DE1963010C3 - Verfahren zur Herstellung von N-Mono(ßcyanäthyl)-anilinen - Google Patents

Description

CHO

CH,-CH,-CN

in welcher X und Y die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit wäßrigen Mincralsäuren einer Konzentration von etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsprozent, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsvermittlers, zwischen 0" und etwa KX)' C hydrolysiert.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse mit wäßriger Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse mit einer 2 7 normalen Salzsäure bei Temperaturen /wischen 60 und 90' C durchführt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsvcrmittler Eisessig, niedere Alkanole, Glykole oder Glykoläther zugibt.

Hs ist bekannt, daß man N-(/i-Cyanälhyl)-aniline herstellen kann, indem man Aniline in Gegenwart geeigneter Katalysatoren mit Acrylnitril zur Umsetzung bringt oder indem man Anilinsalze einer Austauschreaktion mit 3-Diäthylamino-propionnilril nach Cymcrman Craig unterwirft. Es ist aber auch bekannt, daß bei diesen Umsetzungen die N-Mono-l/i'-cyanäthyO-anilinc bei weitem nicht immer in befriedigenden Ausbeuten oder in ausreichender Reinheit und Einheitlichkeit anfallen.

Auf der anderen Seite ist bekannt, daß man eyanäthylierte Amide mit Hilfe konzentrierter Salzsäure unler gleichzeitiger Hydrolyse der Amid- und der endständigen Nitrilgruppe in die entsprechend substituierten /i'-Alanine überführen kann. Im Falle des cyanälhyliertcn N-Phenyl-lhioharnstoffes genügt bereits eine verdünnte Salzsäure, um die Nitrilgruppe aufzuspalten (O. Bayer, Angew. Chem., 61, 236 [1949]).

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man N-Mono-(/i'-cyanälhyl)-aniline der allgemeinen Formel (II)

— NH -CH,-CH,-CN

(II)

in welcher X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom ι-, oder eine C₁- bis C₁₅-Alkylgruppe, eine C₁- bis C₄-Alkoxygruppe oder einen Phenyl- oder Naphthylrest, der durch Halogenatome oder Alkyl-, Alkoxy- oder Nitrogruppen substituiert sein kann, Y ein Wasserstoff- oder Chloratom, die Nitrogruppe, eine C₁- bis C₄-Alkoxygruppe oder eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe, die durch Halogenalome und/oder Melhoxygruppcn substituiert sein kann, bedeuten, in sehr guten Ausbeuten und in überraschend guter Reinheil und Einheitlichkeit herstellen kann, indem man N-(/;-Cyan- 2λ äthyH-formanilide der allgemeinen Formel (I)

CHO

CH-, CN

in welcher X und Y die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit wäßrigen Mineralsäuren einer Konzentration von etwa I bis etwa 30 Gewichtsprozent, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsvermittlcrs, zwischen 0 und etwa 100' C hydrolysiert. Geeignete N-f/i-Cyanäthyll-formanilidc der genannten Formel (I) sind beispielsweise

N-(/i-Cyanäthyl)-formanilid,

N-(/>'-Cyanäthyl)-2-chlor-formanilid,

N-(/i'-Cyanälhyl)-2-brom-formanilid,

N-(/i'-Cyanäthyl)-2,5-dichlor-formanilid,

N-(/;-('yanäthyl)-3,5-dichlor-formanilid,

N-(/i'-Cyanäthyl)-2-nilro-formanilid.

N-(/,'-('yanäthyl)-3-nitro-formanilid,

N-(/;-Cyanäthyl)-4-nitro-formanilid,

N-((>'-('yanäthyl)-2-chlor-5-mcthyl-formanilid,

N-(_/i'-('yanälhyl)-2-chlor-.'i-methoxy-rormanilid,

N-(/;-C'yanälhyl)-2-äthoxy-.vmethyl-formanilid,

N-(/>-Cyanälhyl)-nonyl-2-methoxy-formanilid,

N-t/i'-CyanäthyU-dodecyl-formanilid und

N-(/i-('yanäthyl)-4-phenyl-formanilid.

Diese Verbindungen sind durch die Umsetzung von Formaniliden mit Acrylnitril in Gegenwart basischer Katalysatoren nach D. R. P. 7 34 725, vorzugsweise jedoch in Gegenwart wasserhaltiger basischer Katalysatoren in nahezu quantitativen Ausbeuten zugänglich. Der Wassergehall isl dabei über einen sehr großen Bereich variierbar. Er kann beispielsweise von Spuren Feuchtigkeit, wie sie das einzusetzende Formanilid oder das pulverisierte Natriumhydroxid nach einigen Minuten aus der Raumluft absorbieren, bis zu Wasscrmengcn, wie sie mit konzentrierter oder verdünnter Natronlauge gegeben sind, reichen. Bei der Umsetzung der Formanilide mit Acrylnitril kann die Zugabe eines Losungsvcimittlers,

wie Dioxan, Äthylenglykoldimelhylälher oder Äthylenglykoldiäthyläther von Vorteil sein.

