DE1793468B2

DE1793468B2 - Verfahren zur Herstellung von a -Oximinoalkylketonen

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Publication number: DE1793468B2
Application number: DE1793468A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dr. 5090 Leverkusen Dorlars
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-09-21
Filing date: 1968-09-21
Publication date: 1979-05-31
Also published as: BE739105A; JPS5215577B1; US3697597A; FR2018591A1; ES371715A1; GB1220657A; DE1793468C3; NL6914172A; DE1793468A1; CH517081A

Description

worin

R' und R die angegebene Bedeutung haben, mit Alkylnitriten in Gegenwart von Halogenwasserstoff bzw. Halogenwasserstoff abgebenden Mitteln und in Gegenwart eines Lösungsmittels und Abtrennen des gebildeten Oxims, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel ein inertes, mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel und eine zur vollständigen Nitrosierung nicht ^.usreichende Menge Alkylnitrit verwendet, das Reakiions^emiseb in üblicher Weise mit wäßrigen, alkalisch reagierenden Lösungen extrahiert, das extrahierte Gr.-miscb. gegebenenfalls nach Ersatz des verbrauchten Ketons, erneut beliebig oft jeweils abwechselnd unvollständig nitrosiert und extrahiert und gegebenenfalls die a-Oximinoketone, bzw. deren Salze aus den wäßrig-alkalischen Extrakten isoliert.

Ill das für die Umwandlung von Dialkylketonen in die entsprechenden a-Oximinoderivate, die in wesentlich geringerer Ausbeute und Reinheit erhalten werden als die Oximinoverbindungen der Aralkylketone. So wird z. B. Diäthylketon nach der bekannten Ausführungsform der Claisen-Nitrosierung in Ausbeuten von 37—55% zu Oximinodiäithylketon umgesetzt (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 32 [1889], Seite 1095), während Methyl-0-phenäthylketon 75% an 2-Oximino-l-phenyl-butanon-(3) liefert Außerdem sind die Ausbeuten, insbesondere innerhalb dar Gruppe der Dialkylketone, ziemlich wechselhaft.

Sofern Lösungsmittel verwendet werden, benutzt man gelegentlich Alkohole, jeoch meist Diäthyläther, der zwar als schwache Base die katalytische Wirkung des Chlorwasserstoffs gut zur Geltung kommen läßt, jedoch wegen seiner leichten Entzündbarkeit und Explosionsgefahr für eine technische Verwendung nicht geeignet ist.

Es wurde nun gefunden, daß man «-Oximinoketone der allgemeinen Formel

Die Herstellung der (X-Oximinoverbindungcri von Ketonen nach CI a i s e π durch Umsetzung der Ketone mit Alkylnitriten in Gegenwart von Säuren, insbesondc- 4-, re Chlorwasserstoff (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 20, [1887], Seite 252 und Band [1889], Seite 526) ist bekannt (Organic Reactions, Band VII. [1953] Seite 351). Bei diesem Verfahren läßt man auf das zu nitrosierende Keton, gegebenenfalls in -,„ einem geeigneten Lösungsmittel, eine etwas mehr als stöchiometrische Menge Alkylnitrit in Gegenwart einer von Fall zu Fall verschiedenen Menge Chlorwasserstoff einwirken. Das gebildete <x-Oximinoketon wird dem Gemisch entweder durch Extraktion mil wäßriger -,-, Alkalilaugc und Fällen mit Siiure entzogen, bzw. es wird durch Abdestillieren des Lösungsmittels oder durch Fällen mit Wasser isoliert (Houben —Weyl. 4. Auflage, Band X/4, [1968], Seiten 20-25). Diesem bekannten Verfahren haften jedoch Mangel an, die bei _h„ der Übertragung in den technischen Maßstab erhebliche Schwierigkeiten verursachen.

Ein wesentlicher Nachteil sind die meist mäßigen Ausbeulen, die nur in günstiger. Fällen 60 bis 65% der Theorie überschreiten. Ferner erfordert der für die „-, meisten Verwendungszwecke ungenügende Reinheitsgrad der erhaltenen «-Oximinoketone meist eine zusätzliche Nachbehandlung. In besonderem Maße gilt R-CCR

O N OH

in der

R' einen Alkyl und

R Wasserstoff, einen Alkylrest oder den Phenylrcst

bedeuten, oder deren Salze durch Umsetzung von Ketonen der allgemeinen Formel

R C -CM,- R

(II)

in der

R' und R die angegebene Bedeutung haben mit Alkylnitriten in Gegenwart von Halogenwasserstoff, bzw. Halogenwasserstoff abgebenden Mitlein, und in Gegenwart eines Lösungsmittels und Abtrennen des gebildeten Oxims, in sehr guten Ausbeuten und hoher Reinheit vorteilhaft herstellen kann, wenn man als Lösungsmittel ein inertes, mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel und eine zur vollständigen Nitrosierung nicht ausreichende Menge Alkylnitrit verwendet, das Reaktionsgemisch in üblicher Weise mit wäßrigen, alkalisch reagierenden Lösungen extrahiert, das extrahierte Gemisch, gegebenenfalls nach Ersatz des verbrauchten Ketons, erneut beliebig oft jeweils abwechselnd unvollständig nitrosiert und extrahiert und gegebenenfalls die «-Oximinoketone, bzw. deren Salze aus den wäßrig-alkalischen Extrakten isoliert.

