DE1593320C - Process for the preparation of carboxamides - Google Patents

Process for the preparation of carboxamides

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DE1593320C
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nitrile
manganese dioxide
water
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Louis R. Winston-Salem N.C. Haefele (V.St.A.)
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RJ Reynolds Tobacco Co
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RJ Reynolds Tobacco Co
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1 21 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs-The invention relates to a method for production. According to a further preferred embodiment

von Carbonsäureamiden durch' Hydratation von Car- form des Verfahrens der Erfindung wird das Nitrilof carboxamides by hydration of car- form of the process of the invention is the nitrile

bonsäurenitrilen in Gegenwart von Katalysatoren. in einem flüssigen organischen Lösungsmittel gelöst,,boron nitriles in the presence of catalysts. dissolved in a liquid organic solvent,

Verfahren zur Umwandlung von Nitrilen in Amide dessen Siedepunkt das Arbeiten bei erhöhter Temsind in der Technik bekannt. Allgemein handelt es 5 ■ peratur erlaubt. Dabei wird die Lösung des Nitrils sich dabei um eine durch Säure oder Alkali kataly- vorzugsweise auf Rückfiußtemperatur erhitzt, sierle Hydrolyse unter sorgfältig geregelten Bedin- In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfingungen, um die Bildung von Säure auf ein Mindest- dung wird ein in einem geeigneten Lösungsmittel maß zu begrenzen. Die meisten dieser Verfahren sind gelöstes Nitril mit einer ausreichenden Menge hydraauf die Umwandlung von Nitrilen allgemein nicht io tisierten Mangandioxids, das ein Moläquivalent Wasanwendbar. Ein weitverbreitetes Verfahren stammt ser enthält, eine geeignete Zeitlang erhitzt, um die von Radzisewskik, Ber. 17 (1884). 1289 bis Umwandlung des Nitrils in das Amid zu bewirken. 1290, bei welchem unter Verwendung eines Alkali- Die Mindesttemperalur, auf welche das Reaktionskatalysators Wasserstoffperoxid als Reaktionspartner gemisch erhitzt wird, ist nicht sonderlich entscheibenutzt wird. Obwohl diese Synthese verhältnismäßig 15 dend. solange praktisch über der Umgebungstemwirkungsvoll ist, ist sie gefährlich und daher nicht peralur liegende Temperaturen angewandt werden, voll befriedigend. Um praktische Reaktionsgeschwindigkeiten zuProcess for converting nitriles to amides whose boiling points are working at elevated tems known in the art. In general, 5 ■ temperature is allowed. Thereby the solution of the nitrile heated to a catalyzed by acid or alkali, preferably to reflux temperature, sierle hydrolysis under carefully regulated conditions. In order to keep the formation of acid to a minimum, use a suitable solvent measure limit. Most of these methods are dissolved nitrile with a sufficient amount of hydra the conversion of nitriles generally non-ionized manganese dioxide, the one molar equivalent of what is applicable. A widespread method is derived from containing water, heated for a suitable time to the von Radzisewskik, Ber. 17 (1884). 1289 to effect conversion of the nitrile into the amide. 1290, in which, using an alkali, the minimum temperature to which the reaction catalyst hydrogen peroxide is heated as a reactant mixture is not particularly used will. Although this synthesis is relatively 15 dend. as long as practically effective over the surrounding star it is dangerous and therefore not peralur lying temperatures are used, fully satisfactory. To get practical reaction rates too

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von erreichen, werden Temperaturen über etwa 50 CIn conventional manufacturing processes, temperatures are above about 50C

z. B. Acrylamid aus Acrylnitril wird Schwefelsäure- benutzt. Sehr hohe Temperaturen, wie z. B. 400'C.z. B. Acrylamide from acrylonitrile is sulfuric acid used. Very high temperatures, such as B. 400'C.

monohydrat verwendet. Das entstandene Acrylamid5 20 sind zu vermeiden, um die Möglichkeit des Eintretensmonohydrate used. The resulting acrylamide 5 20 must be avoided in order to avoid the possibility of it entering

sulfat ist ein wasserfreies »Salz«, welches dann unter umgekehrter Reaktionen zu vermeiden. Auch dieSulphate is an anhydrous "salt", which should then be avoided under reverse reactions. Also the

Verwendung verschiedener alkalischer Materialien. zur Umsetzung erforderliche Zeit schwankt in weitenUse of various alkaline materials. The time required for implementation varies widely

wie Ammoniak, neutralisiert wird. Wenn im ersten Grenzen und hängt von der Leichtigkeit ab. mit derlike ammonia, is neutralized. If in the first limits and depends on the ease. with the

Schritt zu wenig Wasser vorhanden ist. ist die Hy- sich das Nitril in das Amid umwandelt. Im allge-Step too little water is available. is the hy- the nitrile is converted into the amide. In general

dratisierung unvollständig, und die Umsätze sind 25 meinen beträgt die Umsetzungszeit mehrere Stun-dratization is incomplete, and the sales are 25 mine, the implementation time is several hours

niedrig. Wenn zu viel Wasser zugegen ist. tritt als den.low. When there is too much water. occurs as the.

