CH277885A - Process for the preparation of 1,4-dicyano-2-butene. - Google Patents

Process for the preparation of 1,4-dicyano-2-butene.

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CH277885A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/14Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of cyanides with halogen-containing compounds with replacement of halogen atoms by cyano groups

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Description

  

  Procédé pour la préparation du     1,4-dicyano-2-butène.       Dans le brevet     N     269504 on a d'écrit un  procédé pour la préparation du     1,4-dicy        ano=    3  butène à partir des     3,4-dilia.logétio-1-butènes     ou d'un mélange de     3,4-dihalogéno-1-butène     et     1,4-dihalo,-étio-2-butène.     



  La présente invention a pour objet un  procédé de préparation du     1,4-dieyano-2-          butène    qui est un composé connu; à partir de       1.4-dilialogéno-2-butène.    Ce procédé permet de  préparer -le     1,4-dieyano-2-butène    avec des  rendements     élevés.    Il permet aussi d'obtenir  ce composé à partir de matières premières  facilement. disponibles     avec    formation mini  mum de sous-produits.  



  Le procédé objet de la présente inven  tion est caractérisé en ce que l'on fait réagir  un     1,4-dihalogéno-2-butène,    dont les atomes  d'halogène ont- un poids atomique compris  entre 35 et 80, avec de l'acide     eyanhy        drique.     la     réaction    s'effectuant. en milieu liquide et  dans des conditions telles que ledit milieu  reste non alcalin durant toute la durée de la  réaction,     par    exemple en présence d'un car  bonate d'un métal du groupe II de la classi  fication périodique en quantité suffisante  pour absorber l'acide halogéné formé.

   Il est  préférable d'opérer en présence d'un halogé  nure     cuivreux        agissant,        comme        catalyseur.     



  Pour la mise en     aeuvre    du procédé selon  l'invention, on peut utiliser comme matières  premières soit. le     1,4-dichloro-2-butène,    soit.  le     1,4-dibromo-2-butène,    soit leurs     mélanges.     On préfère le     1,4-diehloro-2-butène,    car il.  <B>(.NI</B>     meilleur        rtrarché.    Tans     ee    qui suit, on Wi-    lise quelquefois le terme       dihalogénobutène      dans le but de simplifier. Il est bien compris  qu'il. se rapporte soit au     1,4-dicbloro=?-biitène,     soit au     1,4-dibronio-2-butène.     



       Comme    indiqué dans le brevet principal,  il est essentiel. d'opérer en milieu liquide non  alcalin, c'est-à-dire neutre ou acide. Ce n'est  que lorsqu'on maintient pendant toute la du  rée de la réaction des conditions non alcalines  (lue l'on réalise     clé    bons rendements en     1,4-          dicy7ano-2-butène;    ces conditions peuvent être  réalisées de     plusieurs    manières, dont quel  ques-unes sont, données dans le brevet précité.  



  On utilise de préférence au moins 2 mol.  d'acide cyanhydrique par molécule de 1,4  dihalogéno-2-butèrie, sinon le rendement en       dicyanobutène    serait réduit de façon corres  pondante.  



       Etant    donné que la réaction se fait     d'au-          tant.    plus facilement que le mélange est plus       fluide,    il est. bon     d'utiliser        -Lui    diluant liquide.  Ce diluant est de préférence un excès d'acide  cyanhydrique qui. est un bon milieu de sus  pension pour les réactifs solides. De plus, la  présence d'un excès d'acide cyanhydrique  favorise la transformation complète du     di-          lialogénobutène.     



       Ainsi    qu'il a été aussi mentionné dans le  brevet principal, la réaction est. beaucoup  facilitée dans tous les cas en     utilisant    les  halogénures cuivreux, c'est-à-dire le bromure  cuivreux,, l'iodure cuivreux et le chlorure cui  vreux comme catalyseurs, bien. que le chlorure  cuivreux soit moins efficace aux basses tem-           pératures.    Pour ce dernier, on utilisera donc,  de préférence, une température d'au     moins     100  C.

   La. quantité minimum d'halogénure  cuivreux à     utiliser    est de l'ordre d'environ  0,001 mol. par molécule de     dihalogénobutène.          Au-dessus    de cette limite, la quantité     d'halo-          génure    cuivreux peut être aussi élevée     (lue     l'on veut, bien qu'aucun avantage n'appa  raisse en employant des quantités supérieures  à 0,25 à 0,3 mol. par molécule de     :dihalogéno-          butène.    La quantité d'halogénure cuivreux       nécessaire    pour obtenir une vitesse de réac  tion donnée diminue lorsque la température  augmente.

   D'ordinaire, on utilise de 0,005 à  0,2 mol. de catalyseur par molécule de     dihalo-          génobutène.        Avec    certains matériaux d'appa  reillage qui tendent à décomposer l'acide cyan  hydrique, tel que l'acier inoxydable,     l'halogé-          nure    cuivreux agit également comme     stabiliseur.     



  La réaction est extrêmement lente à basse  température ou à. la température ordinaire.  En vue d'obtenir une vitesse de     réaction    suffi  sante, il est. bon d'opérer à une température  d'au moins 50  C. La. température     optimum     est. de l'ordre de 100 à 150      C.,    bien que l'on  puisse utiliser des     températures        plus    élevées,  jusqu'à la température critique de l'a aide  cyanhydrique qui est d'environ     183     C. Des  températures élevées sont préférables pour  obtenir des rendements     maximums    particulière  ment si l'on n'utilise pas     d'halogénure    cui  vreux.