Als Mineralsäuren für die Hydrolyse der Formanilide der genannten Formel (I) kommen beispielsweise wäßrige Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure in Betracht. Vorzugsweise werden diese wäßrigen Säuren in Konzentrationen von etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsprozent eingesetzt. Sehr gute Ergebnisse werden zum Beispiel mit einer 2 - 7 η Salzsäure bei Temperaturen zwischen 60 und 90 C erhalten.

Die Reaktionszeiten und -temperaturcn sind in der Regel voneinander und von der vorliegenden Säurekonzentration abhängig. So ist bei Anwendung einer 4 6 η Salzsäure und einer Rcaklionstcmperatur von 80 C die Umsetzung im allgemeinen nach 20 bis 40 Minuten beendet. Bei gleicher Säurekonzentration und einer Reaklionstemperalur von nur 20 C kann die Umsetzung bis zu 3 Tagen dauern. Verwendet man cine I η Salzsäure, so benötigt man zur Abspaltung der Formylgruppe bei Siedetemperatur des Reaktionsmcdiums (100"C) eine Reaktionszeit von etwa 2 Stunden. Vorzugsweise wird mit einer 5 η Salzsäure bei 80"C gearbeitet, wobei die Hydrolyse dann im allgemeinen nach 20—40 Minuten abgeschlossen ist.

Der Zusatz eines Lösungsvcrmitllers empfiehlt sich dann, wenn sowohl das als Ausgangsverbindung dienende N-(/;-Cyanäthyl)-formanilid als auch das zu erwartende N-(//-Cyanälhyl)-anilin im Rcaklionsmcdium schwer löslich sind. Geeignete Lösungsvermittler sind beispielsweise Eisessig, niedere Alkanole, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Butanol, Glykole, wie Äthylcnglykol, oder Glykoläthcr, wie Ätnylcnglykolalkylälher, beispielsweise Älhylcnglykoldimethylüther.

Zur Isolierung der Verfahrensprodukle wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und auf einen zur Isolierung optimalen pH-Bereich zwischen den Grenzen pH 1 und pH 12 eingestellt. Soweit die Produkte kristallin anfallen, werden sie unmittelbar abliltricrt, mit Wasser gewaschen, bis das Fillral neutral und Tabelle I

elektrolytfrei abläuft, und schließlich getrocknet. Sind die Produkte ölig, dann trennt man sie beispielsweise im Scheidetrichter von der wäßrigen Phase ab. Hier ist in manchen Fällen der Zusatz eines sich nicht mit Wasser mischenden Lösungsmittels von Vorteil.

Verschiedentlich enthalten die Rohprodukte einige Prozente an anorganischen Salzen. Diese sind in der Regel bei der weiteren Verwendung der Reaktionsprodukte des erfindungsgcmäßen Verfahrens als Hcrbicide oder Farbstoff-Zwischenprodukte nicht hinderlich. Wünscht man nun aber doch salzfreie Präparate, so verfahrt man auf einfache Weise so, daß man bei öligen Produkten diese mit Wasser ausschüttelt und bei kristallinen Produkten diese schmilzt und dann mit Wasser ausschüttelt oder sie aus einem Alkohol Wassergemisch umkristallisiert.

Die überraschend hohe Leistungsfähigkeit des vorliegenden Verfahrens ergibt sich aus den Angaben in der nachstehenden Tabelle. In der Spalte 1 dieser Tabelle sind die Verbindungen aufgeführt, die im umkrislallisierten oder destillierten Zustand zur Umsetzung herangezogen wurden. Ihre physikalischen Daten, wie Schmelzpunkte oder Siedepunkte, finden sich in der nächstfolgenden Rubrik. Des weiteren sind

r> die Formeln der Reaktionsprodukte und ihre Schmelzpunkte aafgefiihrl. Die Schmelzpunkte wurden von mehrfach umkristallisierten und analysenreinen Proben gemacht. Die Ausbeuteangaben und die sich anschließenden Schmelzpunkte bezichen sich auf isolierte

id und salzfreie oder lediglich Spuren eines anorganischen Salzes enthaltende Rohprodukte, in wenigen Fällen auch auf einmal umkristallisierte Verbindungen. Betrachtet man nun die Ausbeuten und vergleieht die Schmelzpunkte der isolierten und zur Ausbcutebe-

Γ) Stimmung herangezogenen Präparate mit denen der reinen Verbindungen, so beobachtet man, daß trotz der hohen Ausbeuten von 94—99% die Schmclzpunktdepressionen mil in der Regel 1 2'¹C sehr niedrig sind. Daraus kann man auf einen praktisch quantitativen Verlauf der Umsetzung im Sinne des vorliegenden Verfahrens schließen.

