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Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurenitrilen Aus der deutschen
Auslegeschrift 1048 568 ist bekannt, daß bei der Umsetzung von Phosphoryliden mit
aromatischen Nitrosoverbindungen Schiffsche Basen entstehen.
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Uberraschenderweise wurde nun gefunden, daß man in guter Ausbeute
Carbonsäurenitrile der allgemeinen Formel R - CN, in der R einen organischen Rest
bedeutet, erhält, wenn man Phosphorylide der allgemeinen Formel (Aryl)sP = CH -
R in der R die angegebene Bedeutung hat, mit N-Nitroso-N-alkyl-arylsulfonamiden,
vorzugsweise in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, umsetzt.
| (Aryl)sP = CH - R t O=N-N-SO2-Aryl |
| Alkyl |
| R-CN CN t (Aryl)3P--O |
| + Alkyl-NH-SO2-Aryl |
Es ist ein Vorteil des neuen Verfahrens, daß nicht nur niedere, einfach gebaute
Nitrile, sondern auch kompliziert gebaute und empfindliche Nitrile, die nach anderen
Methoden nicht oder nur schwierig zugänglich sind, hergestellt werden können. So
werden beispielsweise Nitrile der Polyenreihe, wie Vitamin-A-Säurenitril nach der
neuen Reaktion glatt und in guter Ausbeute erhalten.
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Als Ausgangsstoffe sind alle zugänglichen Phosphor-ylide der Formel
(Aryl)3P = CH - R geeignet, wobei R einen organischen Rest bedeutet Die Phosphor-ylide
leiten sich von den korrespondierenden Triarylphosphinen ab, von denen als Beispiel
Tritolylphosphin und Triphenylphosphin genannt seien. Als organische Reste R seien
erwähnt aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und araliphatische Kohlenwasserstoffreste
mit bis zu 40 Kohlenstoffatomen. Geeignet sind beispielsweise gesättigte und ein-
oder mehrfach olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffreste. Die Kohlenwasserstoffreste
können auch Gruppen oder Atome enthalten, die unter Reaktionsbedingungen gegenüber
der Ylidgruppierung des Moleküls inert oder praktisch inert sind, wie Ather-, Ester-,
Säure- oder Acetalgruppen, die Nitril- oder Hydroxygruppe, sowie Chlor, Brom oder
Jod. Geeignete Reste R sind beispielsweise die Methyl-, Athyl-, Propyl-, Butyl-,
Isobutyl-, Cyclohexyl-, Cyclooktyl-, Phenyl-, Tolyl-, Naphthyl- und die p-Chlorphenylgruppe.
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Auch Bis-phosphor-ylide, d. h. Phosphor-ylide, deren organischer Rest
R, beispielsweise ein gesättigter, ein- oder mehrfach olefinisch ungesättigter Kohlenwasserstoffrest
mit bis zu 40 Kohlenstoffatomen, eine zweite CH2 - CH (Aryl) 3-Gruppe als Substituenten
enthält, können verwendet werden. Geeignete Bisphosphor-ylide sind beispielsweise
Verbindungen der Formel
Besonders gut geeignet sind Phosphor-ylide der Polyenreihe, d. h. Phosphor-ylide,
die als Rest R beispielsweise folgende Gruppierungen enthalten:
Es ist keinesfalls erforderlich, reine Phosphor-ylide einzusetzen. Vielmehr verwendet
man vorzugsweise die technischen Lösungen von Phosphor-yliden, die bei der Umsetzung
der entsprechenden quaternären Pliosphoniumsalze mit Protonenakzeptoren, wie Alkali-
oder Erdalkalialkoholaten, -hydroxyden oder -amiden, alkali- oder magnesiumorganischen
Verbindungen, Ammoniak oder Aminen, in bekannter Weise entstehen.
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Geeignete N-Nitroso-N-alkyl-arylsulfonamide leiten sich von aromatischen
Sulfonsäuren, wie Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Naphthalinsulfonsäure
ab. Die Wahl der an das Stickstoffatom gebundenen Alkylgruppe ist nicht kritisch.
Vorzugsweise verwendet man Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Geeignete
Verbindungen sind beispielsweise N-Methyl-N-nitroso-p-toluolsulfonamid, N-Methyl-N-nitroso
-benzolsulfonamid, N-äthyl-N - nitroso -p - toluolsulfonamid, N-isopropyl-N-nitroso
- benzolsulfonamid, N-;^ithyl-N- nitrosop-toluolsulfonamid, N-Isopropyl-N-nitroso-benzolsulfonamid,
N-Methyl-N-nitroso-naphthalinsulfonamid und N-Propyl-N-nitroso-naphthalinsulfonamid.