   Lorsqu'on utilise un cyanure alcalin,  pour absorber     l'acide    halogéné formé, on  maintient de préférence la. température     ait-          dessous    de 100  C pour réduire la tendance  des cyanures alcalins à     s'hydrolyser        oii    à  polymériser     ].'acide    cyanhydrique. Dans ce  cas, .un ordre de température d'environ 20  à 100  C est satisfaisant, ]'ordre de tempéra  ture préféré étant d'environ 40 à 80  C.  



  Le procédé objet. de la. présente invention  est, illustré par les exemples suivants dans les  quels les parties s'entendent, en poids.  



       Exemple   <I>1:</I>  Dans un autoclave plaqué d'argent, fermé  de façon étanche, refroidi à 0  C et dans  lequel on a fait le vide, on charge un     mélange       de 100 parties (1 mol.) de carbonate de     cal-          eiuni    pulvérisé et 1.0 parties (le bromure cui  vreux. On aspire dans l'autoclave un mélange  de 50     parties    (0,4 mol.) de     1,4-dichloro-2-          butène    et 85 parties (3,1 mol.) d'acide cyan  hydrique anhydre: l'appareil     est    mis alors sur  un agitateur à. secousses et chauffé à 105  C  pendant. 14 heures sous la pression     engendrée     par la réaction.

   Au bout de ce temps, on  arrête l'agitation, laisse refroidir le récipient,  évacue l'excès de pression et élimine l'acide  cyanhydrique résiduel par distillation. On  ouvre alors l'autoclave et lave le produit so  lide qu'il     contient    avec du chloroforme.

   On  filtre la solution     ehloroforinique,    traite le  solide avec du benzène bouillant et distille les  extraits combinés de chloroforme et de ben  zène.     Après    élimination des     substances    de bas  point     d'ébullition,    on recueille à 97-143  C  (1     min)    34,2     partie.,    de     1,4-dieyario-2-butène,     correspondant à un     rendement    de     80,71/o    du       rendement    théorique.

   La substance a un point  de fusion, déterminé par la méthode au tube  capillaire, de<B>73-75\</B> C et mi point de con  gélation de 70  3     ("    et est, par suite, d'une  pureté     satisfaisante    dans     la    plupart des cas.

    A la     rëdistillation,    le produit bout régulière  ment à     90-9111    C (0,5     1111n).    I-1 a un point de  fusion, déterminé par la     méthode    au tube  capillaire, de 74-76      C    et un point  < le con  gélation (le     72     5     C.    Après     recristallisation,     à. partir de sa solution dans le benzène, il  fond à 75-77  C.

   Par     hydrolyse    complète à  l'aide d'acide chlorhydrique concentré, le     dini-          trile    peut être transformé     eii    acide     Ja-dihydro-          muconique    de point de fusion 192-195  C.  



  On obtient, des rendements sensiblement  identiques, .c'est-à-dire entre 77 et 810/0,  lorsque la     réaetioi)    s'effectue dans les mêmes  conditions que ci-dessus à l'exception près  que l'on élève la température à 120  C, le       temps    de réaction étant de 9 heures, ou que  ]'on diminue à :>0 parties la quantité de car  bonate de     calcium,    toutes les autres conditions  étant les mêmes.  



       Exemple   <I>,2:</I>  Dans un autoclave en acier inoxydable, on  charge un mélange de<B>50</B> parties de 1,4-di-           chloro-2-butène,    100 parties de carbonate de  calcium, 10 parties de bromure cuivreux et  85 parties d'acide cyanhydrique. L'autoclave  est fermé d'une façon étanche, placé sur un       agitateur    à     secousses    et chauffé à 70  C pen  dant 15     heures        sous    la pression engendrée.  Art bout, de ce temps-là, on refroidit, l'auto  clave, détend la. pression et on. distille l'excès  d'acide cyanhydrique. On lave le produit res  tant dans     ].'autoclave    avec du benzène et éva  pore à sec la solution benzénique filtrée. La.

    distillation fractionnée du résidu donne 4 par  ties de     1,4-diehloro-2-btitène    non transformé  et 9 parties de     1,4-dicyano-2-butène    de point  de fusion 76,5-78  5 C. Le rendement. est de       23        %        de        la        théorie,        basé        sur        le        dichlorobutène          consommé.     



  <I>Exemple 3:</I>  Dans     titi    autoclave plaqué     d'argent,        fermé     et où l'on a fait, le vide, on charge     tin    mélange  de 50 parties de carbonate de     calcium    et  10 parties (le bromure     cuivreux.    Vu     mélange     de 50 parties (0,4 mol.) de     1,4-dichloro-2-          butène,    28 parties<B>(1</B> mol.)

   d'acide cyan  hydrique     anhydre    et 100 parties de     diozane          est    aspiré dans     l'autoclave    que ]'on place sur       titi        agitateur    à secousses et chauffe à. l.05  C       pendant    16 heures sous la     pression    engendrée  par la, réaction. Une fois ce     temps    écoulé, on  refroidit. le récipient et traite .le mélange  réactionnel comme dans les     exemples    1 et 2.

