CH619447A5

CH619447A5 -

Info

Publication number: CH619447A5
Application number: CH871376A
Authority: CH
Inventors: Pieter Adriaan Verbrugge; Elisabeth Wilhelmina Uurbanus; Petrus Anthonius Kramer; Willem Terlouw
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1980-09-30
Also published as: DD125678A5; JPS5933584B2; JPS5210234A; BR7604436A; FR2317281B1; NL187392C; IL49985A; NL187392B; AU1577676A; US4056509A; FR2317281A1; HU174381B; DE2630633A1; IT1062521B; AU500150B2; IL49985A0; DE2630633C2; NL7607483A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bestimmten substituierten Benzylnitrilderivaten und besonders zur Herstellung von 4-Chlor-a-isopropylbenzylnitril (2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril), das ein Zwischenprodukt ist zur Herstellung von insekticiden Mitteln.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines substituierten Benzylnitrilderivats der Formel in der Hai ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chloratom, und R1 und R2 jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methylgruppe, bedeuten, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass man a) ein Benzylhalogenidderivat der Formel

Hai in der X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, umsetzt mit einer im wesentlichen äquimolaren Menge eines Alkalicy-anids und einer quaternären Ammoniumverbindung, entweder ohne dass Wasser zugesetzt wird oder unter Anwendung eines Volumenverhältnisses Wasser zu der Verbindung der Formel II unter 0,1:1, und b) das entstandene Benzylnitrilderivat der Formel

Hai umsetzt mit einem molaren Überschuss eines sek.-Alkylchlo-rids der Formel in Gegenwart eines Alkalihydroxids.

Die quaternäre Ammoniumverbindung kann ein Hydroxid oder ein Salz, z. B. ein Halogenid, sein. Bevorzugte quaternäre Ammoniumverbindungen sind Tetraalkylammoniumhalogeni-de, bei denen jede Alkylgruppe vorzugsweise 1 bis 12 Kohlenstoffatome hat und das Halogenid vorzugsweise ein Chlorid ist. Beispiele für derartige Verbindungen sind Tetrabutylammo-niumchlorid und Methyl-tri-sec.-octyl-ammoniumchlorid. Es

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kann auch ein Benzyltrialkylammoniumhalogenid angewandt werden. Das Molverhältnis von quaternärer Ammoniumverbindung zu Verbindung der Formel 11 liegt vorzugsweise unter 0,2:1 und liegt z. B. im Bereich von 0,0001:1 bis 0,1:1.

Das Volumenverhältnis von Wasser zu der Verbindung der Formel II, das in Stufe a) angewandt werden kann, beträgt vorzugsweise 0,0001:1 bis 0,04:1, besonders 0,001:1 bis 0,02:1. Das in Stufe a) angewandte Alkalicyanid ist vorzugsweise Natriumcyanid.

Die Stufe a) wird günstigerweise bei 25 bis 100° C, vorzugsweise 70 bis 90° C, durchgeführt, wobei heftiges Rühren des Reaktionsgemisches günstig ist.

In Stufe b) beträgt das Molverhältnis von sekundärem Al-kylchlorid der Formel IV zu dem Benyzlcyanidderivat der Formel III vorzugsweise mindestens 3:1, z. B. 5:1 bis 20:1. Die Stufe b) wird vorzugsweise in Abwesenheit anderer organischer Verdünnungsmittel als einem Überschuss an sekundärem Alkylchlorid durchgeführt. Die Reaktion kann mit Hilfe einer wässrigen Alkalihydroxidlösung oder eines festen Alkalihydroxids durchgeführt werden.

Ein bevorzugtes wässriges Hydroxid ist wässriges Natriumhydroxid mit einer Konzentration von mindestens 40 Gew.%, z. B. 50 Gew.%. Vorzugsweise wird ein molarer Überschuss Hydroxid, bezogen auf das Benzylcyanidderivat der Formel III, angewandt, z. B. ein Molverhältnis von Hydroxid zu Verbindung der Formel III von mindestens 2:1. Wenn ein wässriges Hydroxid angewandt wird, ist vorzugsweise auch eine quaternäre Ammoniumverbindung, wie oben definiert, vorhanden. Es ist daher möglich, unter wässrigen Bedingungen die beiden Stufen a) und b) in einem einzigen Reaktionsgefäss durchzuführen, ohne dass die als Zwischenprodukt auftretende Verbindung der Formel III isoliert wird. In diesem Falle ist die quaternäre Ammoniumverbindung aus Stufe a) auch in Stufe b) vorhanden.

Das bevorzugte feste Alkalihydroxid ist Kaliumhydroxid, obwohl Gemische von Hydroxiden ebenfalls angewandt werden können, z. B. ein Gemisch von festem Kalium- und Natriumhydroxid. Auch hier wird vorzugsweise ein molarer Überschuss an festem Alkalihydroxid angewandt, z. B. ein Molverhältnis von Hydroxid zu Verbindung der Formel III von mindestens 2:1. Obwohl die Reaktion in Gegenwart einer quaternären Ammoniumverbindung durchgeführt werden kann wie bei der Verwendung von wässrigem Hydroxid, scheinen etwas höhere Ausbeuten erhalten zu werden, wenn keine solche Verbindung vorhanden ist.

