine weiteren Lösungsmittel erforderlich.

[0032] Die entsprechenden Produkte können durch Kurzwegdestillation und Fällung NMR-rein erhalten werden.

[0033] Die Elektrolyse wird in den üblichen, dem Fachmann bekannten Elektrolysezellen durchgeführt. Geeignete Elektrolysezellen sind dem Fachmann bekannt. Vorzugsweise arbeitet man kontinuierlich in ungeteilten Durchflusszellen oder diskontinuierlich in Becherglaszellen.

[0034] Ganz besonders geeignet sind bipolar geschaltete Kapillarspaltzellen oder Plattenstapelzellen, bei denn die Elektroden als Platten ausgestaltet sind und planparallel angeordnet sind wie es in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1999 electronic release, Sixth Edition, VCH-Weinheim, Volumne und in Electrochemistry, Chapter 3.5. special cell designs sowie Chapter 5, Organic Electrochemistry, Subchapter 5.4.3.2 Cell Design beschrieben ist.

[0035] Die Stromdichten, bei denen das Verfahren durchgeführt wird, betragen im allgemeinen 1 - 1000, bevorzugt 5 - 100 mA/cm². Die Temperaturen betragen üblicherweise -20 bis 60°C, bevorzugt 10 bis 60°C. Im Allgemeinen wird bei Normaldruck gearbeitet. Höhere Drücke werden bevorzugt dann angewandt, wenn bei höheren Temperaturen gearbeitet werden soll, um ein Sieden der Ausgangsverbindungen bzw. Cosolventien bzw. Mediatoren zu vermeiden.

[0036] Als Anodenmaterialien eignen sich beispielsweise Edelmetalle wie Platin oder Metalloxide wie Ruthenium oder Chromoxid oder Mischoxide des Typs RuO_xTiO_x sowie Diamantelektroden. Bevorzugt sind Graphit oder Kohleelektroden. Erfindungsgemäß wird als Anode eine Graphit elektrode verwendet.

[0037] Als Kathodenmaterial kommen beispielsweise Eisen, Stahl, Edelstahl, Nickel oder Edelmetalle wie Platin sowie Graphit oder Kohlematerialien sowie Diamantelektroden in Betracht. Bevorzugt ist das System Graphit als Anode und Kathode, Graphit als Anode und Nickel, Edelstahl oder Stahl als Kathode sowie Platin als Anode und Kathode.

[0038] Zur Durchführung der Elektrolyse wird die Arylalkoholverbindung in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Es eignen sich die üblichen, dem Fachmann bekannten Lösungsmittel, vorzugsweise Lösungsmittel aus der Gruppe der polaren protischen und polaren aprotischen Lösungsmittel. Besonders bevorzugt dient die Arylalkoholverbindung selbst als Lösungsmittel und Reagenz.

[0039] Beispiele für polare aprotische Lösungsmittel umfassen Nitrile, Amide, Carbonate, Ether, Harnstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe.

[0040] Beispiele für besonders bevorzugte polare aprotische Lösungsmittel umfassen Actonitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Propylencarbonat und Dichlormethan. Beispiele für polare protische Lösungsmittel umfassen Alkohole, Carbonsäuren und Amide.

[0041] Beispiele für besonders bevorzugte polare protische Lösungsmittel umfassen Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol und Hexanol. Diese können auch teilweise oder vollständig halogeniert sein, wie z.B. 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol (HFIP) oder Trifluoressigsäure (TFA).

[0042] Gegebenenfalls setzt man der Elektrolyselösung übliche Cosolvenzien zu. Dabei handelt es sich um die in der organischen Chemie üblichen inerten Lösungsmittel mit einem hohen Oxidationspotential. Beispielhaft genannt seinen Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan, Acetonitril oder Dimethylformamid. Als Leitsalze, die in der Elektrolyselösung enthalten sind, handelt es sich im Allgemeinen um Alkali, Erdalkali, Tetra(C₁- bis C₆-alkyl)ammonium-, bevorzugt Tri(C₁- bis C₆-alkyl)-methylammoniumsalze. Als Gegenion kommen Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfate, Arylsulfate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcarbonate, Nitrat, Alkoholate, Tetrafluorborat, Hexafluorophosphat oder Perchlorat in Betracht. Weiterhin kommen die von den vorstehend genannten Anionen abgeleiteten Säuren als Leitsalze in Betracht.

