CH333505A - Verfahren zur Herstellung von aliphatischen w-Chlor-carbonsäurenitrilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aliphatischen w-Chlor-carbonsäurenitrilen

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CH333505A
CH333505A CH333505DA CH333505A CH 333505 A CH333505 A CH 333505A CH 333505D A CH333505D A CH 333505DA CH 333505 A CH333505 A CH 333505A
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Heinz Dr Indest
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Glanzstoff Ag
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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Description


  



  Verfahren zur Herstellung von aliphatischen   co-Chlor-carbonsäurenitrilen   
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aliphatischen co-Chlor-carbonsäurenitrilen der Formel Cl (CH2)nCN, n = 4 bis 11, aus den entsprechenden Dichloriden der Formel Cl(CH2)nCl, n = 4 bis 11. Man setzt die Dichloride mit einer bestimmten Alenge Alkalisalze der   Cyanwasserstoffsäure    innerhalb einer bestimmten Reaktionszeit um.



   Aliphatisehe   co-Chlor-earbonsäurenitrile    werden, wie bekannt ist, als Nebenprodukte bei der Herstellung von aliphatisehen Dinitrilen gelegentlich erhalten, wenn man   cc-Dichlor-    paraffine mit Salzen des Cyanwasserstoffes   msetzt.    Dabei entstehen neben 80 bis   90"A.    an Dinitrilen 20 bis 10% an   Chlornitrilen.    Es   wurde schon versucht,    die   cu-Chlor-carbon-    säurenitrile dureh Anwendung der f r einseitigen Umsatz der   Dichlorparaffine      berech-    neten Mengen an   Alkalieyanid    zu   Hauptpro-    dukten zn machen, aber die dabei erzielteu   Ausbeuten waren    unbefriedigend.

   Selbst im günstigsten Falle wurden nur 40 % Chlornitril   gewonnem,    berechnet auf das umgesetzte   Dichlorparaffin. Als Nebenprodukte    entstanden auch hier grosse   VTengen    von Dinitril.



  Eine wirtschaftlich und technisch   verwend-      liai-c    Synthese der   co-Chlor-earbonsäurenitrile    auf diesem Wege ist nicht durchführbar.



  Ausserdem wurde zur Herstellung der   ai-    Chlor-nitrile der Weg  ber die ?-Brom-?chlor-paraffine vorgeschlagen. Diese sind aber ihrerseits   sehwer    zugÏnglich.



   Erfindungsgemϯ werden ?,   co'-Dichlor-       paraffine mit Kohlenstoffkettenlängen von 4 :    bis 11 mit 0, 3 bis 2, 2 Mol eines Alkalisalzes der Cyanwasserstoffsäure in einem   Losungs-    mittelgemisch aus   Wasser und    einem Alkohol bei Temperaturen zwischen 70 und   100  C    umgesetzt, wobei die Dauer der Reaktion auf 3 bis 13 Stunden begrenzt wird. So gelingt es, als einziges oder weit überwiegendes Reaktionsprodukt das ?-ChlorcarbonsÏurenitril zu erhalten.

   Es ist überraschend und war nicht vorherzusehen, dass die Reaktion der ?,   co'-    Dichlor-paraffine mit   Alkalieyaniden    in tech  nisch    voneinander vollkommen trennbaren Stufen verläuft und so geleitet werden kann, dass die   Chlorcarbonsäurenitrile    mit sehr guten Ausbeuten hergestellt werden können, während die Bildung der Dinitrile unter  drückt    wird.

   Die nicht umgesetzten   co,    co'-Di  ehlor-paraffine    können der Reaktion wieder zugeführt werden. ¯¯
Man kann so vorgehen, dass man zur Umsetzung von   1    Mol des entsprechenden   Diehlo-    rids   1    bis 2, 2 Mol eines Alkalisalzes der Cyanwasserstoffsäure verwendet, die Reaktionsmischung unter   Rüekfluss    sieden lässt, oder nach Art des verwendeten Alkohols auf 70 bis 100 C, vorzugsweise auf   80     C, erhitzt und gleichzeitig die Reaktionszeit auf 3 bis 4 Stunden, vorzugsweise auf 3, 5 Stunden, beschränkt.