zweite Reaktion eine weitere Hydrolyse unter Bildung Die Amidsynthese der vorliegenden Erfindung hatsecond reaction has another hydrolysis to form the amide synthesis of the present invention

von Acrylsäure ein, wodurch wiederum die Aus- eine große Anwendungsbreite und ist allgemein zurof acrylic acid, which, in turn, has a wide range of applications and is generally used for

beuten an Amid verringert werden. Es ist daher not- Erzeugung von Amiden aus Nitrilen anwendbar. Soyields of amide can be reduced. It is therefore not possible to generate amides from nitriles. So

wendig, die Menge des vorhandenen Wassers zu 30 kann das^Nilril die allgemeine Formel R —-C== Nmanoeuvrable, the amount of water available to 30, the ^ Nilril the general formula R —-C == N

regeln, wie auch das Verhältnis von Wasser zu Nitril haben, in der R ein Kohlenwasserstoffresl ist. Soregulate, as well as have the ratio of water to nitrile, in which R is a hydrocarbon free. So

und/oder Amid zu kontrollieren. Die gewöhnliche kann R z. B. ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-. Cyclo-and / or amide control. The usual one can be R z. B. an alkyl, cycloalkyl, alkenyl. Cyclo-

Neutralisation mit beispielsweise Natriumhydroxid alkcnyl-.Aryl-.AlkaryKAralkyl-oderheterocyclischerNeutralization with, for example, sodium hydroxide, alkynyl, aryl, alkary, alkyl or heterocyclic

befriedigt nicht, da wiederum Wasser eines der Reak- Rest sein, der gegebenenfalls zusätzliche Substituenten.not satisfactory, since again water can be one of the reac radicals, which may have additional substituents.

tionsprodukle ist, so daß weitere Hydrolyse eintritt, 35 wie Halogenatome, Alkoxy-, Nitro-, Ester-, Keton-tion product, so that further hydrolysis occurs, 35 such as halogen atoms, alkoxy, nitro, ester, ketone

die zur Bildung von Säure führen kann. oder Säuregruppen enthalten kann. Polynitrile kön-which can lead to the formation of acid. or can contain acid groups. Polynitriles can

Zusätzlich müssen wegen der aufgezeigten Reak- nen ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Ver-In addition, because of the reactions shown, must also be according to the inventive method

tionsmöglichkeiten die anderen Reaktionsparameter. fahren umgewandelt werden.the other reaction parameters. drive to be converted.

wie Temperatur, Reaktionszeit, Konzentrations- und Es ist bekannt, daß bestimmte Nitrile schwierigersuch as temperature, reaction time, concentration and It is known that certain nitriles are more difficult

Mischungsverhältnisse sorgfältigst geregelt werden, 40 in Amide umgewandelt werden als andere, und zwarMixing ratios are carefully regulated, 40 are converted into amides than others, namely

um diese weitere Hydrolyse zu vermeiden. auf Grund bestimmter Faktoren, wie sterischer Hin-to avoid this further hydrolysis. due to certain factors, such as steric hindrance

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein derung durch Substituenten an dem Nitril. AllgemeinThe invention was based on the object of a change by substituents on the nitrile. General

neues Verfahren zur Umwandlung von Nitrilen in gilt, daß Aryl- und heterocyclische Nitrile leichter innew process for converting nitriles into is that aryl and heterocyclic nitriles are more easily converted into

Amide aufzufinden, das eine breite Anwendbarkeit Amide überführbar sind als Alkylnitrile oder Vinyl-Finding amides, the broad applicability amides are convertible as alkyl nitriles or vinyl

besitzt, ungefährlich zu handhaben und bequem 45 nitrile. Wenn es sich um Nitrile handelt, die schwie-owns, safe to handle and convenient 45 nitrile. When it comes to nitriles that are difficult to

durchzuführen ist. riger umzuwandeln sind, wird man sich der üblichenis to be carried out. riger to convert, you will feel the usual

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur chemischen Hilfsmittel bedienen und die Reaktions-Herstellung von Carbonsäureamiden durch Hydra- bedingungen so abwandeln, daß die Synthese optitation von Carbonsäurenitrilen in Gegenwart von male "Ergebnisse liefert. Solche Abwandlungen umKatalysatoren, welches dadurch gekennzeichnet ist, 50 fassen z.~B. die Anwendung höherer Temperaturen, daß man das Carbonsäurenitril in Gegenwart von längerer Umsetzungszeiten, anderer Lösungsmittel Wasser und Mangandioxid oder hydratisiertem Man- oder größerer Mengen Mangandioxid. Unter~Beachgandioxid als Katalysator eine für die Carbonsäure- tung dieser Fakten dienen die angegebenen Reakamidbildung ausreichende Zeitlang auf eine oberhalb üonsbedingungen nur zur Erläuterung und sollen etwa 500C liegende Temperatur erhitzt und das erhal- 55 selbstverständlich die Erfindung nicht begrenzen, tene Carbonsäureamid in an sich bekannter Weise Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinvon den Reaktionsprodukten abtrennt. dung können viele Lösungsmittel verwendet werden.The invention use a method of chemical aids and the reaction preparation of carboxamides by hydrazine conditions vary so that the synthesis of carboxylic acid in the presence of optitation ma le "provides results. Such modifications umKatalysatoren, which is characterized, take 50 E.g. the use of higher temperatures so that the carboxylic acid nitrile in the presence of longer reaction times, other solvents water and manganese dioxide or hydrated manganese dioxide or larger quantities of manganese dioxide Reakamidbildung sufficient time to a heated above üonsbedingungen of illustration only and are intended to about 50 0 C lying temperature and the preservation 55 understood that the invention do not limit, tene carboxamide in a known manner to a preferred embodiment of the reaction Erfinvon separating products. Many solvents can be used.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde keine die das umzuwandelnde Nitril lösen und deren Siedeweitere Hydrolyse unter Bildung von Säure, wie punkt. wie früher angegeben, die Anwendung erhöhter Acrylsäure, beobachtet; es ist daher eine große 60 Temperaturen erlaubt. Geeignete Lösungsmittel sind Variationsbreite bezüglich der Reaktionsbedingungen unter anderem Dioxan, Chloroform, Benzol. Toluol, möglich, ohne daß drastische Einflüsse auf den Pyridin. /i-Pikolin oder tert.-Amylalkohol. Obwohl Reaktionsausgang zu erwarten wären. es nicht notwendig ist, bei der erfindunasgemäßenIn the process according to the invention none of the nitrile to be converted was dissolved and their boiling point was further Hydrolysis with formation of acid, such as dot. as stated earlier, the application increased Acrylic acid, observed; a large 60 temperatures are therefore allowed. Suitable solvents are Range of variation with regard to the reaction conditions, inter alia, dioxane, chloroform, benzene. Toluene, possible without drastic effects on the pyridine. / i-picoline or tert-amyl alcohol. Even though Reaction outcome would be expected. it is not necessary in the case of the according to the invention