Alkylreste sind bevorzugt geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen.

Beispiele innerhalb der genannten Ketonklassen sind u. a.:

Methylethylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylbutylketon, Methylhexylketon, Methylundecylketon, Methylheptadecylketon, Mcthylbenzylketon, Diäthylketon, Älhylpropylkcton, Ä thylisobulylketon, Dipropylketon, Dibutylketon, Dibenzylketon.

Bei der Umsetzung von Dialkylketonen mit Methylnitritgas in Gegenwart von Chlorwasserstoff zeigt sich, daß die Aufnahme des Methylnitrits anfangs praktisch vollständig verläuft, daß sie jedoch nach der Nitrosierung eines Teils des vorhandenen Kelons sich

schließlich immer mehr verlangsamt, bis sie praktisch zum Erliegen kommt Weitere Zufuhr an Methylnitrit und Chlorwasserstoff bewirkt daher kaum noch eine Ausbeutesteigerung, sondern setzt die Qualität der Oximinoketone herab, da diese dem Nitrcisierungsmittel gegenüber nicht indifferent sind. Der größere Teil des eingeleiteten Methylnitrits verläßt dann das Reaktionsgcmisch unverändert Entzieht man jedocii anschließend dem Gemisch sowohl das gebildete Oximinoketon, als auch das aus dem verbrauchten Methylnitrit, entstandene Methanol durch Extraktion mit wäßrig-alkalischen Lösungen, so kommt die Nitrosierung wieder zügig in Gang, um nach der Umwandlung einer weiteren Ketonquote erneut zum Stillstand zu kommen. Wie gefunden wurde, erzielt man jedoch besonders günstige Ergebnisse, wenn man die Zufuhr an Methylnitrit bereits unterbricht bevor noch ein Nachlassen der Absorption zu beobachten ist darauf das Gemisch mit wäßriger Alkalilauge extrahiert und die Nitrosierung, wie oben beschrieben, wiederholt

Während ferner bei der Nitrosierung .on Ketonen nach literaturbekannten Ausführungsformen der Claisen-Methode bei der Aufarbeitung der Lösungsmittel größere Mengen hochsiedender und zum Teil teeriger Rückstände anfallen, tritt die Bildung dieser unerwünschten Nebenprodukte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend in den Hintergrund. Sehr geringe Anteile an Neben- und Folgeprodukten (a-Chlorketone, Hydroxamsäurechloride, Carbonsäuren u. a.) werden durch die wiederholte Alkalicinwirkung großenteils abgebaut und/oder über die wäßrige Phase entfernt, so daß kaum eine Anreicherung störender Nebenprodukte eintritt. Eine Aufarbeitung der verwendeten Lösungsmittel ist wenn überhaupt, nur nach sehr langem Gebrauch bzw. nach großen Umsätzen nötig; sie ist durch Destillation technisch leicht zu bewerkstelligen, und es treten insgesamt nur sehr geringe Lösungsmittelverluste ein. Verbrauchtes Keton kann von Zeit zu Zeit ersetzt, wtrden.

Das gebildete Oximinoketon kann aus den wäßrig-alkaüschen Extrakten entweder in freier Form durch Ansäuern oder als Alkalisalz durch Aussalzen isoliert werden. Gewünschtenfalls können die Extrakte auch ohne Zwischenisolierung des Oximinoketons zu weiteren Umsetzungeil herangezogen werden. Es gelingt erfindungsgemäß durch wiederholtes abwechselndes unvollständiges Nitrosieren, Extrahieren mit wäßrigen Alkalilösungen und Ansäuern der Extrakte, die bisher nur in mäßigen Ausbeizten (vgl. Organic Reactions, Band VII, [1953] Tabelle Seite 358-360) und zum Teil zunächs; in minderer Qualität anfallenden Oxirninodialkylkctonc in über 85 bis 95%iger Ausbeule und genügender Reinheit wirtschaftlich herzustellen. Als zur vollständigen Nitrosierung nicht ausreichende Mengen an Alkylnitrit sind je nach Art des zu nitrosierenden Ketons etwa 0,1 bis etwa 50 Mol-ⁿ/o, vorzugsweise I bis 20 Mol-%, der theoretisch erforderlichen Menge zu verstehen.

