CH623306A5

CH623306A5 - Process for the preparation of pyrrole-2-acetonitriles

Info

Publication number: CH623306A5
Application number: CH668276A
Authority: CH
Inventors: James Tzu-Fen Kao
Original assignee: Ethyl Corp
Priority date: 1975-05-29
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1981-05-29
Also published as: GB1548278A; FR2312493A1; FR2312493B1; DE2623479C2; CA1066296A; DE2623479A1; JPS5331867B2; JPS5217464A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyrrol-2-acetonitrilen. Im besonderen betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren, bei dem man ein Dialkylsulfat mit einem Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin unter Bildung eines quaternären Salzzwischenprodukts und dieses seinerseits dann mit einer Alkalicyanidverbindung umsetzt, wodurch das Amin verdrängt und ein Pyrrol-2-acetonitril gebildet wird. This invention relates to a process for the preparation of pyrrole-2-acetonitriles. In particular, the invention relates to an improved process in which a dialkyl sulfate is reacted with a dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine to form a quaternary salt intermediate and this in turn is then reacted with an alkali metal cyanide compound, which displaces the amine and a pyrrole-2 -acetonitrile is formed.

Es ist bekannt, Pyrrol-2-acetonitrile, beispielsweise Pyr-rol-2-acetonitril und N-Methylpyrrol-2-acetonitril, dadurch herzustellen, dass man Trimethyl-(pyrrol-2-methyl)-ammo-nium-jodid bzw. Trimethyl-(N-methylpyrrol-2-methyl)-am-monium-jodid mit Natriumcyanid umsetzt. Trimethyl-(pyr-rol-2-methyl)-ammonium-jodid und Trimethyl-(N-methyl-pyr-rol-2-methyl)-ammonium-jodid werden in bekannter Weise dadurch hergestellt, dass man Methyl-jodid einer alkoholischen Lösung von Dimethyl-(pyrrol-2-methyl)-amin bzw. Di- It is known to prepare pyrrole-2-acetonitrile, for example pyrrole-2-acetonitrile and N-methylpyrrole-2-acetonitrile, by using trimethyl- (pyrrole-2-methyl) -ammonium iodide or trimethyl - (N-methylpyrrole-2-methyl) -ammonium iodide is reacted with sodium cyanide. Trimethyl- (pyr-rol-2-methyl) -ammonium-iodide and trimethyl- (N-methyl-pyr-rol-2-methyl) -ammonium-iodide are prepared in a known manner by adding methyl iodide to an alcoholic solution of dimethyl- (pyrrole-2-methyl) -amine or di-

55 | 55 |

R, R,

CH2-N CH2-N

\ \

R- R-

R R

1 1

worin Rj die oben angegebene Bedeutung hat. und die Reste 60 R2 und R3, unabhängig voneinander, gleiche oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, mit einem Dialkylsulfat unter Bildung des entsprechenden quar-ternären Salzes umsetzt und das Amin aus dem Salz mit wäss-rigem Alkalimetallcyanid in Gegenwart eines Wasser-nicht-65 mischbaren Lösungsmittels, in dem das Pyrrol-2-acetonitril löslich ist, verdrängt, ist dadurch gekennzeichnet, dass man in getrennten Stufen das quaternäre Salz in der wässrigen Phase bildet und dann zu einem wässrigen Alkalimetallcyanid zugibt. where Rj has the meaning given above. and the radicals 60 R2 and R3, independently of one another, are the same or different alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, are reacted with a dialkyl sulfate to form the corresponding quaternary salt and the amine is removed from the salt with aqueous alkali metal cyanide in the presence of a water displaced immiscible solvent in which the pyrrole-2-acetonitrile is soluble, is characterized in that the quaternary salt is formed in separate stages in the aqueous phase and then added to an aqueous alkali metal cyanide.

3 3rd

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das im Überschuss von 110 bis 180% der stöchiometrisch erforderlichen Menge und in Gegenwart von 1,5 bis 10 Gewichtsteilen nicht mischbarem Lösungsmittel, bezogen auf das Aus-gangs-Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin, verwendet wird, und dass man die Reaktionstemperatur bei 75 bis 100° C hält. which is used in excess of 110 to 180% of the stoichiometrically required amount and in the presence of 1.5 to 10 parts by weight of immiscible solvent, based on the starting dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine, and that keeping the reaction temperature at 75 to 100 ° C.

In ähnlicher Weise wie in der US-Patentschrift 3 523 952 beschrieben, besteht das Verfahren darin, dass man eine Man-nich-Base, wie ein Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin, mit einem Alkylierungsmittel unter Bedingungen, die die Quarternisie-rungsreaktion vorzugsweise erleichtern, behandelt, dass man im wesentlichen quantitative Ausbeuten des entsprechenden quaternären Salzes erhält. In der Verdrängungsstufe behandelt man dann das gebildete quaternäre Salz vorzugsweise mit einem Alkalicyanid, wodurch das Amin durch das Nitrii unter Bildung des gewünschten Pyrrol-2-acetonitrils verdrängt wird. Nach der vorliegenden Erfindung führt man die Verdrängungsreaktion in der Weise aus, dass man die Beschickungsgeschwindigkeit des quaternären Salzes zu dem heissen wässrigen Alkalicyanid in Gegenwart des wasser-nicht-mischbaren Lösungsmittels üblicherweise so steuert, dass die Gasbildung während der Verdrängung gesteuert und graduell und ohne übermässige Schaumbildung schnelle Erhöhung des Drucks oder der Temperatur der Reaktion, die ihrer Natur nach exotherm ist, durchführt. Weiterhin ermöglicht die gesteuerte Beschickung in der Verdrängungsreaktion in der Regel eine wesentliche Senkung der verwendeten Alkalicyanidmenge, ohne dass dadurch die Ausbeute an gewünschtem Pyrrol-2-acetonitril gesenkt wird. Diese Vorteile können in dem er-findungsgemässen Verfahren unter Verwendung der bisher verwendeten Alkylierungsmittel, wie Dimethylsulfat, erzielt werden. Ein weiterer Vorteil nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann dadurch erzielt werden, dass man andere Dialkylsulfatalkylierungsmittel, wie die Alkylsulfate mit höherem Molekulargewicht, verwendet. Typischerweise sind die Dialkylsulfate mit Alkylgruppen, die 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatome enthalten, z. B. Dipropylsulfat, Dibutylsulfat und vorzugsweise Diäthylsulfat, die für diese Fälle geeigneten Alkylierungsmittel. Es wird beispielsweise die Verwendung von Diäthylsulfat bevorzugt, weil es weniger gefährlich ist, da es im wesentlichen nicht toxisch ist und bei Verdrängung ein weniger flüchtiges Dimethyläthylamin bildet und damit die Neigung zur Schaumbildung während der Verdrängungsreaktion verringert wird. Derartige Erwägungen ermöglichen im allgemeinen die Verdrängungsreaktion entweder durch Zuführung des quaternären Salzes zu dem wässrigen Alkalicyanid oder umgekehrt durchzuführen. Durch das oben ausgeführte Verfahren ist es in der Regel möglich, Pyrrol-2-acetonitrile mit einem hohen Verhältnis an gewünschtem Material im Vergleich zu anderen Isomeren, wie kernsubstituierten Cyaniden, z.B. 1,2-Dime-thyl-5-cyanopyrrol, herzustellen. In a manner similar to that described in U.S. Patent 3,523,952, the process is to prepare a man-nich base, such as a dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine, with an alkylating agent under conditions that allow Preferably, quaternization reaction facilitated, treated that essentially quantitative yields of the corresponding quaternary salt are obtained. In the displacement stage, the quaternary salt formed is then preferably treated with an alkali metal cyanide, as a result of which the amine is displaced by the nitrite to form the desired pyrrole-2-acetonitrile. According to the present invention, the displacement reaction is carried out by controlling the rate of loading of the quaternary salt to the hot aqueous alkali metal cyanide in the presence of the water-immiscible solvent so that the gas formation during the displacement is controlled and gradual and without undue Foaming rapidly increases the pressure or temperature of the reaction, which is inherently exothermic. Furthermore, the controlled feed in the displacement reaction generally enables the amount of alkali metal cyanide used to be substantially reduced without thereby reducing the yield of the desired pyrrole-2-acetonitrile. These advantages can be achieved in the process according to the invention using the alkylating agents used to date, such as dimethyl sulfate. Another advantage of the process of the present invention can be achieved by using other dialkyl sulfate alkylating agents, such as the higher molecular weight alkyl sulfates. Typically, the dialkyl sulfates with alkyl groups containing 2 to about 4 carbon atoms, e.g. As dipropyl sulfate, dibutyl sulfate and preferably diethyl sulfate, the alkylating agent suitable for these cases. For example, the use of diethyl sulfate is preferred because it is less dangerous because it is essentially non-toxic and forms a less volatile dimethylethylamine when displaced, thereby reducing the tendency to foam during the displacement reaction. Such considerations generally allow the displacement reaction to be carried out either by adding the quaternary salt to the aqueous alkali metal cyanide or vice versa. By the process outlined above, it is usually possible to use pyrrole-2-acetonitrile with a high ratio of the desired material compared to other isomers such as nucleus-substituted cyanides e.g. 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole.