Die Stufe b) wird vorzugsweise bei 25 bis 60° C durchgeführt, wobei ein heftiges Rühren des Reaktionsgemisches ebenfalls günstig ist.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens liegen darin, dass in Stufe a) kleinere Volumina angewandt werden können als bei ähnlichen Verfahren, bei denen höhere Volumenverhältnisse von Wasser angewandt werden (GB-PS 1 227 144), und in Stufe b) besteht die Möglichkeit, gute Ausbeuten zu erhalten, wenn die im allgemeinen weniger reaktionsfähigen sekundären Alkylchloride anstelle der teuereren Bromide und Jodide angewandt werden (Chem. Abstracts 64 [1966] 17 475-6).

Wie oben gesagt, ist das erfindungsgemässe Verfahren von besonderem Interesse zur Herstellung von 2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril. Diese Verbindung kann zu 2-(4-Chlor-phenyl)-3-methylbuttersäure hydrolysiert werden, von der einige Ester insekticide Eigenschaften besitzen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

(a) 4,36 ml (30 mMol) 4-Chlorbenzylchlorid, 30 mMol festes Natriumcyanid, 0,036 mMol Tetra-n-butylammonium-chlorid und 0,05 ml Wasser wurden drei Stunden bei 70° C und dann 0,5 Stunden bei 85° C zusammen gerührt. Am Ende dieser Zeitspanne zeigte das gaschromatographische Spektrum (GLC), dass das 4-Chlorbenzylchlorid vollständig mit einer Se-lektvität von 100% in 4-Chlorbenzylcyanid umgewandelt worden war.

(b) Das Gemisch von Stufe (a) wurde auf 40° C abgekühlt und 220 mMol Isopropylchlorid und 30 ml einer wässrigen Lösung, enthaltend 50 Gew.% Natriumhydroxid, zugegeben. Das Molverhältnis von Isopropylchlorid zu 4-Chlorbenzylcyanid betrug 7,3:1. Das Gemisch wurde eine Stunde bei 40° C gerührt. Nach dieser Zeit zeigte es sich, dass das 4-ChlorbenzyI-cyanid vollständig mit einer Selektivität von 100% umgewandelt worden war in 2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass in Stufe (a) kein Wasser zugesetzt wurde und das Gemisch 8 Stunden bei 60 bis 70° C gerührt wurde. Die Umwandlung des 4-Chlorbenzylchlorids betrug 90% und die Selektivität gegenüber 4-Chlorbenzylcyanid 100%.

Beispiel 3

(a) 4-Chlorbenzylcyanid wurde nach einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel l(a) angegeben hergestellt und gewonnen durch Abtrennen, Trocknen und Destillieren der organischen Phase.

(b) 45 ml einer wässrigen Lösung von 50 Gew. % Natriumhydroxid und 1,44 mMol Tetra-n-butylammoniumchlorid wurden zu einem Gemisch von 29,7 mMol 4-Chlorbenzylcyanid und 496 mMol Isopropylchlorid gegeben. Das Gemisch wurde drei Stunden bei 40° C gerührt und dann filtriert. Das Filtrat schied sich in eine wässrige Phase und eine organische Phase, die getrennt wurden. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, über MgS04 getrocknet, überschüssiges Isopropylchlorid unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand war 2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril (Ausbeute 89%).

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass 660 mMol Isopropylchlorid in Stufe (b) angewandt wurden. Die Ausbeute an 2-(4-Chlorphenyl)-3-me-thylbutannitril betrug 93 %.

Beispiel 5

62 mMol 4-Chlortoluol, 5 mMol Sulfurylchlorid und 0,04 mMol Benzoylperoxid wurden vermischt und 2 Stunden bei 85° C gerührt. Dann wurden 5,5 mMol = 0,1 ml Wasser zugegeben und anschliessend festes Natriumbicarbonat, bis der pH-Wert 7 erreichte. Dann wurden 60 mMol festes Natriumcyanid und 1,8 mMol Tetra-n-butylammoniumchlorid zugegeben, um das Gemisch zu neutralisieren, das dann drei Stunden bei 85° C gerührt wurde. Das Gemisch wurde auf 40° C abgekühlt und 660 mMol Isopropylchlorid zugegeben. Das Molverhältnis von Isopropylchlorid zu 4-Chlorbenzylcyanid betrug 11,8. Dann wurden 60 ml einer wässrigen Lösung, enthaltend 50 Gew.% Natriumhydroxid, zugetropft. Nach 3-stündigem Rühren war das 4-Chlorbenzylcyanid vollständig mit einer Selektivität von 100% umgewandelt in 2-(4-Chlorphenyl)-3-me-thylbutannitril.