Wenn auch Benzlylketone bislang in wesentlich besseren Ausbeuten zu reineren Oximinoketonen nitrosiert werden konnten als Dialkylketone, so zeigt das vorliegende neue Verfahren auch bei der Nitrosierung dieser Ketone seine Überlegenheit, die sich in der Erzielung annähernd quantitativer Ausbeuten, dem Fehlen unerwünschter Nebenprodukte und dem Vermeiden aufwendiger Lösungsmittcfaufarbeitung ausweist.

Nitrosierung und Extraktion können unter gleichen oder verschiedenen Temperaturen im Bereich von etwa — 10 bis +50⁰C, vorzugsweise im Bereich von + 10 bis + 45"C. vorgenommen werden.

Die für das Verfahren Verwendung findenden inerten Lösungsmittel können verschiedenen Verbindungsklassen angehören. Sie müssen jedoch folgenden Forderungen genügen:

1. Eie müssen im System mit Wasser bzw. den wäßrig-alkalischen Extraktionslösungen im verwendeten Temperaturbereich eine möglichst breite Miscliungslückc aufweisen;

2. Keton und Oximinoketon müssen ausreichend löslich sein;

3. das Lösungsmittel muß sich in der Dichte gegenüber der wäßrigen Phase genügend unterscheiden und

4. soll der Verteilungskoeffizient des Oximinoketons im System »aufnehmende wäßrig-alkaiische Phase« / »abgebende orgar.-che Phase« einen möglichst hohen Wert haben.

Die im folgenden als Beispiele angeführten Lösungsmittel können für sich oder in Kombination angewandt werden:

Äthyl-n-butyläther, Di-n-propyläther,
Diisopropyläther, Di-n-butyläther,
Di-sek-butyläther. Di-n-amyläther,
Diisoamyläther^^'-Dichlor-di-n-butyläiher,
Anisol, Phenetol, Methyl-cyclohexyiäther.
Benzylmethyläther, Benzyläthyläther,
Nitrobenzol, Methylenchlorid, Chloroform.
Die für das Verfahren Verwendung findenden Alkylnitrite leiten sich vorzugsweise von den niederen, in Wasser gut löslichen Alkoholen ab, z. B. Methylnitrit, Äthylnitrit ferner n- und i-Propylnitrit und werden flüssig oder gasförmig zur Reaktion gebracht. Als Halogenwasserstoff bzw. Halogenwasserstoff abgebende Mittel seien Bromwasserstoff und wäßrige Bromwasserstoffsäure, vorzugsweise jedoch Chlorwasserstoff h'w. Salzsäure genannt.

Zur Extraktion der Oximinoketone werden wäßrige, alkalisch reagierende Lösungen wie wäßrige Natriumoder Kaliumcarbonatlösungen, Kaliumhyiiroxidlösung, insbesondere Natriumhydroxidlösung /erwendet, wobei die »Alkaliw-Konzentration zweckmäßig im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 normal liegt. Zur Korrektur des Dichtenunterschieds bzw. zur Verbesserung der Phasentrennung können der »Alkali«-Lösung üblicherweise Verwendung findende Substanzen, z. B. Neutralsal/e wie Natriumchlorid oder Natriumsulfat, zugesetzt werden. Zur Extraktion der Oximinoketone genüg« im allgemeinen eine einmalige Verteilung zwischen den Phasen; bei den höheren Oximinoalkylketonen können aufgrund ihrer weniger günstigen Verteilungskoeffizienten wiederholte Extraktionen zweckmäßig sein, die man zur besseren Ausnutzung der wäßrigen Alkalilösung nach Art der multiplikativcn Verteilung ausführt.

Die oben dargelegten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens — nämlich hohe Reaktionsgeschwindigkeit, hohe stöchiometrische Ausbeute und reine Produkte, keine Anreicherung von Nebenprodukten im Reaktionsgemisch und daher praktisch keine Lösungsmittelregenerierung, Anwendung nur geringer Chlorwasserstoffmenge.i' bei c'er Nitrosierung, die wäßriger Salzsäure entnommen werden können, keine stark sauren Abwässer — machen es besonders geeignet zur kontinuierlichen Arbeitsweise, wodurch eine hohe Raum-Zeit-Ausbeu'.e erreicht wird.