    Le rendement cri     1,4-dicyano-2-butène    est de       15,8        parties        soit        37,3        %        de        la        théorie.     



       Exemple   <I>4:</I>  Dans     uri    autoclave en acier     inoxydable,    on       charge        tin        mélange    de 50     parties    de     1,4-di-          ehloro-2-btttène,    50 parties de carbonate de       calcium,    10 parties de chlorure     cuivreux,          7!;    parties     d'acétonitrile    et 28 parties d'acide       cyanhydrique    anhydre.

   L'appareil est fermé  de     faé#ou    étanche, placé sur un agitateur à       secousses    et. chauffé<B>à</B> 120  C pendant.       l:5    heures     sous    la pression     engendrée.        l'ne    fois  ce     temlas    écoulé, on refroidit l'appareil et  traite le mélange réactionnel comme clans les       exemples    1 et 2.

   Le     rendement    en     1,4-dicy        ano-          2-butène        est        de        32,4        parties,        soit        76%        de        la          t        héorie.       <I>Exemple 5:</I>  On charge, dans un autoclave en acier  inoxydable, un mélange de 50 parties de       1,4-dichloro-2-butène,    50 parties de carbonate  de calcium, 0,5 partie de chlorure     cuivreti:

  @     et 87 parties d'acide cyanhydrique     liquide.     On ferme ]'appareil de façon étanche, le     pla:cc     sur un agitateur à secousses et le chauffe à.  150  C pendant.<B>15</B> heures sous la pression  engendrée. Ce temps écoulé, on refroidit.  l'autoclave et traite le mélange     réactionnel     comme     clans    les exemples 1 et. 2. Le rende  ment en     1.,4-dicy        ano-2-butène    est. de 34,5     par-          ties,        soit        81%        de        la        théorie.     



  <I>Exemple 6:</I>  On charge, dans un autoclave en acier  inoxydable, un mélange de 50 parties de     1,4-          dicliloro-2-btitène,    50 parties de carbonate de  calcium, 10 parties d'iodure cuivreux et  <B>87</B> parties d'acide cyanhydrique liquide.  L'appareil est fermé de     faeon    étanche, placé       siir    un agitateur à. secousses et chauffé à       1.20     C pendant 16 heures sous la pression  engendrée. Ce temps écoulé, on refroidit       l'autoclave    et traite le mélange     réactionnel     comme dans les exemples 1 et 2.

   Le rende  ment en     1,4-dicyano    -butène est de 26,5 par  ties, soit.     62,41/o    de la théorie.  



       Exemple.   <I>i</I>  0n met, clans un autoclave plaqué d'ar  gent, un     mélange    de 50 parties de     1,4-dichloro-          ?-butène,    50 parties de carbonate de     calcium     et 87 parties d'acide cyanhydrique liquide.  L'appareil. est fermé de façon étanche, placé  sur un agitateur à,     secousses    -et chauffé à  150  C pendant 16 heures sous la pression  engendrée. Ce temps écoulé, on refroidit  ].'appareil et traite le mélange réactionnel       comme        dans    les exemples 1 et 2.

   Le rende  ment en     1,4-dicyano-2-butène    est de 36,9     par-          ties,        soit        87        %        de        la        théorie.     



       Exemple   <I>8:</I>       ()n        met.,    clans un     autoclave    plaqué d'ar  gent., 50 parties de     1,4-dielrloro-2-butène,     100 parties de carbonate de     calcium    et<B>87</B> par..      Lies d'acide     cyanhydrique    liquide. L'autoclave  est fermé de façon étanche, placé sur un agi  tateur à. secousses et chauffé à 105      C.    pen  dant 16 heures sous la pression engendrée. On  refroidit alors l'autoclave et traite le mélange  réactionnel comme dans les exemples 1. et 2.

    Le rendement en     1,4-dicy        ano-2-butène    est de       2,9        parties,        soit        6,9        %        de        la        théorie.        Il        se          forme        également        environ        25        %        de        1-chloro-4-          cyano-2-butène.     



       Exemple   <I>9:</I>  Une charge comprenant 50 parties de       1,4-diehloro-2-butène,    50 parties de carbonate  de calcium, 4,4 parties d'eau, 0,5 partie de  cuivre pulvérisé et 87,5 parties d'acide cyan  hydrique anhydre purifié par distillation avec  du     pentoxyde    de phosphore, est, placée dans  un     autoclave    muni d'un agitateur. Le mé  lange est chauffé sous agitation à 150  C pen  dant 5 heures. L'autoclave est refroidi et  l'excès d'acide cyanhydrique séparé par dis  tillation du mélange réactionnel. Le produit  de réaction solide est traité avec du chloro  forme, filtré pour éliminer le chlorure de cal  cium et le carbonate de calcium qui n'a pas  réagi et le filtrat distillé par fractionnement.  dans un appareil .de précision.

   On obtient  1,6 partie de produit de tête de bas point  d'ébullition, 37,69 parties de     1,4-dicyano-2-          butène    et 0,6 partie de résidu non     -distillable.     Le rendement en     1,4-dict=a.no-2-butène        corres-          pond    à     89        %        de        la        valeur        théorique.     