[0043] Bevorzugt sind Methyltributylammoniummethylsulfate (MTBS), Methyltriethylammoniummethylsulfat (MTES), Methyltripropylmethylammoniummethylsulfate, oder Tetrabutylammonium, Tetrafluoroborat (TBABF).

Beispiele: (Tabellen mit Umsetzungen)

[0044] 

Tabelle 1:

Umsetzung von 2,4-Dimethylphenol an Graphit unter Verwendung von HFIP[a]
Elektrolyt	T [°C]	Umax [V]	F [1/mol]	j [mA/cm2]	AISTD [%]b	SA [%]b	Aisoliert [%]b	rückgew. Phenol [g]
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL HFIP	30	27	1,00	20	66	53		3,09
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL HFIP	30	22	0,77	20	51	49		4,03
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL HFIP	30	17	0,77	10	66	50	55d	6,60
15,9 g Phenol / 3 g MTES / 9 mL HFIP	30	8	0,77	10	47	35		6,91
15,9 g Phenol / 5 g MTES / 9 mL HFIP	30	10	0,77	10	53	38		6,40
15,9 g Phenol / 1 g a / 9 mL HFIP	30	17	0,77	10	54	54		6,08
15,9 g Phenol / 1 g	30	13	0,77	5	49	35	49c	6,93
MTES / 9 mL HFIP
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 4 mL HFIP	30	21	0,77	10	49	36		6,95

HFIP: 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropa nol

Tabelle 2:

Umsetzung von 2,4-Dimethylphenol an Graphit unter Verwendung von Carbonsäuren
Elektrolyt	T [°C]	Umax [V]	F [1/mol]	j [mA/cm2]	AISTD [%]b	SA [%]b	Aisoliert [%]b,d	rückgew. Phenol [g]
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL TFA	30	28	0,77	10	41	33	41	6,19
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL TFA	30	16	0,77	10	53	50	50	4,38
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL TFA	30	15	0,77	10	58	51	53	5,12
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL TFA	30	18	0,77	10	67	55	64	5,89
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL AcOH	30	35	0,77	10	25	17		7,62
15,9 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL Heptafluorbuttersäure	50	35	0,77	10

TFA: Trifluoressigsäure; AcOH: Essigsäure; Phenol: 2,4-Dimethylphenol; MTES: Methyltriethylammoniummethylsulfat

Tabelle 3:

Umsetzung von 2-Brom-4-methylphenol an Graphit
Elektrolyt	T [°C]	Umax [V]	F pro mol	j [mA/cm2]	AISTD [%]b	SA [%]b	Aisoliert [%]b,d	rückgew. Phenol [g]
20,02 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL HFIP	30	14	0,77	10	54	24	36	13,25
20,02 g Phenol / 1 g MTES / 9 mL TFA	30	22	0,77	10	73	51	76	9,08

Phenol: 2-Brom-4-methylphenol; a: N,N-Dimethylpyrrolidiniummethylsulfat; b: Ausbeute unter Berücksichtigung des rückgewonnenen Phenols; c: Isolierung durch Kristallisation aus Toluol und chromatographisch; d: Isolierung durch Kristallisation aus iPrOH:Wasser und chromatographisch.