Um Ketonverliiste bei der Umsetzung niederer Dialkylketone möglichst niedrig zu halten, deren Löslichkeit in wäßrigen Medien, insbesondere in wäßrigen Säuren nicht mehr vernachlässigt werden kann, wird man bei kontinuierlicher Arbeitsweise "> einerseits die Nitrosierungsquole möglichst hoch und das Volumen der alkalischen Extraktionslösung möglichst niedrig einstellen, andererseits zur Beladung der organischen Phase mit Halogenwasserstoff gasförmigen Halogenwasserstoff einsetzen, bzw. bei Verwen- in dung wäßriger Halogenwasserstoffsäure als Halogen wasserstoffdonator mit möglichst geringen Mengen auszukommen versuchen.

Die nach dem vorliegenden Verfahren herstellbaren vOxinunoketonc sind wertvolle Zwischenprodukte zur \~< Synthese von pharmazeutischen Präparaten. Farbstoffen, analytischen Reagenticn. Pflanzenschutzmitteln sowie optischen Aufhellungsmilteln (FR-PS 14 80 699) Auch da· anderen nach vorliegendem Verfahren erhältlichen Verbindungen können in gleicher Weise _>i> Verwendung finden wie in der französischen Patentschrift beschrieben.

Beispiel I

Di-n-propvlketon wird
diskontinuierlich nitrosiert:

folgender Apparatur r<

1) Reaktionskolben: 4-Litcr-Vierhalskolbcn mit Gascinlcitungsrührer. Gaseinleitungsfritle für Chlorwasserstoff. Thermometer. Rückflußkühlcr mit Blasenzähler und Ablaßhahn am Boden.

2) Methylnitrit-Generator: 2-l.iter-Vicrhalskolben mit Rührer, Thermometer, graduiertem 5(X) ml Tropftrichter und Rückflußkühler mit Blasenzähler. der an den Begasungsrührer des Rcaktionskolbens angeschlossen ist.

Der Kolben des Methylnitrit-Generators wird beschickt mit 360 g (5,2 Mol) Natriumnitrit, 400 ml Wasser und 2J5 ml (= 186 g; 5.8 Mol) Methanol; der Tropftrichter wird mit 500 ml U) n-Schwefelsäure gefüllt. D:cr,e Berxh^:ck-jng vvird jeweils nach Verbrauch ve π ϊ Mol Methylnitrit erneuert (100 mi IO n-Schwefelsäurc entsprechen annähernd einem Mol Methylnitrit).

In den Reaktionskolben werden 1.4 Liter Di-n-butyläther und 685 g (6.0 Mol) Di-n-propylkcton gegeben.

Nach der Zugabe von 10 ml konz. Salzsäure wird mil dem Einleiten von Methylnitritgas begonnen, das man durch langsames Zutropfen der 10 n-Schwefelsäurc in die wäßrig-methanolische Nitritlösung entwickelt. Das eingeleitete Methylnitrit wird zügig aufgenommen; der Ausgangs-Blasenzähler am Rückflußkühler des Reaktionskolbens verbleibt in Ruhe. Nach der Absorption von 1,0 Mol Melhylnitrit wird das Einleiten des Nitrits unterbrochen und das Reaktionsgemisch noch IO bis 15 Minuten nachgerührl. Die Temperatur steigt während der Nitrosierung von etwa 20 auf 32"C

Anschließend werden durch den Thermometersttit-/cn 600 ml eiskalte 2 η-Natronlauge unter schnellem Rühren in das Gemisch einfließen gelassen; man rührt etwa 2 Minuten kräftig durch und läßt dann bei abgestelltem Rührwerk absitzen. Die schwere gellbbraune wäßrig-alkalische Schicht trennt sich rasch und vollständig von der fast farblosen leichten organischen Phase. Der alkalische Fixtrakt wird durch das Bodenventil abgelassen. Die im Kolben verbleibende organische Lösung, die wiederum Raumtemperatur angenommen hat. wird erneut mit 10 ml xonz. Salzsäure angesäuert und unter Rühren mit 0.9 Mol Methylnitritgas behandelt das praktisch vollständig aufgenommen wird. Die Temperatur steigt dabei auf 30,5⁰C. Anschließend wird kurze Zeit nachgerührt und erneut in der beschriebenen Weise mit 540 ml eiskalter 2 ^-Natronlauge extrahiert.

Ni'i.osierung und alkalische Extraktion werden zunächst 5mal nacheinander durchgeführt. Die wäßrigalkalischen Extrakte werden jeweils einzeln unter Kühlung mit kon?. Salzsäure schwach angesäuert, wöbe das Oximinodipropylkcton als helles Öl ausfällt, das nach einigem Stehen abgetrennt und mit wenig Eiswasser gewascher, wird. Es enthält noch 11 Gew.-°/c Wasser und Lösungsmittel, die durch Vakuumdestilla lion entfernt werden können. In der folgenden Tabelle sind der Nilritverbrauch, die jeweils zur Exlraktior verwendete Menge an 2 η-Natronlauge und die Ausbeute an Oximinoketon angegeben. Nach dem 5 Durchgang wird verbrauchtes Keton durch Zugabe vor 365 g (3.2 Mol) Dipropylkcton zum Reaktionsgemiser ersetzt. Darauf wird erneut in der gleichen Weise 5ma jeweils in Gegenwart von Sai'zsäure mit Methylnilril nitrosiert und mit 2 η-Natronlauge extrahiert (Durch gänge6bis 10).