  <I>Exemple 10:</I>  Un mélange de 50 parties de     1,4-dichloro-          2-butène,    50 parties de carbonate de calcium,  45,5 parties d'acide     .cyanhydrique    commercial       contenant        environ    3     %        d'eau,    5     parties        d'eau     et 0,5 partie de cuivre métallique est chargé       dans    un autoclave muni d'un bon agitateur.  On porte l'autoclave et son contenu. à une  température de 150  C et maintient cette tem  pérature pendant 5 heures sous la.     pression     engendrée.

   Après refroidissement à la tempé  rature ambiante, on distille l'acide cyanhydri  que qui n'a pas réagi et traite le produit de  réaction avec du chloroforme. La     distillation     de la solution     eh.loroformique    donne, en. plus    du solvant, 21,2 parties de produit de tête  bouillant principalement à 60  C (12 mm).

         On        obtient        13,3        parties,        soit        31%        de        1,4-di-          cyano-2-butène    et 1,5 partie de résidu non     dis-          tillable.    Le     1,4-dieyano-2-britèrre    distillé est  identique, du point de vue propriétés     phy-          siques,    aux échantillons types, point de fusion  76-77  C.  



  Lorsqu'on répète l'expérience     ci-dessus     dans des     conditions    tout à l'ait identiques, à  l'exception près que l'on remplace le carbo  nate de calcium soit par 42,2     parties    de car  bonate de magnésium, soit par 80 parties de  carbonate de baryum, respectivement.

   le reste  du mélange réactionnel comprenant 50 par  ties de     1,4-dichloro    -butène (brut), 0,77 par  tie de chlorure cuivreux, 87 parties d'acide  cyanhydrique commercial et 5,8 parties d'eau,       les    rendements en     1,4-dicy        atro-2-butèrre    sont       supérieurs    à     80%        de        la        théorie,        chiffre        basé     sur le     dichlorobutène    présent.

   Les rendements  considérablement meilleurs obtenus avec le  carbonate de magnésium ou le carbonate de  baryum par rapport à ceux obtenus avec le  carbonate de calcium sont. apparemment dus  au fait que, avec une quantité relativement  faible d'eau     présente    dans le mélange réac  tionnel (eau ajoutée et eau formée), le chlo  rure de calcium forme un hydrate gommeux  ou pâteux dont     ,la.    forme physique est. telle  qu'il ralentit la. réaction. Ceci ne se produit  pas avec les     chlorures    de     baryum    ou de       magnésium     < lui restent tous deux à l'état de  poudre et sont mobiles dans le mélange réac  tionnel.  



       Exemple        11:     Un mélange de 50 parties (0,4 mol.) de       1,4=dichloro-2-butène,    49 parties (1 mol.) de  cyanure de sodium anhydre et. 10 parties de  bromure cuivreux est chargé clans un auto  clave en acier que l'on ferme, refroidit et. où  .l'on a fait le vide. 85 parties (3,1 mol.) d'acide,  cyanhydrique anhydre sont     aspirées    dans  l'autoclave que .l'on place sur un agitateur à  secousses et chauffées à. 50  C pendant  14 heures.

   On refroidit ensuite l'autoclave,       distille        l'acide         i=anhy        Brique        et        Lave        le        produit          de     avec du     benzi#rie    et du ch-loro-      forme. On lave les extraits     ehloroforiniques    et  benzéniques filtrés avec une solution     aqueuse     alcaline diluée et élimine les solvants par dis  tillation.

   Le résidu se solidifie par     refroidisse-          ment    et comprend 35,6 parties de     1,4-dicyano-          2-butène,    soit.     841/o    du rendement théorique.

    On peut     recristalliser    le produit, à partir de  sa solution benzénique, et on obtient alors des       eristaux    incolores, de point de fusion 77,5 à       7812C.    Le     dinitrile        livdrolysé    par l'acide       ehlorhydrique    concentré donne de l'acide       diliydromuconique.            Exemple   <I>12:</I>  Un mélange de 49 parties de     cyanure    de  sodium pulvérisé,     séché,    10     parties    de bro  nture cuivreux et 100 parties de méthanol est  chargé dans un autoclave que l'on ferme, re  froidit et où l'on a fait le vide.

   On fait arri  ver un mélange de 50 parties de     1,4-dichloro-          2-butène    et 85 parties d'acide cyanhydrique  dans l'autoclave qui est alors placé sur un  agitateur à     secousses    et chauffé à 60  C pen  dant 15     heures.    On arrête alors l'agitation,       refroidit    l'autoclave, élimine l'acide cyan  hydrique par     distillation    et lave le produit  restant dans l'autoclave avec du chloroforme.  La solution chloroforme-méthanol est filtrée,  le solide     traité    avec du benzène bouillant et  la solution combinée distillée.

   Le rendement  en     1,4-dicy        ano-2-butène,    point de fusion<B>730,5</B>  à     75,        :)        C,        est        de        69        %        de        la        théorie.     