Weil die Quaternisierungsstufe im wesentlichen quantitativ abläuft, sind normalerweise nur äquivalente oder stöchiometri-sche Mengen an Mannich-Base, z. B. Dialkyl-(pyrrol-2-me-thyl)-amin und Alkylierungsmittel erforderlich. Die Dialkyl-gruppen an dem Aminorest können Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butyl-gruppen oder ihre Isomeren sein, wie oben für die Reste R2 und R3 definiert. Because the quaternization step is essentially quantitative, normally only equivalent or stoichiometric amounts of Mannich base, e.g. B. dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine and alkylating agent required. The dialkyl groups on the amino radical can be alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl or butyl groups, or their isomers, as defined above for the radicals R2 and R3.

Die Alkylierungsmittel sollten im allgemeinen zur Bildung von quaternären Salzen mit dem Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin geeignet sein. Zu geeigneten Alkylierungsmitteln gehören z. B. Alkylsulfate, wie Dimethylsulfat, Diäthylsulfat und dergleichen. Einige der vorausbezeichneten Alkylierungsmittel sind üblicherweise extrem toxisch, wie beispielsweise Dimethylsulfat. Es werden demgemäss Alkylsulfate mit höherem Molekulargewicht, wie Diäthylsulfat, in der Regel bevorzugt. The alkylating agents should generally be suitable for the formation of quaternary salts with the dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine. Suitable alkylating agents include e.g. B. alkyl sulfates such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate and the like. Some of the aforementioned alkylating agents are typically extremely toxic, such as dimethyl sulfate. Accordingly, alkyl sulfates with a higher molecular weight, such as diethyl sulfate, are generally preferred.

Wegen der exothermen Natur der Alkylierungsreaktion wird das Reaktionsgemisch während der Quaternisierungsstufe vorzugsweise gekühlt. Es kann jedes geeignete herkömmliche Mittel hierzu verwendet werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise stellt man das Reaktionsgemisch etwa bei Raumbedingungen, etwa 25 ° C, wie dies herkömmlicherweise beschrieben ist, her. Because of the exothermic nature of the alkylation reaction, the reaction mixture is preferably cooled during the quaternization step. Any suitable conventional means can be used for this, as is known to those skilled in the art. The reaction mixture is preferably prepared at about room conditions, about 25 ° C., as is conventionally described.

Vorzugsweise führt man die Reaktion in wässriger Suspension unter Rühren durch, um einen innigen Kontakt der Reaktionspartner sicherzustellen. Die Reaktion sollte normalerweise ausreichend lange ablaufen, um den Reaktionspartnern zu ermöglichen, die Reaktion im wesentlichen zu beenden. Nach der Zugabe des Alkylierungsmittels kann das Reaktionsgemisch unter Rühren gehalten werden, um die Beendigung der Reaktion sicherzustellen. Die Beendigung der Reaktion kann durch Analyse des Reaktionsgemischs auf nicht umgesetzte Mannich-Base, z. B. Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin, geprüft werden. Aus Zweckmässigkeitsgründen kann angenommen werden, dass die Reaktion beendet ist, wenn sie eine Phase enthält. The reaction is preferably carried out in aqueous suspension with stirring in order to ensure intimate contact of the reactants. The reaction should normally be long enough to allow the reactants to substantially terminate the reaction. After the addition of the alkylating agent, the reaction mixture can be kept under stirring to ensure completion of the reaction. The completion of the reaction can be determined by analyzing the reaction mixture for unreacted Mannich base, e.g. B. dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine to be checked. For convenience, it can be assumed that the reaction is complete when it contains a phase.

Die Verdrängungsstufe führt man im allgemeinen unter gesteuerter Reaktion des quaternären Salzes mit wässriger Alka-licyanidlösung mit einem wasser-nicht-mischbaren Lösungsmittel durch. Es kann irgendein geeignetes Alkalicyanid verwendet werden, wie Natrium- oder Kaliumcyanid, vorzugsweise Natriumcyanid. Die Menge des Alkalicyanids sollte üblicherweise ausreichend sein, um mit dem gebildeten quaternären Salz zu reagieren. Es wurde festgestellt, dass Alkalicyanid im allgemeinen im Überschuss vorhanden sein muss, um ausreichende Ausbeuten zu erzielen. Vorzugsweise wird ein über 100%iger Überschuss verwendet, es wurde jedoch festgestellt, dass auch ein etwa 10 bis etwa 80%iger Überschuss ausreichend ist, um gute Ausbeuten nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu erzielen. The displacement step is generally carried out under controlled reaction of the quaternary salt with aqueous alkali metal cyanide solution with a water-immiscible solvent. Any suitable alkali cyanide can be used, such as sodium or potassium cyanide, preferably sodium cyanide. The amount of the alkali metal cyanide should usually be sufficient to react with the quaternary salt formed. It has been found that alkali cyanide must generally be present in excess in order to achieve sufficient yields. An excess of 100% is preferably used, but it has been found that an approximately 10 to approximately 80% excess is sufficient to achieve good yields by the process according to the invention.