Ausgangsverbindung (I)

Fp oder Kp Vorschrift Reaktionsprodukt (II)
("C)

Fp Aus- Fp

beute ("C) (%) (T)

CHO

CH₂-CH₂-CN

CHO

Kp = 1607 Beispiel 1 <f VNH-CH₂-CH₂-CN 0,7 Torr \ -^y

CH₂-CH₂-CN

CHO

₍'_Ί CH₂-CH₂-CN

Fp = 80" Beispiel 2 />-NH-CH₂-CH₂-CN

0,6 Torr OCH,
Cl

Fp = 67" Beispiel 3 (f V-NH-CH₂-CH₂-CN

Kp^ 172- γ-''

CHO

CH₂-CH₂-CN

Kp = 176" Beispiel 4 1 Torr V-NH-CH₂-CH₂C¹N

37 97 34-36

76 96 7tt 72

48 97 43- 46

41 97 39 40

Fortsetzung

Ausgangsverbindung (I)

Fp oder Kp Vorschrift Reaktionsprodukt (II) (''C)

Fp Aus- Fp

beute ("C) (%) ( C)

Cl NCX

NO₂

Av

CHO

CH₂-CH₂-CN CHO

CH₂-CH₂-CN CHO

CH₂-CH₂-CN

Cl

Fp = 85°

Beispiel

\p— NH-CH₂-CH₂-

Fp = 84—85° Beispiel 6

84°

analog Beispiel 3

CN

P ^-NH-CH₂-CH₂-CN

Cl NO₂

NH-CH₂-CH₂-CN

78 99 76—77

101 97 99 100 (D

112 99 107 bis 110

CHO

^CH₂-CH₂-CN CHO

Η,—CH₂-CN

Fp = 100°

Fp = 110°

analog O₂N-

Beispiel 3

analog Beispiel 5

NH-CH₂-CH₂-CN 130 94 527 bis

(2) 130

-NH-CH₂-CH₂-CN 146 99 145 (4)

Anmerkung:

(1) (a) Fp = 95—96°, S.A. Hei η inger, J. org. Chemistry 22, 1213 (1957); (b) Fp = 97,5". J. T. Bra un h ο 111 und F. G. M an η, J. ehem. Soc. (London) 1954, 651.

(2) Fp = 128—130°, J. T. Bra unh ol I ζ und F. G. Mann, J. ehem. Soc. (London) 1953. 1817.

(3) Fp der rohen Verbindung = 121—130°, la.

(4) Fp = 146°, L. Bauer, J. Cy merman und W. J. S hcldon, J. ehem. Soc. (London) 1951, 3313 und 3314.

Da die erhaltenen Rohprodukte der N-(/i-Cyan- dem vorliegenden Verfahren zu den entsprechenden

äthyO-formanilide in der Regel weitgehend einheitlich w N-(/.-Cyanathyl)-anilinen der genannten Formel (II)

und ihre Ausbeuten praktisch quantitativ sind, kann unterwerfen. Interessant ist, daß auch bei diesem

man sie unmittelbar anschließend an ihre Synthese verlängerten Syntheseweg gemäß dem Formelschema noch im gleichen ReaktionsgePaß der Hydrolyse nach

X X CHO

NH-CH₇-CH₁-CN

CH₂-CHv-CN

(IM)

(D

Y (ID

die Ausbeuten, bezogen auf das eingesetzte Form- üthyU-formanilidc (I).

anilid, um den hohen Wert von 95% schwanken. Den Ausbculebcstimmungcn wurden die praktisch

In der nachstehenden Tabelle 2 sind eine Reihe von reinen Rohprodukte zugrunde gelegt, die Schmelz-Ausgangs- und Endprodukten zusammengestellt, die 55 punktangaben bezichen sich auf die umkristallisierlcn

nach dem Formelschema 2 eingesetzt bzw. gewonnen Produkte, wurden und zwar ohne Isolierung der N-(/i-Cyan-

Tabelle 2 Formanilid (III)

Fp Γ C)

Vorschrift N-(/)-Cyanathyl)-anilin (II)

Fp
(⁰C)

Ausbeule

NH-CHO

113—114 Beispiel 9

NH CH₂-CH;-CN

63—64 96

F₁C -C- CFj OCH,

F₁C- -C- CF, OCH,

l-"orl setzung

lormanilid (III)

p CC)

Vorschrift M-i,(-C'yaiiii!hyl)-;tnitin (II)

l'p Ausheuu

Cl

>- NH -CHO

148

Beispiel 10

Cl -CH₂-CH₂-CN

NH-CHO 173-174 Beispiel 11

(5)

f S- { S NH CH₂ -CH₂-CN 146
W X=/ ₍₆₎

98

OC2H,	77—78	analog Beispiel 10	OC2H,	64 65	93
^)V-NH-CHO Γ CH,			/ " \-NH-CH2-CH2-CN CH,
NO2 I	122 (7)	analog Beispiel 9	NO2	112	98
'/ \-ΝΗ —CHO			^"S-NH-CH2-CH2-CN
Anmerkung:

(5) Fp = 172"C, J. Zimmermann. Ber. dlsch. ehem. Ges. 13, 1967(1880), Beiist. 12, 1319.