Beispiel 6

6 mMol 4-Chlorbenzylcyanid (hergestellt wie in den vorherigen Beispielen), 35,6 mMol pulverförmiges Kaliumhydroxyd (Handelsprodukt, enthaltend ungefähr 15% Wasser) und 110 mMol Isopropylchlorid wurden bei 35 bis 40° C zusammen gerührt. Nach einer Stunde zeigte das Gaschromato-gramm, dass das Reaktionsgemisch 98 MoI% 2-(4-Chlorphe-nyl)-3-methylbutannitril enthielt.

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4

Beispiel 7

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde in Gegenwart von 0,04 g Tri-sec-octylmethylammoniumchlorid wiederholt. Nach zwei Stunden betrug die Ausbeute an dem gewünschten Nitrii 85%.

Beispiel 8

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde wiederholt, wobei ein Gemisch von 17,8 mMol pulverförmigem Kaliumhydroxid und

25,1 mMol pulverförmigem Natriumhydroxid verwendet wurde. Nach 6,5 Stunden betrug die Ausbeute an dem gewünschten Nitrii 85%.

Beispiel 9 bis 15 Diese Beispiele wurden in ähnlicher Weise wie Beispiel 6 durchgeführt. Die Reaktionsbedingungen und -ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle

Bei- CBC

Hydroxid

IPC

andere

Zeit

Tempe

Umwand

Selektivität

%

spiel mMol mMol mMol

Zusätze

(h)

ratur lung

CPIN

Dialkyl-

°C

Mol%

derivat

9 33

KOH 155

550

-

5,5

35

91,1

90,3

0,8

10 6,6

KOH

32,3

110

CaO 0,37 g

16,5

35

>99

99

1,0

11 33

KOH

33

350

1,5

35

30

—

+33

3,0

35

59,8

~

+33

4,5

35

85,8

85,4

0,4

+33

-

6,0

35

97,4

95,9

1,5

12 33

KOH 33

99

—

0,75

35

30,9

—*

+33

1,5

35

56,2

—

+33

2,25

35

81

80,6

0,4

+33

3,0

35

95,8

89,3

6,5

13 33

KOH 132

49,5

— ■■

0,083

50

82,1 -

82,1

—

0,5

50

85,3

—

+0,5

90

92,5

89

1,7

+2,5

90

>99

89,6

2,1

14 33

KOH

49,5

(C4H9)4

0,083

35

50,5

—

132

NC1

0,5

35

65,8

—

0,1g

2 21

35 35

76,1 77,6

75,7 75,0

0,4 0,8

15 6,6

CsOH

110

-

20

50

50,6

-

3,27

CBC = 4-Chlorbenzylcyanid

IPC = Isopropylchlorid

CPIN = 2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril

Beispiel 16

33 mMol 4-Chlorbenzylcyanid, 132 mMol pulverförmiges Kaliumhydroxid und 99 mMol Isopropylchlorid wurden 18 Stunden bei 35 bis 40° C gerührt. Das überschüssige Isopropylchlorid wurde dann unter vermindertem Druck entfernt. Das

Gemisch enthielt 2-(4-Chlorphenyl)-3-methylbutannitril in 97,3 %iger Ausbeute. Dieses Gemisch konnte direkt durch so Zugabe von Glykol und Wasser und Erhitzen auf 130 bis 170° C hydrolysiert werden. Die Ausbeute an 2-(4-Chlorphe-nyl)-3-methylbuttersäure betrug 95%.

s

Claims

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Stufe a) mit Hilfe von Natriumcyanid als Alkalicy-anid durchführt.

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung substituierter Benzylnitril-derivate der Formel

IH-CÏÏ

CH

in der Hai ein Halogenatom und R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man a) ein Benzylhalogenidderivat der Formel

Hai in der X ein Chlor- oder Bromatom bedeutet, mit einer im wesentlichen äquimolaren Menge eines Alkalimetallcyanids und einer quaternären Ammoniumverbindung umsetzt, entweder ohne Wasser zuzusetzen oder unter Anwendung eines Volumenverhältnisses von Wasser zu Verbindung der Formel I unterhalb von 0,1:1, und b) das Benzylnitrilderivat der Formel

Ha:

umsetzt mit einem molaren Überschuss eines sekundären AI-kylchlorids der Formel in Gegenwart eines Alkalihydroxids.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als quaternäre Ammoniumverbindung ein Tetraalkylammoniumhalogenid verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Volumenverhältnis von Wasser zu Verbindung der Formel II von 0,0001:1 bis 0,04:1 anwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stufe b) in Gegenwart von wässrigem Natriumhydroxid durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Stufe b) in Gegenwart von festem Kaliumhydroxid durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Molverhältnis von Alkylhalogenid der Formel IV zu Benzylcyanidderivat der Formel III von mindestens 3:1 anwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Molverhältnis von Hydroxid zu Benzylcyanidderivat der Formel III von mindestens 2:1 anwendet.