Verfahren zur Herstellung von 3,4-Diäthoxy-phenylacetonitril
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 3 ,4-Diäthoxy-phenyl- acetonitril.
Obgleich man eine Anzahl von Verfahren zur Herstellung von 3,4 - Diäthoxy - phenylacetonitril kennt, ist keines derselben vollständig befriedigend.
Entweder sind die Ausbeuten bei diesen bekannten Methoden unerwünscht niedrig, oder es bilden sich, zumindest als Verunreinigung des gewünschten 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitrils Nebenprodukte der einen oder andern Art. Ferner benötigen einige der bekannten Verfahren übermässig grosse Reagenzienmengen oder verlangen ein grosses Volumen der Re aktionsgemische; schliesslich benötigt man bei mindestens einem dieser Verfahren eine äusserst kostspielige Apparatur.
Bei Versuchen, 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril nach der Methode von Kindler und Gehehar, beschrieben in Arch. Pharm., Vol. 274, 377 (1936), bei welcher 3 ,4-Diäthoxy-benzylchlorid mit Natriumcyanid in Gegenwart von Benzol und Wasser umgesetzt wird, herzustellen, wurden schlechte Ausbeuten an 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril erhalten.
Ferner wurde nach der Methode von Bide und Wilkinson, beschrieben in J. Soc. Chem. Ind., Bd. 64, 84 (1945) vorgegangen, indem man 3,4-Di- äthoxy-benzylchlorid und Natriumcyanid in Gegenwart von Athylalkohol umsetzt; das erhaltene Reaktionsprodukt war indessen nicht das gewünschte 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril, sondern setzte sich aus ittherverbindungen zusammen. Ferner bildeten sich bei den beiden oben erwähnten Methoden ansehnliche Mengen des unerwünschten Nebenproduktes 3 ,4-Diäthoxy-benzylalkohol.
Gemäss einer weiteren bekannten Methode wird die Verwendung von Kaliumcyanid und eines Wasser-Aceton-Gemisches als Reaktionsmilieu vorgeschlagen; es wurde indessen festgestellt, dass auch dieses Verfahren unbefriedigend ist, indem grosse Mengen des unerwünschten 3 ,4-Diäthoxy-benzyl- alkohols gebildet werden.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass ausgezeichnete Ausbeuten an 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril ohne Nebenprodukte erhalten werden können, wenn man die Umsetzung eines 3,4-Diäthoxy-benzylhalogenids, z. B. 3,4-Diäthoxy-benzylchlorid, mit einem Cyanid, insbesondere Alkalimetallcyanid, vorzugsweise Natriumcyanid, in Dimethylformamid, welches eine kleine Menge Wasser enthält, durchführt. Zur Erzielung besonders hervorragend guter Ausbeuten und Ergebnisse wird vorzugsweise eine Menge Wasser zwischen 1/2 und 50/0 (bezogen auf das Dimethylformamid) verwendet. Aus praktischen Gründen sind grössere Mengen Wasser als die genannten im allgemeinen unerwünscht, da sie die Zurückgewinnung des Formamids erschweren, und damit die Herstellungskosten erhöhen.
Beispiel
Eine Lösung von 1182 g ungereinigtem 3,4-Di- äthoxy-benzylchlorid (93,7 ovo Reinheitsgrad bestimmt durch Analyse eines aliquoten Teils) in 1150 cm3 Dimethylformamid wurde tropfenweise in eine gerührte Mischung von 294 g Natriumcyanid, 1150 cm3 Dimethylformamid und 23 cm3 Wasser (1 O/o bezogen auf Dimethylformamid), welche vorher auf 700 C erwärmt worden war, eingetragen.
Infolge der exothermen Reaktion wurde dabei die Temperatur der Reaktionsmischung auf 70-75" C gehalten. Nach beendigtem Zusetzen wurde das Reaktionsgemisch während vier Stunden bei 700 C gerührt, die Mischung auf Zimmertemperatur abge kühlt und sodann filtriert. Aus dem Filtrat wurde das Dimethylformamid abgetrieben und der ölige Rückstand destilliert; man erhielt so 942 g (91,60/0 der Theorie) von 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril vom Siedepunkt 134-136"C bei 1,0 mm.