(6) siehe Tabelle 1, Anmerkung 4.

(7) Fp = 122°C, K. v. A uwers. Z. physik. Chem. 23, 459 (1897). Beisi. 12. 691.

Hine hervorragende Bedeutung kommt dem vor- J₁₁ Synlliesemöglichkeit für N-Mono-(,;-cyanüthyl)-aniliegenden Verfahren der Hydrolyse von N-(//'-Cyan- line aus den entsprechenden Anilinen gemäß derr üthvl)-formanilidcn dadurch zu. daß es eine neue Formclschcma

(IV)

-NH-CHC)

(111)

CHC)

CH₂-CH₂-CN
(I)

•^7/ X— NH- CH,- CH,- CN

worin X und Y die weiter oben angegebenen Be- -,< > deulungen haben, bietet.

Dieses Verfahren der Monocyanäthylierung von Anilinen ist also dadurch gekennzeichnet, daß man nach bekannten Verfahren aus Anilinen zunächst deren N-Formylverbindungen herstellt (IV —»III). diese nach bekannten Verfahren cyanäthyliert (III -»I) und die so erhaltenen N-(/i-Cyanälhyl)-formanilide nach dem vorliegenden Verfahren sauer hydrolysiert (1 -»II).

Die Isolierung der Zwischenstufen der Formylanilide (III) und der N-(/i-Cyanäthyl)-formanilide (I) bo ist möglich (vgl. Tabelle 1 und Tabelle 2), oftmals jedoch nicht erforderlich. Somit ist die Synthese von N-Mono-(//-cyanäthyl)-anilinen auch im sogenannten Eintopfverfahren durchführbar, wobei überraschenderweise die Reaktionsprodukte in der Regel bei sehr b5 guten Ausbeuten in großer Reinheit anfallen.

Zusätzlich interessant und bedeutungsvoll wird dieses Herstellungsverfahren dann, wenn man es mit herkömmlichen Verfahren der Monocyanäthylierunt von Arylaminen vergleicht.

Unter herkömmlichen Cyanäthylicrungsverfahren sollen hier die beiden folgenden verslanden werden

A. Die Herstellung von N-Mono-(/.'-cyanäthyl) anilinen durch Umsetzung der entsprechenden Aniline mit Acrylnitril in Gegenwart von Katalysatoren wie Eisessig. Kupfer oder Kupferacetat. Ein für diese Herstellungsweise charakteristisches Beispiel liefert die Monocyanäthylierung von 2-Chlor-anilin nach S.A. Heininger, wie es in den Organic Syntheses, Coll. Vol. IV, 146. beschrieben wird.

B. Die Herstellung von N-Mono-(//-cyanäthyI)-anilinen durch Umsetzung von Salzen der entsprechenden Aniline mit 2-Diäthylaminopropionitril.

Für diese Synthese beispielhaft ist die Vorschrift zur Monocyanäthylierung von Anilinen nach J. Cymerman—Craig und M. Moylc. die ebenfalls in der Vorschriftensammlung der Organic Syntheses

(Coll. Vol. IV, 205) zu finden ist.

Die nachstehende Tabelle .1 bringt eine Aufzahlung einiger Monoeyanäthyl-aniline und eine Gegenüberstellung ihrer Ausbeuten, wie sie bei den drei verschiedenen Verfahren isoliert werden. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren der Monocyanäthylierung über die Zwischenstufen des Formanilids und des N-(//-Cyan- ;ithyl)-formanilids in allen Fällen die höchsten Ausbeulen liefert.

Weiter sei erwähnt, dall die nach den Verfahren A und B erhaltenen Rohprodukte in der Regel beträchtliche Mengen l'remdbeslandleilc enthalten, die sich bei der anschließenden Umsetzung oder Verwendung dieser eyanäthylicrlcn Aniline sehr störend auswirken. Fs ist dann ein oftmals aufwendiges und kostspieliges Reinigungsverfahren, wie z. B. Destillieren im Öipumpenvakuum zwischen 100 und 200 C oder Umkristallisieren aus Alkohol, unbedingt erforderlich.

Dagegen stellen die nach dem neuen Verfahren erhaltenen Produkte in ihrem Rohzustand praktisch reine Substanzen dar. die ohne Reinigungsoperationen ihrer weiteren Verwendung zugeführt werden können.