  A titre de comparaison, on a répété l'expé  rience de cet exemple dans (les conditions       identiques,    à l'exception près que     1.'on    a omis  L'acide cyanhydrique et utilisé 200 parties de  méthanol comme     diluant;

      le rendement en       1,4-dicvano-2-butène    est alors seulement de       36        %        de        la        théorie        et        on        obtient,        comme        sous-          produit,        25        %        de        la        quantité        théorique        en          1-evano-1,

  3-butadiène.            Exemple   <I>13:</I>  On charge 50 parties de     1,4-dichloro-2-          butène,    0,5 partie de cuivre pulvérisé et  87,5 parties d'acide cyanhydrique dans l'ordre  indiqué dans un autoclave permettant d'opé  rer à des     pressions    modérées et muni de bons    dispositifs d'agitation et de chauffage. On  chauffe l'appareil et son contenu à une tem  pérature de     150     C et on le maintient dans  le voisinage de ,cette température pendant  5 heures. On refroidit alors le mélange, éli  mine par distillation l'acide cyanhydrique qui  n'a pas réagi et .distille le produit résiduel.

    On obtient 5,6 parties de     1.,4-dichloro-2-butène     qui n'a pas réagi, 2,7 parties de substance à  point d'ébullition plus élevé, 3,2 parties de       1,4-dieyano-2-butène,    point de fusion 77  C, et  7,9 parties de résidu non     distillable.    Le 1,4  dicyano-2-butène ne montre aucune diminu  tion de son point de     fusion,    si on le mélange  avec un. échantillon type de     1.,4-dicyano-2-          üutène.     



  Bien.     entendu,    comme il. est, indiqué dans  le brevet principal, les diluants utilisés sont  généralement anhydres et neutres.  



  Les matières premières     préférées    sont. les       1,4-dihalogéno-2-butènes    qui sont préparés par       halogénation    du     butadiène-1,3    et séparation  dit     1,4-dihalogéno-2-butène    du     1,2-dihalogéno-          3-butène    qui se forme en même temps.



  Process for the preparation of 1,4-dicyano-2-butene. In patent N 269504 a process has been written for the preparation of 1,4-dicy ano = 3 butene from 3,4-dilia.logétio-1-butenes or from a mixture of 3,4-dihalo -1-butene and 1,4-dihalo, -etio-2-butene.



  The present invention relates to a process for the preparation of 1,4-dieyano-2-butene which is a known compound; from 1.4-dilialogeno-2-butene. This process makes it possible to prepare 1,4-dieyano-2-butene in high yields. It also makes it easy to obtain this compound from raw materials. available with minimum training of by-products.



  The process which is the subject of the present invention is characterized in that a 1,4-dihalogeno-2-butene, the halogen atoms of which have an atomic weight of between 35 and 80, is reacted with eyanhy dric acid. the reaction taking place. in a liquid medium and under conditions such that said medium remains non-alkaline throughout the duration of the reaction, for example in the presence of a carbonate of a metal from group II of the periodic classification in an amount sufficient to absorb the halogenated acid formed.

   It is preferable to operate in the presence of a cuprous halide acting as a catalyst.



  For the implementation of the process according to the invention, either raw materials can be used. 1,4-dichloro-2-butene, or. 1,4-dibromo-2-butene, or mixtures thereof. 1,4-Diehloro-2-butene is preferred because it. <B> (.NI </B> best market. In the following, the term dihalobutene is sometimes used for the sake of simplicity. It is understood that it refers to either 1,4-dicbloro = ? -biitene or 1,4-dibronio-2-butene.



       As stated in the main patent, it is essential. to operate in a non-alkaline liquid medium, that is to say neutral or acidic. Only when non-alkaline conditions are maintained throughout the reaction process (if good yields of 1,4-dicy7ano-2-butene are obtained; these conditions can be achieved in several ways, some of which are given in the aforementioned patent.



  At least 2 mol is preferably used. of hydrocyanic acid per molecule of 1,4-dihalo-2-butere, otherwise the yield of dicyanobutene would be correspondingly reduced.



       Since the reaction is so much. the more easily the mixture is the more fluid it is. good to use -He liquid thinner. This diluent is preferably an excess of hydrocyanic acid which. is a good suspension medium for solid reagents. In addition, the presence of an excess of hydrocyanic acid promotes the complete transformation of the dialogenobutene.



       As was also mentioned in the main patent, the reaction is. much facilitated in any case by using the cuprous halides i.e. cuprous bromide, cuprous iodide and cuprous chloride as catalysts, fine. that cuprous chloride is less effective at low temperatures. For the latter, therefore, preferably, a temperature of at least 100 C.

   The minimum amount of cuprous halide to be used is on the order of about 0.001 mol. per molecule of dihalobutene. Above this limit, the amount of cuprous halide can be as high (as desired, although no advantage is apparent from using amounts greater than 0.25 to 0.3 mol. per molecule of: dihalobutene The amount of cuprous halide required to achieve a given reaction rate decreases with increasing temperature.

   Usually 0.005 to 0.2 mol is used. of catalyst per molecule of dihalogenobutene. Along with certain equipment materials which tend to decompose hydric cyan acid, such as stainless steel, the cuprous halide also acts as a stabilizer.



  The reaction is extremely slow at low temperature or at. room temperature. In order to obtain a sufficient reaction rate, it is. good to operate at a temperature of at least 50 C. The optimum temperature is. of the order of 100 to 150 C., although higher temperatures can be used, up to the critical temperature of the hydrocyanic aid which is about 183 C. High temperatures are preferable to obtain maximum yields especially if no copper halide is used.