Tabelle

Durchgang	Verbrauchtes Methylnitrit	Verbrauchte Natronlauge	Ausbeule an 89%igcm Oximinoketon
1	1.0 Mol	600 ml	143 g = 0,89 Mol
2	0,9 Mol	540 ml	131 g = 0,8l Mol
3	0,8 Mol	480 ml	104 g = 0,65 Mol
4	0,7 Mol	420 ml	85 g = 0,53 Mol
5	0,6 Mol	360 m!	52 g = 0,32 Mol
6	1,0 Mol	600 ml	148 g = 0,92 Mol
7	0,9 Mol	540 ml	129 g = 0,80 Mol
8	0,8 Mol	480 ml	96 g - 0,60 Mol
9	0,7 MoI	420 m!	9Og = 0,56 Mol
10	0,6 Mol	36OmI	48 g = 0,29 Mol
Gesamt	7,0 Mol	4800 mi	iO26 g 89%iges Produkt entspricht = 912 g reinem Produkt = 637 Mol

Zur Lrmiltlung der Ausheule wird der Versuch mich dem 10. DurchgHMg abgebrochen. In der verbleibenden organischen Schicht wird noch vorhandenes Dipropylkclon analytisch ermittelt; gefunden: 230 g = 2.0 Mol.

Verbrauch an Dipropylkeion:
6.0 + 3.2 - 2.0MoI = 7,2 Mol
Ausbeute an Oximinodipropylkcton:

D.is erhaltene Oximino-dibiitylkcton lallt sich durch Vakuumdestillation vollständig von anhaftendem Wasser und I .ösungsmilteln befreien.

Kpnj: 72 — 74"C; farbloses Öl, das beim Stehen in der Kälte kristallin erstarr!.

Ii c i s ρ i c I 2

Metliylben/.ylketnn wild in der in I·'i g. I skizzierten Apparatur kontinuierlich nitrosiert: .'"

1. Reaktionsteil: Der Reaktor I ist ein zylindrisches (iefäß von etwa 5 l.itcr Inhalt mit Thermometer und Linfüllstutzen, das über die Pumpe 2 mit dem höhcrgelegencn Niveaugefäß 3 von etwa 3 Liter Inhalt verbunden ist. Letzteres ist mit einem Ablaßhahn 3.r versehen. Über die Leitung 5 ist der obere Teil vnn 3 mit dem von I und — über den Ausgangs-Blascn/.ählcr 6 — mit der Außenatmosphiire verbunden. Das Dbcrlaufrohi 4 gestattet den llüssigkeitsrücklauf von 3 nach 1. Der Melhylnilritgencrator 7 ist ein 3-Litcr-Kolben mit Rührer, Thermometer, graduiertem 1-Litcr-Tropftrichtcr, Ablaßstutzcn und Gasablcitungsrohr. das übci den Kingangs-ßlasenzähler 9 an die Frittc von

I angeschlossen ist. ''

2. Mxtraktionslcil: Der Mischer 11. ein zylindrisches, etwa 600 ml fassendes Rührgefäß mit schnell laufendem Rührer, das über je ein Bodenrohr sowohl mit dem graduierten Tropftrichter 12. als in auch über das Ventil 10 mit dem Fallrohr 4 in Verbindung steht, ist über das Rohr 13 an die Beruhigungskammer 14 angeschlossen, aus der die beiden getrennten Phasen durch je ein Rohr abfließen können. Das Rohr für die leichtere Phase 4-, 15 führt zum zweiten Mischer 16. der mit dem graduierten 2-Liter-Tropftrichter 17 verbunden ist und sonst in allen Teilen dem ersten Mischer 11 entspricht. Die schwere Phase wird durch das Rohr 22 in das Fällungsgefäß 24 geleitet, das mit einem -,0 Rührer und einem weiten Ablaufrohr 25 versehen ist. Der zweite Mischer 16 steht über 18 mit der Beruhigungskammer 19 in Verbindung, die in den Abmessungen wiederum der Kammer 14 entspricht Aus 19 fließt die obere Phase über die Leitung 2 und durch einen Nachabscheider zurück in den Reaktor 1. Das Rohr 20 ist mit einem graduierten I-Liter-Tropftrichter 21 verbunden. Das Rohr 23 für die untere Phase führt ebenfalls in das Fällungsgefäß 24. _Μ