Die verfahrensgemäß erhältlichen Verbindungen stellen in erster Linie wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Farbstoffen dar, wobei im Falle der Herstellung von Azofarbstoffcn die genannten Verbindungen als Azokomponenten dienen. So erhält man beispielsweise bei der Kupplung von diazolicrtem 4-Nitro-2-cyananilin mit N-(//'-C'yanäthyl)-2-biomanilin in saurem Medium den Monoazofarbsloff der Formel

Βΐ-

, Ν

Vn=N-

,-NH-CTI,-CH₁-CN

CN

der beispielsweise auf Celliilosetriacctatfasern und unmodilizierten Polyesterfasern nach Dispersionsiarnevcrfahren kräftige, rotstichige Ürangeiarbiingen von sehr guten Licht- und Sublimalionsechtheiten ergibt. Auch zum Färben von Fasermischungen, die Polyesterfasern enthalten, eignet sich der genannte Farbstoff sehr gut. So wird beim Färben von beispielsweise Polyesterfaser/Wolle-Mischungen der Wollanteil nur mäßig angefärbt, wobei sich die WoII-anfarbung durch eine reduktive Nachbehandlung oder eine Emulgalorwäsche leicht wieder entfernen lälll. Die verfahrensgemäß erhältlichen Verbindungen können ferner als Herbicide verwendet werden

Tabelle 3

Y
III

► ■{ V-NH-CHO

H=-
γ

X CHC)

rkv /

-N \ CM, —CH,- CN

NH-CH₁CTI, -CN

IV

Vergleich:

A: Aniline + Acrylnitril + Katalysator (H e i η i η ge r).

B: Anilinsalze +■ 3-Diälhylaminopropionitril (Cy merman C ra i g).

NH-CH₂-CH₂-CN

NH-CH₂-CH₂-CN

Cl

ς ^-NH-CH₂-CH₂-CN

NH-CH₂-CH₂-CN

Reaktions-	Ausbeute	Fp oder Kp	Ver	Ausbeute	Fp oder Kp	Lit.
schritle	(%»		fahren	<%»
111 Il	96	Fp = 51—52"	A	73	Fp = 52-53"	(8)
					Fp = 51,5"	(9)
			B	78	Fp = 48—51"	(10)
					Fp = 51-52"	(9)
III · Il	95	Fp = 49°	A	65	Fp = 48-49"	(8)
			B	42	Fp = 44-46"	(Π)
					Fp = 48"	(12)
III —- Ii	92	Fp = 24"	A	62	Kp = 139 141	(8)
					0.3 Torr
		Kp = 139· 141"	B	nicht	—	(13)
		0.3 Torr		isolierbar
III -IV -Il	92	Fp = 41"	A	18	Fp = 36- 39'	eige
					Kp= 137 140"	ner
					OJ Ton-	Ver
						such
						ana
						log
						(13)
		Kp= 137-139°	B	keine Versuche
		0.3 Ton-

Fortsetzung

Nil IH₂-CH₂-CN

Cl

H.,CO—/"S—NH-CH₂-CH₂-CN III --Il

Reaktions	Ausbeute l-'p	oder Kp	= 61 -62°	Ver	Ausbeute Fp oder Kp	Ip =	Fp =	LiI.
schritte				fahren	(%,	Kp =	Fp =
III MV Ml	94 Ip	= 4K1	= 146"	A	.15		Fp-	eige
						= .19-45	Fp =	ner
					= 145 149'		Ver
					0.3 Torr		such
							;inu-
							Ιθμ
							(13)
	Kp	= 145 147'	B
	0.3 Torr		keine Versuche	= 59-61"
111 — - Il	94 Fp	A		= 62-64"	(8)
		B	84	- 146°	(14)
111 MV MI	96 Fp	A	79	= 146°	(15)
		B	13	(15)
50

NH-CH₂-CH₂-CN

Anmerkung:

(8) siehe Tabelle I, Anmerkung I a.

(9) R. C. C ο ο k s ο η und F. G. M a η η, J. chem. Soc. (London) 1949, 67.

(10) J. Cy merman —Craig und M. M oy le, Org. Synth. Coll. Vol. IV. 205.

(11) R. J Bales, J. Cy merman— Craig. M. M oy le und R. J. Young, J. ehem. Soc. (London). 1956, 388.

(12) A. F. Bekhli.J. Gen. Chem. U.S.S.R.), 21, 86 (1951); Chem. Abstracts, Vol. 45,7540 g.

(13) S. A Hcininger, Org. Synth. Coll. Vol. IV, 146.

(14) J. Cy merman —Craig, M. M oy le, A. J. C. Nicholsen und R. L. Werner, J. chem. Soc. (London) 1955. 3628.

(15) siehe Tabelle 2, Anmerkung 4.

Beispiel I

22,25 g(().I MoDN-l/i-CyanälhyD^-chlor-S-mcthylformanilid (Kp. = 160 C/0,7 Torr) werden in 100 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher auf 80 C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Gegen Ende der Umsetzung liegt eine klare Lösung vor. Zur Abtrennung des Reaklionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/ Wasser-Bad aus und stellt während des Abkühlens mit etwa 50 ml 33gewichlsprozenliger Natronlauge auf pH = 3 4. Das zunächst ölig anfallende Produkt wird bei 0 5 C nach einiger Zeit kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird noch 60 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Dann saugt man den Kristallbrci ab, wäscht ihn mit kaltem Wasser, bis das Filtrat neutral und eleklrolylfrci abläuft, und trocknet bei Raumtemperatur. Man erhält 19,7 g eines bei 28 34 C schmelzenden Rohproduktes. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 18,8 g (97% der Theorie. Fp. = 34 36"C) N-(/i'-Cyanäthyi)-2-chlor-5-mcthyl-anilin. Kristallisiert man die Verbindung noch mehrfach um, bis der Schmelzpunkt konstant ist, so liegt dieser bei 37 C.

Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₁-CH₂-CN

Zu der eingesetzten Ausgangsverbindung gelangt man, indem man 2-Chlor-5-methyl-anilin mit Ameisensäure umsetzt und die erhaltene Formylverbindung mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanälhyliert.

Beispiel 2

23,85 g (0,1 Mol) N-(/;-Cyanäthyl)-2-chlor-5-mcthoxy-formanilid (Fp. == 80 C) werden in 150 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher auf 80 C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Während der Umsetzung erhält man keine vollständige Lösung der organischen Bestandteile in der wäßrigen Phase. Zur Abtrennung des Rcaklionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und stellt beim Abkühlen innerhalb von I —2 Minuten mit etwa 74 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH = 3 4. Das Reaktionsprodukt wird beim Abkühlen zwischen 50 und 60"C kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird noch 60 Minuten bei 0" 5 C gerührt. Anschließend wird der Kristallbrei abgesaugt und gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft. Nach dem Trocknen erhält man 21,3 g (Fp. = 67 71"C) Rohprodukt. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 20,2 g (96% der Theorie) N-(/i-Cyanälhyl)-2-chlor-5-melhoxyanilin, die bei 70" bis 72' C schmelzen. Eine mehrfach aus Alkohol umkrislallisiertc Probe schmilzt bei 76"C.

Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₇-CH,-CN

OCH.,

Zu dem als Ausgangsprodukt eingesetzten N-(/>'-Cyanäthyl)-2-chlor-5-methoxy-formanilid gelangt man, indem man 2-Chlor-5-melhoxyanilin mit Ameisensäure erwärmt und die erhaltene Formylverbindung

mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanälhyliert.

Beispiel 3

24,3 g (0,1 Mol) N-(//-Cyanäthyl)-2.5-dichlor-formanilid (Kp. = 172 C/O.6 Torr, Fp. = 67 C) werden in 300 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher bereits auf 80 C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Während der Umsetzung erhält man keine vollständige Lösung der organischen Bestandteile. Zur Abtrennung des Reaktionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasscr-Bad ai^ und stellt beim Abkühlen innerhalb von 2—3 Minuten mii etwa 140 nil j>3gcwLhisprozentiger Nutionlauge auf pH - 3^. Das zunächst ölig anfallende Produkt kristallisiert bei Temperaturen unterhalb 20"C zu einer farblosen, grobkörnigen Masse. Es wird 60 Minuten zur Vervollständigung ucr Kristallisation bei 0 5 C nachgerührt. Anschließend wird das Produkt abgesaugt. Es wird mit Wasser gewaschen, bis das Filtral neutral und elektroUifrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Ausbeute an rohem N-(/<-Cyanäthyl)-2,5-dichloranilin beträgt 21.6 g (Fp. = 41 45 C). Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/ Wasser erhält man 20,7 g (96,5% der Theorie) eines farblosen, feinkristallinen Produktes, das bei 43
46 C schmilzt. Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 48 C. Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

bei 41 C. Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

Br

// V

-NIl-CH₂-CH₂-CN

Das als Ausgangsprodukt eingesetzte N-(/>'-Cyanälhyl)-2-brom-formanilid ist in der Weise zugänglich, daß man 2-Bromanilin mit Ameisensäure in das 2-Bromformanilid überfuhr! und diese Verbindung mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen 2 η Natronlauge umsetzt

Beispiel 5

24,3 g (0,1 Mol) N-(//-Cyanäthyl)-3,5-dichlor-formanilid 'Fp = SS C) werden in ein 80 C warmes Gemisch von 50 ml 5 η wäßriger Salzsäure und 50 ml Äthanol gegeben. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Dann wird das Heizbad gegen ein Eis/ Wasser-Bad ausgetauscht. Während dos Abkühlcns wird das Reaktionsgemisch mit etwa 31 ml 33gewichlsprozentiger Natronlauge neutralisiert. Das Produkt fällt kristallin an. Es wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und clektrolytfrci abläuft. Nach dem Trocknen verbleiben 21,4 g (99% der Theorie) N-(/i-Cyanäthyl)-3,5-dichloranilin. Fp. = 76 77'C. Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 78 C. Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₂-CN

Das als Ausgangsprodukl eingesetzte N-(/i-Cyanäthyl)-2,5-dichlorformanilid ist zugänglich durch die Cyanäthylierung von 2,5-Dichlorformanilid in Gegenwart katalytischer Mengen 33gewichtsprozenliger Natronlauge.

