Procédé de préparation de cyanocétones carbocycliques
La présente invention concerne un procédé de préparation de composés comprenant au moins un groupe carbocyclique représentés par la formule:
EMI1.1
dans laquelle Rt, R2, R4, pris séparément, sont des groupes alkyle, aryle, arylalkyle, et R3 est un atome d'hydrogène ou un groupe méthyle ou éthyle où RX, relié à R3, R1 à R3, R2 à R4, R3 à R4 représentent respectivement avec les atomes de carbone qui les séparent un cycle carbocyclique à 5 ou 6 atomes de carbone. Le nombre total d'atomes de carbone ne dépasse pas vingt-quatre atomes, y compris l'atome de carbone du groupe cyano.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on met en contact de l'acide cyanhydrique avec une cétone non saturée en acide formule
EMI1.2
ou une cétone non saturée en B-y correspondante à une température de réaction comprise entre 125 et 2750 C en présence d'un catalyseur fortement basique, dont la constante d'ionisation est supérieure à 10-7, l'acide cyanhydrique étant ajouté sensiblement aussi rapidement qu'il réagit.
I1 est connu que les cétones non saturées en a et les cétones non saturées en-y sont en équilibre tautomérique en présence de catalyseurs basiques.
Les conditions de cette invention sont telles qu'il se forme des mélanges de ces tautomères qui sont en équilibre, et qu'on peut les utiliser alternativement.
Ainsi, une cétone non saturée en bta-gamma, à savoir la 2-(1-cyclohexenyl) cyclohexanone, donne aussi bien satisfaction que le 2-cyclohexylidène cyclohexanone correspondante, et également:
EMI1.3
donnent tous deux
EMI1.4
De mme:
EMI1.5
donnent tous deux
EMI1.6
EMI2.1
donnent tous deux
EMI2.2
donnent tous deux
EMI2.3
donnent tous deux
EMI2.4
Comme déjà dit, on peut utiliser à côté des cétones non saturées en a, les cétones non saturées en (3,y. Ces dernières peuvent exister en mélange avec les cétones non saturées en ce ou peuvent se former dans les conditions de la réaction.
On peut citer comme cétones carbocycliques non saturées que l'on peut utiliser: la 2-méthylcyclopentényl méthyl cétone, la 2-éthylcyclohexényl benzol cétone, la 2-butylcyclohexényl phényl cétone, la 2-propylcyolopentényl octal cétone, la 2-méthyl-3-butylcyclopenténone, la 2-éthyl3-oxtylcyclohexénone, la 2-méthyl-3-dodécylcyclohexénone, la 3-hexylcyclopenténone, la 3,5, 5-triméthylcyclohexénone, la 2-isopropylidène-5-méthylcyclohexanone, la 2-isopropylidène-6-méthylcyclohexanone, la 4-(2-oxo-cyclohexylidène)- octane, la 2-cyclohexylidène cyclohexanone, la 1 -cyclo-hexylidène-2-octa- none, la 2-cyclopentylidène-3-hexanone, la 6-cyclopentylidène-7-tridécanone, la cyclohexylidène butanone, la 2-cyclohexylidène cyclopentanone, la 2-cyclopentylidène cyclohexanone,
et la 2-hexylcyclopentényl butyl cétone.
Les réactions de cyanuration ont été effectuées par divers chercheurs avec de nombreux types de composés, et avec plus ou moins de succès. On a fait des tentatives pour cyanurer les composés cétoniques carbocycliques utilisés dans le procédé selon l'invention. Cependant on n'a pu cyanurer avec succès aucun des réactifs de cette invention, et les cyanocéto- nes carbocycliques de cette invention n'ont jamais été préparées non plus jusqu'ici.
Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on effectue la réaction à une température comprise entre 125 et 2750 C environ, et de préférence entre 150 et 2250 C. Les températures situées en dehors de la plus large des deux gammes que l'on vient de définir donnent des résultats soit inappréciables soit indésirables.