   When an alkali cyanide is used, in order to absorb the halogenated acid formed, the. temperature to below 100 ° C. to reduce the tendency of alkali cyanides to hydrolyze or polymerize]. hydrocyanic acid. In this case, a temperature range of about 20 to 100 C is satisfactory, the preferred temperature range being about 40 to 80 C.



  The object process. of the. The present invention is illustrated by the following examples in which the parts are understood, by weight.



       Example <I> 1: </I> In a silver-plated autoclave, sealed, cooled to 0 C and in which a vacuum has been made, a mixture of 100 parts (1 mol.) Of carbonate is charged. of pulverized cal- eiuni and 1.0 parts (the bromide copper. A mixture of 50 parts (0.4 mol.) of 1,4-dichloro-2-butene and 85 parts (3.1 mol.) is sucked into the autoclave. .) of anhydrous hydric cyan acid: the apparatus is then placed on a shaker and heated at 105 ° C. for 14 hours under the pressure generated by the reaction.

   At the end of this time, the stirring is stopped, the container is allowed to cool, the excess pressure is released and the residual hydrocyanic acid is removed by distillation. The autoclave is then opened and the solid product which it contains is washed with chloroform.

   The chloroforin solution is filtered, the solid treated with boiling benzene and the combined extracts of chloroform and benzene distilled. After elimination of the low-boiling point substances, 34.2 parts of 1,4-dieyario-2-butene are collected at 97-143 C (1 min), corresponding to a yield of 80.71 / o of theoretical yield.

   The substance has a melting point, determined by the capillary tube method, of <B> 73-75 \ </B> C and mid freezing point of 70 3 ("and is therefore of a purity satisfactory in most cases.

    On redistillation, the product boils steadily at 90-9111 C (0.5 1111n). I-1 has a melting point, determined by the capillary tube method, of 74-76 C and a point <freezing (72 5 C. After recrystallization, from its solution in benzene, it melts at 75-77 C.

   By complete hydrolysis with concentrated hydrochloric acid, dinitril can be converted to Ja-dihydromuconic acid, mp 192-195 C.



  Substantially identical yields are obtained, that is to say between 77 and 810/0, when the reaction is carried out under the same conditions as above except that the temperature is raised. at 120 ° C., the reaction time being 9 hours, or that the quantity of calcium carbonate is reduced to:> 0 parts, all the other conditions being the same.



       Example <I>, 2: </I> In a stainless steel autoclave, a mixture of <B> 50 </B> parts of 1,4-dichloro-2-butene, 100 parts of carbonate is charged. calcium, 10 parts of cuprous bromide and 85 parts of hydrocyanic acid. The autoclave is sealed, placed on a shaker and heated to 70 ° C. for 15 hours under the pressure generated. Art bout, from that time, we cool down, the auto clave, relax it. pressure and on. distils off excess hydrocyanic acid. The product remaining in the autoclave is washed with benzene and the filtered benzene solution evaporated to dryness. The.

    Fractional distillation of the residue gives 4 parts of unconverted 1,4-diehloro-2-btitene and 9 parts of 1,4-dicyano-2-butene, melting point 76.5-78 C. The yield. is 23% of theory, based on the dichlorobutene consumed.



  <I> Example 3: </I> In titi silver-plated autoclave, closed and where the vacuum has been made, a mixture of 50 parts of calcium carbonate and 10 parts (cuprous bromide. mixture of 50 parts (0.4 mol.) 1,4-dichloro-2-butene, 28 parts <B> (1 </B> mol.)

   of anhydrous hydric cyan and 100 parts of diozane is sucked into the autoclave which is placed on a shaker and heated to. 1.05 C for 16 hours under the pressure generated by the reaction. Once this time has elapsed, it is cooled. the vessel and process the reaction mixture as in Examples 1 and 2.

    The yield cri 1,4-dicyano-2-butene is 15.8 parts or 37.3% of theory.



       Example <I> 4: </I> Into a stainless steel autoclave, a mixture of 50 parts of 1,4-di-ehloro-2-btttene, 50 parts of calcium carbonate, 10 parts of cuprous chloride is charged, 7 !; parts of acetonitrile and 28 parts of anhydrous hydrocyanic acid.

   The apparatus is closed or airtight, placed on a shaker and. heated <B> to </B> 120 C for. l: 5 hours under the generated pressure. Once this temlas has elapsed, the apparatus is cooled and the reaction mixture treated as in Examples 1 and 2.

   The yield of 1,4-dicy ano-2-butene is 32.4 parts, or 76% of the theoretical. <I> Example 5: </I> A mixture of 50 parts of 1,4-dichloro-2-butene, 50 parts of calcium carbonate, 0.5 part of copper chloride is charged into a stainless steel autoclave. :

  @ and 87 parts of liquid hydrocyanic acid. The apparatus is closed tightly, the place: cc on a shaker and heat it to. 150 C for. <B> 15 </B> hours under the generated pressure. This time elapsed, we cool. autoclave and treat the reaction mixture as in Examples 1 and. 2. The yield of 1., 4-dicy ano-2-butene is. of 34.5 parts, or 81% of theory.



  <I> Example 6: </I> A mixture of 50 parts of 1,4-dicliloro-2-btitene, 50 parts of calcium carbonate, 10 parts of cuprous iodide and <B> 87 </B> parts of liquid hydrocyanic acid. The apparatus is tightly closed, placed by a stirrer at. shaking and heated at 1.20 C for 16 hours under the pressure generated. After this time, the autoclave is cooled and the reaction mixture treated as in Examples 1 and 2.