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Synthese ein Lösungsmittel anzuwenden.~verwendetA preferred embodiment of the invention to apply a solvent synthesis. ~ Used

ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator 65 man aber vorzugsweise ein solches, denn Lösungs-is characterized in that 65 m as a catalyst, but preferably one, because solution

Mangandioxid verwendet; welches praktisch neutral mittel erleichtern die Durchführung der ReaktionUses manganese dioxide; which practically neutral means facilitate the implementation of the reaction

ist, d. h. bei einer Aufschlämmung von 1 g in 10 g insofern, als sie zur Regelung der Temperatur undis, d. H. in the case of a slurry of 1 g in 10 g insofar as they are used to control the temperature and

Wasser einen pH-Wert von 6,0 bis 8.0 zeigt. als Verdünnungsmittel bei der Filtration dienen.Water shows a pH of 6.0 to 8.0. serve as a diluent in the filtration.

IOIO

Wasserfreies Mangandioxid kann als Katalysator benutzt werden, wobei es notwendig ist, daß Wasser in dem Reaktionsgemisch anwesend ist. Für die Umsetzung sind molare Äquivalente Wasser erforderlich. Am besten wird jedoch hydratisiertes oder aktiviertes Mangandioxid benutzt, um das erforderliche Wasser zu liefern. Die zu benutzende Katalysatormenge hängt von verschiedenen Faktoren wie der Reaktionstemperatur und der gewünschten Umwandlungsgeschwindigkeit ab. Im allgemeinen werden (auf das Nitril bezogen) etwa 0,1 bis etwa 5 Moläquivalente Katalysator benutzt.Anhydrous manganese dioxide can be used as a catalyst, it being necessary that water is present in the reaction mixture. Molar equivalents of water are required for the reaction. However, it is best to use hydrated or activated manganese dioxide to provide the required water to deliver. The amount of catalyst to be used depends on various factors such as the reaction temperature and the desired conversion speed. In general, (on the Nitrile based) about 0.1 to about 5 molar equivalents of catalyst is used.

Die folgenden Beispiele erläutern die Synthese gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen. In diesen Beispielen wurde das aktivierte Mangandioxid aus der Umsetzung von äquivalenten Mengen Mangansulfat mit Kaliumpermanganat in Gegenwart eines kleinen Überschusses von Natriumhydroxid hergestellt, wobei die Temperatur bei 80° C gehalten wurde.. Das hergestellte Mangandioxid wurde abfiltriert und mit destilliertem Wasser gewaschen, bis die Waschwässer neutral waren. Da der Mangandioxid-Katalysator vorzugsweise praktisch neutral sein soll, ist er deshalb erforderlichenfalls mit Säure zu waschen, um ihn zu neutralisieren. Unter einem »praktisch neutralen« Mangandioxid-Katalysator wird ein solcher verstanden, der einen pH-Wert von etwa 6,0 bis 8.0 zeigt, wenn 1,0 g Katalysator in 10 g Wasser aufgeschlämmt wird. Das Produkt wurde in einem Ofen bei 100 bis 1100C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und dann der atmospHärischen Feuchtigkeit ausgesetzt, bis sein Gewicht nicht mehr zunahm. Das so hergestellte Mangandioxid enthielt etwa 13,5% Wasser, entsprechend der ungefähren Molekularformel MnO2 · 1/2H2O.The following examples illustrate the synthesis according to the present invention in detail. In these examples, the activated manganese dioxide was prepared from the reaction of equivalent amounts of manganese sulfate with potassium permanganate in the presence of a small excess of sodium hydroxide, the temperature being kept at 80 ° C. The manganese dioxide produced was filtered off and washed with distilled water until the wash waters were neutral. Since the manganese dioxide catalyst should preferably be practically neutral, it should therefore be washed with acid, if necessary, in order to neutralize it. A “practically neutral” manganese dioxide catalyst is understood to be one which has a pH of about 6.0 to 8.0 when 1.0 g of catalyst is suspended in 10 g of water. The product was exposed in an oven at 100 to 110 0 C to constant weight and then dried to atmospheric moisture until its weight did not increase more. The manganese dioxide produced in this way contained about 13.5% water, corresponding to the approximate molecular formula MnO 2 · 1 / 2H 2 O.

