DE1908863A1 - Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und Cyanopyridinen aus cyanosubstituierten Cyclobutanen und Cyclobutenen in der Dampfphase - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und Cyanopyridinen aus cyanosubstituierten Cyclobutanen und Cyclobutenen in der Dampfphase

Info

Publication number
DE1908863A1
DE1908863A1 DE19691908863 DE1908863A DE1908863A1 DE 1908863 A1 DE1908863 A1 DE 1908863A1 DE 19691908863 DE19691908863 DE 19691908863 DE 1908863 A DE1908863 A DE 1908863A DE 1908863 A1 DE1908863 A1 DE 1908863A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chlorine
reaction
cyano
diluent
products
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19691908863
Other languages
English (en)
Other versions
DE1908863B2 (de
DE1908863C (de
Inventor
Marinak Michael Joseph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Priority to DE19691908863 priority Critical patent/DE1908863C/de
Priority claimed from DE19691908863 external-priority patent/DE1908863C/de
Publication of DE1908863A1 publication Critical patent/DE1908863A1/de
Publication of DE1908863B2 publication Critical patent/DE1908863B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1908863C publication Critical patent/DE1908863C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/78Carbon atoms having three bonds to hetero atoms, with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C07D213/84Nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/61Halogen atoms or nitro radicals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und Cyanopyridinen aus Cyano-substituierten Cyclobutanen und Cyclobutenen in der Dampfphase Cyano-substituierte C4-cycloaliphatishe Verbindungen, wie beispielsweise 1,2-Dicyanocyclobutan, wurden bisher einer Vielzahl von Chlorierungsverfahren unterzogen. Alle diese Verfahren wurden in der Flüssigen Phase bei Temperaturen unterhalb 200°C durchgeführt, wobei nieder-chlorierte Derivate der Cyano-substituierten Ausgangsmaterialien hergestellt werden mollten. Mit diesen bekannten Chlorierungsverfahren war en weder möglich, die eingesetzte Ausgangsverbindung zu perchlorieren, noch koimte der Grundcharakte des Ringes verändert werden.
  • Es wurde nun gefunden, dass Cyano-subatituierte C4-cycloaliphatische Verbindungen in perchloriertes Pyridin sowie in Cyanopyridinverbindungen umgewandelt werden können, und zwar nach einem Verfahren, bei dessen Durchführung gut vermischte Dämpfe aus dem C4-cycloaliphatischen Reaktanten und einem Überschuss Chlor in Gegenwart eines Verdünnungsgases bei Temperaturen zwischen 400 und 7000C zur Umsetzung gebracht werden Die Reaktion verläuft schnell und liefert gute Ausbeuten der gewünschten Verbindungen. Wird die Reaktion un-ter optimalen Bedingungen durchgeführt, daim ist das Reaktionsprodukt im wesentlichen frei von Teere und unerwünschten Zersetzungsprodukten.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Chlorierungsverfahrens öffnet sich der C4-Ring des Cyano-substituierten Ausgangsmaterials, wobei -die Kohlenstoff- und Stickstoffatome einer Cyanosubstituiertengruppe in den Ring unter Bildung des sechsgliedrigen, Heterostickstoff enthalten Pyridinrings eingeführt werden. Diese. Ringa.ufweit-ung ist von gleichzeitigen Chlorierungs- und Chlorwasserstoffabspaltungsreaktionen (oder Aroma-tisierungsreak-tionen) begleitet, welche zu der Bildung von: perchloriertem Pyridin sowie von Oyanopyridinverbindungen führen. Im Falle von C4-cycloaliphatischen Ausgangsverbindungen, die durch eine einzelne Cyanogruppe substituiert sind, ist das Produkt reich an Pentachlorpyridin, während bei der Verwendung von Dicyano-substituierten Reaktanten das Prod-ut--t überwiegend aus den isomeren 2-, 3- und 4-Cyanotetrachlorpyridinen zusammen mit kleinen Mengen an Pentachlorpyridin besteht. Diese perchlorierten Reaktionsprodukte eignen sich als Pestizide sowie als Zwischenprodukte zur Herstellung vieler substituierter Pyridine und Pyridyl-substituierter Verbindungen. Beispielsweise kann Pentachloroyridin als Herbizid zur Bekämpfung von unerwünschten Pflanzen und Unkräutern verwendet werden, während die verschiedenen isomeren Tetrachlorocyanopyridine gute fungicide Eigenschaften besitzen und zur Bekämpfung von in dem Erdboden Wachsenden Fungi verwendet werden Können.