On travaille de préférence à la pression atmosphérique. On peut, si on le désire, travailler à des pressions plus élevées, mais cela ne présente apparemment pas d'avantages appréciables. Si l'on envisage de travailler à une pression supérieure à la pression atmosphérique, on peut la laisser s'établir d'ellemme, ou bien on peut l'obtenir à l'aide d'azote ou d'un autre gaz inerte.
On effectue la présente réaction de préférence par charges séparées, mais on peut, si on le désire, la mettre en oeuvre en continu.
On peut, si on le désire, utiliser un solvant organique volatil inerte fortement polaire. I1 est particulièrement désirable d'utiliser un solvant dans le cas de réactifs constitués par des cétones à point d'ébullition élevé. I1 est souvent désirable d'utiliser comme solvant une partie de la B-cyanocétone B-B disubstituée particulière constituant le produit. Les solvants pouvant convenir comprennent la diméthylformamide, la diméthylacétamide, la l-méthyl-2-pyrrolidinone, la 1 ,5-diméthyl-2-pyrrolididone, la 1 ,3-dimé- thyl-2-imidazolididone, etc.
I1 est nécessaire d'effectuer la réaction en présence d'un sel de l'acide cyanhydrique, de préférence en quantité représentant de 0,1 à 20 % en poids environ du poids total des réactifs. Pour cela, on peut naturellement employer soit une faible quantité de base, soit un cyanure déjà formé. De fait, on peut utiliser comme catalyseur n'importe quelle base dont la constante d'ionisation, déterminée en milieu aqueux, est supérieur à 10-7 environ.
A titre d'exemples, on peut citer: le méthylate de sodium, le buty late de potassium, l'éthylate de lithium, l'éthylate de magnésium, l'oxyde de sodium, la potasse caustique, l'oxyde de calcium, l'hydroxyde de baryum, l'hydroxyde de strontium, le peroxyde de sodium, le peroxyde de magnésium, le cyanure de potassium, le cyanure de lithium, le cyanure de baryum, le cyanure de magnésium, le carbonate de sodium, la triméthylamine, la triéthylamine, la triéthanolamine, l'oc- tyldiméthylamine, la N-méthylmorpholine, l'hydrate de benzyl triméthylammonium, l'hydrate de dibenzyldiméthylammonium, l'hydrate de dodénényltriéthylammonium, etc. Les cyanures des métaux alcalins sont particulièrement efficaces pour l'objet de cette invention. On obtient uniformément des rendements de 50 à 90 % environ.
Dans les conditions dans lesquelles s'effectue la réaction, l'acide cyanhydrique ne se polymérise sensiblement pas et il ne se forme sensiblement aucun produit de cyclisation, de condensation ou de décomposition.
On peut effectuer cette réaction en introduisant l'acide cyanhydrique dans un mélange de catalyseur et de cétone carbocyclique, avec ou sans condition de solvant. On préfère qu'il y ait dans une certaine mesure un excès de cétone de manière à réduire au minimum ou à éliminer toute tendance de l'acide cyanhydrique à se polymériser. Toute polymérisation appréciable de l'acide cyanhydrique contrarie les buts de cette invention. I1 est particulièrement avantageux dans le cas présent, que l'on opère en continu ou par charges séparées, de charger au début le catalyseur et une partie de la cétone dans le récipient dans lequel on effectue la réaction. On ajoute alors à ce mélange un mélange de la mme cétone et d'acide cyanhydrique.
On peut également utiliser comme charge initiale, avec le catalyseur, une partie du cétone nitrile obtenu au cours d'une opération précédente. On ajoute à ce mélange un mélange d'acide cyanhydrique et de cétone. En utilisant comme partie de la charge initiale la cétone utilisée comme réactif, ou le cétone nitrile obtenu comme produit, on réduit au minimum, ou on élimine entièrement la formation des produits de condensation indésirables.