Beispiel 1example 1

Eine Lösung von 1,56 g Acetonitril wurde unter Rühren mit 10,0 g des oben hergestellten Mangandioxids in 100 ecm Dioxan 5 Stunden am Rückfluß erhitzt. Nach dem Filtrieren und Verdampfen des Lösungsmittels wurden 1,90 g (84%) Acetamid erhalten, Schmelzpunkt 68 bis 72° C.A solution of 1.56 g of acetonitrile was stirred with 10.0 g of the manganese dioxide prepared above heated under reflux in 100 ecm of dioxane for 5 hours. After filtering and evaporating the 1.90 g (84%) of acetamide were obtained from the solvent, melting point 68 to 72 ° C.

Beispiel 2Example 2

Ein Gemisch aus 4,125 g Benzonitril und 5,0 g des oben hergestellten Mangandioxids wurde unter Rühren 5 Stunden in 100 ecm Benzol am Rückfluß erhitzt. Nach dem Filtrieren und Entfernen des Lösungsmittels wurden 2,522 g feuchter, gelblicher Kristalle isoliert. Das Infrarotspektrum ergab, daß das Produkt Benzamid war, das etwas nicht umgesetztes Benzonitril enthielt.A mixture of 4.125 g of benzonitrile and 5.0 g of the above prepared manganese dioxide was added with stirring Heated under reflux in 100 ecm benzene for 5 hours. After filtering and removing the solvent 2.522 g of moist, yellowish crystals were isolated. The infrared spectrum indicated that the product Was benzamide containing some unreacted benzonitrile.

3535

4040

45 Die Umsetzung wurde unter Verwendung von 4,96 g Benzonitril und 10,0 g des oben hergestellten Mangandioxids und 100 ecm Benzol 5 Stunden lang wiederholt. Die Ausbeute an Benzamid, das nur eine Spur Nitril enthielt, betrug 3,74 g (65%). Fp. 126 bis 128° C.45 The reaction was carried out using 4.96 grams of benzonitrile and 10.0 grams of the above Manganese dioxide and 100 ecm benzene repeated for 5 hours. The yield of benzamide, the only one Containing trace nitrile was 3.74 g (65%). Mp. 126 to 128 ° C.

Beispiel 3Example 3

Eine Lösung von 4,96 g Benzonitril in 100 ecm Dioxan wurde mit 10,0 g des oben hergestellten Mangandioxids 5 Stunden unter Rühren am Rückfluß erhitzt. Filtrieren und Verdampfen des Lösungsmittels ergaben 5,35 g (92%) Benzamidkristalle, Schmelzpunkt 125 bis 128° C. Das Infrarotspektrum ergab, daß das Produkt wenig oder gar kein unumgesetztes Benzonitril enthielt.A solution of 4.96 g of benzonitrile in 100 ecm of dioxane was mixed with 10.0 g of the manganese dioxide prepared above Heated under reflux with stirring for 5 hours. Filter and evaporate the solvent gave 5.35 g (92%) of benzamide crystals, melting point 125 to 128 ° C. The infrared spectrum showed that the product contained little or no unreacted benzonitrile.

Beispiel 4Example 4

JEine Suspension von 10 g des oben hergestellten Mangandioxids in 100 ecm Dioxan, die 1,59 g Acrylnitril enthielten, wurde unter Rühren 5 Stunden am Rückfluß erhitzt. Filtration und Verdampfung des Lösungsmittels ergaben 0,777 g (37%) weißer Acrylamidkristalle; Schmelzpunkt 54 bis 56° C.A suspension of 10 g of the above prepared Manganese dioxide in 100 ecm of dioxane, which contained 1.59 g of acrylonitrile, was stirred for 5 hours on Heated to reflux. Filtration and evaporation of the solvent gave 0.777 g (37%) of white crystals of acrylamide; Melting point 54 to 56 ° C.

Beispiel 5Example 5

Eine ähnliche Reaktion unter Verwendung von 1,59 g Acrylnitril, 10,0 g des oben hergestellten Mangandioxids und 100 ecm Dioxan ergab nach 16 Stunden 1,282 g (60%) Acrylamid, Schmelzpunkt 43 bis 66° C. Nach der Umkristallisation aus Benzol—Hexan stieg der Schmelzpunkt auf 72 bis 73° C.A similar reaction using 1.59 grams of acrylonitrile, 10.0 grams of the manganese dioxide prepared above and 100 ecm of dioxane gave after 16 hours 1.282 g (60%) of acrylamide, melting point 43 bis 66 ° C. After recrystallization from benzene-hexane the melting point rose to 72 to 73 ° C.