Insbesondere kann ein 25- bis 40%iger Überschuss an Alkalicyanid verwendet werden. Mit anderen Worten, wird das Alkalicyanid in einer Menge im Bereich von 110 bis etwa 180 Gew.% der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Mannich-Base, d.h. dem Dialkyl-(pyrrol-2-methyl)-amin, verwendet. Vorzugsweise kann eine Menge Alkalimetallcyanid von etwa 125 bis etwa 140 Gew.% der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Mannich-Base, d.h. Dialkyl-(pyrrol-2-me-thyl)-amin, verwendet werden. Wie oben angegeben, wird es im allgemeinen bevorzugt, wenn Dimethylsulfat als Alkylierungsmittel verwendet wird, das quaternäre Salz zu dem Alkalimetallcyanid aus den angegebenen Gründen zuzuführen. Anderseits ermöglicht die Verwendung von Diäthylsulfat als Alkylierungsmittel in der Regel jede andere Zuführungsart zu verwenden, z. B. entweder das quaternäre Salz zu dem Alkalimetallcyanid oder das Alkalimetallcyanid zu dem quaternären Salz zuzugeben. Welche Zuführungsart man auch auswählt, so wird die Beschickungsgeschwindigkeit z. B. so gesteuert, dass vermieden wird, dass die exotherme Reaktion unkontrollierbar wird. Die Beschickungsgeschwindigkeit sollte üblicherweise ausreichend sein, um eine ausreichende Ausbeute der gewünschten Pyrrol-2-acetonitrile zu erzielen, aber sie sollte so nieder sein, dass unvernünftig lange Reaktionszeiten erforderlich werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei Reaktionsge-fässen unterschiedlicher Grösse mit wechselnden Wärmeüber-tragungs- zu Volumenverhältnissen die Beschickungsgeschwindigkeit sich ändern kann. Es kann bei verschiedenen Oberflächen- zu Volumenverhältnissen eine höhere oder geringere Beschickungsgeschwindigkeit oder ein von aussen wirkender Wärmeaustauscher verwendet werden. Es sollte daher, je nach der Grösse des Reaktionsgefässe, im allgemeinen die Beschickungsgeschwindigkeit vorzugsweise ausreichend sein, gute Reaktionsverhältnisse sicherzustellen, aber es sollte nicht Schaumbildung oder technisch undurchführbare Zykluszeiten verursachen. In particular, a 25 to 40% excess of alkali metal cyanide can be used. In other words, the alkali metal cyanide is used in an amount ranging from 110 to about 180% by weight of the stoichiometric amount based on the Mannich base, i.e. the dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine used. Preferably, an amount of alkali metal cyanide can be from about 125 to about 140% by weight of the stoichiometric amount based on the Mannich base, i.e. Dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine can be used. As indicated above, when dimethyl sulfate is used as the alkylating agent, it is generally preferred to add the quaternary salt to the alkali metal cyanide for the reasons given. On the other hand, the use of diethyl sulfate as the alkylating agent usually allows any other type of feed to be used, e.g. B. either add the quaternary salt to the alkali metal cyanide or the alkali metal cyanide to the quaternary salt. Whichever type of feed is selected, the loading speed is z. B. controlled so that it is avoided that the exothermic reaction becomes uncontrollable. The feed rate should usually be sufficient to achieve a sufficient yield of the desired pyrrole-2-acetonitrile, but it should be so low that unreasonably long reaction times are required. It should be pointed out that in reaction vessels of different sizes with changing heat transfer to volume ratios, the loading speed can change. With different surface to volume ratios, a higher or lower loading speed or an external heat exchanger can be used. Therefore, depending on the size of the reaction vessel, the feed rate should generally be sufficient to ensure good reaction conditions, but it should not cause foaming or technically impractical cycle times.

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10 10th

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20 20th

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40 40

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Das wasser-nicht-mischbare Lösungsmittel kann irgendeine Flüssigkeit sein, die im wesentlichen gegenüber den Reaktionspartnern inert ist und ausreichend Lösungskraft hat, um die Pyrrol-2-acetonitrile zu lösen. Zu Beispielen solcher Lösungsmittel gehören Benzol und seine Homologen und haloge-nierte Alkane, wie beispielsweise Benzol, Toluol, Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt über der Reaktionstemperatur, z. B. Äthylenchlorid, Trichloräthylen, Perchloräthylen, Methylchloroform und dergleichen. Solche Lösungsmittel sind üblich und z. B. in der US-Patentschrift 2 523 952 beschrieben. Das Lösungsmittel sollte nur in einer solchen Menge verwendet werden, die ausreichend ist, in der Regel ein leicht zu rührendes Reaktionsgemisch beizubehalten. Aus Zweckmässigkeitsgründen wird normalerweise die Menge Lösungsmittel in bezug auf die Menge verwendetes Mannich-Base-Ausgangsmaterial angegeben. Die Wirkung einer zu geringen Menge Lösungsmittel besteht üblicherweise darin, die Ausbeute an gebildeten Pyrrol-2-acetonitrilen zu senken. Es wird daher bevorzugt, wenigstens etwa 1,5 Teile Lösungsmittel pro Teil Mannich-Base, d.h. pro Teil Dialkyl-(pyrrol-2-me-thyl)-amin, zu verwenden. Vorzugsweise können etwa 1,5 bis etwa 10 Teile Lösungsmittel pro Teil Mannich-Base verwendet werden. Um jedoch die Grösse der Reaktionsvorrichtung zu verringern und die Produktivität des Reaktors zu erhöhen, The water-immiscible solvent can be any liquid that is essentially inert to the reactants and has sufficient solvency to dissolve the pyrrole-2-acetonitriles. Examples of such solvents include benzene and its homologues and halogenated alkanes such as benzene, toluene, xylene, chlorinated hydrocarbons with a boiling point above the reaction temperature, e.g. B. ethylene chloride, trichlorethylene, perchlorethylene, methyl chloroform and the like. Such solvents are common and e.g. Described, for example, in U.S. Patent No. 2,523,952. The solvent should only be used in an amount sufficient to generally maintain an easily stirred reaction mixture. For convenience, the amount of solvent is usually given in relation to the amount of Mannich base starting material used. The effect of an insufficient amount of solvent usually consists in reducing the yield of pyrrole-2-acetonitriles formed. It is therefore preferred to use at least about 1.5 parts solvent per part Mannich base, i.e. per part of dialkyl (pyrrole-2-methyl) amine to use. Preferably, about 1.5 to about 10 parts of solvent can be used per part of Mannich base. However, in order to reduce the size of the reaction device and increase the productivity of the reactor,

wird üblicherweise ein Zwischenbereich bevorzugt. Es wurde festgestellt, dass beispielsweise etwa 3 bis etwa 5 Teile Lösungsmittel pro Teil Mannich-Base annehmbare Ausbeuten liefern, ohne dass unnötig erhöhte Kapitalinvestierungen oder gesenkte Produktivität bei einem gegebenen Reaktionsgefäss eintritt. an intermediate area is usually preferred. For example, about 3 to about 5 parts of solvent per part of Mannich base has been found to provide acceptable yields without unnecessarily increasing capital investment or productivity in a given reaction vessel.

Die Reaktionstemperatur der Verdrängungsreaktion hängt in der Regel etwas von dem ausgewählten Lösungsmittel und der Reaktionsstufe ab. Die Reaktion beginnt bei 80° C und man steuert üblicherweise die Temperatur vorzugsweise zwischen etwa 76 und etwa 95° C unter Rückflussbedingungen. Dabei bewegt sich die Temperatur anfangs normalerweise in dem oberen Teil und wird allmählich leicht in dem Masse gesenkt, wie sich das niedersiedende Aminnebenprodukt bildet. Es wird weiterhin bevorzugt, dass die gesteuerte Zugabe des quaternären Salzes oder des wässrigen Alkalicyanids, abhängig von den ausgewählten Reaktionspartnern, üblicherweise ausreichend lange stattfindet, um ausreichendes Ablassen, Wärmeübertragung und Ausbeute zu ermöglichen. Im allgemeinen können Zykluszeiten von etwa 2 bis etwa 8 Stunden oder mehr, je nach dem Umfang des Verfahrens und den verwendeten Temperaturen, verwendet werden. The reaction temperature of the displacement reaction usually depends somewhat on the solvent selected and the reaction stage. The reaction begins at 80 ° C and the temperature is usually controlled preferably between about 76 and about 95 ° C under reflux conditions. The temperature normally initially moves in the upper part and is gradually reduced slightly as the low-boiling amine by-product forms. It is furthermore preferred that the controlled addition of the quaternary salt or the aqueous alkali metal cyanide, depending on the selected reactants, usually takes place sufficiently long to allow for sufficient draining, heat transfer and yield. In general, cycle times from about 2 to about 8 hours or more can be used, depending on the scope of the process and the temperatures used.