On obtient ainsi des rendements maxima, avec des quantités minima de produits indésirables, ce qui réduit au minimum ou élimine sensiblement les problèmes que posent la séparation ou l'isolement du produit. On obtient également des résultats satisfaisants, dans la présente invention, que l'on opère en continu ou en discontinu, en ajoutant la totalité du catalyseur au début de la réaction, ou bien par intermittence, à volonté. I1 y a particulièrement lieu de remarquer que l'on ajoute l'acide cyanhydrique sensiblement aussi rapidement qu'il réagit à une cadence telle que les conditions de la réaction restent constantes. Autrement, la présence en une seule fois de grandes quantités d'acide cyanhydrique tend à favoriser les polymérisations inopportunes.
On peut, comme on le désire, introduire l'acide cyanhydrique dans le milieu de réaction soit sous forme gazeuse, soit sous forme liquide.
Dans certains cas, il peut arriver que le catalyseur ne soit pas soluble, ou au moins ne soit pas entièrement soluble dans le milieu réactionnel, et il est par conséquent désirable d'agiter, par exemple en remuant ou en faisant basculer, ou par tout autre moyen analogue, de manière à rendre le catalyseur aussi actif que possible. I1 est en général avantageux d'agiter le milieu réactionnel.
Une fois la présente réaction terminée, on neutralise généralement le catalyseur par addition d'un acide, de préférence d'un acide minéral comme l'acide phosphorique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, etc. On peut alors, si on le désire, filtrer le milieu réactionnel, puis le distiller, de préférence sous pression réduite. Ces produits sont utiles pour chasser les moustiques et les rongeurs, quand on les applique en quantités industrielles sur un support inerte.
Ils sont également précieux comme plastifiants de la nitrocellulose.
Dans les exemples suivants, les parties sont exprimées en poids.
Exemple 1
Dans un ballon à trois tubulures muni d'un agitateur, d'un thermomètre, d'un condenseur refoidi à l'eau glacée et d'une ampoule à brome à pression égalisée, on ajoute 293,7 parties d'un mélange de 93 % de cyclohexényl cyclohexanone et de 7 % de cyclohexylidène cyclohexanone, 293,7 parties de di. méthylformamide, et 5,4 parties de cyanure de potassium. On chauffe le mélange au reflux (1600 C), et on ajoute goutte à goutte, en 45 minutes, un mélange de 46,8 parties de diméthylformamide et de 46,8 parties d'acide cyanhydrique. Au cours de cette addition, la température tombe à 1460 C. On continue à agiter et à chauffer pendant une heure, et pendant ce temps, la température s'élève à 1570 C. On refroidit le mélange réactionnel à la température ambiante, et on ajoute 6,4 parties d'acide phosphorique aqueux à 85 %.
On distille le mélange sous pression réduite. On recueille le produit entre 163 et 1740 C sous 2,8 mm de pression absolue. I1 cristallise en laissant reposer, et on le recristallise dans l'iso-octane bouillant. Le produit recristallisé est un solide blanc, fondant à 85/860 C et renfermant 6,80 % d'azote (théorie 6,83 %). On identifie le produit comme étant le 1 -(2-oxocyclohexyl)-cyclohexane-carbonitrile, et il correspond à la formule suivante:
EMI3.1
On prépare d'une manière analogue l'acétonylcyclohexane carbonitrile en utilisant comme cétone carbocyclique oléfinique un mélange à l'équilibre de cyclohexénylacétone et de cyclohexylidène acétone.
De mme, la l-cyclohexylidène-2-octanone donne le l-(l-oxooctyl)-cyclohexane carbonitrile, et la 2-cyclopentylidène-3-hexanone donne le 1-(1-méthyl-2-oxo- pentyl) cyclopentane carbonitrile.
Exemple 2
On charge dans un réacteur de l'isophorone (552 parties), de la diméthylacétamide (552 parties) et du carbonate de potassium (14 parties) et on chauffe à 1750 C. On ajoute goutte à goutte, en trois heures, de l'acide cyanhydrique liquide (113 parties) à une cadence telle qu'à aucun moment la température dans le réacteur ne descende au-dessous de 1600 C. On ajoute de l'acide phosphorique (23 parties d'acide phosphorique aqueux à 85 %), et on distille le mélange sous pression réduite. Le produit (465 parties) bout à 119 C sous la pression absolue de 1,7 mm, et il cristallise par refroidissement. On dissout le produit dans de l'isopropanol chaud (1000 parties), et on refroidit le mélange, d'abord à 00 C, puis à 250 C.