Beispiel 1:

Anodische Oxidation von 2,4-Dimethylphenol an Graphitelektroden mit Trifluoressigsäure

[0045] 

[0046] In einer ungeteilten Standardelektrolysezelle mit Graphitanode und -kathode (A = 9 cm²) wird der Elektrolyt bestehend aus 15.90 g (0,1301 mol, 53 Gew.-%) 2,4-Dimethylphenol, 1.00 g (4.4 mmol, 3 Gew.-%) Methyltriethylammoniummethylsulfat und 9 mL (44 Gew.-%) Trifluoressigsäure vorgelegt. Unter galvanostatischen Bedingungen wird bei 30°C und einer Stromdichte von 10 mA/cm² eine Elektrolyse durchgeführt. Dabei werden 9669 C (0.77 F/mol) bei einer maximalen Klemmspannung von 18 V aufgebracht. Nach Beenden der Reaktion wird der Elektrolyt mit Toluol in einen Kolben überführt und nachfolgend Trifluoressigsäure sowie Toluol bei Raumdruck destillativ entfernt. Anschließend werden 5.89 g überschüssiges Phenol mittels Kurzwegdestillation bei 4.5×10^-3 mbar zurückgewonnen. Der Reaktionsrückstand wird in 30 mL wässrigem Isopropanol (ⁱPrOH:H₂O = 4:1) aufgenommen. Durch Lagerung über Nacht bei 4°C gelingt die Kristallisation des Produkts, welches mittels Filtration und Waschen mit wenig kaltem n-Heptan erhalten wird (4.24 g). Weiteres Produkt kann aus dem Filtrat durch kurze säulenchromatographische Aufreinigung an Kieselgel (CH:EE=98:2) isoliert werden (2.15 g). Insgesamt werden 6.39 g (0,026 mol, 64%), wobei überschüssiges Phenol bei der Ausbeute berücksichtigt wird, leicht rötliches, kristallines Produkt erhalten.

[0047] Schmelzpunkt: 133°C; R_F-Wert (CH:EE=95:5): 0.33; ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 2.29 (s, 12H, CH₃), 4.84 (s, 2H, OH), 6.88 (s, 2H, 4-H), 7.01(s, 2H, 6-H); ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 16.15 (3-CH₃), 20.41 (5-CH₃), 122.23 (C-1), 125.17 (C-3), 128.51 (C-6), 129.98 (C-5), 131.97 (C-4), 149.13 (C-2); HRMS: m/z für [C₁₆H₁₉O₂]⁺ berechnet 243.1380, gefunden 243.1389; MS (ESI+): m/z (%): 243.1 (100) [C₁₆H₁₉O₂]⁺.

Beispiel 2:

Anodische Oxidation von 2-Brom-4-methylphenol an Graphit-elektroden

[0048] 

[0049] In einer ungeteilten Standardelektrolysezelle mit Graphitanode und -kathode (A = 9 cm²) wird der Elektrolyt bestehend aus 20.02 g (0,107 mol, 53 Gew.-%) 2-Brom-4-methylphenol, 1.00 g (4.4 mmol, 3 Gew.-%) Methyltriethylammoniummethylsulfat und 11 mL (44 Gew.-%) Trifluoressigsäure vorgelegt. Unter galvanostatischen Bedingungen wird bei 30 °C und einer Stromdichte von 10 mA/cm² eine Elektrolyse durchgeführt. Dabei werden 7950 C (0.77 F/mol) bei einer maximalen Klemmspannung von 22 V aufgebracht. Nach Beenden der Reaktion wird der Elektrolyt mit Toluol in einen Kolben überführt und nachfolgend Trifluoressigsäure sowie Toluol bei Raumdruck destillativ entfernt. Anschließend werden 9.08 g überschüssiges Phenol mittels Kurzwegdestillation bei 5.0×10^-3 mbar zurückgewonnen. Der Reaktionsrückstand wird in 30 mL wässrigem Isopropanol (ⁱPrOH:H₂O = 4:1) aufgenommen. Durch Lagerung über Nacht bei 4 °C gelingt die Kristallisation des Produkts. Dieses wird in wenig MTBE aufgenommen und über Cellite filtriert. Durch entfernen des Lösungsmittels wird reines Produkt erhalten (1.35 g). Weiteres Produkt kann aus dem Filtrat durch säulenchromatographische Aufreinigung an Kieselgel (CH:EE=95:5) isoliert werden (6.90 g). Insgesamt werden 8.25 g (0,022 mol, 76%), wobei überschüssiges Phenol bei der Ausbeute berücksichtigt wird. farbloses, kristallines Produkt erhalten.
Schmelzpunkt: 144-145 °C; R_F-Wert (CH:EE=95:5): 0.06; ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 2.31 (s, 6H, CH₃), 5.80 (s, 2H, OH), 6.88 (d, ⁴J_H,H = 2.1 Hz, 2H, 6-H), 7.01 (d, ⁴J_H,H = 2.1 Hz, 2H, 4-H); ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 20.24 (5-CH₃), 110.94 (C-3), 125.33 (C-1), 131.44 (C-5), 131.60 (C-6), 132.58 (C-4), 147.11 (C-2).