Beispiel 4

25.3 g (0,1 Mol) N-(/i-Cyanäthyl)-2-bromformanilid (Kp. = 176"C/l Torr) werden in 300 ml 5 η wäßrige Salzsäure gegeben, die vorher auf 80 C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minten gerührt. Dann wechselt man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und stellt das Reaktionsgemisch noch während des Abkühlens mit etwa 140 ml 33gewichtsprozenliger Natronlauge auf pH = 3—4. Das zunächst ölig anfallende Produkt kristallisiert bei Temperaturen unterhalb 10" C zu einer farblosen grobkörnigen Masse. Es wird 60 Minuten bei O^—5° C nachgerührt. Anschließend wird das Produkt abgesaugt. Es wird mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und eleklrolytfrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Ausbeute an rohem N-(/i-Cyanäthyl)-2-bromanilin beträgt 22,4 g (Fp. = 34'—38' C). Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser erhält man 21,8 g (97% der Theorie) eines farblosen, feinkristallinen Produktes, das bei 39'—40 C schmilzt. Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt NH- CH,-CH, CN

Cl

Die eingesetzte Ausgangsverbindung erhält man 4(i durch Formylierung und anschließende Cyanäthylierung von 3,5-Dichlor-anilin.

Beispiel 6

4,38 g(0,02 Mol)N-(/i-Cyanäthyl)-3-nilroformanilid 4") (Fp. = 84 85 C) werden in 100 ml 1 η wäßriger Salpetersäure 2 Stunden unter Rühren bei Siedetemperatur (100' C) gehalten. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgelauscht. Während des Abkühlens wird mit 50 ml 2 n-Nalronw lauge neutralisiert und das Reaktionsgemisch unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt. Das kristalline Produkt wird abgesaugt, neutral und elektrolytfrei gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 3.V0 g (97% der Theorie, Fp. = 99"—100 C) N-(/*'-Cya.näthyl) - 3 - nitroanilin. Die analysenreine Substanz schmilzt bei 101 °C. Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH,-CH,-CN

NO,

Das als Ausgangsprodukt eingesetzte N-(//-Cyanäthyl)-3-nitro-formanilid erhält man durch Cyanäthylierung des 3-Nilroformanilids, das durch mehrstündiges Erhitzen von m-Nitroanilin in wasserfreier Ameisensäure hergestellt wird.

Beispiel 7 Beispiel 9

5,95 g (0,025 Mol) N-(/i-Cyanäthyl)-2-chIor-5-methoxyfonnanilid werden in 50 ml Eisessig gelöst. Zu dieser Lösung gibt man bei Raumtemperatur (etwa 20"C) 50 ml 5 η wäßrige Salzsäure und rührt darauf das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur. Nach 75 Stunden wird mit etwa 100 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge neutralisiert (pH = > 7) und das Reaktionsgemisch mit 100 ml Wasser verdünnt. Anschließend wird auf 0°—5° C abgekühlt. Nachdem noch 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt wurde, wird das kristalline Reaktionsprodukt abgesaugt, neutral und elektrolytfrei gewaschen und getrocknet. Man erhält 5,15 g (98% der Theorie) N-(/i-Cyanäthyl)-2-chlor-5-methoxyanilin mit einem Schmelzpunkt von 73'—75°C. Die analysenreine Verbindung schmilzt bei 76° C und entspricht der Formel

Cl

OCH₃

NH-CH₂-CH₂-CN

Beispiel 8

Technisches Dodecylanilin wird in üblicher Weise mit Ameisensäure umgesetzt und die erhaltene N-Formylverbindung wird dann mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanäthyliert.

Zur Wiederabspaltung der Formylgruppe werden 230 g (0,67 Mol) destilliertes N-f/i-CyanäthyO-docecylformanilid in 100 ml Äthanol glöst und innerhalb 15 Minuten in eine auf 80⁰C erwärmte Mischung von 750 ml Äthanol und 500 ml 5 η Salzsäure gegeben. Anschließend wird das Reaktionsgemisch nach 60 Minuten bei der angegebenen Temperatur gerührt. Danach kühlt man es ab und neutralisiert gleichzeitig mit etwa 300 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge (pH = 7). Das ölig anfallende Produkt wird in 200 ml Benzol aufgenommen, von der Mutterlauge im Scheidetrichter getrennt und zweimal mit etwa 200 ml Wasser praktisch elektrolytfrei gewaschen. Von der getrockneten Lösung destilliert man zunächst das Benzol wieder ab und fraktioniert dann das zurückbleibende leicht orange gefärbte, viskose Rohprodukt im Vakuum bei 0,1 Torr, wobei die folgenden Fraktionen erhalten werden:

1. 81-146'C, 6,45 g,

2. 146- 162°C, 25,1 g,

3. 160—I7I°C, 161 g und

4. Rückstand 7,9 g.

Die Ausbeute aer Hauptfraktion (160°—171°C) des N-(0-Cyanäthyl)-dodecylanilins beträgt 76% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte N-(/f-Cyanäthyl)-dodecylformanilid. Die analytischen Daten dieses to Präparates C₂₁H₃₄N₂ (314,5) Ber. Basen-N 4,45, Gesaml-N 8,9, Gefunden Basen-N 4,2, Gesamt-N 9,2 entsprechen der Formel