On sépare par filtration le précipité formé, on le lave avec de l'isopropanol froid, et on le sèche à l'air à température ambiante. Le produit cristallin blanc (432 parties) fond entre 68 et 700 C, et sa teneur en azote est de 8,46 % (théorie 8,48 %).
On identifie le produit comme étant le 5-oxo1,3,3-triméthylcyclohexane carbonitrile, et il correspond à la formule:
EMI4.1
D'une manière analogue, la 2-méthyl-l-cyclopenténylméthyl cétone donne le 2-acétyl-1-méthylcyclopentane carbonitrile, la 2-méthyl-3 -butyicyclopent-2- ène-l-one donne le 3-oxo-2-méthyl-1-butylcyclopen- tane carbonitrile, et la 2-( 1 -cyclohexène- 1 -yle)cyclo- pentanone donne le 1 -(2-oxocyclopentyl)cyclohexane carbonitrile.
Exemple 3
On chauffe à 1800 un mélange de 2-isopropylidène-5-méthylcyclohexanone (pulégone) (76 parties), de l-méthyl-2-pyrrolidone (38 parties), et de cyanure de potassium (1,6 partie), et on ajoute peu à peu du HCN (14 parties), à une cadence telle que la température du réacteur ne tombe jamais au-dessous de 1700 C. On distille le mélange sous pression réduite, ce qui donne 81 parties de produit brut, bouillant entre 120 et 1450 C sous 1,4 mm de pression absolue. La redistillation sous pression réduite donne le produit liquide pur, bouillant entre 120 et 1250 C sous 1,4 mm de pression absolue, ayant un indice nDÏ = 1,4669 et une teneur en azote de 7,85 % (théorie = 7,83 % pour CllHl7ON).
D'une manière tout à fait semblable, on prépare le l-(l-pentyl-2-oxooctyl) cyclopentane carbonitrile à partir du 6-cyclopentylidène-7-oxotridécane, le 3-mé thyl-2-oxo- 1 -isopropylcyclohexane carbonitrile à partir de la 2-isopropylidène-6-méthylcyclohexanone, et le lauryl-2-méthyl-3-oxo-cyclohexane carbonitrile à partir de la 2-méthyl-3 4aurylcyclohex-2-ène- 1 -one.
Exemple 4
On chauffe à 1500 C un mélange de cyclohexylidène acétone (138 parties) et de cyanure de potas
sium (3,3 parties) et on ajoute goutte à goutte HCN
(30 parties), tout en maintenant la température entre
140 et 1500 C. Une fois cette addition terminée, on maintient le mélange entre 150 et 1600 C pendant 20 minutes, puis on le traite avec 4 parties d'acide phosphorique aqueux à 85 %, et enfin on le distille sous pression réduite. Le produit, le l-(2-oxopropyl) cyclohexane carbonitrile, est obtenu avec un rendement
de 75 %, et l'analyse élémentaire montre que sa formule est C3H14O. On peut modifier le procédé en
chargeant du 1-(2-oxopropyl)-cyclohexane carboni
trile (20 parties) et du cyanure de potassium (3,3
parties) dans le réacteur.
On chauffe ce mélange à
1500 C, et on ajoute lentement, tout en maintenant
la température entre 150 et 1600 C, un mélange de cyclohexylidène acétone (138 parties) et d'acide cyan
hydrique (30 parties). Dans cette variante, le rende
ment est de 70 % seulement. On peut, dans cette
variante, opérer à des températures atteignant 2000
C environ, avec un rendement satisfaisant.
De la mme manière, la (2,2-diméthylbicy
clo[2,2, l]-heptanylidène) acétone est transformée en
3,3 - diméthyl - 2-(2-oxopropyl)-bicyclo[2,2, 1]heptane-
2-carbonitrile, avec un rendement de 50 %. On ob
tient un rendement un peu meilleur si l'on utilise
comme solvant la l-méthyl-2-pyrrolidinone.