Da sich bereits eine verhältnismässig kleine Menge Wasser derart gewaltig verbessernd auf den Verlauf dieses speziellen Verfahrens auswirkt, beschloss man zu untersuchen, ob die Herstellung von 3 ,4-Diäthoxy-phenylacetonitril bei Verwendung von Benzol und Wasser anstelle von Dimethylformamid und Wasser erfolgreich sein würde.
Demgemäss wurde eine Lösung von 132 g destilliertem 3,4-Diäthyl-benzylchlorid in 125 cm3 Benzol tropfenweise in eine vorher auf 70" C erwärmte und gerührte Mischung von 33 g Natriumcyanid, 125 cm3 Benzol und 5,5 gWasser eingetragen. Man stellte fest, dass selbst nach längerem Erhitzen keine Umsetzung erfolgte und nach Filtration des Reaktionsgemisches ein Filterkuchen erhalten wurde, der hauptsächlich aus nichtumgesetztem Natriumcyanid bestand.
Die kritische Bedeutung des Wassers beim erfindungsgemässen Verfahren wird ferner durch folgenden Versuch zur Herstellung von 3,4-Diäthoxy- phenylacetonitril unter Verwendung von wasserfreiem Dimethylformamid als Lösungsmittel beleuchtet.
Eine Lösung von 132 g destilliertem 3 ,4-Di- äthoxy-benzylchlorid in 125 cm3 wasserfreiem Dimethylformamid wurde tropfenweise zu-einer vorher auf 700 C erwärmten und gerührten Mischung von 33 g trockenem Natriumcyanid in 125 cm3 wasserfreiem Dimethylformamid eingetragen. Es fand keine bemerkbare exotherme Reaktion statt, und es musste während des ganzen Zusetzens kontinuierlich Wärme zugeführt werden.
Nach dem Erwärmen während vier Stunden auf 700 C wurde das Gemisch filtriert, das Dimethylformamid abgetrieben und der ölige Rückstand destilliert, wobei drei willkürliche Fraktionen von 42,4 g (Siedepunkt bis 1300 C bei 3 mm), 51 g (128 C bei 3 mm) und 25,2 g (Siedepunkt bis 1430 C bei 3 mm) aufgefangen wurden. Alle diese vorgenannten Fraktionen lieferten eine positive Probe auf Chloridionen, und das Material wurde als nichtumgesetztes Chlorid- identifiziert.
Zusätzliche Vorzüge des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass mässige Reaktionstemperaturen anwendbar sind, dass die Durch- mischung der Reaktionsteilnehmer kein schwieriges Problem darstellt, und dass man, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, wo grosse Überschüsse an Cyanid erforderlich sind, auch mit geringen Über- schüssen an Cyanid, beispielsweise 10 0/o Natriumcyanid, arbeiten kann. Ferner lassen sich die Reaktionsprodukte leicht aufarbeiten, indem man das erhaltene feste Natriumchlorid durch Filtration mühelos abtrennt, das Filtrat, zwecks Zurückgewinnung des Dimethylformamids (für die Wiederverwendung) weiterbehandelt und sodann destilliert, um das gewünschte Nitril in ausgezeichneter Ausbeute und ohne Verunreinigung durch Nebenprodukte zu erhalten.
Process for the preparation of 3,4-diethoxy-phenylacetonitrile
The present invention relates to a process for the preparation of 3, 4-diethoxyphenyl acetonitrile.
While a number of processes are known for preparing 3,4-diethoxyphenylacetonitrile, none of them are entirely satisfactory.
Either the yields of these known methods are undesirably low, or by-products of one type or another are formed, at least as an impurity of the desired 3, 4-diethoxyphenylacetonitrile. Furthermore, some of the known methods require excessively large amounts of reagents or require a large volume of the Reaction mixtures; Finally, at least one of these processes requires extremely expensive equipment.
In experiments 3, 4-diethoxy-phenylacetonitrile by the method of Kindler and Gehehar, described in Arch. Pharm., Vol. 274, 377 (1936), in which 3, 4-diethoxy-benzyl chloride with sodium cyanide in the presence of benzene and Water is reacted to produce, poor yields of 3, 4-diethoxyphenylacetonitrile were obtained.