  Durch diese Massnahme werden   Nebenreal :-      tionen    weitgehend vermieden, die   Ausbeu-    ten an den erfindungsgemäss gewünschten ?-Chlor-carbonsÏurenitrilen auf  ber 90%, berechnet auf das umgesetzte Dichlorparaffin, gesteigert und etwa 60  /o des eingesetzten Di  ehlorparaffins    wieder   zuriickgewonnen.    Das zur ckgewonnene Dichlorid wird der Reaktion wieder zugeführt, so dass das Verfahren   iurch    eine  ber 90%ige, in den meisten Fällen über 95%ige Ausnutzung des   Ausgangs-    materials wirtschaftlich arbeitet.



   Man kann anderseits denselben Umsatz erreichen, wenn man das Molverhältnis   Diehlo-      rid    : Alkalisalz der Cyanwasserstoffsäure so   s erändert, dass 1 Mol Diehlorid auf    0, 8 bis 0,   4    Mol Alkalisalz der   Cyanwasserstoffsäurr    Verwendung findet und gleichzeitig die Erhitzungsdauer entsprechend dem verringerten Molverhältnis steigert. So beträgt zum Beispiel bei Verwendung von jeweils 1 Mol Dichlorid und 0, 8 Mol   NaCN    die   Erhitzungs-    dauer 4 Stunden, bei 0, 7 Mol NaCN 7   Stun-    den und bei 0, 4 Mol NaCN 13 Stunden.



   Die folgende Tabelle zeigt die   Abhängig-    keit der Erhitzungsdauer vom Molverhältnis am Beispiel der Umsetzung von 1,6-Dichlorlexan mit Natriumcyanid zu   7-Chlor-heptan-    säurenitril :    Ausbeute bezogen auf Na CN Dichlorhexan Erhitzungsdauer Umsatz zu nicht zur ckgewonnenes
Mol Mol Stunden ChlorheptansÏurenitril Dichlorhexan  ?   
2,   2 1, 0 3, 5 38,    5 98
2,   0 1, 0 3, 5 38 99   
1, 2 1,0 3,5 37 97
1, 0 1, 0 3, 5 38 96
0, 8 1, 0 4, 0 37 99
0, 7 1,0 7,0 37 99
0, 6 1,0 8,0 40 98
0, 5 1,0 10,0 37 99
0,   41, 013, 03798   
Die Umsetzung erfolgt in einem Gemisch von Wasser und einem mit Wasser unbeschränkt mischbaren oder teilweise darin l¯slichen Alkohol wie Methanol, Äthanol, Propanolen, Butanolen,

     Amylalkoholen    oder Te  trahydrofurfurylalkohol.    Die Reaktion erfolgt beim Erhitzen auf Temperaturen von 70 bis   100     C, meist beim Siedepunkt des   Lösungs-      mittelgemisehes,    vorzugsweise bei   80     C. Als Katalysator können kleine Mengen von Ka  liumjodid zugesetzt    werden. Wenn die angegebene Reaktionszeit um 1/2 bis   1    Stunde überschritten wird, so tritt neben unverändertem Umsatz zu dem gewünschten Chlornitril die Bildung von Dinitril auf, so dass dadurch die Ausbeute an Chlornitril verringert wird.



   Wird bei der Herstellung von Chlornitrilen das Lösungsmittel nach Beendigung der Reaktion abgetrieben, so muss das bei Tem  peraturen    unter   50       C und    bei vermindertem   Druck geschehen, um eine Weiterreaktion    dabei zu verhindern.