Im allgemeinen kann das Gesamtverfahren zur Herstellung der Pyrrol-2-acetonitrilverbindungen dieser Erfindung wie folgt beschrieben werden: Einem geeigneten Reaktionsgefäss führt man Mannich-Base und Wasser zu. Rührwerk und Kühlmedium am Reaktor werden angestellt. Dann wird das Alkylierungsmittel ausreichend lange beigegeben, dass die Reaktionstemperatur bei etwa 25° C unter Kühlen z. B. etwa 30 bis etwa 60 Minuten beibehalten wird. Die Reaktionsbedingungen werden ausreichend lange so gehalten, dass die Beendigung der Reaktion ermöglicht wird, beispielsweise etwa 90 bis etwa 120 Minuten, wonach das Reaktionsgemisch untersucht wird, um festzustellen, ob man eine klare, wasserlösliche, einphasige Lösung erhalten hat. Ist dies der Fall, wird das Verfahren fortgesetzt. Wenn nicht, wird das Rühren fortgesetzt, bis eine klare, wasserlösliche, einphasige Lösung erhalten wird. In einem getrennten Reaktor gibt man Toluol und Wasser zu. Das Rührwerk wird betätigt und festes Natriumcyanid dem Reaktor zugegeben. Die Zugabe sollte vorsichtig wegen der Toxizität des Natriumcyanids vorgenommen werden. Den Reaktor erhitzt man am Rückfluss bei etwa 90° C. Das Reaktionsgemisch aus dem ersten Reaktor gibt man dann zu dem zweiten Reaktor in einer ausreichenden Geschwindigkeit, um eine gute Reaktion zu erzielen, jedoch ohne Schaumbildung und Druckaufbau wegen der Verdrängung des Alkylamins, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 4 1/Min., wobei man den Rückfluss etwa 30 Minuten beibehält. Es kann aber 5 auch das Toluol dem ersten Reaktor zugegeben werden und das Alkalimetallcyanid und die Wasserlösung dann zu dem Reaktionsgemisch in dem ersten Reaktor zugegeben werden. Den Inhalt erhitzt man dann auf Reaktionstemperatur. Dieses andere Zugabeverfahren wird vorzugsweise dann verwendet, io wenn das Alkylierungsmittel ein Dialkylsulfat mit höherem Molekulargewicht, beispielsweise Diäthylsulfat, ist, das ein qua-ternäres Salz bildet, durch das Dimethyläthylamin verdrängt wird und das weniger flüchtig ist. Danach lässt man die Phasen sich abtrennen und entfernt die wässrige Bodenphase. Die or-15 ganische Phase wird zur Gewinnung des Produkts überführt. In general, the overall process for the preparation of the pyrrole-2-acetonitrile compounds of this invention can be described as follows: Mannich base and water are added to a suitable reaction vessel. Agitator and cooling medium at the reactor are turned on. Then the alkylating agent is added long enough that the reaction temperature at about 25 ° C with cooling z. B. is maintained for about 30 to about 60 minutes. The reaction conditions are held long enough to allow the reaction to terminate, for example about 90 to about 120 minutes, after which the reaction mixture is examined to determine whether a clear, water-soluble, single-phase solution has been obtained. If so, the process continues. If not, stirring is continued until a clear, water soluble, single phase solution is obtained. Toluene and water are added in a separate reactor. The stirrer is actuated and solid sodium cyanide is added to the reactor. The addition should be made carefully because of the toxicity of the sodium cyanide. The reactor is heated at reflux at about 90 ° C. The reaction mixture from the first reactor is then added to the second reactor at a rate sufficient to achieve a good reaction, but without foam formation and pressure build-up due to the displacement of the alkylamine, for example with at a rate of 4 l / min, maintaining the reflux for about 30 minutes. However, the toluene can also be added to the first reactor and the alkali metal cyanide and the water solution can then be added to the reaction mixture in the first reactor. The contents are then heated to the reaction temperature. This other addition method is preferably used when the alkylating agent is a higher molecular weight dialkyl sulfate, for example diethyl sulfate, which forms a quaternary salt which displaces dimethylethylamine and which is less volatile. The phases are then separated and the aqueous soil phase is removed. The organic phase is transferred to obtain the product.

Um die Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik zu erläutern, wurde Beispiel 1 der US-Patentschrift 3 523 952 im Halbmolumfang wiederholt: In einen 2-Liter-3-Halskolben mit Rückflusskühler, Thermome-20 ter, Rührwerk und Tropftrichter gibt man 69 g (0,5 Mol) Di-methyl-(N-methylpyrrol-2-methyl)-amin und 75 ml Wasser. Den Kolben kühlt man in einem Eisbad, um die Temperatur zwischen 15 und 30° C zu halten. Zu dem Kolben gibt man 47,5 ml (0,51 Mol) Dimethylsulfat. Die Zugabe dauert 30 Mi-25 nuten, wobei man das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur etwa 1V2 Stunden rührt. Dann gibt man 250 ml Toluol zu und rührt das Gemisch. Man entnimmt eine Probe und analysiert sie, wozu man sie der Gaschromatographie unterwirft und prüft, ob keine Mannich-Base oder Dimethylsulfat vorliegen. 30 Danach gibt man eine Lösung von 55 g (1,12 Mol) Natriumcyanid in 100 ml Wasser dem Reaktionsgefäss zu. Der herabgesetzte Massstab von Beispiel 1 der US-Patentschrift 3 523 952 verlangt nur die Zugabe von 25 ml Wasser, wobei aber das Cyanid in dieser Menge nicht löslich ist. Dieses Gemisch er-35 hitzt man und lässt die Reaktion anlaufen, wobei man sie bei 85° C ohne Zuführung äusserer Wärme hält. Es tritt nach 20 Minuten ein allgemeiner Rückfluss unter langsamer Gasbildung ein, wobei die Temperatur auf 80° C abfällt und Wärme zugeführt wird. Nach 1V2 Stunden hört die Gasbildung auf. 40 Nachdem man 2 Stunden bei 80-85° C erhitzt hat, kühlt man das Reaktionsgemisch und trennt die Toluolschicht ab. Die wässrige Schicht extrahiert man mit 250 ml Toluol. Während jeder Trennstufe ist Filtrieren wegen der zerrissenen Schicht erforderlich. Diese Schicht wurde ebenso nach dem zweiten 45 Mal abgetrennt und die Toluollösungen für getrennte Analysen gelagert. Die Toluolschicht trocknet man über Magnesiumsulfat, filtriert und strippt das Toluol auf dem Drehverdampfer ab. Die gaschromatographische Analyse des abgestreiften To-luols zeigt, dass es produktfrei ist. Der flüssige Rückstand so wiegt 57 g. Die Flüssigkeit wurde durch eine Vigreux-Kolonne abgetrieben unter spurenweisem Kochen bei 57° C. Die Hauptfraktion hat einen Siedepunkt von 67-74° C und wiegt 47 g. Man erhält eine rohe Ausbeute von 78%. Es enthält jedoch das Produkt zwei Isomere, nämlich N-Methylpyrrol-55 2-acetonitril und l,2-Dimethyl-5-cyanopyrrol in einem Molarverhältnis von 88:12. In order to explain the improvement of the present invention compared to the prior art, Example 1 of US Pat. No. 3,523,952 was repeated in the half-molar range: In a 2 liter 3-neck flask with a reflux condenser, thermometer, agitator and dropping funnel 69 g (0.5 mol) of di-methyl- (N-methylpyrrole-2-methyl) -amine and 75 ml of water. The flask is cooled in an ice bath to keep the temperature between 15 and 30 ° C. 47.5 ml (0.51 mol) of dimethyl sulfate are added to the flask. The addition takes 30 minutes-25 minutes, the reaction mixture being stirred at room temperature for about 1½ hours. Then 250 ml of toluene are added and the mixture is stirred. A sample is taken and analyzed, for which purpose it is subjected to gas chromatography and it is checked whether there is no Mannich base or dimethyl sulfate. 30 Then a solution of 55 g (1.12 mol) of sodium cyanide in 100 ml of water is added to the reaction vessel. The reduced scale of Example 1 of US Pat. No. 3,523,952 only requires the addition of 25 ml of water, but the cyanide is not soluble in this amount. This mixture is heated to 35 and the reaction is started, keeping it at 85 ° C. without the application of external heat. After 20 minutes there is a general reflux with slow gas formation, the temperature falling to 80 ° C and heat being added. The gas formation stops after 1V2 hours. 40 After heating at 80-85 ° C. for 2 hours, the reaction mixture is cooled and the toluene layer is separated off. The aqueous layer is extracted with 250 ml of toluene. Filtering is required during each separation step due to the torn layer. This layer was also separated 45 times after the second and the toluene solutions stored for separate analyzes. The toluene layer is dried over magnesium sulfate, filtered and the toluene is stripped off on a rotary evaporator. The gas chromatographic analysis of the stripped tool shows that it is product-free. The liquid residue weighs 57 g. The liquid was driven off through a Vigreux column with trace boiling at 57 ° C. The main fraction has a boiling point of 67-74 ° C. and weighs 47 g. A crude yield of 78% is obtained. However, the product contains two isomers, namely N-methylpyrrole-55 2-acetonitrile and 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole in a molar ratio of 88:12.