Beispiele 6 bis 51Examples 6 to 51

In den folgenden Beispielen wurde eine Lösung einer üblichen Menge (gewöhnlich 0,03 bis 0,07 Mol) eines Nitrils in 100 ecm Dioxan mit einem leichten Überschuß (10 bis 20 g) hydratisieren Mangandioxids (MnO2 · 1/?H2O) 6 Stunden unter Rühren~am Rückfluß erhitzt. Wenn nicht anders angegeben, wurde der Festkörper abfiltriert und das Rohprodukt durch Verdampfung des Lösungsmittels unter verringertem Druck isoliert. In allen Fällen wurde die Identität des Amids und das Vorliegen von gegebenenfalls unumgesetzten Nitrils mittels des Infrarotspektrums des Rohproduktes bestimmt. Das Amid wurde aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert und sein Schmelzpunkt bestimmt. In einigen Fällen wurde von der vorstehenden Verfahrensweise hinsichtlich der Verwendung wasserfreien Mangandioxids bzw. in der Art der Aufarbeitung des Produktes abgewichen. Diese Abweichungen sind in der .folgenden Tabelle vermerkt, in der die Ergebnisse zusammengestellt sind.In the following examples, a solution of a conventional amount (usually 0.03 to 0.07 mol) of a nitrile in 100 ecm of dioxane with a slight excess (10 to 20 g) of hydrating manganese dioxide (MnO 2 · 1 /? H 2 O) 6 hours with stirring ~ heated under reflux. Unless otherwise stated, the solid was filtered off and the crude product was isolated by evaporation of the solvent under reduced pressure. In all cases the identity of the amide and the presence of any unreacted nitrile were determined by means of the infrared spectrum of the crude product. The amide was recrystallized from a suitable solvent and its melting point was determined. In some cases, deviations were made from the above procedure with regard to the use of anhydrous manganese dioxide or the type of work-up of the product. These deviations are noted in the following table, in which the results are compiled.

Tabelle I
Die Hydratation von Nitrilen zu Amiden unter Verwendung von Mangandioxid
Table I.
The hydration of nitriles to amides using manganese dioxide

Beispielexample NitrilNitrile PropionitrilPropionitrile MengtQuantity ■ Nitril■ nitrile Mengecrowd MnO2*)MnO 2 *) Ausbeute
an Amid
yield
of amide
%% Schmelzpunkt, CMelting point, C. Literaturliterature
n-Butyronitriln-butyronitrile gG MolMole gG MolMole gG 6161 beobachtetobserved 7979 66th IsobutyronitrilIsobutyronitrile 3,9153,915 0,0710.071 2020th 0,2080.208 3,1823.182 6060 73-7473-74 115115 77th n-Valeronitriln-valeronitrile 5,0005,000 0,0720.072 2020th 0,2080.208 3,7543.754 5656 115-117115-117 128128 88th n-Capronitriln-capronitrile 5,0005,000 0,0720.072 2020th 0,2080.208 3,5313.531 5757 127-129127-129 114-116114-116 99 5,0005,000 0,0600.060 2020th 0,2080.208 3,4833.483 4040 105-107105-107 101101 1010 5.0005,000 0,0520.052 1010 0,1040.104 2,3792,379 100-101100-101

*) Berechnet als MnO2 · '/, H2O: nur bei a) wurde wasserfreies Material plus zugesetztes Wasser benutzt.*) Calculated as MnO 2 · '/, H 2 O: anhydrous material plus added water was only used for a).