   Man kann aber, besonders wenn man niedrigsiedende Alkohole   als Lo-      sungsmittel    anwendet, auch so vorgehen,   dal')    man das organische Losungsmittel bereits während der Reaktion   abdampft    und die   Gesamt-    zeit so   einrielitet,    dass noch keine Dinitrile   entsteheu.      Zuriiek    bleibt eine wässrige Lösung, welche neben überschüssigem   Cyansalz    das gebildete organische Chlorid enthÏlt, soweit dieses nicht auskristallisiert ist, und ausserdem meist noch sehr geringe Mengen des gebildeten Chlornitrils.

   Darüber steht eine zweite   Sehieht,    welche sich aus dem nicht umgesetzten Anteil des ?,   co'-Dichlor-paraffins und    dem gebildeten Chlornitril zusammensetzt. Diese obere Schicht kann abgetrennt, die untere, wenn   notig,    noeh extrahiert, z. B. mit ¯ther oder  Benzol,   uud    der Extrakt mit der obern ver  einigt    werden. Diese kann dann getrocknet und fraktioniert destilliert werden. Bei diesem Vorgehen werden 35 bis   40 /des eingesetz-    ten   co,      a'-Diehlor-paraffins    umgesetzt.

   Das   Fmsetzungsprodukt,    das entsprechende Chlornitril, wird dabei leicht rein erhalten und entsteht unter Berücksichtigung der   Auf-      arbeitungsverluste    mit  ber   95"/iger    Aus  beute.    Das zurückgewonnene   ou,      co'-Dichlor-    paraffin kann wieder f r die Umsetzung verwendet werden, ebenso, naeh Abtrennung des   auskristallisierten      Metallhalogenids,    meist Na  triumehlorid,    die wässrige Mutterlauge, soweit sie  bersch ssiges Cyanid enthÏlt.



   Naeh dem Verfahren hergestellte   co-Chlor-    carbonsÏurenitrile stellen wertvolle Zwischen  produkte dar.    Insbesondere kann das Chlor    dureli stickstoff-oder sehwefelhaltige Grup-      )    ausgetauscht werden, und die so erhaltenen Produkte können zur Synthese von linearen hochpolymeren Kunststoffen dienen, besonders von solchen, welche zur Herstellung von FÏden, Fasern, Folien oder   i'ilmen    Verwendung finden.



   Beispiel 1    350 g Natriumcyanid (95 /oig)    = 6, 8 Mol wurden in einem Gemisch von 1500 g   tithanol    mit   500      g Wasser gelöst.    Zu der   Losung      wur-    den 900   g = 5,    8 Mol 1, 6-Dichlor-hexan gege  ben    und die Mischung   31/2    Stunden unter   Rückfluss kochen gelassen.    Die   Reaktionstem-      peratur    betrug   80     C. Nach dem Erkalten wurde in einem auf 50  C erwärmten Wasser  bad der Alkohol    im Vakuum abgetrieben. Der   Hüekstand    bildete zwei Schichten.

   Aus der    untern kristallisierte Kochsalz aus, von wel-      chem    die Schicht abgetrennt wurde, worauf sie in einem Umlaufextraktor mit Benzol ex  trahiert wurde.    Die kochsalzhaltige Cyan  natriumlosung    kann für einen neuen Ansatz   cerwendet    werden. Der Extrakt wurde mit der   obern Schicht vereinigt.    Diese Benzol  losung wurde durch    mehrmaliges Aussehüttel mit Wasser neutral gewaschen, das Benzol al) destilliert und darauf bei 85¯/15 mm an einer Ivolonne das nicht umgesetzte   Dichlor-    hexan abdestilliert. Es wurden zurückerhalten 554 g = 61,   5 O/o    Dichlorhexan.