Beispiel 3:

Anodische Oxidation von 2,4-Dimethylphenol an Graphitelektroden mit HFIP

[0050] 

[0051] In einer ungeteilten Standardelektrolysezelle mit Graphitanode und -kathode (A = 9 cm²) wird der Elektrolyt bestehend aus 15.98 g (0,1308 mol, 52 Gew.-%) 2,4-Dimethylphenol, 1.00 g (4.4 mmol, 1 Gew.-%) Methyltriethylammoniummethylsulfat und 9 mL (47 Gew.-%) Hexafluorisopropanol vorgelegt. Unter galvanostatischen Bedingungen wird bei 30 °C und einer Stromdichte von 10 mA/cm² eine Elektrolyse durchgeführt. Dabei werden 9721 C (0.77 F/mol) bei einer maximalen Klemmspannung von 12.8 V aufgebracht. Nach Beenden der Reaktion wird zunächst das Lösungsmittel entfernt und anschließend überschüssiges Phenol mittels Kurzwegdestillation zurückgewonnen. Der Reaktionsrückstand wird in 50 mL Wasser und 30 mL TBME aufgenommen, die Phasen getrennt und die wässrige Phase nochmals mit 3×30 mL TBME extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit jeweils 50 mL Wasser und gesättigter Natriumchlorid-Lösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Das Rohprodukt wird in 10 mL Toluol bei 50°C gelöst. Durch langsame Zugabe von n-Heptan gelingt die Kristallisation des Produkts, welches mittels Filtration und Waschen mit wenig kaltem n-Heptan erhalten wird. Weiteres Produkt kann aus dem Filtrat durch säulenchromatographische Aufreinigung an Kieselgel (CH:EE=98:2, dann 95:5) isoliert werden. Insgesamt werden 4,43 g (0,018 mol, 28%) farbloses, kristallines Produkt erhalten.

[0052] Schmelzpunkt: 135-136 °C; R_F-Wert (CH:EE=95:5): 0.33; ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 2.29 (s, 12H, CH₃), 5.01 (s, 2H, OH), 6.88 (s, 2H, 4-H), 7.01 (s, 2H, 6-H); ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 16.14 (3-CH₃), 20.41 (5-CH₃), 122.17 (C-1), 125.16 (C-3),128.49 (C-6), 130.00 (C-5), 132.00 (C-4), 149.13 (C-2).

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Biarylalkoholen, wobei substituierte Arylalkohole in Gegenwart von teil- und/oder perfluorierten Mediatoren und wenigstens einem Leitsalz mit Hilfe einer Graphitelektrode anodisch dehydrodimerisiert werden und wobei die OH-Gruppe der eingesetzten Arylalkohole direkt an den Aromaten gebunden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingesetzten substituierten Arylalkohole identisch sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die eingesetzten substituierten Arylalkohole ein- oder mehrkernig sein können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dimerisierung in ortho-Stellung zur Alkoholgruppe der Arylalkohole stattfindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die eingesetzten Mediatoren teil- und/oder perfluorierte Alkohole und/oder Säuren sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Mediatoren 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropanol oder Trifluoressigsäure eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Leitsalze solche eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Alkali, Erdalkali, Tetra(C₁-bis C₆-alkyl)ammoniumsalzen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Gegenionen der Leitsalze ausgewählt sind aus der Gruppe von Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfate, Arylsulfate, Halogenide, Phosphate, Carbonate, Alkylphosphate, Alkylcarbonate, Nitrat, Alkoholate, Tetrafluorborat, Hexafluorophosphat und Perchlorat.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei für die Elektrolyse kein weiteres Lösungsmittel eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei für die Elektrolyse eine Durchflusszelle eingesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Stromdichten von 1 bis 1000 mA /cm² eingesetzt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektrolyse bei Temperaturen im Bereich von -20 bis 60°C und Normaldruck durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei als Arylalkohol 2,4-Dimethylphenol eingesetzt wird.