55 Fortsetzungcontinuation MolMole Mengecrowd MnO2*)MnO 2 *) 66th %% Schmelzpunkt, 0CMelting point, 0 C Literaturliterature Beispielexample NitrilNitrile Menge NitrilAmount of nitrile 0,0050.005 gG MolMole Ausbeute
an Amid
yield
of amide
8080 beobachtetobserved 98,598.5
gG 0,0430.043 1010 0,1040.104 gG 55 98-9998-99 140140 1111th n-Tridecanonitriln-tridecanonitrile 0,9660.966 0,0430.043 1010 0,1040.104 0,8470.847 9191 143143 9797 1212th o-Tolunitrilo-tolunitrile 5,0005,000 0,0430.043 1010 0,1040.104 0,3100.310 9999 91-9291-92 160160 1313th m-Tolunitrilm-tolunitrile 5,0005,000 0,0420.042 1010 0,1040.104 5,2965.296 9090 160-161160-161 112112 1414th p-Tolunitrilp-tolunitrile 5,0005,000 0,0250.025 1010 0,1040.104 5,7185.718 1010 109-111109-111 205205 1515th 3,4-Dimethylbenzonitril3,4-dimethylbenzonitrile 5,4505.450 0,0480.048 1010 0,1040.104 5,6035.603 9393 207-208207-208 129-131129-131 1616 a-Naphthonitrilα-naphthonitrile 3,8583.858 0,0480.048 1010 0,1040.104 0,4320.432 9090 127-131127-131 155155 1717th NicotinsäurenitrilNicotinonitrile 5,0005,000 0,0750.075 1010 0,1040.104 5,4405.440 3434 157-158157-158 102-106102-106 1818th IsonicotinsäurenitrilIsonicotinonitrile 5,0005,000 0,0750.075 2020th 0,2080.208 5,2475.247 8585 109109 125-126125-126 1919th MethacrylsäurenitrilMethacrylic acid nitrile 5,0005,000 0,0790.079 2020th 0,2080.208 2,1542.154 8787 128-129128-129 170170 2020th CyclopropancarbonitrilCyclopropanecarbonitrile 5,0005,000 0,0630.063 2020th 0,2080.208 5,4375.437 4747 168-171168-171 250250 2121 Malonitril1)Malonitrile 1 ) 5,2005,200 # 0,053 # 0.053 2020th 0,2080.208 6,9936,993 8282 236-240236-240 174174 2222nd Succinonitril1)Succinonitrile 1 ) 5,0005,000 * 0,046* 0.046 2020th 0,2080.208 2,2802.280 3636 181-184181-184 220220 2323 Glutaronitril1)Glutaronitrile 1 ) 5,0005,000 0,0410.041 2020th 0,2080.208 5,6685.668 6868 229-233229-233 174174 2424 Adiponitril1)Adiponitrile 1 ) 5,0005,000 0,0400.040 2020th 0,2080.208 2,3792,379 9494 172-174172-174 - 2525th Pimelonitril1)Pimelonitrile 1 ) 5,0005,000 0,0390.039 2020th 0,2080.208 5,1475.147 6363 >300> 300 233233 2626th 1,4-Cyclohexandicarbonitril1)1,4-cyclohexanedicarbonitrile 1 ) 5,4005,400 0,0470.047 2020th 0,2080.208 6,4136.413 5454 233-235233-235 - 2727 Phthalonitrile3)Phthalonitriles 3 ) 5,0005,000 0,0600.060 1010 0,1040.104 4,1394,139 6464 - 170170 2828 ÄthylcyanacetatEthyl cyanoacetate 5,3155.315 0,0400.040 2020th 0,2080.208 3,3443,344 8383 158-168158-168 158158 2929 Cyanacetamid1)Cyanoacetamide 1 ) 5,0005,000 0,0420.042 1010 0,1040.104 3,7393.739 7373 154-158154-158 119119 3030th Cyanacetanilid1)Cyanoacetanilide 1 ) 6,4006,400 0,0250.025 1010 0,1040.104 5,9445.944 2929 118-120118-120 102102 3131 a-Chloracetonitrilα-chloroacetonitrile 3,1503.150 0,0240.024 1010 0,1040.104 2,8522.852 1414th 71-7771-77 110-111110-111 3232 /J-Chlorpropionitril/ J-chloropropionitrile 2,2762.276 0,0420.042 1010 0,1040.104 0,7960.796 6161 76-8076-80 2525th 3333 /f-Brompropioriitril/ f-bromopropiitrile '3,2713.271 0,0410.041 1010 0,1040.104 0,5030.503 8181 - 5050 3434 y-Brombutyronitril2)y-bromobutyronitrile 2 ) 6,2006,200 0,0420.042 1010 0,1040.104 4,2574.257 8282 39^1339 ^ 13 - 3535 /J-Methoxypropionitril/ J-methoxypropionitrile 3,5003,500 0,0510.051 1010 0,1040.104 3,4353.435 6666 52-5552-55 4040 3636 /Msopropoxypropionitril/ Msopropoxypropionitrile 4,7004,700 0,0400.040 2020th 0,2080.208 4,4974.497 6969 - - 3737 /f-Dimethylaminopropionitril/ f-dimethylaminopropionitrile 5,0005,000 0,0710.071 1010 0,1040.104 3,9033.903 3232 - 182-184182-184 3838 ß-Isopropylaminopropionitrilß-isopropylaminopropionitrile 4,7004,700 0,0200.020 2020th 0,2080.208 3,6033.603 9797 163-173163-173 - 3939 Dimethylcyanamid1)Dimethylcyanamide 1 ) ■5,000■ 5,000 0,00650.0065 2020th 0,2080.208 1,9781,978 9898 - - 4040 Cyanoäthylglycerin4)Cyanoethyl glycerine 4 ) 5,0005,000 0,0440.044 2020th 0,2080.208 5,8925,892 88th - 182182 4141 Cyanäthylsucrose4)Cyanoethyl sucrose 4 ) 4,9784,978 0,0420.042 2020th 0,2080.208 5,7975.797 3737 178-182178-182 145145 4242 ThiodipropionitrilThiodipropionitrile 6,2006,200 0,040"0.040 " 2020th 0,2080.208 0,6120.612 9191 140-144140-144 143143 4343 IminodipropionitrilIminodipropionitrile 5,2005,200 0,0270.027 2020th 0,2080.208 2,4112,411 9393 54 (Zers.)54 (decomp.) 205 (Zers.)205 (decomp.) 4444 Iminodiacetonitril l )Iminodiacetonitrile l ) 3,8003,800 0,0200.020 2020th 0,2080.208 4,7944,794 100100 201 (Zers.)201 (decomp.) - 4545 Nitrilotriacetonitril1)Nitrilotriacetonitrile 1 ) 3,6003,600 0,0430.043 2020th 0,2080.208 4,7404,740 (85)(85) 120-132120-132 - 4646 Äthylendiamintetraacetonitril1)Ethylenediamine tetraacetonitrile 1 ) 4,4004,400 0,0520.052 1010 0,1040.104 6,4196.419 - - - 4747 Phenylacetonitril5)Phenylacetonitrile 5 ) 5,0755.075 0,0350.035 2020th 0,2300.230 4,3064.306 (84)(84) 203-209203-209 - 4848 Diphenylacetonitrils)a)Diphenylacetonitrile s ) a) 10,00010,000 0,0390.039 1010 0,1040.104 12,44012,440 (74)(74) 190-191190-191 - 4949 p-Chlorphenylacetonitril5)p-chlorophenylacetonitrile 5 ) 5,2455.245 0,0400.040 1010 0,1150.115 4,3934.393 (73)(73) - - 5050 p-Methoxyphenylacetonitril5)a)p-methoxyphenylacetonitrile 5 ) a) 5,8005,800 1010 0,1150.115 4,3144,314 228 (Zers.)228 (decomp.) 5151 p-Nitrophenylacetonitril5)a)p-nitrophenylacetonitrile 5 ) a) 6,5006,500 4,7174.717

*) Berechnet als MnO2 - '/2 H2O; nur bei a) wurde wasserfreies Material plus zugesetztes Wasser benutzt.*) Calculated as MnO 2 - '/ 2 H 2 O; only in a) was anhydrous material plus added water used.