   Die folgende Fraktion siedete bei 131¯/15 mm und betrug    314 g (2, 15 Mol) 7-Chlor-heptansäurenitril,    welches sofort rein gewonnen wurde. Korksäuredinitril bildete sich nicht. Der Umsatz betrug 37, 2%, die Ausbeute 96, 6    /o    7-Chlor  heptansäurenitril, berechnet    auf das nicht zurückgewonnene 1, 6-Dichlor-hexan.



   Beispiel 2
Ein gleichartiger Ansatz wie im Beispiel 1 wurde nur 1, 5 Stunden am R ckflu¯k hler gekocht und darauf im Laufe von 2 Stunden das Äthanol abdestilliert, bis die   Dampftem-    peratur auf 98  C gestiegen war. Der aus zwei Schichten bestehende Rückstand wurde wie im Beispiel   1    aufgearbeitet. Dabei wurden erhalten 565   g    zurückgewonnenes   1,    6-Dichlor  texan    und 306 g   7-Chlor-heptansäurenitril,    das sind 97,   40/o    des nicht zurückgewonnenen 1,   6-Dichlor-hexans.   



   Beispiel 3
155 g = 1 Mol Dichlorhexan wurden mit   59 g    = 1, 15 Mol   95 tigern Natriumcyanid,    gelöst in 80 g Wasser, unter Zusatz von 300 g Amylalkohol, 3, 5 Stunden unter Rückflussk hlung gekocht. Das Losungsmittelgemiseh wurde im Vakuum entfernt, der Rückstand mit Wasser und Benzol versetzt und wie im Beispiel   1    aufgearbeitet. Neben   zurückgewon-    nenem 1, 6-Dichlor-hexan wurden 52 g 7-Chlorheptansäurenitril erhalten.



   Beispiel 4
155 g =   1    Mol 1, 6-Dichlor-hexan wurden mit einer Lösung von 49 g   95 /oigem Natrium    cyanid (0, 95 Mol) in 100 g Wasser unter Zugabe von 600 g   Tetrahydrofurfurylalkohol      3,    5 Stunden auf 80  erhitzt. Darauf wurden der   Tetrahydrofurfurylalkohol    und das Wasser im Vakuum (15 mm) bei auf   69     C   an-    steigender Temperatur abdestilliert und weiter wie im Beispiel 3 aufgearbeitet. Erhalten wurden 98 g = 63, 2 % nicht umgesetztes Di  chlorhexan    und 47 g = 0, 323 Mol Chlor-hep   tansäurenitril,    das sind 87,   6  /o    des nicht wieder gewonnenen   1,      6-Dichlor-hexans.   



   Beispiel 5
1000 g = 7, 83 Mol 1, 4-Dichlor-butan   wur-    den mit 460 g   =    8, 91 Mol   Natriumeyanid    in 2000 g   95 /oigem Athanol    mit 600 g Wasser 3, 5 Stunden unter Rückfluss gekocht. Der Alkohol wurde unter vermindertem Druck ab  gedampft,    die obere Schicht wie im Beispiel 1 isoliert und dann das zurückgewonnene Dichlorbutan und das Reaktionsprodukt unter vermindertem Druck   fraktioniert. Zurüek-    erhalten   wurden 559 g    1, 4-Dichlor-butan = 55, 9 und 396 g = 3, 34 Mol 5-Chlor-valerian  säurenitril,    das sind 96,   8"/o    des umgesetzten 1, 4-Dichlor-butans.



   Beispiel 6
1000 g = 7, 09 Mol 1, 5-Dichlor-pentan   wur-    den in 2000 g   95"/oigem    Alkohol und 400 g Wasser mit 350 g = 6, 78 Mol   95  /o igem    Cyannatrium 3, 5 Stunden am R ckflu¯k hler gekocht. Nach der Aufarbeitung wie im Beispiel   1    wurden   zurückerhalten    590 g = 59%   15-Dichlor-pentan    und als Reaktionsprodukt 374 g = 2, 84 Mol   Chlorcapronsäurenitril.    Das entspricht einem Umsatz von   41,    0   ;    und einer Ausbeute von 97, 8"/o.