  • Repräsentative Cyano-substituierte C4-cycloaliphatische Aus gangsmaterialien, die nach dem e-rfindungsgemässen Verfahren zu Perchlorpyridin- und Perchlorcyanopyridinprodukten chloriert und umgewandelt werden können, sind beispielsweise Cyanocyclobutan, 1,2-Dicyanocyclobutan (auch als Cyclobutan-1,2-dicyanid bezelchnet), Chlor-1,2-dicyanocyclobutane, 1,2-Dichlor-1,2-dicyanocyclobutan, 1,3-Dicyanocyclobutan, 1-Cyanocyclobuten, 1,2-Dicyanocyclobuten-1 3,4-Dicyanocyclobuten-1, 2,3-Dicyanocyclobuten-1, 1,3-Dicyanocyclobuten-1 αE und 1,2-Dichlor-1,2-Dicyanocyclobuten-1. Viele dieser Verbindungen-sind leicht verfügbar. Alle Verbindungen lassen sich nach üblichen Herstellungsverfahren herstellen. So kann beispielsweise 1,2-Dicyanocyclobutan, eine bevorzugte Verbin dung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, durch die Bestrahlung von Acrylnitril mit entweder sichtbarem oder UV-Licht hergestellt werden, wobei das Produkt aus dem erhaltenen Polymerisationsprodukt als eine Mischung aus den cis- und trans-Formen abdestilliert wird. Entweder die cis- oder die trans-Form von 1,2-Dicyanocyclobutan oder eine Mischung aus diesen beiden Formen kann verwendet werden, wobei in gleicher Weise gute Ergebnisse hinsichtlich der Bildung der verschiedenen 2-, 3- und 4-Cyanotetrachlorpyridinverbindungen erzie].t werden. Die Ausgangsmaterialien 1-chlor-1,2-dicyanocyclobutan und 1,2-Dic.hlor-1,2-d.icyanocyclobutan sowie 1,2-Dicyanocyclobuten-1 werden daun erhalten, wenn 1,2-Dicyanocyclobutan in Tetrachlorkohlenstoff in Gegenwart von Chlorwassers-toff unter UV-Bestrahlung chloriert wird. Entsprechende Mono- und Dichlordicyanocyclobutens können nach ähnlichen Methoden hergestellt werden. Cyanocyclobutan kann aus Cyclobutancarbonsäure durch Veresterung und anschlies sende Amidierung der Carboxylgruppe, wobei das Amid anschliessend unter Verwendung von Phosphorpentoxyd unter Bildung-des entsprechenden Nitrils dehydratisiert wird, her gestellt werden. Cyclobutancarbonsäure kann ferner-al.s Ausgangsmaterial zur Herstellung von 1-Cyanocyclobuten dienen.
  • In diesem Falle wird die Säure zuerst unter Bildung von α-Bromocyclobutancarbonsäure bromiert. Die Carboxylgruppe wird anschliessend in eine Nitrilgruppe in der vorstehend beschriebenen Weise umgewandelt, worauf aus dem erhaltenen Zwischenprodukt Bromwasserstoff abgespalten wird, beispielsweise unter Verwendung von Kaliummethylat in Methanol. Dabei wird 1-Cyanocyclobuten gebildet. 1,3-Dicyanocyclobutan kann aus Cyclobutan-i,3-diearbonsäure hergestellt werden, wobei man den Ester-Amid-lVitril-Syntheseweg einschlägt.
  • 3,4-Dicyanocyclobuten-1 und 2,3-Dicyanocyclobuten-1 können durch Umsetzung von 1,2-Dicyanocyclobutan mit Brom in einem wasserfreien System unter Bildung von 3-Brom-1,2-dicyanocyclobutan und 3,4-Dibrom-1,2-dicyanocyclobutan hergestellt werden. Aus diesen bromierten Produkten wird anschliessend unter Verwendung von Kaliummethylat in Methanol unter Bil.-dung der gewünschten Dicyanocyclobuten-Ausgangsmåterialiell Bromwasserstoff abgespalten. Wahlweise kann das 3,4-Dibrom-1,2-dicyanocyclobutan in 3,4-Dicyanocyclobuten-1 durch Behandlung mit Zinkstaub in Gegenwart eines geeigneten flüssigen Reaktionsmediums umgewandelt werden. 1,3-Dicyanocyclobuten-1 kann durch Bromierung-von 1,3-Dicyanocyclobutan und anschliessende Bromwasserstoffabspaltung -in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt werden.