Claims

1. A process for preparing biaryl alcohols, wherein substituted aryl alcohols are anodically dehydrodimerized in the presence of partially fluorinated and/or perfluorinated mediators and at least one supporting electrolyte by means of a graphite electrode and the OH group of the aryl alcohols used is bound directly to the aromatic.

2. The process according to claim 1, wherein the substituted aryl alcohols used are identical.

3. The process according to either claim 1 or 2, wherein the substituted aryl alcohols used can be monocyclic or polycyclic.

4. The process according to any of claims 1 to 3, wherein the dimerization takes place in the ortho position relative to the alcohol group of the aryl alcohols.

5. The process according to any of claims 1 to 4, wherein the mediators used are partially fluorinated and/or perfluorinated alcohols and/or acids.

6. The process according to any of claims 1 to 5, wherein 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-isopropanol or trifluoroacetic acid is used as mediator.

7. The process according to any of claims 1 to 6, wherein supporting electrolytes selected from the group consisting of alkali metal, alkaline earth metal, tetra(C₁-C₆-alkyl)ammonium salts are used as supporting electrolytes.

8. The process according to any of claims 1 to 7, wherein the counterions of the supporting electrolytes are selected from the group consisting of sulfate, hydrogensulfate, alkylsulfates, arylsulfates, halides, phosphates, carbonates, alkylphosphates, alkylcarbonates, nitrate, alkoxides, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate and perchlorate.

9. The process according to any of claims 1 to 8, wherein no further solvent is used for the electrolysis.

10. The process according to any of claims 1 to 9, wherein a flow cell is used for the electrolysis.

11. The process according to any of claims 1 to 10, wherein current densities of from 1 to 1000 mA/cm² are used.

12. The process according to any of claims 1 to 11, wherein the electrolysis is carried out at temperatures in the range from -20 to 60°C and atmospheric pressure.

13. The process according to any of claims 1 to 12, wherein 2,4-dimethylphenol is used as aryl alcohol.

Revendications

1. Procédé pour la préparation d'alcools biaryliques, dans lequel on soumet des alcools aryliques substitués à une déshydrodimérisation anodique à l'aide d'une électrode en graphite, en présence de médiateurs perfluorés et/ou partiellement fluorés et d'au moins un sel conducteur, et le groupe OH des alcools aryliques utilisés étant lié directement aux noyaux aromatiques.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les alcools aryliques substitués qui sont utilisés sont identiques.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les alcools aryliques substitués qui sont utilisés peuvent être mono- ou binucléaires.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la dimérisation a lieu en position ortho par rapport au groupe alcool des alcools aryliques.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les médiateurs utilisés sont des acides et/ou des alcools perfluorés et/ou partiellement fluorés.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on utilise comme médiateurs le 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-isopropanol ou l'acide trifluoroacétique.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on utilise comme sels conducteurs ceux qui sont choisis dans le groupe des sels de métaux alcalins, de métaux alcalino-terreux, de tétra [alkyl (C₁-C₆)] ammonium.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les ions opposés des sels conducteurs sont choisis dans le groupe des ions sulfate, hydrogénosulfate, alkylsulfates, arylsulfates, halogénures, phosphates, carbonates, alkylphosphates, alkylcarbonates, nitrates, alcoolates, tétrafluoroborate, hexafluorophosphate et perchlorate.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel on n'utilise pour l'électrolyse aucun autre solvant.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel on utilise pour l'électrolyse une cellule à écoulement continu.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel on utilise des densités de courant de 1 à 1 000 mA/cm².

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel on effectue l'électrolyse à des températures dans la plage de -20 à 60°C et sous la pression normale.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel on utilise comme alcool arylique le 2,4-diméthylphénol.