Es ist darauf hinzuweisen, dass in dem Beispiel 1 der US-Patentschrift 3 523 952 nicht angegeben ist, dass Nebenprodukte der Reaktion auftreten oder aber dass das Reaktions-60 produkt mit einem Siedepunkt von 72-76° C N-Methyl-pyr-rol-2-acetonitril war und einer Ausbeute von 83 % entspricht. Derartig reine Ausbeuten konnten nicht erzielt werden. It should be noted that Example 1 of US Pat. No. 3,523,952 does not indicate that by-products of the reaction occur or that the reaction product has a boiling point of 72-76 ° C. N-methyl-pyr-rol Was -2-acetonitrile and corresponds to a yield of 83%. Such pure yields could not be achieved.

Bei einem Versuch zur Verbesserung der Ausbeute gegenüber dem ersten Versuch wurde ein ähnliches Verfahren im 65 Umfang von 0,323 Mol unter Verwendung der gleichen Reaktionspartner durchgeführt. Der Hauptunterschied bestand darin, dass das quaternäre Salz am Rückfluss erhitzt wurde und dann das wässrige Natriumcyanid zu dem Reaktionsgemisch In an attempt to improve the yield over the first attempt, a similar procedure was carried out on the scale of 0.323 mol using the same reactants. The main difference was that the quaternary salt was heated to reflux and then the aqueous sodium cyanide to the reaction mixture

5 5

623 306 623 306

zugegeben wurde. Nach dem Aufarbeiten, wie oben angegeben, senkte sich die Ausbeute an Produkt auf 62 %, wobei das Molarverhältnis Pyrrol-2-acetonitril zu kernsubstituiertem Nitrii wiederum 81:19 war. was added. After working up as indicated above, the yield of the product decreased to 62%, the molar ratio of pyrrole-2-acetonitrile to nucleus-substituted nitrii again being 81:19.

Die Reaktion wurde dann im Umfang von 4 Molar und nach dem Verfahren des ersten Versuchs durchgeführt. In einen 5-Liter-Kolben gibt man 552 g (4 Mol) Dimethyl-N-me-thyl-pyrrol-2-methylamin und 550 ml Wasser. Dieses Gemisch kühlt man in einem Eiswasserbad unter Rühren, während man 504 g (4 Mol) Dimethylsulfat zugibt. Man hält die Temperatur zwischen 15 und 20° C. Die Zugabe von Dimethylsulfat dauert über 2 Stunden. Man setzt das Rühren eine Stunde nach beendeter Zugabe fort. Dann gibt man 1700 ml Toluol und eine Lösung von 392 g (8 Mol) Natriumcyanid, gelöst in 750 ml Wasser, zu. Das Gemisch erhitzt man langsam auf 85° C. Bei diesem Zeitpunkt wird die Reaktion eingeleitet und sie wird so heftig, dass das Material in den Kühler und sogar in die grosse Trockeneisfalle schäumt. Es war erforderlich, sie durch einen C02-Feuerlöscher zu kühlen. Ein Teil des Materials ging über die Anschlüsse der Vorrichtung verloren. Es war erforderlich, abwechselnd den Reaktionskolben zu erwärmen und dann den Wärmemantel zu entfernen, um die Reaktion zu steuern. Der Inhalt der Fallen wurde in den Kolben zurückgegossen und das abwechselnde Erhitzen und Kühlen 1V2 Stunden fortgesetzt. Nach dem die exotherme Reaktion beendet und das Rührwerk abgestellt war, erhielt man 3 Phasen, zwei flüssig und eine fest, von der angenommen wurde, dass es Natriumsulfat ist. Das Reaktionsgemisch wurde gekühlt und unter Stickstoff über Nacht stehengelassen. Dann wurde die Flüssigkeit in einen Trenntrichter überführt und die organische Schicht abgetrennt. Die zerrissene Schicht wurde filtriert. Während Wasser zugegeben wurde, um das Salz zu lösen, wurden weitere 1700 ml Toluol zugegeben. Dieses wurde dann auf 75° C erhitzt, wo der allgemeine Rückfluss eintrat, und es wurde eine Stunde gerührt. Die Toluolschicht wurde abgetrennt und die zusammengegebenen organischen Schichten wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel auf dem Drehverdampfer entfernt. Das abgestreifte Toluol wurde mittels Gaschromatographie untersucht und enthielt kein Produkt. Der Rückstand wog 422 g und enthielt 3% Lösungsmittel. Die Ausbeute an rohem Produkt betrug 82% und das Molarverhältnis N-Methylpyrrol-2-acetonitril zu l,2-Dimethyl-5-cyano-pyrrol 76:20. The reaction was then carried out in the amount of 4 molar and by the method of the first experiment. 552 g (4 mol) of dimethyl-N-methyl-pyrrole-2-methylamine and 550 ml of water are placed in a 5 liter flask. This mixture is cooled in an ice water bath with stirring, while adding 504 g (4 mol) of dimethyl sulfate. The temperature is kept between 15 and 20 ° C. The addition of dimethyl sulfate takes over 2 hours. Stirring is continued one hour after the addition is complete. Then 1700 ml of toluene and a solution of 392 g (8 mol) of sodium cyanide, dissolved in 750 ml of water, are added. The mixture is slowly heated to 85 ° C. At this point the reaction is initiated and it becomes so violent that the material foams into the cooler and even into the large dry ice trap. It was necessary to cool them with a C02 fire extinguisher. Part of the material was lost through the connections of the device. It was necessary to alternately heat the reaction flask and then remove the heat jacket to control the reaction. The contents of the traps were poured back into the flask and the alternating heating and cooling continued for 1½ hours. After the exothermic reaction was complete and the agitator stopped, 3 phases were obtained, two liquid and one solid, which was believed to be sodium sulfate. The reaction mixture was cooled and left under nitrogen overnight. Then the liquid was transferred to a separatory funnel and the organic layer was separated. The torn layer was filtered. While water was added to dissolve the salt, an additional 1700 ml of toluene was added. This was then heated to 75 ° C where general reflux occurred and stirred for one hour. The toluene layer was separated and the combined organic layers were dried over magnesium sulfate, filtered and the solvent removed on the rotary evaporator. The stripped toluene was examined by gas chromatography and contained no product. The residue weighed 422 g and contained 3% solvent. The yield of crude product was 82% and the molar ratio of N-methylpyrrole-2-acetonitrile to 1,2-dimethyl-5-cyano-pyrrole was 76:20.

Im Gegensatz zu diesem Versuch liefert die vorliegende Erfindung ein leicht kontrollierbares Reaktionsverfahren mit hohen Verhältnissen an gewünschtem Pyrrol-2-acetonitril. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken. Alle Teile beziehen sich auf das Gewicht. In contrast to this experiment, the present invention provides an easily controllable reaction process with high ratios of the desired pyrrole-2-acetonitrile. The following examples illustrate the invention without restricting it. All parts are by weight.