In den Methylnitrit-Generator 7 werden 736 g (10,6 Mol) Natriumnitrit 800 ml Wasser und 520 ml (= 412 g; 12,8 Mol) Methanol eingefüllt und der Tropftrichter 8 wird mit I Liter 10 η-Schwefelsäure beschickt Die (,■> gesamte Beschickung von 7 und 8 wird jeweils nach Verbrauch erneuert

In den Reaktor 1 gibt man bei Raumtemperatur eine Mischung von 5,85 l.itcr Di-sck.-Bulyläther, 2.l^r>l (2.15 kg; 16,0 Mol) Methylbenzylkelon und 20 ml Salzsäure c/ = 1,19. Dabei arbeitet die Pumpe 2. so dall sich auch das Niveaugefaß 3 füllt, die Lösung über 4 nach 3 zurückfließt und der Kreislauf zwischen 1 und 3 ständig in Gang bleibt. In den Tropftrichtcr 12 werden 2 l.itcr 2 n-Natronlaugc. in den Tropftrichtcr 17 2 Liter Salzsäure d - 1.16 ( = 31,5 Gcw.-% Chlorwasserstoff) und in den Vorratstrichter 21 I Liter rvielhyibenzyikeion eingefüllt. Unter Rühren wird aus 8 IO n-Sehwcfclsäurc in den Kolben 7 getropft. Die F.ntwicklung von Melhylnilril kommt sofort in Gang, das durch die Fritle in die saure Kclonlösung in 1 eintritt. Während der Lingangs/ähler 9 rasch arbeitel, verharrt der Ausgangszähler 6 vollständig in Ruhe.

Nachdem etwa 2 Mol Methylnitril eingeleitet worden sind (H)OmI 10 η-Schwefelsäure entsprechen 1 Mol Melhylnitrit). wird mit der kontinuierlichen Extraktion begonnen. Dazu werden zunächst die Rührwerke der Mischer 11 und 16 in Gang gebracht, aus 12 2 n-NatronliUige und aus 17 Salzsäure in die Mischer 11 bzw. 16 eintreten gelassen. Schließlich wird das Ventil IO geöffnet, durch das die organische Reaktionslösung teilweise in Il eintritt, wo sie mit der Natronlauge gründlich durchgemischt wird. Das entstandene Oximinobcnzyl-mcthylketon tritt hier fast quantitativ ims der organischen Phase als Natriumsalz in die wäßrij'c Phase über, die auch das aus dem Methylnitrit entstandene Methanol auswäscht. Außerdem werden durch die Alkalibehandlung in 11 geringe Mengen chlorierter und oxydierter Nebenprodukte abgebaut, bzw. aus der organischen Phase herausgelöst. Dabei wird zwangläufig auch der in der organischen Phase gelöste Chlorwasserstoff entfernt, so daß er in einer folgenden Stufe wieder zugesetzt werden muß. Das geschieht im Mischer 16. Zunächst wird das Gemisch aus 11 durch das Rohr 13 in die Beruhigungskammer 14 geschleudert, wo sich die beiden Phasen rasch trennen und über 22 bzw. 15 abfließen.

Die aus 12 zu entnehmende Menge Natronlauge wird bei geöffnetem Ventil 10 so eingeregelt, daß die aus der Kammer 14 durch 22 abfließende orangebrai-ne wäßrige Lösung des Oximinobenzylmelhylketon-nairiums einen pH-Wert von 12,4— 13,2 aufweist.

Die durch 15 abgeführte extrahierte organische Lösung wird im Mischer 16 durch die von 17 kommende Salzsäure erneut mit Chlorwasserstoff beladen. Nach der Phasentrennung in der Kammer 19 fließt die leichte organische Schicht durch 20 nach 1 zurück. Auf dem Wege dorthin wird verbrauchtes Ausgangsmaterial durch Zutropfen von Mcthylbenzylketon aus dem Vorratsgefäß 21 ersetzt; dessen Zufluß nach Maßgabe der Ausbeute an Oximinobenzyl-methylketon pro Zeiteinheit eingestellt.