   The yield of 1,4-dicyano -butene is 26.5 parts, ie. 62.41 / o of the theory.



       Example. <I> i </I> A mixture of 50 parts of 1,4-dichloro-? -Butene, 50 parts of calcium carbonate and 87 parts of liquid hydrocyanic acid is put in a silver-plated autoclave . The device. is sealed, placed on a shaker, and heated at 150 C for 16 hours under the pressure generated. After this time, the apparatus is cooled and the reaction mixture treated as in Examples 1 and 2.

   The yield of 1,4-dicyano-2-butene is 36.9 parts, or 87% of theory.



       Example <I> 8: </I> () n met., In a silver-plated autoclave, 50 parts of 1,4-dielrloro-2-butene, 100 parts of calcium carbonate and <B> 87 </B> by .. Lies of liquid hydrocyanic acid. The autoclave is tightly closed, placed on an agitator. shaking and heated to 105 ° C. for 16 hours under the generated pressure. The autoclave is then cooled and the reaction mixture is treated as in Examples 1 and 2.

    The yield of 1,4-dicy ano-2-butene is 2.9 parts, or 6.9% of theory. About 25% of 1-chloro-4-cyano-2-butene is also formed.



       Example <I> 9: </I> A charge comprising 50 parts of 1,4-diehloro-2-butene, 50 parts of calcium carbonate, 4.4 parts of water, 0.5 part of pulverized copper and 87 5 parts of anhydrous hydric cyan, purified by distillation with phosphorus pentoxide, is placed in an autoclave equipped with a stirrer. The mixture is heated with stirring at 150 ° C. for 5 hours. The autoclave is cooled and the excess hydrocyanic acid separated by distillation from the reaction mixture. The solid reaction product is treated with chloroform, filtered to remove unreacted calcium chloride and calcium carbonate and the filtrate distilled by fractionation. in a precision device.

   1.6 parts of low boiling overhead product, 37.69 parts of 1,4-dicyano-2-butene and 0.6 part of nondistillable residue are obtained. The yield of 1,4-dict = a.no-2-butene corresponds to 89% of the theoretical value.



  <I> Example 10: </I> A mixture of 50 parts of 1,4-dichloro-2-butene, 50 parts of calcium carbonate, 45.5 parts of commercial hydrocyanic acid containing about 3% water , 5 parts of water and 0.5 part of metallic copper are charged into an autoclave fitted with a good stirrer. We carry the autoclave and its contents. at a temperature of 150 C and maintains this temperature for 5 hours under the. pressure generated.

   After cooling to room temperature, the unreacted cyanhydriac acid is distilled off and the reaction product treated with chloroform. Distillation of the chloroform solution gives, in. plus the solvent, 21.2 parts of overhead product mainly boiling at 60 ° C (12 mm).

         13.3 parts are obtained, ie 31% of 1,4-di-cyano-2-butene and 1.5 parts of nondistillable residue. Distilled 1,4-dieyano-2-british is identical in physical properties to typical samples, melting point 76-77 C.



  When the above experiment is repeated under completely identical conditions, with the exception that the calcium carbonate is replaced either by 42.2 parts of magnesium carbonate, or by 80 parts of barium carbonate, respectively.

   the remainder of the reaction mixture comprising 50 parts of 1,4-dichloro -butene (crude), 0.77 part of cuprous chloride, 87 parts of commercial hydrocyanic acid and 5.8 parts of water, the yields of 1 , 4-dicy atro-2-butere are greater than 80% of theory, based on the dichlorobutene present.

   The considerably better yields obtained with magnesium carbonate or barium carbonate compared to those obtained with calcium carbonate are. apparently due to the fact that, with a relatively small amount of water present in the reaction mixture (water added and water formed), the calcium chloride forms a gummy or pasty hydrate, of which the. physical form is. as it slows down. reaction. This does not happen with barium or magnesium chlorides; both remain in a powder state and are mobile in the reaction mixture.



       Example 11: A mixture of 50 parts (0.4 mol.) Of 1,4 = 2-dichloro-butene, 49 parts (1 mol.) Of anhydrous sodium cyanide and. 10 parts of cuprous bromide is charged in a steel clave which is closed, cooled and. where. we created a vacuum. 85 parts (3.1 mol.) Of anhydrous hydrocyanic acid are drawn into the autoclave which is placed on a shaker and heated to. 50 C for 14 hours.

   The autoclave is then cooled, the acid i = anhy Brick distilled off and the product washed with benzine and chloroform. The filtered chloroforin and benzene extracts are washed with a dilute aqueous alkaline solution and the solvents are removed by distillation.

   The residue solidifies on cooling and comprises 35.6 parts of 1,4-dicyano-2-butene, ie. 841 / o of the theoretical yield.

    The product can be recrystallized from its benzene solution, and colorless eristals are then obtained, with a melting point of 77.5 at 7812C. The dinitrile livdrolyzed with concentrated hydrochloric acid gives diliydromuconic acid. Example <I> 12: </I> A mixture of 49 parts of powdered, dried sodium cyanide, 10 parts of copper broth and 100 parts of methanol is loaded into an autoclave which is closed, cooled and where the 'we created a vacuum.