Beispiel 1 example 1

Zu einem geeigneten Reaktionsgefäss gibt man 111 Teile Mannisch-Base, Dimethyl-(N-methylpyrrol-2-methyl)-amin, und 120 Teile Wasser. Man stellt das Rührwerk an und beginnt mit dem Kühlen des Reaktionsgefässes, während 100% der theoretischen Menge Dimethylsulfat langsam zu dem Reaktor zugeführt werden. Man hält die Temperatur bei etwa 25° C während der Zugabe, die 30 Minuten dauerte. Nach beendeter Zugabe setzt man das Rühren weitere 30 Minuten fort. Man erhält eine wässrige einphasige Lösung. 111 parts of Mannisch base, dimethyl- (N-methylpyrrole-2-methyl) -amine and 120 parts of water are added to a suitable reaction vessel. The stirrer is turned on and cooling of the reaction vessel is started, while 100% of the theoretical amount of dimethyl sulfate is slowly added to the reactor. The temperature is maintained at about 25 ° C during the addition, which took 30 minutes. When the addition is complete, stirring is continued for a further 30 minutes. An aqueous single-phase solution is obtained.

In einem anderen Reaktionsgefäss mischt man unter Rühren 346 Teile Toluol und 160 Teile Wasser. Man gibt hierzu 71 Teile Natriumcyanid, entsprechend etwa 180% der theoretischen Menge, bezogen auf die Mannich-Base. Während man das Rühren fortsetzt, erhitzt man die Cyanidlösung am Rückfluss bei etwa 88° C und behält die Rückflussbedingungen etwa 30 Minuten bei. Dann gibt man die wässrige Lösung aus dem ersten Reaktionsgefäss zu dem unter Rückfluss gehaltenen Cy-5 anid während etwa 60 Minuten zu. Nach beendeter Zugabe hält man das Reaktionsgemisch weitere 90 Minuten am Rückfluss. Während der Zugabe und eine gewisse Zeit während dem fortgesetzten Rückfluss entwickelt sich ein Gas, das als Triäthylamin analysiert wurde. Nach beendetem Rückfluss io kühlt man das Reaktionsgemisch auf etwa 40° C und lässt es stehen, wobei sich die Phasen abtrennen. Man entfernt die wässrige Phase und analysiert die organische Phase mittels Dampfphasenchromatographie mit den folgenden Ergebnissen: In another reaction vessel, 346 parts of toluene and 160 parts of water are mixed with stirring. 71 parts of sodium cyanide, corresponding to approximately 180% of the theoretical amount, based on the Mannich base, are added. While continuing to stir, reflux the cyanide solution at about 88 ° C and maintain the reflux conditions for about 30 minutes. Then the aqueous solution from the first reaction vessel is added to the refluxed Cy-5 anide over about 60 minutes. After the addition has ended, the reaction mixture is kept under reflux for a further 90 minutes. During the addition and for some time during the continued reflux, a gas evolves which has been analyzed as triethylamine. After the reflux has ended, the reaction mixture is cooled to about 40 ° C. and left to stand, the phases separating. The aqueous phase is removed and the organic phase is analyzed by means of vapor phase chromatography with the following results:

15 15

Mol% Mole%

1. Ausgangs-Mannich-Base 0 1. Initial Mannich base 0

2. l,2-Dimethyl-5-cyanopyrrol 6,7 2. 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole 6.7

20 3. N-Methylpyrrol-2-acetonitril 70,0 20 3. N-methylpyrrole-2-acetonitrile 70.0

4. Verhältnis von 3:2 10,4 4. 3: 2 ratio 10.4

5. Schwerenden 23,3 5.Swords 23.3

In einer weiteren Versuchsreihe wurden Änderungen hin-25 sichtlich der Rückflusstemperatur, der Zugabezeit, der Lösungsmittelmenge und der Menge an Alkalicyanid sowie der Art des Alkylierungsmittels untersucht, um ihr Ergebnis auf die Herstellung von Pyrrol-2-acetonitrilen nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu bestimmen. Die Tabelle I 30 und II zeigen die Ergebnisse dieser Versuche. In another series of experiments, changes in reflux temperature, addition time, amount of solvent and amount of alkali metal cyanide, and the nature of the alkylating agent were examined to determine their result for the preparation of pyrrole-2-acetonitriles by the process of the present invention . Tables I 30 and II show the results of these tests.

Wie in Beispiel 1 führt man das Verfahren in zwei Stufen durch, nämlich als Quaternisierung der Mannich-Base, wozu man zur Erläuterung Dimethyl-(N-methylpyrrol-2-methyl)-amin verwendet, und durch Verdrängung. In der Quaternisie-35 rungsstufe werden äquimolare Mengen an Mannich-Base und Alkylierungsmittel verwendet. Es entspricht dies der theoretischen Menge. In den Tabellen I und II wird Dimethyl- bzw. Diäthylsulfat als Alkylierungsmittel verwendet. Die KMR-Analyse gibt die theoretische Ausbeute aller Quaternisierungs-40 stufen mit diesen Alkylierungsmitteln an. Der Wirkungsgrad dieser Alkylierungsmittel ist unter ähnlichen Verdrängungsbedingungen festzustellen, siehe Vergleichsbeispiele 2 und 13. As in Example 1, the process is carried out in two stages, namely as quaternization of the Mannich base, for which purpose dimethyl- (N-methylpyrrole-2-methyl) amine is used, and by displacement. Equimolar amounts of Mannich base and alkylating agent are used in the quaternization step. This corresponds to the theoretical amount. Tables I and II use dimethyl and diethyl sulfate as the alkylating agent. The KMR analysis gives the theoretical yield of all 40 quaternization steps with these alkylating agents. The efficiency of these alkylating agents can be determined under similar displacement conditions, see Comparative Examples 2 and 13.

In der Tabelle I ist die Quaternisierungsstufe unter Verwendung einer Zugabezeit von 30 Minuten, einer Standzeit 45 von 30 Minuten, beide bei 25° C, durchgeführt und die Mannich-Base hatte eine Reinheit von 100%. In Beispiel 7 verwendet man die zweifache Menge an Alkylierungsmittel. In Table I, the quaternization step was carried out using an addition time of 30 minutes, a standing time 45 of 30 minutes, both at 25 ° C., and the Mannich base was 100% pure. Example 7 uses twice the amount of alkylating agent.

Die Menge an Alkalicyanid ist ausgedrückt als theoretische Menge oder als Prozent der theoretischen Menge. Das heisst, so dass bei 100% die stöchiometrische Menge verwendet wird. Es wird daher ein 15-, 30- oder 80%iger Überschuss an Alkalicyanid als 115-, 130- oder 180% der theoretischen Menge ausgedrückt. The amount of alkali cyanide is expressed as a theoretical amount or as a percentage of the theoretical amount. This means that the stoichiometric amount is used at 100%. A 15, 30 or 80% excess of alkali metal cyanide is therefore expressed as 115, 130 or 180% of the theoretical amount.

In der Tabelle II ist Diäthylsulfat als Alkylierungsmittel 55 verwendet. Die verschiedenen Zugabe- und Standzeiten scheinen nicht die Quaternisierungsausbeute, wie durch KMR-Ana-lyse festgestellt, zu beeinflussen. In Beispiel 9 ist die Ausbeute etwas geringer, weil die Proben während der Reaktion entnommen wurden. In Table II, diethyl sulfate is used as the alkylating agent 55. The different addition and standing times do not seem to influence the quaternization yield, as determined by KMR analysis. In Example 9, the yield is somewhat lower because the samples were taken during the reaction.

60 In den beiden Tabellen I und II zeigen die verwendeten Pfeile den gleichen Wert an, wie er dem Pfeil unmittelbar vorausgehend angegeben ist. 60 In both Tables I and II, the arrows used indicate the same value as that indicated immediately preceding the arrow.

623 306 623 306

6 6

Tabelle I Table I

Herstellung von N-Methylpyrrol-2-acetonitril unter Verwendung von Dimethylsulfat (DMS) Preparation of N-methylpyrrole-2-acetonitrile using dimethyl sulfate (DMS)

als Alkylierungsmittel as an alkylating agent

Beispiel Nr. Example No.