Die schwere wäßrig-salzsaure Schicht fließt aus 19 durch das Rohr 23 in das Fällungsgefäß 24, in das ebenfalls unter Rühren die alkalische Lösung des Oximinobenzylmethylketon-natriums aus der Kammer 14 durch 22 einläuft. Die Menge der durch 23 zutropfenden Salzsäure wird am Ventil des Tropftrichters 17 so eingestellt, daß die in 24 entstehende breiig-kristalline Suspension des freien Oximinobenzyl- methylketons einen pH-Wert von etwa 3,0 bis 3,5 zeigt. Durch das weite Abflußrohr 25 wird der Kristalibrei kontinuierlich abgelassen, auf einer Nutsche gesammelt, mit etwa kaltem Wasser gewaschen, trocken gesaugt und im Trockenschrank bei 65° C unter Luftzirkulation getrocknet

Nach kurzer Betiiebszeit slcllt sich bei aufeinander abgestimmten Geschwindigkeiten einerseits der Zufuhr des Methylnitrits (Einstellung an Ba) und andererseits der, Abgangs an gebildetem Oiminobcnzyl-methylketon (Einstellung an iO) eine annähernd konstante Konzen- > nation des Oximinobenzyl-methylketons in der durch I und 3 zirkulierenden Lösung -jin. Da auch die von der Stellung des Ventils 10 abhängigen Einstellungen an 12. 17 und 21 leicht zu Finden sind, ergehen sich in der laufenden Apparatur schnell stationäre Verhältnisse, m Wiihicnd des fielriebs wird die Reaktionslemperatiir im Bereich von 30 bis 35 C gehalten: die Nitrosierungsgesehwindigkeil ist dann so hoch, daß in der Lösung beim Eintritt in den Mischer Il kein Methylnitrit mehr nachgewiesen werden kann. Die Reakünnsmischung in ι I enthalt stets ausreichende· mengen C'iilui wasserstoff.

Zur Ermittlung tier Ausbeute wird die Anlage nach 52slündigem fk-lrieb stillgelegt; alle Lösungen werden abgelassen und aufgearbeitet.

Verbrauch an:

1. Methylnitrit = 199.0 Mol

2. Mcthylbcnzylkcton =
Vorgelegte Menge 1.44 kg
Zugesetzte Menge + 18.% kg

21.67 kg

Nach Unterbrechung κ

zurückgewonnen - 1,21 kg
Umgesetzte Menge 20,46 kg= 184,0MoI

Es werden erhalten:

23.60 kg helles cremefarbenes Oximinobenzyl-methylketon vom

F.: !61 — 163 = 175.OMoI.

Ausbeute: 95,5% der Theorie, bezogen auf κι umgesetztes Methylbenzylketon.

Ausnutzung des Methylnitrits: 88,5%

Beispiel 3 r>

Di-n-oropylketon wird in der im Beispiel 2 beschriebenen Apparatur, an die über das Ableitungsrohr 25 eine Trennkammer angeschlossen ist, kontinuierlich unter folgenden Betriebsbedingungen nitrosiert: Die _V) umlaufende organische Phase besteht aus 8 Litern einer Lösung von Dipropylketon (3 Mol Keton pro Liter Lösung) in Di-sek.-butyläther. Die Nitrosierungsgeschwindigkeit ist etwa 2,5—3,0 Mol Methylnitrit pro Stunde und die Reaktionstemperatur wird im Bereich _Vy von 28—34° gehalten. Zur Extraktion wird 4 n-Natronlauge verwendet. Das Fällungsgefäß 24 wird von außen gekühlt In der an 25 angeschlossenen Trennkammer sammelt sich das gebildete Oximinodipropylketon, das als leichtere helle Schicht kontinuierlich in ein _b0 Sammelgefäß abfließL Ein geringer Gehalt an Wasser und Lösungsmittel, der für weitere Umsetzungen ohne Belang ist, kann gewünschtenfalls durch Vakuumdestillation entfernt werden (Kpo.2 = 72—74°). In ca. 56 Betriebsstunden werden insgesamt 17,12 kg (150,0 Mol) _b5 Dipropylketon umgesetzt; man erhält 19,50 kg (136,1 Mol; 903% der Theorie) Oximinodipropylketon. Die Nitritausnutzung beträgt 88.0%.

Beispiel 4

Diäthylketon wird in der in Eig. 2 skizzierten Apparatur kontinuierlich nitrosicrl.

1. Der Reaktionsanteil mit dem Rcaklorkreislauf und dem Methylnitritgenerator I bis 4 ist der gleiche wie in der im Beispiel 2 beschriebenen Apparatur.

2. Der Extraktionsteil enthält — abweichend von der in E i g. I skizzierten Anlage — nur eine Misch- und Trenneinheit 10 bis 14; identisch mit den Elementen gleicher Nr. in I·' i g. I. Aus der Beruhigungskammer 14 tritt die leichtere Phase durch das Rohr 15 in ilen Nachabscheider 16 der mil einer Begastingsfritle verseilen und mit dem VorratsgeFäß 17 verbunden ist. Aus 16 Fließt die obere Phase über 19 in den Reaktor I zurück.

Die un!'.'!·'· Ph««· flirlli ans 14 über 20 in das gekühlte RiHungsgefäß 21, in das der Inhalt lies Vornitsgefäßes 22eintropfen kann.