   A mixture of 50 parts of 1,4-dichloro-2-butene and 85 parts of hydrocyanic acid is passed into the autoclave which is then placed on a shaker and heated to 60 ° C. for 15 hours. Stirring is then stopped, the autoclave is cooled, the hydric cyan acid is removed by distillation and the product remaining in the autoclave is washed with chloroform. The chloroform-methanol solution is filtered, the solid treated with boiling benzene and the combined solution distilled.

   The yield of 1,4-dicy ano-2-butene, melting point <B> 730.5 </B> at 75, :) C, is 69% of theory.



  For comparison, the experiment of this example was repeated under (identical conditions, except that hydrocyanic acid was omitted and 200 parts of methanol used as diluent;

      the yield of 1,4-dicvano-2-butene is then only 36% of theory and 25% of the theoretical amount of 1-evano-1 is obtained as a by-product,

  3-butadiene. Example <I> 13: </I> 50 parts of 1,4-dichloro-2-butene, 0.5 part of powdered copper and 87.5 parts of hydrocyanic acid are charged in the order indicated in an autoclave allowing to operate at moderate pressures and equipped with good agitation and heating devices. The apparatus and its contents are heated to a temperature of 150 ° C. and maintained in the vicinity of this temperature for 5 hours. The mixture is then cooled, the unreacted hydrocyanic acid is distilled off and the residual product is distilled.

    5.6 parts of unreacted 1,4-dichloro-2-butene, 2.7 parts of higher boiling substance, 3.2 parts of 1,4-dieyano-2 are obtained. -butene, melting point 77 C, and 7.9 parts of non-distillable residue. 1,4-dicyano-2-butene shows no decrease in its melting point, if mixed with a. typical sample of 1., 4-dicyano-2-uutene.



  Well. heard, like it. is, indicated in the main patent, the diluents used are generally anhydrous and neutral.



  The preferred raw materials are. 1,4-dihalo-2-butenes which are prepared by halogenation of butadiene-1,3 and so-called 1,4-dihalo-2-butene separation from 1,2-dihalo-3-butene which is formed at the same time.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé pour la préparation du 1,4-dicyano- 2-butène, caractérisé en ce que l'on fait réagir un 1,4-dihalogéno-2-butène, dont les atomes d'halogène ont des poids atomiques compris entre 35 et 80, avec de l'acide cyanhydrique, la. réaction s'effectuant en milieu liquide et dans des conditions telles que ledit milieu reste non alcalin pendant toute la durée de la réaction. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que l'on utilise comme produit de départ, du 1,4-dihalogéno-2-butène obtenu par halogénation du butadiène-1,3. 2. CLAIM Process for the preparation of 1,4-dicyano-2-butene, characterized in that a 1,4-dihalo-2-butene is reacted, the halogen atoms of which have atomic weights between 35 and 80, with hydrocyanic acid, 1a. reaction taking place in a liquid medium and under conditions such that said medium remains non-alkaline throughout the duration of the reaction. SUB-CLAIMS 1. Process according to claim, characterized in that 1,4-dihalo-2-butene obtained by halogenation of 1,3-butadiene is used as the starting product. 2. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que la réaction est effectuée en pré sence d'un carbonate d'un métal du groupe II de la classification périodique, en quantité suffisante pour absorber l'acide halogéné formé. 3. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que la réaction est. effectuée en pré senee d'halogénure cuivreux, comme eatalv- seur, en quantité comprise entre 0,005 et 0,? mol. par molécule de dihalogénobutène. 4-. Procédé selon la. revendication, caracté risé en ce que ledit. milieu liquide comprend un solvant. neutre et miscible à l'eau. 5. Process according to claim, characterized in that the reaction is carried out in the presence of a carbonate of a metal from group II of the periodic table, in an amount sufficient to absorb the halogenated acid formed. 3. Method according to claim, character ized in that the reaction is. carried out in the presence of cuprous halide, as an extender, in an amount between 0.005 and 0 ,? mol. per molecule of dihalobutene. 4-. Method according to. claim, characterized in that said. liquid medium includes a solvent. neutral and miscible with water. 5. Procédé selon la. revendication et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que ledit milieu est pratiquement a.nhvdre et contient un cyanure alcalin. 6. Procédé selon la revendication et la sous-revendication .4, caractérisé en ce que ledit milieu est, pratiquement anhydre et con tient un excès d'acide evanhvdriqtie. 7. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 4-, caractérisé en ce que ledit, milieu est. pratiquement. anhydre et con tient un alcool soluble dans l'eau. Method according to. Claim and sub-claim 4, characterized in that said medium is substantially a.nhvdre and contains an alkali cyanide. 6. A method according to claim and sub-claim 4, characterized in that said medium is substantially anhydrous and contains an excess of evanhvdriqtie acid. 7. Method according to claim and sub-claim 4-, characterized in that said medium is. practically. anhydrous and contains a water soluble alcohol.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1122940B (en) * 1958-07-19 1962-02-01 Knapsack Ag Process for the preparation of 1,4-dicyano-1-butene and 1,4-dicyano-2-butene by reacting 1-cyano-1,3-butadiene with hydrocyanic acid
DE1268614B (en) * 1963-03-07 1968-05-22 Basf Ag Process for the preparation of 1,3-dicyano-3-butene and its isomers from acrylonitrile

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