Exemple 5
A un mélange de l-acétyl-2-méthylcyclohexène
(150 parties), de diméthylformamide (50 parties) et
de cyanure de sodium (25 parties) chauffé au reflux,
on ajoute lentement HCN (30 parties) dissous dans
de la diméthylformamide (50 parties). On maintient
la température entre 145 et 1550 C, en réglant la
vitesse d'addition de la solution de HCN au mélange
réactionnel. On chauffe le mélange pendant une heure
une fois l'addition d'acide terminée, puis on ajoute
de l'acide phosphorique aqueux à 85 % (4 parties),
et on distille le mélange sous pression réduite. L'ana
lyse élémentaire montre que le produit est le 2-acé
tyl-l-méthylcyclohexane carbonitrile.
On obtient de mme le 2-benzoyl-l-méthylcyclo-
pentane carbonitrile à partir du l-benzoyl-2-méthyl
cyclopentène, et on obtient le 2-palmitoyl-1-méthyl
cyclohexane carbonitrile à partir du l-palmitoyl-2 méthylcyclohexène. On obtient un meilleur rendement en 2-palmitoyl-1-méthylcyolohexane carbonitrile quand on utilise comme solvant la l-méthyl-2-pyrrolidinone à la place de la 2-méthylformamide, et on obtient un rendement encore meilleur en élevant la température de réaction à 200/225e C.
Process for preparing carbocyclic cyano ketones
The present invention relates to a process for preparing compounds comprising at least one carbocyclic group represented by the formula:
EMI1.1
in which Rt, R2, R4, taken separately, are alkyl, aryl, arylalkyl groups, and R3 is a hydrogen atom or a methyl or ethyl group where RX, connected to R3, R1 to R3, R2 to R4, R3 to R4 represent respectively with the carbon atoms which separate them a carbocyclic ring with 5 or 6 carbon atoms. The total number of carbon atoms does not exceed twenty-four atoms, including the carbon atom of the cyano group.
The process according to the invention is characterized in that hydrocyanic acid is brought into contact with a ketone unsaturated with the acid formula
EMI1.2
or an unsaturated By ketone corresponding to a reaction temperature of between 125 and 2750 C in the presence of a strongly basic catalyst, the ionization constant of which is greater than 10-7, the hydrocyanic acid being added substantially as rapidly that he reacts.
It is known that α-unsaturated ketones and α-unsaturated ketones are in tautomeric equilibrium in the presence of basic catalysts.
The conditions of this invention are such that mixtures of these tautomers are formed which are in equilibrium, and can be used alternately.
Thus, a ketone unsaturated with beta-gamma, namely 2- (1-cyclohexenyl) cyclohexanone, gives satisfaction as well as the corresponding 2-cyclohexylidene cyclohexanone, and also:
EMI1.3
both give
EMI1.4
From Mrs:
EMI1.5
both give
EMI1.6
EMI2.1
both give
EMI2.2
both give
EMI2.3
both give
EMI2.4
As already stated, it is possible to use, besides the ketones unsaturated in α, the ketones unsaturated in (3, y. The latter can exist in admixture with the ketones unsaturated in this or can be formed under the reaction conditions.
As unsaturated carbocyclic ketones that may be used, mention may be made of: 2-methylcyclopentenyl methyl ketone, 2-ethylcyclohexenyl benzol ketone, 2-butylcyclohexenyl phenyl ketone, 2-propylcyolopentenyl octal ketone, 2-methyl-3- butylcyclopentenone, 2-ethyl3-oxtylcyclohexenone, 2-methyl-3-dodecylcyclohexenone, 3-hexylcyclopentenone, 3,5, 5-trimethylcyclohexenone, 2-isopropylidene-5-methylcyclohexanopylidene-5-methylcyclohexanopidene-methylcyclohexanopidene-6-methylcyclohexan-isopidone-6-methylcyclohexan-isopidone-6-methylcyclohexanopidone 4- (2-oxo-cyclohexylidene) - octane, 2-cyclohexylidene cyclohexanone, 1 -cyclo-hexylidene-2-octanone, 2-cyclopentylidene-3-hexanone, 6-cyclopentylidene-7-tridecanone, cyclohexylidene butanone, 2-cyclohexylidene cyclopentanone, 2-cyclopentylidene cyclohexanone,
and 2-hexylcyclopentenyl butyl ketone.