2 2nd

3 3rd

4 4th

5 5

6 6

7 7

Quaternisierung Quaternization

Mannich-Base, % Reinheit Mannich base,% purity

100 100

DMS, % der theoret. Menge DMS,% of theor. amount

100 100

- 200 - 200

Cyanidverdrängung Cyanide displacement

NaCN, % der theoret. Menge NaCN,% of theor. amount

130 130

100 100

115 115

130 130

Rückflusstemperatur, °C Reflux temperature, ° C

92-81 92-81

93-82 93-82

Zeit, Min.1 Time, min. 1

60+120 60 + 120

Toluol, g/g MB Toluene, g / g MB

3,15 3.15

1,56 1.56

3,15 3.15

Ergebnisse der Dampfphasenchromato Results of vapor phase chromatography

graphie: Mol%2 graph: mol% 2

1. Mannich-Base 1. Mannich base

0 0

1 1

0 0

2. l,2-Dimethyl-5-cyanopyrrol 2. 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole

7,1 7.1

5,1 5.1

7,2 7.2

7,1 7.1

6,9 6.9

6,8 6.8

3. N-Methylpyrrol-2-acetonitril 3. N-methylpyrrole-2-acetonitrile

71 71

40 40

60 60

68 68

62 62

69 69

4. Verhältnis von 3:2 4. 3: 2 ratio

10 10th

7,8 7.8

8,3 8.3

9,5 9.5

8,9 8.9

10,2 10.2

5. Schwerenden 5. Suffering

21,9 21.9

53,9 53.9

32,8 32.8

24,9 24.9

31,1 31.1

24,2 24.2

1 Zugabe der quaternären Salzlösung + Rückflusszeit 1 addition of quaternary saline + reflux time

2 Bezogen auf die beschickte Mannich-Base 2 Based on the loaded Mannich base

3 Durch Differenz bestimmt 3 Determined by difference

Tabelle II Table II

Herstellung von N-Methylpyrrol-2-acetonitril unter Verwendung von Diäthylsulfat (DAS) Preparation of N-methylpyrrole-2-acetonitrile using diethyl sulfate (DAS)

als Alkylierungsmittel as an alkylating agent

Beispiel Nr. Example No.

9* 9 *

10 10th

11 11

12 12th

13 13

Quaternisierung Quaternization

Mannich-Base, Reinheit % 100 DÄS-Reinheit, %1 95 Mannich base, purity% 100 DÄS purity,% 1 95

zugegeben in % theoret. Menge2 100 Temperatur, °C 25 Zeit, Min.3 30 + 60 Cyanidverdrängung added in% theoretical. Quantity2 100 temperature, ° C 25 time, min. 3 30 + 60 cyanide displacement

NaCN, % theoret. Menge 130 Rückflusstemperatur, °C 92—78 Zeit, Min.4 60-120 Ergebnisse Dampfphasenchromatographie: Mol%6 NaCN,% theoretical. Quantity 130 reflux temperature, ° C 92-78 time, min.4 60-120 results vapor phase chromatography: mol% 6

15 + 50 30+60 15 + 50 30 + 60

85-75 92-80 60+120 60+90 85-75 92-80 60 + 120 60 + 90

92-78 92-78

100 100

1. Mannich-Base 1. Mannich base

8,1 8.1

7,5 7.5

8,6 8.6

5,3 5.3

7,4 7.4

1,7 1.7

2. l,2-Dimethyl-5-cyanopyrrol 2. 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole

6,8 6.8

5,3 5.3

6,6 6.6

6,3 6.3

6,6 6.6

6,4 6.4

3. N-Methylpyrrol-2-acetonitril 3. N-methylpyrrole-2-acetonitrile

67,0 67.0

56,0 56.0

62,0 62.0

63,0 63.0

62,0 62.0

64,0 64.0

4. Verhältnis von 3:2 4. 3: 2 ratio

10,0 10.0

10,6 10.6

9,6 9.6

9,9 9.9

9,4 9.4

10,0 10.0

Schwerenden Swordsman

18,1 18.1

22,8 22.8

25,4 25.4

24,0 24.0

27,9 27.9

1 Analysiert mittels kernmagnetischer Resonanz, enthält 5 % ÄtHS04 als Verunreinigung. 1 Analyzed using nuclear magnetic resonance, contains 5% ÄtHS04 as an impurity.

2 Bezogen auf das Gesamtgewicht von zugeführten Diäthylsulfat. 2 Based on the total weight of diethyl sulfate added.

3 Zugabezeit von Diäthylsulfat + Standzeit. 3 Addition time of diethyl sulfate + service life.

4 Zugabezeit der quaternären Salzlösung + Standzeit. 4 Quaternary salt solution addition time + standing time.

5 Ermittelt durch Unterschied. 5 Determined by difference.

6 Bezogen auf die Beschickung mit Mannich-Base. 6 Based on the loading with Mannich base.

* Die Ausbeute beinhaltet nicht Proben, die während dem Versuch entnommen wurden. * The yield does not include samples taken during the experiment.

Aus den vorausgehenden Beispielen ist zu ersehen, dass es in der Regel bevorzugt wird, etwa 115 bis etwa 180 Gew.% der theoretischen Menge Alkalicyanid, bezogen auf die Man-nich-Base, und insbesondere 125 bis 140 Gew.% der theoretischen Menge Alkalicyanid, bezogen auf die Mannich-Base, zu verwenden. It can be seen from the preceding examples that it is generally preferred to have about 115 to about 180% by weight of the theoretical amount of alkali metal cyanide, based on the Mann-nich base, and in particular 125 to 140% by weight of the theoretical amount of alkali metal cyanide , based on the Mannich base.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird weiter erläutert durch ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Pyrrol-2-acetonitrilen, im besonderen von N-Methyl-pyrrol-2-acetonitrilen, wozu man ein geeignetes Reaktionsgefäss mit The process of the present invention is further illustrated by a preferred process for the preparation of pyrrole-2-acetonitriles, in particular N-methyl-pyrrole-2-acetonitriles, for which a suitable reaction vessel is used

80 Teilen Dimethyl-(N-methylpyrrol-2-methyl)-amin und 87 60 Teilen Wasser beschickt. Unter Rühren und Kühlen, wobei man die Temperatur bei 25° C hält, gibt man dann 90 Teile Diäthylsulfat dem Reaktionsgefäss während 60 Minuten zu. Nach beendeter Zugabe rührt man den Inhalt des Reaktors bei 25° C weitere 90 Minuten. Während dieser Zeit stellt man in 65 einem getrennten Reaktionsgefäss ein Gemisch von 252 Teilen Toluol, 75 Teilen Wasser und 37 Teilen Natriumcyanid her. Diese Materialien mischt man unter Rühren bei 25° C und erhitzt sie dann am Rückfluss bei etwa 90° C 30 Minuten. 80 parts of dimethyl (N-methylpyrrole-2-methyl) amine and 87 60 parts of water are charged. With stirring and cooling, while maintaining the temperature at 25 ° C., 90 parts of diethyl sulfate are then added to the reaction vessel over 60 minutes. When the addition is complete, the contents of the reactor are stirred at 25 ° C. for a further 90 minutes. During this time, a mixture of 252 parts of toluene, 75 parts of water and 37 parts of sodium cyanide is prepared in a separate reaction vessel. These materials are mixed with stirring at 25 ° C and then heated at reflux at about 90 ° C for 30 minutes.

7 7

623 306 623 306

Dann überführt man während etwa 60 Minuten die wässrige Phase von dem ersten Reaktor, der nur eine klare, wasserlösliche Phase enthält, zu dem Alkalicyanidgemisch während 60 Minuten, wobei man während dieser Zeit allmählich die Temperatur auf etwa 77° C senkt und das Reaktionsgemisch in 5 dem zweiten Reaktor für eine zusätzliche Zeitdauer von etwa 90 Minuten am Rückfluss hält. Dann stellt man das Rührwerk ab, kühlt den Inhalt des Reaktors auf 40° C während etwa 35 Minuten, wobei sich während dieser Zeit die organische und die wässrige Phase abtrennen. Die wässrige Phase überführt io man in einen anderen Reaktor zur Abwasserbehandlung oder verwirft sie. Die organische Phase, die N-Methylpyrrol-2-ace-tonitril enthält, überführt man zu Gewinnungsverfahren, beispielsweise zur Destillation, um Toluol zu entfernen und das The aqueous phase is then transferred from the first reactor, which contains only a clear, water-soluble phase, to the alkali metal cyanide mixture over a period of about 60 minutes, during which time the temperature is gradually reduced to about 77 ° C and the reaction mixture in 5 holds the second reactor at reflux for an additional period of about 90 minutes. The stirrer is then switched off and the contents of the reactor are cooled to 40 ° C. for about 35 minutes, during which time the organic and aqueous phases separate. The aqueous phase is transferred to another reactor for waste water treatment or discarded. The organic phase, which contains N-methylpyrrole-2-acetonitrile, is transferred to recovery processes, for example to distillation, to remove toluene and the like

Produkt weiter von geringen Mengen anderer Isomeren, die während des Verfahrens hergestellt werden, zu reinigen. Further purify product from small amounts of other isomers produced during the process.