  • Als Verdünnungsgase, die während der Reaktion vorliegen, können Materialien eingesetzt werden, die entweder dampfförmig sind oder sich leicht verdampfen lassen und im wesentlichen unter den eingehaltenen -Reaktionsbedingungen inert sind. Erwähnt seien Stickstoff, Kohlendioxyd, Chlorwasserstoff und Schwefeldioxyd sowie-die perchlorierten Kohlenwasserstoffe. Ferner kommen Chlorkohlenwassers-toffe, wie beispielsweise Chloroform, als Verdünnungsmittel in Frage, vorausgesetzt, dass weiteres -Chlor zugeführt -wird, urn dessen Umwandlung-in einen Perchlorkohlenwasserstoff in der -Reaktionszone zu ermöglichen. Die bevorzuten Verdünnungsmittel sind flüchtige perchlorierte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Tetrachloräthylen, Hexachlorbutadien und Tetrachlorkohlenstoff. Ausserdem kommen Mischungen aus einer oder mehreren dieser Verbindungen mit Chloroform in Frage. Es ist ferner möglich, die Erfindung in der Weise durchzuführen, dass als einziges "Verdünnungsgas" ein grosser Überschuss des Chlorreaktanten über der stöchiometrisch erforderlichen Chlormenge verwendet wird.
  • Zur Durchführung der Erfindung wird ein Chlorüberschuss verwendet. Unter einem "Chlorüberschuss" soll Chlor verstanden werden, das in einer Menge verwendet wird, die oberhalb derjenigen Menge liegt, welche stöchi.ome-tr-isch erforderlich ist, um die Aromatisierung und Perchlorierung des Cyano-substituierten C4-cycloaliphatischen Ausgangsmaterials unter Bildung von - perchloriertem Pyridin und Cyanopyridinprodukten zusammen mit Chlorwasserstoff und anderen Nebenprodukten zu bewirken. Die stöchiometrisch erforderliche Chlormenge umfasst ferner diejenige Menge, die durch Umwandlung des Verdünnungsmittels in einen perchlorierten Kohlenwasserstoff verbraucht werden kann, wie vorstehend ausgeführt wurde, Minimal wird stöchiometrisch 1/2 Mol Chlor pro Wasserstoffatom verbraucht, das an dem Ring der Ausgangsverbindung sitzt, während ein weiteres 1/2 Mol für jedes Chloratom notwendig ist, das mit dem Ring unter Bildung de.s perchlorierten Srodulctes verknüpSt werden spll. Daher erfordert die Perchlorierung von Cyanocyclobutan 6 Mole Chlor, währena 5 Mole für die Perchlorierung vonl.Gicyano cgclobu-tan erforderlich sind. Diejenigen cycloaliphatischen Ausgangsmaterialien, die bereits Chlorgruppen enthalten, erfordern entsprechend weniger Ghler Zur Durchführung der Erfindung wird vorzugsweise ein wenigstens 20 %iger Chlorüberschuss (über c'.ie stöchiometrisch erforderliche Chlormenge) verwendet. Eine noch bevorzugtere Ausführungsform sieht vor, einen wenigstens 100 %igen Chlorüberschuss einzusetzen. Ein, 3- bis 15-facher oder sogar noch grösserer Ubersehuss an Chlor gegenüber den stöchiometrisch erforderlichen Mengen kann ebenfalls unter Erzielung guter Ergebnisse verwendet werden. Wird ein derartig hoher Chlorüberschuss eingesetzt, dann diest das überschüssige Chlor sowohl als Verdünnungsmittel als auch Reaktant und ermöglicht. die Herabsetzung des Gehaltes an inertem dampfförmigen Verdünnungsmittel oder gegebenenfalls das Weglassen desselben. Jedoch werden auch dann, wenn ein grosser Chlorüberschus.s eingesetzt wird, beispielsweise wenigstens ein 3-faeher -Überschuss, vorzugsweise eines oder mehrere inerte Verdünnungsmittel, wie beispielsweise dampfförmiger Tetrachlorkohlenstoff oder dergleichen, verwendet, um eine bessere Steuerung der Reaktion zu erzielen und wie Neigung zur Bildung teerartiger oder anderer unerwünschter Nebenprodukte herabzusetzen.
  • Die Menge an eingesetztem inerten Verdünnungsmittel ist nicht kritisch. Gute Ergebnisse werden unter Verwendung von 3 - 50 Molen dieses Verdünnungsmittels pro Mol der hetero-' acyclischen Stickstoffausgangsverbindung erzielt. Ein derartiger Bereich wird bevorzugt, und zwar unabhängig davon, ob ausserdem ein grosser Onlorüberschuss eingesetzt wird.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Dämpfe der Cyano-substituierten 04-cycloaliphatischen Verbindung oder einer Mischung dieser Verbindungen zusammen mit einem Überschuss an Chlor sowie ein etwa verwendetes inertes Verdünnungsgas in eine Reaktionszone eingeführt, die auf Demperaturen von wenigstens 400 bis ungefähr 700°C gehalten wird. Für eine wirksame Durchführung d.er vorliegenden Erfindung ist es von Bedeutung, dass die Dämpfe der .