Cyanidation reactions have been performed by various researchers with many types of compounds, and with varying degrees of success. Attempts have been made to cyanidate the carbocyclic ketone compounds used in the process according to the invention. However, none of the reagents of this invention could be successfully cyanidated, and the carbocyclic cyanoketons of this invention have not heretofore been prepared either.
In the implementation of the process according to the invention, the reaction is carried out at a temperature of between 125 and 2750 C approximately, and preferably between 150 and 2250 C. The temperatures located outside the wider of the two ranges that l 'just defined give results that are either invaluable or undesirable.
Work is preferably carried out at atmospheric pressure. It is possible, if desired, to work at higher pressures, but this apparently does not present appreciable advantages. If it is envisaged to work at a pressure higher than atmospheric pressure, it can be allowed to settle by itself, or it can be obtained with the aid of nitrogen or another inert gas.
The present reaction is preferably carried out in separate batches, but it can, if desired, be carried out continuously.
A highly polar inert volatile organic solvent can be used, if desired. It is particularly desirable to use a solvent in the case of reactants consisting of high boiling ketones. It is often desirable to use as a solvent a portion of the particular disubstituted β-cyanoketone B-B constituting the product. Solvents which may be suitable include dimethylformamide, dimethylacetamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1, 5-dimethyl-2-pyrrolididone, 1, 3-dimethyl-2-imidazolididone, etc.
It is necessary to carry out the reaction in the presence of a salt of hydrocyanic acid, preferably in an amount representing from 0.1 to 20% by weight approximately of the total weight of the reactants. For this, one can naturally use either a small amount of base or a cyanide already formed. In fact, any base can be used as a catalyst, the ionization constant of which, determined in an aqueous medium, is greater than approximately 10-7.
By way of examples, mention may be made of: sodium methoxide, potassium butylate, lithium ethoxide, magnesium ethoxide, sodium oxide, caustic potash, calcium oxide, 'barium hydroxide, strontium hydroxide, sodium peroxide, magnesium peroxide, potassium cyanide, lithium cyanide, barium cyanide, magnesium cyanide, sodium carbonate, trimethylamine, triethylamine, triethanolamine, oxyldimethylamine, N-methylmorpholine, benzyl trimethylammonium hydrate, dibenzyldimethylammonium hydrate, dodenyltriethylammonium hydrate, etc. The alkali metal cyanides are particularly effective for the purpose of this invention. Uniformly yields of about 50 to 90% are obtained.
Under the conditions under which the reaction is carried out, hydrocyanic acid does not substantially polymerize and substantially no cyclization, condensation or decomposition product is formed.
This reaction can be carried out by introducing hydrocyanic acid into a mixture of catalyst and carbocyclic ketone, with or without a solvent condition. It is preferred that there is some excess of ketone so as to minimize or eliminate any tendency for hydrocyanic acid to polymerize. Any appreciable polymerization of hydrocyanic acid defeats the objects of this invention. It is particularly advantageous in the present case, whether one operates continuously or in separate batches, to initially load the catalyst and part of the ketone into the vessel in which the reaction is carried out. A mixture of the same ketone and hydrocyanic acid is then added to this mixture.
It is also possible to use as initial charge, with the catalyst, a part of the nitrile ketone obtained during a previous operation. A mixture of hydrocyanic acid and ketone is added to this mixture. By using as part of the initial charge the ketone as a reagent, or the resulting nitrile ketone as a product, the formation of unwanted condensation products is minimized or eliminated entirely.