Während des vorausgehenden Verfahrens werden verschiedene weitere Versuche durchgeführt, um das Verfahren der Erfindung zu erläutern. Die Tabelle III zeigt die Ergebnisse der Beispiele 14-24, wobei diese Versuche so eng wie möglich nach dem Verfahren des vorausgehenden Absatzes durchgeführt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass in den Beispielen 15 und 16 die Ausbeute etwas geringer ist wegen der Steuerung der Reaktionstemperatur während der Zugabe des quaternären Salzes. Anderseits erhält man in den Beispielen 22-24 eine höhere Ausbeute wegen der besseren Kontrolle der Reaktionstemperatur während der Verdrängung. Various other attempts are made during the foregoing process to illustrate the process of the invention. Table III shows the results of Examples 14-24, these experiments being carried out as closely as possible according to the procedure of the previous paragraph. It should be noted that in Examples 15 and 16 the yield is somewhat lower due to the control of the reaction temperature during the addition of the quaternary salt. On the other hand, a higher yield is obtained in Examples 22-24 because of the better control of the reaction temperature during the displacement.

Tabelle III Table III

Herstellung von N-Methylpyrrol~2-acetonitril unter Verwendung von Diäthylsulfat (DÄS)-Alkylierungsmittel Preparation of N-methylpyrrole ~ 2-acetonitrile using diethyl sulfate (DÄS) alkylating agent

Beispiel Mannich-Base- Prod.- VPC, Gew.% Insge- Aus- Example Mannich-Base-Prod.- VPC, wt.% Total

Nr. Beschickung Teile DMÄA1 Toluol MB2 NuN3 PAN4 Unbe- samt beute No. loading parts DMÄA1 toluene MB2 NuN3 PAN4 total loot

Teile % kannt % Share% knows%

14 14

80 80

95,4 95.4

335 335

10,8 10.8

71,1 71.1

0,51 0.51

1,39 1.39

12,0 12.0

0,096 0.096

94,95 94.95

60,7 60.7

15 15

80 80

95,4 95.4

326 326

10,9 10.9

69,7 69.7

1,32 1.32

12,1 12.1

0,13 0.13

93,93 93.93

59,3 59.3

16 16

80 80

95,4 95.4

303 303

8,5 8.5

72,0 72.0

0,28 0.28

1,41 1.41

12,8 12.8

0,14 0.14

94,38 94.38

58,4 58.4

17 17th

80 80

97,0 97.0

350 350

10,1 10.1

65,4 65.4

0,94 0.94

1,33 1.33

11,8 11.8

2,53 2.53

91,22 91.22

61,4 61.4

18 18th

80 80

97,0 97.0

344 344

8,5 8.5

62,9 62.9

0,53 0.53

1,34 1.34

12,1 12.1

0,35 0.35

89,98 89.98

61,5 61.5

19 19th

80 80

97,0 97.0

328 328

8,8 8.8

68,5 68.5

0,30 0.30

1,44 1.44

13,2 13.2

0,45 0.45

92,77 92.77

64,3 64.3

20 20th

80 80

97,0 97.0

345 345

8,5 8.5

67,7 67.7

0,24 0.24

1,50 1.50

12,4 12.4

0,31 0.31

91,01 91.01

63,5 63.5

21 21st

80 80

95,4 95.4

341 341

7,3 7.3

68,3 68.3

0,56 0.56

1,35 1.35

11,8 11.8

0,67 0.67

82,68 82.68

60,6 60.6

22 22

80 80

95,4 95.4

356 356

9,6 9.6

69,4 69.4

0,55 0.55

1,58 1.58

14,1 14.1

0,72 0.72

95,79 95.79

75,6 75.6

23 23

80 80

95,4 95.4

354 354

9,7 9.7

70,3 70.3

— -

1,37 1.37

13,6 13.6

0,77 0.77

95,70 95.70

72,3 72.3

24 24th

80 80

95,4 95.4

348 348

9,3 9.3

69,6 69.6

0,29 0.29

1,49 1.49

13,5 13.5

0,69 0.69

94,87 94.87

71,0 71.0

880 880

3730 3730

64,5 64.5

1 Dimethyläthylamin 1 dimethylethylamine

2 Mannich-Base 2 Mannich base

3 l,2-Dimethyl-5-cyanopyrrol 3 l, 2-dimethyl-5-cyanopyrrole

4 N-Methylpyrrol-2-acetonitril s 4 N-methylpyrrole-2-acetonitrile see

Claims

623 306

2nd

PATENT CLAIMS 1. Process for the preparation of pyrrole-2-acetonitriles of the general formula c

CEg -C5T

v r

*1

wherein Ri is hydrogen or an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, which is why a dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine according to the general formula

Zir nir

R-

"1

where R! has the meaning given above, and the radicals R2 and R3, independently of one another, are identical or different alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, reacted with a dialkyl sulfate to form the corresponding quaternary salt and the amine from the salt with aqueous alkali metal cyanide in the presence of a water-immiscible solvent in which the pyrrole-2-acetonitrile is soluble, characterized in that the quaternary salt is formed in the aqueous phase in separate stages and then added to an aqueous alkali metal cyanide which is in excess from 110 to 180% of the stoichiometrically required amount and in the presence of 1.5 to 10 parts by weight of immiscible solvent, based on the starting dialkyl- (pyrrole-2-methyl) -amine, is used, and that the Keeps reaction temperature at 75 to 100 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the alkali metal cyanide sodium cyanide is used in amounts of 110 to 150% of the stoichiometrically required amount, based on dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the solvent is used in amounts of 3 to 5 parts per part of dialkyl- (pyrrole-2-methyl) amine.

methyl- (N-methylpyrrole-2-methyl) amine is added. See J.

Amer. Chem. Soc. 73, 4921 (1951) and J. Amer. Chem. Soc. 75, 483 (1953).

The above-mentioned processes have the particular disadvantage that the ammonium salts which are prepared from the Mannich bases by reaction with alkyl iodides in absolute alcohol must be isolated before they can be further converted into the corresponding nitriles. Furthermore, the isolated ammonium compounds are easily subject to decomposition, which adversely affects the yield of pyrrolacetonitrile.

In order to overcome the difficulties noted above, US Pat. No. 3,523,952 describes a process in which the displacement is carried out in a water-immiscible solvent. To the extent described in the examples, the process described in this specification is obviously satisfactory because the addition of alkali cyanide to the quaternary salt does not cause a reaction at room temperature. However, the reaction begins after the reaction mixture has been heated to 80 ° C. and is ended by maintaining the temperature for two hours. Because the reaction is exothermic, these processes cannot be carried out on a large industrial scale, because after the total reaction mass has been heated to the introduction temperature, a large amount of gas is formed and the exothermic conditions cannot be easily controlled. As a result, foaming occurs and an extremely expensive printing device is required to maintain and control the reaction.

30 Accordingly, there is a need for an improved process that can be easily controlled and that provides the desired product in higher yield with low levels of unwanted by-products.

The process according to the invention for the preparation of pyr-35-rol-2-acetonitriles of the general formula

40

c

2T

CH2 —CU

H

1

50