  • Reaktionszone in gut vermischtem Zustand zugeführt werden, wobei diese Mischung vorzugsweise turbulent fliesst, wenn sie auf die Reaktionstemperaturen von mehr als ungefähr 4000C gebracht wird.
  • Werden die gasförmigen Reaktanten, vermischt mit einem Verdunnungsgas oder mit Verdünnungsgasen, auf die angegebenen Reaktionstemperaturen gebracht, dann besteht ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens darin, dass eine insgesamt exoterme homogene Reaktion schnell erfolgt. Infolge der Anwesenheit der Verdünnungsgase kann es jedoch erforderlich sein, die Reaktionszone von aussen zu erhitzen, um die Temperatur auf aer gewünschten Höhe- zu halten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, däss die Reaktion unter Erzielung guter Ausbeuten an den gewünschten Produkten ohne Anwendung einer heterogenen oder aktinischen Katalyse verläuft, wobei ausserdem nur in geringen Mengen Teere oder andere unerwünschte Nebenprodukte gebildet werden.
  • Bevorzugte Bedingungen zur Durchführung der Reaktion richten sich nach dem gewünschten Produkt oder nach den gewünschten Produkten. Beispielsweise schwanken die Verhältnisse van-Chlor und den Verdünnungsgasen zu der Cyano-substituierten C4-cycloaliphatischen Ausgangsverbindung, die Verweilzeiten sowie die Reaktionstemperaturen etwas in Abhängigkeit von der Natur des Reaktanten und von dem Chlorierungsgrad der Ausgangsmaterialien. . Wie bereits erwähnt, kann Chlor selbst ein neutraler Substituent an der Cyano-substituierten C4-cycloaliphatischen Reaktantenverbindung sein, wobei derartige teilweise chlorierte Verbindungen bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weiter ehloriert und ringexpandiert werden können. Diese Ausführungsform der Erfindung ist von besonderer Bedeutung im Hinblick- auf die-Möglichkeit, unvollständig chlorierte Produkte, die von dem Reaktionsprodukt abgetrennt worden sind, zu rezyklisieren, falls das Verfahren in kontinuierlicher Weise durchgeführt wird.
  • Die erfindungsgemässe Reaktion erfolgt sehr'schnell; wobei das gewünschte Pyridin sowie die gewünschten Cyanopyridinprodukte in guten Ausbeuten erhalten werden. Wenn auch die Reaktionsdauer, d.h. die Verweilzeit, während welcher die Reaktionsmischung in der Reaktionszoneist-, nicht kritisch ist,4 so sollten die Reaktanten dennoch nicht während -einer längeren Zeitspanne in Kontakt bleiben, wenn sie einmal auf die Reaktionstemperaturen oberhalb 400°C gebracht worden sind. Diese Reaktionsperiode, die im allgemeinen 5 - 6 Minuten nicht übersteigt, hängt etwas von der jeweils angewende- -ten Temperatur innerhalb des eingehaltenen Temperaturterelches für gegebene Reaktanten und Produkte ab. Eine Herabsetzung der Temperatur um 1000 kann die. zulässige Reaktionszeit verlängern, wobei jedoch. derartige Veränderungen- letztlich durch-den Bereich zur Erzielung eines jeweiligen Produktes begrenst weren. Die beverzugte Verweilzeit liegt zwischen ungefähr 5 und 30 Sekunden für Temperaturen oberhalb 500°C, wobei Verweilzeiten von nur 1 - 3 Sekunden bei Temperaturen oberhalb ungefähr 650°C ausreichen.
  • Innerhalb des breiten Reaktionstemperaturbereiches von 400 bis 700#°C liegt ein bevorzugter Temperaturbereich zwischen 500 und 650°C. Die optimale Temperatur, die für eine gegebene Verfahrensdurchführung eingehalten wird, kann ezwas schwanken, und zwar in Abhängigkeit von der Natur des cycloaliphatischen Ausgangsmaterials, dem Vorliegen oder dem Fehlen eines Rezyklisierungsstromes sowie von der Art und/oder Grösse des Chlorüberschusses sowie irgendeines anderen eingesetzten Verdünungsgases, Arbeitet man unter Verwendung irgendeiner besonderen Beschickungszusammensetzung sowie unter Einhaltung gegebener Verhältnisse Beschickung/Chlor/Verdünnungsmittel, dann reichen einige Vorversuche aus, um die optimale Temperatur und Verweilzeit zur Erzielung der gewünschten Ausbeuten der jeweiligen Produkte zu bestimmen.