') Die Unlöslichkeit von Carbonsäurediamiden in Dioxan machte eine Modifikation der allgemeinen Verfahrensweise zur Aufarbeitung der Produkte aus der Hydratation von Dinitrilen notwendig. Nach der Filtration des Reaktionsgemisches wurde das Mangandioxid wieder in warmem Wasser suspendiert, wiederum filtriert und die Filtrate zur Trockne verdampft. Die vereinigten Gewichte der beiden Fraktionen (Dioxanlösliches und Wasserlösliches) wurden als Rohausbeute genommen. Diese Verfahrensweise wurde zur Aufarbeitung der Produkte aus allen Dinitrilen, aus Cyanacetamid, Cyanacetanilid und aus mehreren anderen polyfunktionellen Verbindungen benutzt, bei denen die Produkte in Dioxan unlöslich waren.') The insolubility of carboxylic acid diamides in dioxane made a modification of the general procedure for work-up of the products from the hydration of dinitriles. After filtering the reaction mixture, the manganese dioxide became resuspended in warm water, filtered again and the filtrates evaporated to dryness. The combined weights of the two Fractions (dioxane soluble and water soluble) were taken as the crude yield. This procedure was used for work-up the products made from all dinitriles, from cyanoacetamide, cyanoacetanilide and from several other polyfunctional compounds are used, where the products were insoluble in dioxane.

Eine weitere Modifikation der obigen Verfahrensweise war im Falle des 1,4-Cyclohexandicarbonitrils notwendig, bei dem das Amid sowohl in Wasser als auch in Dioxan unlöslich ist. Das Mangandioxid wurde so, wie oben mit Wasser, mit Dimethylformamid gewaschen. Das vereinigte Gewicht aller drei Fraktionen betrug jedoch nur 712 mg. Deshalb wurde das Mangandioxid gelöst, indem es in 500 ecm 10%iger Schwefelsäure suspendiert und langsam mit einer Lösung von 50 g Natriummetabisulfit in 200 ecm Wasser versetzt wurde. Der weiße Festkörper wurde abfiltriert, gründlich mit Wasser gewaschen und ergab nach dem Trocknen an der Luft 5,701 g des Diamids.Another modification of the above procedure was necessary in the case of 1,4-cyclohexanedicarbonitrile, in which the amide is insoluble in both water and dioxane. The manganese dioxide was washed with dimethylformamide as above with water. However, the combined weight of all three fractions was only 712 mg. Therefore the manganese dioxide was dissolved by adding it to 500 ecm 10% sulfuric acid was suspended and a solution of 50 g of sodium metabisulfite in 200 ecm of water was slowly added. The white solid was filtered off, washed thoroughly with water and, after drying in air, gave 5.701 g of the diamide.

2) Das Infrarotspektrum zeigte an, daß das aus 4-Brombutyronitril erhaltene Hauptprodukt Pyrrolidon (y-Butyrolactam) war. 2 ) The infrared spectrum indicated that the major product obtained from 4-bromobutyronitrile was pyrrolidone (γ-butyrolactam).

3) Das Produkt war Phthalimid. 3 ) The product was phthalimide.

4) Die Reaktionen wurden 24 Stunden ablaufen gelassen und nach der Verfahrensweise 1 aufgearbeitet. 4 ) The reactions were allowed to proceed for 24 hours and worked up according to procedure 1.

5) Phenylacetonitril und seine Derivate erlitten nicht leicht Hydratation zum Amid, vielmehr wurde ein (auch das Amid) enthaltendes komplexes Gemisch von Produkten erhalten. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, könnten diese Ergebnisse auf der Basis einer Nebenreaktion erklärt werden, bei der eine Kopplung zwischen empfindlichen aktiven Methylengruppen eintritt. Möglicherweise besteht eine Konkurrenz zwischen der »Haupt«-(Hydratations)-Reaktion und der »Neben«-(Kopplungs)-Reaktion. 5 ) Phenylacetonitrile and its derivatives did not easily suffer hydration to the amide, rather a complex mixture of products containing (also the amide) was obtained. Without being bound by any particular theory, these results could be explained on the basis of a side reaction in which coupling between sensitive active methylene groups occurs. There may be competition between the “main” (hydration) reaction and the “side” (coupling) reaction.

