CH293109A - Process for the preparation of phenylacetonitrile. - Google Patents

Process for the preparation of phenylacetonitrile.

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CH293109A
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American Cyanamid Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

  Procédé de préparation du     phénylacétonitrile.       La présente invention se rapporte à un       nouveau    procédé pour la préparation du       phénylacétonitrile,    qui est un composé connu,  utilisable comme matière d'addition lors de la  fabrication à grande échelle de la pénicilline.  



  Selon l'invention, on prépare le     phényl-          aeétonitrile    en chauffant. chi toluène avec un  halogénure de     cyanogène    à une température  d'au moins 525 C. On réalise de préférence  la. réaction à une température comprise  entre 625 et 700 C. On peut utiliser des  températures allant jusqu'à 800 C et même  plus, mais les rendements diminuent. Dans  la plupart. des cas, on obtient. les meilleurs  rendements à une température moyenne  d'environ 650  C.  



  L'invention peut être mise en     aeuvre     comme suit:  On injecte les réactifs en phase     vapeur     à travers un tube de réaction chauffé, à une  vitesse suffisamment basse pour permettre la  réaction, mais en évitant que les matières  aient la possibilité de se décomposer. Une  durée de séjour d'au moins environ une demi  seconde à la température de réaction est né  cessaire dans la plupart des cas. On préfère  en moyenne une durée de réaction de 5 à  15 secondes.  



  On conduit. de préférence la réaction à la  pression atmosphérique, mais on peut uti  liser si on le désire des pressions supérieures  à la pression     atmosphérique.-          La    haute efficacité du procédé comme  moyen d'introduction d'un groupe     cyano    sur    la chaîne latérale du toluène est surprenante,  car dans la réaction analogue du benzène  avec (par exemple) du chlorure de cyano  gène, le     gmoupement        cyano    se place sur le  noyau pour former du     benzonitrile.     



  Lorsque le rapport moléculaire du to  luène à l'halogénure de cyanogène est infé  rieur à 1,5, on obtient, à côté du     phényl-          acétonitrile,    également du     phénylmalononitrile     en quantités croissantes. Par conséquent, il  est désirable que le rapport moléculaire du  toluène à l'halogénure de cyanogène soit su  périeur à 1,5 et, de préférence, supérieur à  3, afin d'obtenir un rendement maximum en       phénylacétonitrile.     



  Les     exemples    suivants     illustrent    l'inven  tion       Exemple   <I>1:</I>  On fait passer dans un tube en verre  réfractaire chauffé au four électrique     des     vapeurs de toluène (3,95 molécules) et des  vapeurs de chlorure de cyanogène (1,24 molé  cule). On     maintient    le tube de réaction à  une température moyenne de 672 C, le  temps de contact étant de 6 secondes.

   On  condense le mélange de vapeurs résultant  dans un récipient maintenu à 120  C, tem  pérature suffisamment basse pour     condenser     le toluène et le     phénylacétonitrile,    mais assez  élevée pour maintenir en phase vapeur  l'acide chlorhydrique produit et le chlorure  de cyanogène n'ayant pas réagi. On prélève  ces produits gazeux au sommet du récipient  à travers un siphon à alcali en communication      avec l'atmosphère. Dans cette réaction, 1,06  molécule d'acide     chlorhydrique    est absorbée  dans le siphon.

   On fait passer le     phénylacéto-          nitrile    brut en même temps que le toluène  n'ayant pas réagi dans une colonne de frac  tionnement dans laquelle le toluène est sé  paré et récupéré pour être recyclé et l'on  recueille le     phénylacétonitrile    brut au bas de  la colonne pour le     refractionner.    Dans cette  expérience, on recueille 0,87 molécule de       phénylacétonitrile,    ce qui correspond à une  conversion de 70 % du chlorure de cyanogène en  produit désiré.  



       Exemple   <I>2:</I>  On fait passer dans un tube en verre ré  fractaire chauffé au four électrique des va  peurs de toluène     (1,55    molécule) et des va  peurs de chlorure de cyanogène (2,14 molé  cules). On maintient. le tube de réaction à une  température     moyenne    de     678     C et le temps  de contact est de 10,3 secondes.