   Beispiel 7
169 g   = 1    Mol 1,   7-Dichlor-heptan    wurden mit 59   g 1,    14 Mol 95%igem Natriumcyanid in einer   Losmg    von 800 g 95%igem Alkohol und 150 g Wasser 3, 5 Stunden am   Rückfluss-    kühler gekocht. Der Alkohol wurde dann im Vakuum entfernt und wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Neben 106 g nicht umgesetztem 1, 7-Dichlor-heptan wurden 55 g   8-Chlor-oktan-    säurenitril (Siedepunkt 146 /15 mm) erhalten, das sind 92,2% Ausbeute aus dem nicht zurückgewonnenen Dichlorheptan.



   Beispiel 8
211 g =   1 Mol    1,   10-Dichlor-dekan    wurden mit 60   =    1, 16 Mol 95%igem Natriumcyanid in 1000 g 95%igem Alkohol und 150 g Wasser durch 3, 5 Stunden langes Kochen am Rück  flusskühler umgesetzt. Nach    der Aufarbeitung nach Beispiel   1    wurden erhalten 75 g =   0,    372 Mol   11-Chlor-undekansäurenitril    (Siedepunkt   138 /1    mm) neben nicht umgesetztem   1, 10-Dichlor-dekan.   



   Beispiel 9
500 g = 3, 22 Mol 1, 6-Dichlor-hexan wurden mit einer Lösung von 100 g = 1, 94 Mol 95%igem Natriumcyanid mit 1000 g 95%igem Alkohol und   200    g Wasser 8 Stunden unter Rückfluss gekocht. Die Aufarbeitung erfolgt nach Beispiel 1.



     Zurückerhalten wurden 292    g = 58,   4  /o    des angewandten 1, 6-Dichlor-hexans, die Ausheute betrug 189   g      =    1, 30 Mol   7-Chlor-heptan-      säurenitril,    das sind 97% der Theorie des nicht zurückgewonnenen 1, 6-Dichlor-hexans.



  Der Umsatz betrug 40,2%.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von aliphati- schen ?-Chlor-carbonsÏurenitrilen der Formel CI (CH2)nCN, n = 4 bis 11, dadureh gekenn- zeichnet, da¯ man ?,?'-Dichlor-paraffine der Formel Cl(CH2)nCl,n = 4 bis 11, mit 0,3 bis 2, 2 Mol eines Alkalisalzes der Cyanwasser stoffsäure in wässrig-alkoholischer Lösung bei Temperaturen zwischen 70 und 100 umsetzt und dabei die Reaktionszeit auf 3 bis 13 Stunden begrenzt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentansprueh, dadadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis des Alkalisalzes der CyanwasserstoffsÏure zu Dichlorparaffin zwischen 1 und 2,2 liegt und die Reaktionsdauer auf 3 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 70 bis 100 begrenzt wird.
    2. Verfahren nach Unteransplueh l, da- durch gekennzeichnet, dass die Reaktionsdauer auf 3, 5 Stunden bei einer Temperatur von 80 C begrenzt wird.
    3. Verfahren nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass 0, 8 bis 0, 4 Mol eines Alkalisalzes der Cyanwasserstoffsäure, berechnet auf 1 Mol des Dichlorparaffins, ver wendet werden, wobei die Reaktionsdauer bei einer Temperatur von 70 bis 100 C 4 bis 13 Stunden betrÏgt 4. Verfahren nach Unteransprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einem Gemisch von Wasser mit einem damit unbeschränkt mischbaren Alkohol er folgt.
    5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einem Gemiseh von Wasser mit einem darin teilweise lösliehen Alkohol erfolgt.
CH333505D 1954-03-06 1955-02-25 Verfahren zur Herstellung von aliphatischen w-Chlor-carbonsäurenitrilen CH333505A (de)

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