  • Die Verfahrensdrucke, die während der Reaktion eingehalten werden, sind nicht kritisch und können von Unteratmosphärendruck bis Überatmosphärendruck achwanken. Atmosphärendruck ist jedoch zufriedenstellend und wird daher bevorzugt.
  • Bei der Durchführung der Reaktion zur Herstellung des perchlorierten Pyridins und/oder der Cyanopyridine werden die Cyano-substitierte C4-cycloaliphatische Ausgangsverbindung sowie das inerte Verdünnungsmittel, falls ein derartiges Mittel verwendet wird, verdampft, indem diese Verbindungen durch einen geeigneten Verdampfer geschickt werden, der auf einer Temperatur gehalten wird, die hoch genug ist, um eine Verdampfung der cycloaliphatischen Beschickung sowie eines etwa eingesetzt Verdünnungsmittels zu bewirken und die erhaltenen Dämpfe auf Temperaturen von 100 - 400°C oder höher zu bringen. Vorzugsweise wird ein Verdünnungsmittel verwendet, das in flüssiger Form mit der Cycloaliphatisches Beschickungsverbindung mischbar ist oder in der Lage ist, diese Verhindung zu lössen. Die erhaltene Flüssigkeit wird dann durch den Verdampfer geschickt. Stellt es sich als unzweckmässig heraus, ein Verdünnungsmittel dieser Art zu verwenden, dann kann das angestrebte gute Vermischen der Beschickung mit den Verdünnungsmitteldämpfen auch in der Weise erfolgen, dass die Beschickungsmittel- und die Verdünnungsmittelkomponenten getrennt verdampft werden, worauf die heissen Dämpfe zur Vermischung mit dem Chlorreaktanten zusammengebracht werden, Man kann jede geeignete Verdampfungsvorrichtung als Verdampfer verwenden. Ein geneigtes Rohr, das von Heizschlangen umgeben ist, oder ein mit einem Wischer versehener Filmverdampfer haben sich als geeignet erwiesen. Für eine wirksame Verfahrensdurchführung ist es erforderlich, die Beschickungsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des Verdampfers derart zu halten, dass der cycloaliphatische Reaktant vollständig verdampft und in verdampftem Zustand gehalten wird. Eine unvollständige Verdampfung hat verminderte Ausbeuten an den angestrebten perchlorierten Produkten zur Folge.
  • Die heissen Dämpfe aus dem Verdampfer werden mit überschüssigem Chlor vermischt, wobei dieses Vermischen vorzugsweise unmittelbar vor dar Zuführungsstelle des Beschickungsstroms in den Reaktoe erfolgt. Die erhaltene gasförmige Mischung wird schnell in einen Reaktor eingeführt, der anf einer Temperatur von 400 - 700°C gehalten wird. Vorzugsweise befinden sich die gemischten Gase, welche in den reaktor eingeleitet werden, in einem Zustand eines turbulenten Fliessens, so dans beispieleweise eine Reynolds-Zahl von wenigstens 800 und vorzugsweise von wenigstens 2000 gemessen wird. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Vermischen der Reaktanten in einer Düse, aus welcher die Mischung schnell in einem turbulenten Strom in den erhitzten Reaktor geschickt wird. Im allgemeinen ist eine Einlassdampfgeschwindigkeit der Beschickung in die erhitzte Reaktionszone.von ungefähr 12 - 45 m- pro Sekunde (40 - 150 feet) geeignet. Wahlweise können die ein Verdünnungsmittel enthaltenden Dämpfe der cycloaliphatischen Verbindung sowie das Chlor gleichzeitig, jedoch getrennt in den Reaktor eingeführt werden. Bei dieser Methode wird das Chlor an einer Stelle zugeführt, die sich nahe an der Einführungsstelle der cycloaliphatischen Verbindung befindet, wobei die Zuführung in einer derartigen Weise erfolgt, dass ein schnelles Vermischen und ein -turbulentes Fliessen der Reaktanten, welche dem Reaktor zugeführt werden, gewährleistet ist.