   V     u    le     rapport     moléculaire des réactifs; on obtient, à côté  du     phénylacétonitrile,        aussi    du     phénylma.lono-          nitrile.    On condense le mélange résultant  dans un récipient maintenu à     1\30     C, tem  pérature suffisamment basse pour condenser  le toluène, le     pliény        lacétonitrile    et le     phény        l-          malononit.rile,    mais assez élevée pour main  tenir en phase vapeur l'acide chlorhydrique  produit et le chlorure de cyanogène n'ayant  pas réagi.

   On prélève ces produits gazeux  au sommet du récipient à travers un siphon  à alcali communiquant avec l'atmosphère. On  fait passer dans une colonne de fractionne  ment le     phénylacétonitrile    et le     phényl-          malononitrile        bruts,    en même temps que le  toluène n'ayant pas réagi, pour séparer le  toluène et le récupérer en vue de le recycler,  et on recueille le mélange brut de     phényl-          malononitrile    et de     phénylacétonitrile    au  bas de la colonne pour les séparer par distil  lation.

   Dans cette expérience, 23 molécules  pour cent de toluène sont converties en plié  nylma.lononitrile et 25 molécules pour cent  en     phénylacétonitrile.     



  Dans les exemples précédents, on peut  utiliser du bromure de cyanogène à la place  du chlorure de cyanogène.         Au    lieu d'un tube en     verre    réfractaire, on  peut utiliser tout tube de réaction résistant  aux températures relativement, élevées de la  réaction, tel que des tubes en nickel, en quartz,  en alliage marque      Inconel ,    etc.

   De plus, au  lieu d'utiliser un récipient condenseur rela  tivement. chaud, pour     maintenir        l'acide        chlor-,          hydrique    et le chlorure de     cyanogène    en  phase vapeur, on peut, si on le désire, con  denser tous les produits gazeux, puis récu  pérer le nitrile par distillation ou encore, si  on le désire, laver le mélange     réactionnel     avec un alcali pour éliminer le     chlorure    de  cyanogène et l'acide     chlorhydrique    dissous,  puis récupérer par fractionnement l'hydro  carbure n'ayant pas réagi et le nitrile pro  duit.



  Process for the preparation of phenylacetonitrile. The present invention relates to a new process for the preparation of phenylacetonitrile, which is a known compound, usable as an additive material in the large-scale manufacture of penicillin.



  According to the invention, the phenyl-aeetonitrile is prepared by heating. chi toluene with a cyanogen halide at a temperature of at least 525 C. Preferably, the. reaction at a temperature between 625 and 700 C. Temperatures of up to 800 C and even higher can be used, but the yields decrease. Most of them. cases, we get. best yields at an average temperature of around 650 C.



  The invention can be carried out as follows: The reactants are injected in the vapor phase through a heated reaction tube at a rate low enough to allow the reaction, but without allowing the materials to decompose. A residence time of at least about half a second at the reaction temperature is required in most cases. On average, a reaction time of 5 to 15 seconds is preferred.



  We drive. preferably the reaction at atmospheric pressure, but pressures above atmospheric pressure can be used if desired. The high efficiency of the process as a means of introducing a cyano group on the side chain of toluene is surprising because in the analogous reaction of benzene with (for example) cyanogen chloride, the cyano group locates on the nucleus to form benzonitrile.



  When the molecular ratio of toluene to cyanogen halide is less than 1.5, in addition to phenylacetonitrile, phenylmalononitrile is also obtained in increasing amounts. Therefore, it is desirable that the molecular ratio of toluene to cyanogen halide be greater than 1.5, and preferably greater than 3, in order to obtain maximum yield of phenylacetonitrile.



  The following examples illustrate the invention Example <I> 1: </I> Toluene vapors (3.95 molecules) and cyanogen chloride vapors (1) are passed through a refractory glass tube heated in an electric furnace. , 24 molecule). The reaction tube is maintained at an average temperature of 672 ° C., the contact time being 6 seconds.

   The resulting mixture of vapors is condensed in a vessel maintained at 120 ° C., a temperature low enough to condense the toluene and phenylacetonitrile, but high enough to maintain in the vapor phase the hydrochloric acid produced and the unreacted cyanogen chloride. . These gaseous products are taken from the top of the container through an alkali siphon in communication with the atmosphere. In this reaction, 1.06 molecules of hydrochloric acid is absorbed into the siphon.