Wie aus den obigen Beispielen ersichtlich, kann die Umwandlung von Carbonsäurenitrilen in Amide im allgemeinen unter Erzielung guter Ausbeuten bewerkstelligt werden. Die Beispiele erläutern jedoch weiterhin, daß in bestimmten Fällen je nach dem besonderen Nitril-Ausgangsmaterial oder dem betreffenden Lösungsmittel die Ausbeute an Amid niedriger als gewünscht war bzw. besondere Verfahrensweisen herangezogen werden mußten, um das Produkt zu gewinnen. Selbstverständlich sollen aber diese Beispiele nur zur. Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung, nämlich der Umwandlung von Nitrilen in Amide mit Hilfe von Wasser und Mangandioxid als Katalysator dienen. In besonderen Fällen werden Fachleute nach Kenntnis der Beschreibung «5 ohne Schwierigkeit die verschiedenen offenbarten Hilfsmittel zu ergreifen wissen, um die Amidausbeute zu erhöhen und/oder die Erzeugung von Nebenprodukten zu verringern.As can be seen from the above examples, the conversion of carboxylic acid nitriles into amides generally be accomplished with good yields. However, the examples illustrate furthermore, that in certain cases, depending on the particular nitrile starting material or the solvent in question, the yield of amide will be lower as was desired or special procedures had to be used in order to obtain the product to win. Of course, these examples are only intended for. Explanation of the basics of the present Invention, namely the conversion of nitriles into amides with the help of water and manganese dioxide serve as a catalyst. In special cases, experts will, after knowing the description, “5 knowing without difficulty of taking the various tools disclosed in order to obtain the amide yield increase and / or decrease by-product generation.

Ein bequemes Herstellungsverfahren zur Umwandlung bestimmter Nitrile in Amide bedient sich eines azeotropen Gemisches des Nitrils mit Wasser. So bilden z. B. Acetonitril und Wasser ein konstant siedendes Gemisch, das 83,7% Nitril enthält und den Siedepunkt 76,5° hat. Ein Gemisch aus äquimolaren Mengen Acetonitril und Wasser wird in einem Apparat am Rückfluß erhitzt, bei dem die Dämpfe (des azeotropen Gemisches) einen porösen Behälter einhüllen, in welchem sich eine bestimmte Menge Mangandioxid als Katalysator befindet, und der so angebracht ist, daß das Kondensat des azeotropen Gemisches durch das Katalysatorbett streicht. Ein Teil des Nitrils und des Wassers verbinden sich unter dem Einfluß des Katalysators unter Bildung des Amids (z. B. Acetamid). Das nicht umgesetzte Nitril und das das Amid enthaltende Wasser streichen dann durch den Behälter und werden zu dem Gefäß zurückgeführt. Das Amid ist unter diesen Bedingungen praktisch nicht flüchtig und konzentriert sich in dem Gefäß. Durch kontinuierliche Umläufe gelangt man so zu einem wirksamen Herstellungsverfahren. Die Versuche haben ergeben, daß der Katalysator bei wiederholter Verwendung ■ nicht merklich an Aktivität einbüßt.One convenient manufacturing method for converting certain nitriles to amides makes use of one azeotropic mixture of nitrile with water. So form z. B. acetonitrile and water a constant Boiling mixture that contains 83.7% nitrile and has a boiling point of 76.5 °. A mixture of equimolar Amounts of acetonitrile and water are refluxed in an apparatus in which the vapors (des azeotropic mixture) envelop a porous container in which there is a certain amount of manganese dioxide is located as a catalyst, and which is attached so that the condensate of the azeotropic mixture strokes through the catalyst bed. Some of the nitrile and water combine under the Influence of the catalyst with the formation of the amide (e.g. acetamide). The unreacted nitrile and the the amide-containing water then passes through the container and is returned to the vessel. The amide is practically non-volatile under these conditions and is concentrated in the Vessel. An effective manufacturing process is thus achieved through continuous circulation. the Experiments have shown that the catalyst does not noticeably decrease in activity on repeated use loses.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureamiden durch Hydratation von Carbonsäurenitrilen in Gegenwart von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man das Carbonsäurenitril in Gegenwart von Wasser und Mangandioxid oder hydratisiertem Mangandioxid als Katalysator eine für die Carbonsäureamidbildung ausreichende Zeillang auf eine oberhalb etwa 500C liegende Temperatur erhitzt und das erhaltene Carbonsäureamid in an sich bekannter Weise von den Reaktionsprodukten abtrennt.1. A process for the preparation of carboxylic acid amides by hydration of carboxylic acid in the presence of catalysts, characterized in that heating the carboxylic acid nitrile in the presence of water and manganese dioxide or hydrated manganese dioxide as a catalyst sufficient for the Carbonsäureamidbildung Zeillang to a temperature above about 50 0 C Temperature and separating the carboxamide obtained from the reaction products in a manner known per se. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Mangandioxid verwendet, das praktisch neutral ist, d. h. bei einer Aufschlämmung von 1 g in 10 g Wasser einen pH-Wert von 6,0 bis 8,0 zeigt.2. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst used is manganese dioxide is used that is practically neutral, d. H. with a slurry of 1 g in 10 g of water exhibits a pH of 6.0 to 8.0. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß man das Nitril in einem flüssigen organischen Lösungsmittel löst, dessen Siedepunkt das Arbeiten bei erhöhter Temperatur erlaubt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the nitrile in one liquid organic solvent dissolves whose boiling point works at elevated temperature permitted. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung des Nitrils auf Rückflußtemperatur erhitzt.4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that the solution of the nitrile heated to reflux temperature. 109544/390109544/390

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