  • Man kann jeden geeigneten.Reaktor verwenden. Da die Reaktion exotherm ist, kann ein starkes Erhitzen nur zu' Beginn der Reaktion erforderlich sein. Anschliessend wird Wärme nur bei Bedarf zugeführt, um die Reaktionsmischung auf der gewünschten Temperatur zu halten. Daher sollte der Reaktor mit einer Hei.zschlange oder einer anderen Brhitzungseinri.chtung versehen sein, um die eintretenden Beschickungsgase schnell auf die Reaktionstemperaturen zu bringen und diese Temperaturen aufrechtzuerhalten, wenn die gasförmige Mischung durch die ReSktionszone geleitet wird. Die Einlässe, Auslässe sowie die inneren Oberflächen des Reaktors müssen aus Materialien bestehen, die einer Korrosion durch. Chlor und Chlorwasserstoff bei hohen Temperaturen zu widerstehen vermögen. Beispielsweise müssen derartige Oberflächen mit Nickel, Kohlenstoff, Siliciumdioxyd oder Glas ausgekleidet sein. In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass ein thermisch widerstandsfähiges Glas mit hohem Siliciumdioxydgehalt für kleine Reaktoren befriedigend ist; In-grossen Apparaturen ist es zweckmässig, einen Mantel aus Nickel zu verwenden, der mit geschmolzenem Siliciumdioxyd oder einem geeignet feuerfesten Material, wie beIspielsweise Kohlenstoff, ausgekleidet ist Vorzugsweise befindet sich ein geeigneter Reaktor in Form eines Zylinders jitit siner Länge, die das 4- bis 6-fache seines Durchmessers beträgt'. Übliche Hilfseinrichtungen, wie b.eispielsweise Strömungsmesser an den Eingängen sowie Kondensatoren, Kühlrohre oder ein Abschreckturm für die austretenden Gase werden verwendet.
  • Um ein schnelles und turbulentes Vermischen sowie eine Einführung der Reaktanten in die Reaktionszone zu erreichell, kann der Reaktor mit einer Mischdu-se, wie vorstehend erwähnt, ausgestattet sein. Wahlweise können der dampfförmige cycloaliphatische Reaktant, das Verdünnungsmittel sowie das Chlor dem Reaktor durch getrennte Öffnungen zugeführt werden, die derartig angeordnet sind, dass das Chlor auf den eintreffenden Strom oder die eintreffenden Ströme aus dampf-förmigem Reaktart und Verdünnungsmittel auftrifft. Gemäss einer weiteren Ausfthrungsform, bei deren Durchführung der dampfförmige cycloaliphatische Reaktant, das Verdünnungsmittel und das Chlor dem Reaktor unter Vermischen unmittelbar tor einer derartigen Zuführung zugeführt werden, werden das Vermischen und das Einführen in einem Rohr oder dergleichen durchgeführt, wobei das Rohr oder eine ähnliche Vorrichtung-einen Durchmesser besitzt, der in Bezug auf den Durchmesser des Reaktors klein ist, so dass eine Turbulenz an der Zuführungstelle bei relativ niedrigen Reynolds-Zahlen -in bekannter Weise erzielt wird.
  • Die Dämpfe, die aus dem Reaktor austreten,- können abgekühlt od.er abgeschreckt werden, um a) eine -Flüsslgkeltsmischung, die aus perchloriertem oder teilweise chloriertem¹Pyridin oder perchlorierten oder teilweise chlorierten Cyanopyridinprodukten, inertem V'erdüniiungsmitte'l und etwa' vorhandenen, nicht-ümgesetzten oder teilweise umgesetzten Cyano-substituierten C4-cycloaliphatischen Verbindungen besteht, von b) einer gasförmigen Mischung abzutrennen, die aus Chlor, Chlorwasserstoff und etwa vorhandenen anderen gasförmigen Nebenprodukten besteht. Je nach dem gewünschten Reaktionspro dukt kann die flüssige Mischung unter Umgebungsdruck oder unter- verminderten Drucken fraktioniert destilliert werden, um das gewünschte Produkt oder die gewünschten Produkte entweder als Destillatfraktionen oder als Rückstand zu gewinnen.
  • Wahlweise kann die Flüssigkeit abgekühlt werden, um das Produkt auszufällen. Dieses wird anschliessend durch Filtration abgetrennt. Nicht vollständig@chlorierte Materialien können als solche abgetrennt oder dem Verdampfer für eine weitere Reaktion erneut; zugeführt werden. Die abgetrennte gasförmige Mischung kann nach üblichen Methoden zur Abtrennung von Chlor von dem während der Reaktion gebildeten Chlorwasserstoff einer Wäsche unterzogen werden. Das Chlor kann-getrocknet ind re-zyklisiert werden, während der Chlorwasserstoff als Chlorwasserstoffsäure abgetrennt oder in denjenigen Fällen rezyklisiert wird, in welchen er als Verdünnungsmittel wirkt. Das perchlorierte Pyridyn sowie das perchlorierte Cyanopyridinprodukt kann unabhängig davon, ob es durch Destillation, Ausfällen oder Filtration oder nach einer bekannten Methode abgestrennt worden ist, durch Um kristallisation aus einem Lösungsmittel oder nach einer anderen bekannten Methode weiter gere-inigt Werden.
  • Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Produkte besitzen bekannte physikalische und chemische Eigenschaften. Sie lassen sich durch entsprechende Analysemethoden, beispielsweise Infrarotabsorption, Gas-Flüssigkeits-Chromatographie, Massenspektographie, Elementaranalyse oder .kernmagnetisch-e Resonanz oder unter Anwendung anderer Methoden identifizieren.
  • Gemäss einer bevorzugten Methode zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren's' wird eine entsprechende yanosubstituierte C4-cycloaliphatische Reaktantenverdindung oder eine Miscllung aus diesen Verbindungen zusammen mit einem inerten Verdünnungsmittel einem erhitzten Verdampfer zugeführt, in welchem der Reaktant und das Verdünnungsmittelsverdampft werden Die in dem Verdampfer erhaltenen heissen Dämpfe werden schnell und gründlich mit einem Überschuss Chlor vermischt und einem Reaktor'zuge'führt, der auf Temperaturen von 400 - 700oC gehalten wird. Die Reaktanten werden in dem Reaktor während einer kurzen Zeitspanne gehalten.
  • Das Reaktionsprodukt wird änschliessend aus dem Reaktor abgeführt ind kondensiert. Anschliessend werden die gewünshcten Produkte von dem flüssigen Kondensat nach üblichen bekannten Methoden abgetrennt. r Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
  • Beispiel 1 Eine Lösung aus 17,6 g (0,166 Mol) 1,2-Dicyanocyclobuten in einer Mischung aus 35 g Chloroform und 125 g Tetrachlorkohlenstoff wird kontinuierlich unter einem Stickstoffdruck von 0,35 kg/cm² (5 pai) von einem Vorratsbehälter durch ein erhitztes Verdampferrohr mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3,4 g pro Minute geleitet. Die Temperatur in dem Rohr ist derart, dass der Beschickungsstrom verdampft wird, wobei die Dampftemperatur am Ausgang 4000C beträgt. Den heissen, aus dem Verdampfer austretenden Dämpfen wird kontinuierlich Chlorgas in einer Menge von 7 g pro Minute zugeführt, wobei das Molverhältnis von Chlor zu- 1-,2-Dicyanocyclobutan in den Beschickungsströmen ungefähr 29:1 beträgt. Dies stellt einen Chlorüberschuss dar, der ungefahr däs 3,3-fache gegenüber dem gesamten stöchiometrischen Chlorbedarf beträgt. Die erhaltenen Gase werden schnell vermischt und kontinuierlich durch die kleine Öffnung (mit einem Durchmesser von 0,25 cm) einer Mischdüse in einer Geschwindigkeit von 30 m (100 feet) pro Sekunde in das eine Ende-eines erhitzten Glasreaktors mit einem Fassungsvermögen von 1,35 1 und einem Verhältnis 1 Länge:Durchmesser von 5:1 eingeführt. Die Reaktortemperatur wird auf 6100C gehalten. Die berechnete Verweilzeit der Dämpfe in dem Reaktor beträgt ungefähr 9 Sekunden. Die Mischdüse wird auf Temperaturen gehalten, die nur leicht unterhalb der empewraturen liegen, weiche in dem Reaktor vorherrschen. Unter diesen Bedingungen werden die Gase, welche durch die Düse in den Reaktor geführt werden, gut vermischt und befinden sich-in einem hochturbulenten Zustand. Die Reaktionsmischung wird beim Verlassen des Reaktors in zwei aufeinanderfolgenden Kaltfallen, die mit einer Trockneis/Dichlormethan-Mischung gekühltwerden, kondensiert. Die auf diese Weise abgetrennte Rohproduktmischung wird langsam auf Zimmertemperatur erwärmt, wobei der Überschuss an Chlor und Chlorwasserstoff in einer Falle abgefangen wird, die eine 10 %ige wässrige Natriumhydroxydlösung enthält. Der Rückstand wird in Dichlormethan aufgenommen und filtriert. Das Filtrat.