Furthermore, the method of Bide and Wilkinson, described in J. Soc. Chem. Ind., Vol. 64, 84 (1945) proceeded by reacting 3,4-dietethoxy-benzyl chloride and sodium cyanide in the presence of ethyl alcohol; the reaction product obtained, however, was not the desired 3,4-diethoxyphenylacetonitrile, but was composed of ether compounds. Furthermore, considerable amounts of the undesired by-product 3,4-diethoxybenzyl alcohol were formed with the two methods mentioned above.
According to another known method, the use of potassium cyanide and a water-acetone mixture as the reaction medium is proposed; it has been found, however, that this process is also unsatisfactory in that large amounts of the undesirable 3,4-diethoxybenzyl alcohol are formed.
It has now been found, surprisingly, that excellent yields of 3, 4-diethoxy-phenylacetonitrile can be obtained without by-products if the reaction of a 3,4-diethoxy-benzyl halide, e.g. B. 3,4-diethoxy-benzyl chloride, with a cyanide, especially alkali metal cyanide, preferably sodium cyanide, in dimethylformamide, which contains a small amount of water, performs. To achieve particularly excellent yields and results, an amount of water between 1/2 and 50/0 (based on the dimethylformamide) is preferably used. For practical reasons, larger amounts of water than those mentioned are generally undesirable, since they make recovery of the formamide more difficult and thus increase production costs.
example
A solution of 1182 g of unpurified 3,4-diethoxybenzyl chloride (93.7 ovo degree of purity determined by analysis of an aliquot) in 1150 cm3 of dimethylformamide was added dropwise to a stirred mixture of 294 g of sodium cyanide, 1150 cm3 of dimethylformamide and 23 cm3 of water (1 O / o based on dimethylformamide), which had previously been heated to 700 ° C., entered.
As a result of the exothermic reaction, the temperature of the reaction mixture was kept at 70-75 ° C. After the addition had ended, the reaction mixture was stirred for four hours at 700 ° C., the mixture was cooled to room temperature and then filtered. The dimethylformamide was driven off from the filtrate and the oily residue distilled, giving 942 g (91.60 / 0 of theory) of 3,4-diethoxyphenylacetonitrile with a boiling point of 134-136 ° C. at 1.0 mm.
Since even a relatively small amount of water has such an enormous effect on the course of this special process, it was decided to investigate whether the production of 3,4-diethoxyphenylacetonitrile would be successful using benzene and water instead of dimethylformamide and water.
Accordingly, a solution of 132 g of distilled 3,4-diethylbenzyl chloride in 125 cm3 of benzene was added dropwise to a mixture of 33 g of sodium cyanide, 125 cm3 of benzene and 5.5 g of water, which had been heated and stirred beforehand to 70 ° C. that even after prolonged heating there was no reaction and, after filtration of the reaction mixture, a filter cake was obtained which mainly consisted of unreacted sodium cyanide.
The critical importance of water in the process according to the invention is also illustrated by the following experiment for the preparation of 3,4-diethoxyphenylacetonitrile using anhydrous dimethylformamide as solvent.
A solution of 132 g of distilled 3,4-diethoxybenzyl chloride in 125 cm3 of anhydrous dimethylformamide was added dropwise to a mixture of 33 g of dry sodium cyanide in 125 cm3 of anhydrous dimethylformamide, previously heated to 700 ° C. and stirred. There was no noticeable exothermic reaction and heat had to be applied continuously throughout the addition.
After heating to 700 ° C. for four hours, the mixture was filtered, the dimethylformamide was driven off and the oily residue was distilled, leaving three arbitrary fractions of 42.4 g (boiling point up to 1300 ° C. at 3 mm), 51 g (128 ° C. at 3 mm ) and 25.2 g (boiling point up to 1430 C at 3 mm) were collected. All of the above fractions tested positive for chloride ions and the material was identified as unreacted chloride.
Additional advantages of the process according to the invention are that moderate reaction temperatures can be used, that the mixing of the reactants is not a difficult problem, and that, in contrast to the known processes where large excesses of cyanide are required, small excesses Shots of cyanide, for example 10 0 / o sodium cyanide, can work. Furthermore, the reaction products can easily be worked up by easily separating off the solid sodium chloride obtained by filtration, treating the filtrate further to recover the dimethylformamide (for reuse) and then distilling it to obtain the desired nitrile in excellent yield and without contamination by by-products .