Maximum yields are thus obtained, with minimum quantities of undesirable products, which minimizes or substantially eliminates the problems of separation or isolation of the product. Satisfactory results are also obtained in the present invention, whether the operation is carried out continuously or discontinuously, adding all of the catalyst at the start of the reaction, or else intermittently, at will. It is particularly noteworthy that the hydrocyanic acid is added substantially as rapidly as it reacts at such a rate that the reaction conditions remain constant. Otherwise, the presence of large amounts of hydrocyanic acid all at once tends to promote unwanted polymerizations.
As desired, the hydrocyanic acid can be introduced into the reaction medium either in gaseous form or in liquid form.
In some cases it may happen that the catalyst is not soluble, or at least not entirely soluble in the reaction medium, and it is therefore desirable to agitate, for example by stirring or rocking, or by any means. other similar means, so as to make the catalyst as active as possible. It is generally advantageous to stir the reaction medium.
Once the present reaction is complete, the catalyst is generally neutralized by adding an acid, preferably a mineral acid such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc. It is then possible, if desired, to filter the reaction medium and then to distill it, preferably under reduced pressure. These products are useful for repelling mosquitoes and rodents when applied in industrial quantities on an inert support.
They are also valuable as plasticizers for nitrocellulose.
In the following examples, the parts are expressed by weight.
Example 1
In a three-necked flask fitted with a stirrer, a thermometer, a condenser cooled with ice-water and a bromine funnel at equalized pressure, are added 293.7 parts of a mixture of 93 % cyclohexenyl cyclohexanone and 7% cyclohexylidene cyclohexanone, 293.7 parts di. methylformamide, and 5.4 parts of potassium cyanide. The mixture is heated to reflux (1600 ° C.), and a mixture of 46.8 parts of dimethylformamide and 46.8 parts of hydrocyanic acid is added dropwise over 45 minutes. During this addition the temperature drops to 1460 C. Stirring and heating is continued for one hour, and during this time the temperature rises to 1570 C. The reaction mixture is cooled to room temperature, and the mixture is heated. add 6.4 parts of 85% aqueous phosphoric acid.
The mixture is distilled under reduced pressure. The product is collected between 163 and 1740 C under 2.8 mm absolute pressure. It crystallizes on standing, and recrystallized from boiling iso-octane. The recrystallized product is a white solid, melting at 85/860 C and containing 6.80% nitrogen (theory 6.83%). The product is identified as 1 - (2-oxocyclohexyl) -cyclohexane-carbonitrile, and it corresponds to the following formula:
EMI3.1
Acetonylcyclohexane carbonitrile is prepared in an analogous manner using as the olefinic carbocyclic ketone an equilibrium mixture of cyclohexenylacetone and cyclohexylidene acetone.
Similarly, 1-cyclohexylidene-2-octanone gives l- (1-oxooctyl) -cyclohexane carbonitrile, and 2-cyclopentylidene-3-hexanone gives 1- (1-methyl-2-oxopentyl) cyclopentane carbonitrile .
Example 2
Isophorone (552 parts), dimethylacetamide (552 parts) and potassium carbonate (14 parts) are charged to a reactor and the mixture is heated to 1750 C. Add dropwise over three hours over three hours. liquid hydrocyanic acid (113 parts) at a rate such that at no time does the temperature in the reactor drop below 1600 C. Phosphoric acid (23 parts of 85% aqueous phosphoric acid) is added, and the mixture is distilled under reduced pressure. The product (465 parts) boils at 119 ° C under the absolute pressure of 1.7 mm, and crystallizes on cooling. The product is dissolved in hot isopropanol (1000 parts), and the mixture is cooled, first to 00 C, then to 250 C.
The precipitate formed is separated by filtration, washed with cold isopropanol, and dried in air at room temperature. The white crystalline product (432 parts) melts between 68 and 700 C, and its nitrogen content is 8.46% (theory 8.48%).
The product is identified as 5-oxo1,3,3-trimethylcyclohexane carbonitrile, and it corresponds to the formula:
EMI4.1
Similarly, 2-methyl-1-cyclopentenylmethyl ketone gives 2-acetyl-1-methylcyclopentane carbonitrile, 2-methyl-3 -butyicyclopent-2-en-1-one gives 3-oxo-2- methyl-1-butylcyclopentane carbonitrile, and 2- (1 -cyclohexene-1 -yl) cyclopentanone gives 1 - (2-oxocyclopentyl) cyclohexane carbonitrile.
