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.