Der Methylnilritgenerator 7 und 8 wird, wie angegeben, beschickt; in den Reaktor I gibt man ein Gemisch aus 5.45 I Di-sck.-butyläther, 2,55 I (= 2.07 kg; 24 Mol) Diäthylketon und 20 ml Salzsäure </ -- 1,19, so daß bei laufender Pumpe 2 ein Kreislauf zwischen I und } in Gang bleibt. In das Vorratsgefäll 12 wird 4 η-Natronlauge, in die Gefäße 22 Salzsäure </ = 1,19 und 17 Diäthylkclon eingefüllt. Es wird nun Methylnitrit aus 7 mit einer Geschwindigkeit von etwa 4.0 — 4,5 Mol pro Stunde in 1 eingeleitet und nach der Absorption von etwa 3.0—3,5 Mol Methylnitrit wird analog Beispiel 2 mit der Extraktion des Oximinodiäthylkctons mit 4 n-Natronlauge in Il begonnen. Die 12 zu entnehmende Menge Natronlauge wird nach Maßgabe des pH-Wertes der aus 14 durch 20 abfließenden Lösung des gebildeten OximinodiäthyIketon-Natriums eingeregelt, der etwa zwischen 12,8 und I 3,2 liegen soll. Die durch 15 abfließende extrahierte organische Lösung wird im Nachabscheider 16 von geringen Mengen noch anhaftender wäßriger i'hasc befreit und durch 18 mit kalalytisehen Mengen Chlorwasscrstoffgas Beladen; sie Fließt nach Ersatz, der verbrauchten Ketonmcnge aus dem Vorratsbehälter 17durch 19 nach 1 zurück.

Die dem Fällungsgefäß 21 durch 20 zugeführic orangebraune wäßrig-alkalische Lösung des Oximinodiäthylketon-Natriums wird unter Rühren und Kühlung bei 0 bis + 5° mit Salzsäure aus 22 in dem Maße versetzt, daß der pH-Wert der entstehenden breiigkristallinen Suspension des freien Oximinodiäthylkctons sich dauernd im Bereich von 3,0 bis 2,8 hält, was durch eine pH-geregelte automatische Salzsäurezufuhr leicht erreicht wird. Der durch das weite Abflußrohr 23 abgeschleuderte Kristallbrei wird auf einer Nutsche gesammelt, schließlich mit wenig kalter verdünnter Natriumchloridlösung gewaschen und trocken gesaugt Man erhält cremefarbenes, fast weißes kristallines Oximinodiäthylketon,das noch etwa 5—6% Wasser und 2—2,5% Natriumchlorid enthält, von organischen Verunreinigungen praktisch frei ist und ohne weitere Reinigung zu Kondensationsreaktionen verwendet werden kann.

Während des Betriebs der sich im stationären Zustand befindenden Anlage wird eine Reaktionstemperatur von 28—33° mit Hilfe von in 1 und 3 eingebauten (nicht eingezeichneten) Kuh!schlangen dauernd eingehalten. Beim Eintritt in 11 ist unverbrauchtes Methylnitrit in der organischen Lösung nicht mehr nachzuweisen, so daß in 21 keine nitrosen Gase frei werden. Zur Ermittlung der Ausbeute wird der Betrieb nach 95 Stunden unterbrochen; alle Lösungen

rdcn aufgearbeitet, bzw. analysiert.

rbniuch an

. Mcthlynitrit = 406 Mol

ta:- . I II.... „ „

Vorgelegte Menge 2,07 kg

Zugesetzte Menge 33,28 kg

$^r),3^r> kg

nach Unterbrechung /iirüci'gewonnen 1.64 kg

Umgesetzte Menge !3.7I kg - 391,^r> Mol

Vs werden erhallen:

44.4 kg 92%ige<, entsprechend 40,8 kg IOO%igcm Oximinodiäthylkelon, vom F. 59 — 60" = .'354,5 Mol. Ausbeute: 90,6% der Theorie, bezogen auf

Ausnutzung des Methylnitrits: 87,1%.

/u ähnlich guten Ergebnissen gelangt nian bei der Nitrosierimg von Melhylisobiitylkclon zu 4-Methyl- i in (i\iniinopentanon-(2), die man in analoger Weise und unter den gleichen Keaktionsbedingungen durchführen

llicivu 2 IiI,ill /eicliniMisieii

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von a-Oximinoketonen der allgemeinen Formel

R'—C—C — R

Il Il

O N-C)H

in der

R' einen Alkylrest und

R Wasserstoff, einen Alkylrest oder den Benzylrest bedeuten,

oder deren Salzen durch Umsetzung von Ketonen der allgemeinen Formel

R-C-CH₂-R