Example 3
A mixture of 2-isopropylidene-5-methylcyclohexanone (pulegone) (76 parts), 1-methyl-2-pyrrolidone (38 parts), and potassium cyanide (1.6 parts) is heated to 1800, and added. little by little HCN (14 parts), at a rate such that the temperature of the reactor never falls below 1700 C. The mixture is distilled under reduced pressure, which gives 81 parts of crude product, boiling between 120 and 1450 C at 1.4 mm absolute pressure. Redistillation under reduced pressure gives the pure liquid product, boiling between 120 and 1250 C under 1.4 mm absolute pressure, having an index nDÏ = 1.4669 and a nitrogen content of 7.85% (theory = 7.83 % for CllHl7ON).
In a very similar manner, 1- (1-pentyl-2-oxooctyl) cyclopentane carbonitrile is prepared from 6-cyclopentylidene-7-oxotridecane, 3-methyl-2-oxo-1 -isopropylcyclohexane carbonitrile. from 2-isopropylidene-6-methylcyclohexanone, and lauryl-2-methyl-3-oxo-cyclohexane carbonitrile from 2-methyl-3 4aurylcyclohex-2-ene-1 -one.
Example 4
A mixture of cyclohexylidene acetone (138 parts) and potassium cyanide is heated to 1500 C
sium (3.3 parts) and HCN is added dropwise
(30 parts), while maintaining the temperature between
140 and 1500 C. Once this addition is complete, the mixture is maintained at 150 and 1600 C for 20 minutes, then it is treated with 4 parts of 85% aqueous phosphoric acid, and finally it is distilled under reduced pressure. The product, 1- (2-oxopropyl) cyclohexane carbonitrile, is obtained in a yield
of 75%, and elemental analysis shows that its formula is C3H14O. You can modify the process by
loading 1- (2-oxopropyl) -cyclohexane carboni
trile (20 parts) and potassium cyanide (3.3
parts) in the reactor.
This mixture is heated to
1500 C, and add slowly, while maintaining
temperature between 150 and 1600 C, a mixture of cyclohexylidene acetone (138 parts) and cyan acid
water (30 parts). In this variant, make it
ment is only 70%. We can, in this
variant, operate at temperatures up to 2000
C approximately, with a satisfactory yield.
Likewise, (2,2-dimethylbicy
clo [2,2, l] -heptanylidene) acetone is transformed into
3,3 - dimethyl - 2- (2-oxopropyl) -bicyclo [2,2, 1] heptane-
2-carbonitrile, with a yield of 50%. We ob
holds a slightly better performance if one uses
as solvent 1-methyl-2-pyrrolidinone.
Example 5
Has a mixture of 1-acetyl-2-methylcyclohexene
(150 parts), dimethylformamide (50 parts) and
sodium cyanide (25 parts) heated to reflux,
slowly add HCN (30 parts) dissolved in
dimethylformamide (50 parts). We maintain
temperature between 145 and 1550 C, by adjusting the
rate of addition of the HCN solution to the mixture
reaction. The mixture is heated for one hour
once the acid addition is complete, then we add
85% aqueous phosphoric acid (4 parts),
and the mixture is distilled under reduced pressure. The ana
elemental lysis shows that the product is 2-ace
tyl-1-methylcyclohexane carbonitrile.
In the same way, 2-benzoyl-1-methylcyclo-
pentane carbonitrile from 1-benzoyl-2-methyl
cyclopentene, and we obtain 2-palmitoyl-1-methyl
cyclohexane carbonitrile from 1-palmitoyl-2 methylcyclohexene. A better yield of 2-palmitoyl-1-methylcyolohexane carbonitrile is obtained when 1-methyl-2-pyrrolidinone is used as a solvent instead of 2-methylformamide, and an even better yield is obtained by raising the reaction temperature to 200/225 C.