   The crude phenylacetonitrile is passed along with the unreacted toluene through a fractionation column in which the toluene is separated and recovered for recycling and the crude phenylacetonitrile is collected at the bottom of the column. to refract it. In this experiment, 0.87 molecules of phenylacetonitrile are collected, which corresponds to a conversion of 70% of the cyanogen chloride to the desired product.



       Example <I> 2: </I> Vapor values of toluene (1.55 molecules) and values of cyanogen chloride (2.14 molecules) are passed through a refractory glass tube heated in an electric furnace. . We maintain. the reaction tube at an average temperature of 678 C and the contact time is 10.3 seconds.

   V u the molecular ratio of the reactants; in addition to phenylacetonitrile, also phenylma.lononitrile is obtained. The resulting mixture is condensed in a vessel maintained at 1 ° C, a temperature low enough to condense the toluene, plienyacetonitrile and phenyl-malononitrile, but high enough to keep the hydrochloric acid produced in the vapor phase. and unreacted cyanogen chloride.

   These gaseous products are taken from the top of the container through an alkali siphon communicating with the atmosphere. Crude phenylacetonitrile and phenylmalononitrile are passed through a fractionation column, along with unreacted toluene, to separate the toluene and recover it for recycling, and the crude mixture is collected. phenyl-malononitrile and phenylacetonitrile at the bottom of the column to separate them by distillation.

   In this experiment, 23 percent molecules of toluene are converted to folded nylma.lononitrile and 25 percent molecules into phenylacetonitrile.



  In the previous examples, cyanogen bromide can be used in place of cyanogen chloride. Instead of a refractory glass tube, any reaction tube resistant to relatively high reaction temperatures can be used, such as tubes made of nickel, quartz, Inconel brand alloy, etc.

   In addition, instead of using a rela tively condenser vessel. hot, to keep the hydrochloric acid and the cyanogen chloride in the vapor phase, it is possible, if desired, to condense all the gaseous products, then to recover the nitrile by distillation or, if desired, washing the reaction mixture with an alkali to remove cyanogen chloride and dissolved hydrochloric acid, then recovering by fractionation the unreacted hydrocarbon and the produced nitrile.

 

Claims (1)

-Procédé REVENDICATION: de préparation du phényiacéto- nitrile, caractérisé en ce qu'on chauffe du toluène avec un halogénure de cyanogène à une température d'au moins 525 C. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant, la. revendication, ca ractérisé en ce qu'on effectue la réaction à une température comprise entre 625 et 700 C. 2. -Procédé CLAIM: for the preparation of phenyiacetonitrile, characterized in that toluene is heated with a cyanogen halide to a temperature of at least 525 C. SUB-CLAIMS 1. The following method, the. claim, characterized in that the reaction is carried out at a temperature between 625 and 700 C. 2. Procédé suivant la, revendication, ca ractérisé en ce qu'on fait passer les réactifs en phase vapeur à travers une zone de réac tion chauffée, de telle sorte que la durée de séjour dans cette zone à la température de réaction soit d'au moins une demi seconde. 3. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la durée de séjour est de 5 à 15 secondes. 4. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce que le rapport moléculaire du toluène à l'halogénure de cyanogène est su périeur à 1,5. 5. Procédé selon la. revendication et la sous-revendication -1, caractérisé en ce que ledit rapport. moléculaire est supérieur à 3. 6. A process as claimed in claim, characterized in that the vapor phase reagents are passed through a heated reaction zone such that the residence time in this zone at the reaction temperature is at least half a second. 3. Method according to claim and sub-claim 2, characterized in that the residence time is 5 to 15 seconds. 4. A method according to claim, characterized in that the molecular ratio of toluene to cyanogen halide is greater than 1.5. 5. Method according to. claim and sub-claim -1, characterized in that said ratio. molecular weight is greater than 3. 6. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce que l'lia.logénure de cyano- gène est le chlorure de cyanogène. A method as claimed in claim, characterized in that the cyanogen alia.logenide is cyanogen chloride.
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