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Man verwendet die Reaktionspartner im allgemeinen in stöchiometrischen
Mengen, man kann jedoch auch eine der Komponenten im Uberschuß verwenden, wobei
allerdings ein mehr als zweifacher Uberschuß keinerlei Vorteile bringt.
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Man arbeitet vorteilhaft in Gegenwart von inerten organischen Lösungsmitteln.
Geeignet sind beispielsweise niedere Alkohole, Äther, Carbonsäureamide, Nitrile
und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Im einzelnen seien genannt Methanol, äthanol,
lsopropanol, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Glykoldimethyläther, Dimethylformamid,
N-Methylpyrrolidon, Acetonitril, Benzonitril, Methylenchlorid, Chloroform und Dimethylsulfoxyd.
Im allgemeinen verwendet man das Lösungsmittel in der zwei- bis zehnfachen Gewichtsmenge,
bezogen auf die Reaktionspartner.
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Die Umsetzung verläuft ohne Katalysator. Basisch reagierende Stoffe,
die beispielsweise von der Herstellung der Phosphor-ylide her im Reaktionsgemisch
vorhanden sind, stören jedoch die Umsetzung nicht und bringen in Einzelfällen eine
leichte Erhöhung der Ausbeute.
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Zur Aufarbeitung säuert man vorteilhaft das Reaktionsgemisch mit
verdünnter wäßriger Säure an und isoliert das Nitril in an sich bekannter Weise,
beispielsweise durch Destillation, Extraktion, Kristallisation oder Chromatographie.
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Die erhaltenen Nitrile sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung
von Arzneimitteln.
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Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel 1 20 Teile Benzyltriphenylphosphoniumchlorid werden in 65
Teilen Dimethylformamid mit 8,5 Teilen Kaliumtertiärbutylat bei - 150C unter kräftigem
Rühren versetzt. Die so erhaltene Phosphor-ylid-Lösung wird nach 1/2 Stunde mit
einer Lösung von 22 Teilen p-Toluolsulfonsäure-N-methyl-N-nitrosoamid in 50 Teilen
Dimethylformamid vereinigt.
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Nach Ansäuern mit verdünnter Schwefelsäure wird mit Benzol extrahiert.
Nach Abdampfen des Lösungsmittels wird das entstandene Benzonitril vom Triphenylphosphinoxyd
und p-Toluolsulfon-N-methylamid durch Destillation abgetrennt. Die Ausbeute beträgt
750/0 der Theorie.
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Beispiel 2 20 Teile n-Butyl-triphenylphosphoniumbromid werden in
100 Teilen Dimethylformamid bei -25"C mit 5,8 Teilen Kaliumtertiärbutylat versetzt.
Zu der so erhaltenen Phosphor-ylid-Lösung wird bei -25"C eine Lösung von 11 Teilen
N-Methyl-N-nitrosop-toluolsulfonamid in 50 Teilen Dimethylformamid zugefügt. Nach
10 Stunden Rühren bei Raumtemperatur wird wie im Beispiel 1 aufgearbeitet.
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Man isoliert Butyronitril in 65 0/o Ausbeute.
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Beispiel 3 15 Teile ß-Jonylidenäthyl-triphenylphosphoniumchlorid
werden in 800 Teilen Athylalkohol gelöst, auf - 15.DC gekühlt und durch Zugabe von
68 Teilen 200/oigem Natriummethylat in das Ylid übergeführt.
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Portionsweise werden 54 Teile N-Methyl-N-nitrosop-toluolsulfonamid
in 200 Teilen Athylalkohol eingetragen. Nach Ansäuern mit verdünnter Schwefelsäure
wird mit Oktan extrahiert. Durch Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man als
Rückstand 27 Teile A-Jonylidenacetonitril (Amax = 303 mµ; Elm = 660).
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Beispiel 4 60 Teile Triphenylphosphoniumchlorid werden in 200 Teilen
Acetonitril suspendiert und mit 65 Teilen Vitamin-A-Acetat in 80 Teilen warmem Acetonitril
versetzt. Nach 12stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird die entstandene Lösung
des Axerophthyl-triphenylphosphoniumchlorids auf - 15 C gekühlt und unter Rühren
mit 100 Teilen Diäthylamin versetzt. Die Reaktionsmischung wird dann mit einer Lösung
von 43 Teilen N-Methyl-N-nitroso-
p-toluolsulfonamid in 100 Teilen Acetonitril versetzt.
Man rührt noch 1 Stunde bei - 100C und 2 Stunden bei Raumtemperatur nach und arbeitet
dann durch Ansäuern mit verdünnter Schwefelsäure und Extraktion mit Oktan auf. Man
erhält 45 Teile Vitamin-A-Säurenitril (#max-3354 mµ; E1cm1%=1350).