  • wird anschliessend unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft, wobei 23 g einen halbfesten Rückstandes erhalten werden. Eine Analyse mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie des Produktes unter Verwendung einer Säule, die im Hinblick auf Tetrachlorcyanopyridin-Isomere und Pentachlorpyridin geeicht ist, zeigt, dass die nachstehend angegebenen Komponenten vorliegen. Diese werden durch ihre Infrarotspektren sowie durch ihre Gas-Flüssigkeits-Chromatographie-Retentionszeit identifiziert; 44,1 Mol-% 3,4,5,6-Tetrachlorpicolinonitril 27,3 Mol-% 2,4,5,6-Tetrachlornicolinonitril 18,5 Mol-% 2,3,5,6-Tetrachlorisonicotinonitril 6,5 Mol-% Pentachlorpyridin 1,1 Mol-% einer nicht-identifizierten Mischung aus Trichlorocyanopyridinen.

Claims (3)

Patentansprüche-
1. Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und perchlorierten Cyanopyridinverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass gemischte Dämpfe aus einer Cyano-substituierten C4-cycloaliphatischen Verbindung und Chlor in Gegenwart eines Verdünnungsgases bei einer Temperatur von 400 - 700°C umgesetzt werden, wobei das Chlor in einem Überschuss über der stöchiometrisch erforderlichen Menge verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Verdünnungsgas ein verdampfter perchlorierter Kohlenwasserstoff ist.
3. Verfahren'nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Chlor umgesetzte Verbindung Cyanocyclobutan oder -Cyanocyclobuten ist.
DE19691908863 1969-02-21 Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und perchlorierten Cyanpyridinen Expired DE1908863C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691908863 DE1908863C (de) 1969-02-21 Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und perchlorierten Cyanpyridinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691908863 DE1908863C (de) 1969-02-21 Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und perchlorierten Cyanpyridinen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1908863A1 true DE1908863A1 (de) 1970-11-19
DE1908863B2 DE1908863B2 (de) 1973-02-01
DE1908863C DE1908863C (de) 1973-09-06

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
DE1908863B2 (de) 1973-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH650499A5 (de) Verfahren zur herstellung von 3-chlor-5-trifluormethylpyridinen.
CH642631A5 (de) Verfahren zur herstellung von chlor-beta-trifluormethylpyridinen.
EP0385210B1 (de) Amidierung von Pyridinen
DE69209621T2 (de) Selektive Gasphasen-Chlorierung von polychlorierten Beta-Pikolinen zur Herstellung von 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin sowie dessen Vorprodukte
DE1908863A1 (de) Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und Cyanopyridinen aus cyanosubstituierten Cyclobutanen und Cyclobutenen in der Dampfphase
DE1593023B2 (de) Verfahren zur herstellung fluorierter organischer verbindungen
CH648020A5 (de) Verfahren zur herstellung von beta-trifluormethylpyridinen.
DE1908863C (de) Verfahren zur Herstellung von perchloriertem Pyridin und perchlorierten Cyanpyridinen
US3532701A (en) Vapor phase production of perchlorinated pyridine and cyanopyridines from cyano-substituted cyclobutanes and cyclobutenes
DE1958595A1 (de) Verfahren zur Herstellung chlorierter aromatischer oder heteroaromatischer Nitrile
DE3853209T2 (de) Verfahren zur herstellung von 2,3,5,6-tetrachlorpyridin und 2,3,6-trichlorpyridin.
DE2612115A1 (de) Verfahren zur herstellung von m- aryloxy-benzyl-bromiden
DE2258496C3 (de) Verfahren zur Herstellung von perchlorierten aromatischen Nitrilen
DE1445656C (de) Verfahren zur Herstellung von 4 Amino 2,3,5 trichlor 6 (trichlormethyl) pyridin
DE69803186T2 (de) Katalysierte fluorierung von carbonylverbindungen
CH494721A (de) Verfahren zur Gewinnung von Heptafluorisopropyl-2'-jodtetrafluoräthyläther
US3592817A (en) Preparation of perchloropyridine and perchlorocyanopyridine compounds by vapor phase chlorination of aliphatic nitriles
DE1911023A1 (de) Verfahren zur Herstellung von perchlorierten aromatischen heterocyclischen Stickstoffverbindungen in der Dampfphase
DE894393C (de) Verfahren zur Herstellung von Diacylcyaniden
DE2841664A1 (de) Verfahren zur herstellung von phenoxybenzylbromid bzw. phenoxybenzalbromid
DE1143803B (de) Verfahren zur Herstellung von o-chlorsubstituierten Benzonitrilen
DE2240663B2 (de) Verfahren zur Herstellung von a -Chloracrylsäure
DE1445683A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polychlorpyridinen
DE2024292C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Halogenmethyldihalogenphosphinen
DE1445656B (de) Verfahren zur Herstellung von 4-Amino-2,3,5-trichlor-6-(trichlormethyl)-pyridin

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)