24,1 g (0,08 Mol) 3-(Bis-trinuormeihyl-methoxymethylKormanilid und 0,05 g zerstoßene Natriumhydroxidplätzchen werden unter Luftzutritt in einer Reibschale gut miteinander vermengt und in einen 250-ml-Mehrhalskolben eingetragen. Bei 60—80" C gibt man tropfenweise 5,1 g (0,08 Mol + 20%) Acrylnitril hinzu. Das zunächst noch pulverige Ausgangsgemisch geht dabei schon bald in eine gut rührbare, viskose Masse über. Zur Vervollständigung der Umsetzung wird 1 Stunde bei 70° C nachgerührt. Darauf spaltet man die Formylgruppe mit 100 ml 5 η Salzsäure während 30 Minuten bei 80° C ab. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht, und noch während des Abkühlens wird mit etwa 55 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge neutralisiert. Unterhalb I0°C wird das zunächst noch ölige Reaktionsprodukt langsam kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird 1 Stunde bei 0—5'C nachgeriihrt. Darauf wird das Produkt abgesaugt, gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Man is 'liert 26,3 g rohes N-(/J-Cyanälhyl)-3-(bis-trifluormethyl-methoxy-methyI)-anilin vom Fp. = 56^C —60⁰C. Nach dem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 25 g (96% der Theorie). Die mehrfach umkristallisierte Verbindung der Formel

/Λ-ΝΗ- CH₂- CH₂- CN

F₃C-C-CF₃
OCH,

—CH₂-CH₂-CN

schmilzt bei 63 -64" C. Die analytischen Daten der Verbindung stimmen mit der Formel überein.

Beispiel 10

19g (0.1 Mol) 2,5-Dichiorformanilid werden mit 0,5 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge versetzt und in einen 250-ml-Mehrhalskolben gegeben. Der Kolben taucht in ein Heizbiid von 80⁰C. Unter der tropfenweise Zugabe von 6,4 g(0,l Mol + 20%) Acrylnitril verflüssigt sich das zunächst noch pulverige Reaktionsgemenge zu einer viskosen Masse. Zur Vervollständigung der Umsetzung wird 1 Stunde bei 70' C nachgerührt. Dann gibt man 50 ml 5 η Salzsäure und 50 ml Äthanol zum Reaktionsgemisch und verseift 30 Minuten bei 80⁰C. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht, und noch während des Abkühlens wird mit etwa 30 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge phenolphthaleinalkalisch gestellt. Unterhalb 20⁰C wird das zunächst noch ölige Reaktionsprodukt kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird 1 Stunde bei 0^G—5°C nachgeriihrt. Darauf wird das Produkt abgesaugt, mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 21,5 g (Fp. = 39"—44"C). b5 Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 19,9 g (93% der Theorie) N-(/<-Cyanäthyl)-2,5-dichloranilin, die bei 42"—46° C klar schmelzen. Die amiiysciiiciiic Substanz SChiViüzi bei 48°C

909 622/53

40

45

50

55

und entspricht der Formel

Cl
<^%—NH-CH₂-CH₂-CN

Cl

Beispiel H

7,9 g (0,04 Mol) 4-Phenylformanilid werden pulverisiert und zusammen mit 2,6 g (0,04 Mol + 23%) Acrylnitril und 1 ml 2 η Natronlauge in 30 mlÄthylenglykoldimethyläther gegeben. Man erwärmt unter Rühren 2 Stunden auf 80° C. Gegen Ende der Cyanäthylierung liegt das Reaktionsgemisch als Lösung vor. Zur Abspaltung der Formylgruppe gibt man dann 40 ml 5 η Salzsäure hinzu und rührt bei 80"C weitere 30 Minuten. Darauf wird das Reaktionsmedium mit 23 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge phenolphthalein-alkalisch gestellt. Das Reaktionsprodukt fällt teilweise aus. Zur Vervollständigung der Ausfällung wird Wasser (etwa 100 ml) hinzugegeben und das ganze auf 0°—5°C abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt, gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei 60" C im Trockenschrank getrocknet. Man erhält 8,7 g (98% der Theorie) N-{/J-CyanäthyI)-4-phenylanilin (Fp. = 145"C). Eine mehrfach als Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 146° C und entspricht der Formel

NH CH₇ CH, CN

Beispiel 12

123 g (1 Mol) p-Anisidin werden unter Rühren während i Stunde bei 90°—100⁰C mit 69 g (1,5 Mol) 100%iger Ameisensäure umgesetzt. Anschließend werden zur Cyanäthylierung des gebildeten Formanilids bei 40"—60⁰C in der aufgeführten Reihenfolge 63 g (I Mol + 19%) Acrylnitril, 50 ml Wasser und 48 ml 33gewichtsprozentige Natronlauge zum Reaktionsgemisch gegeben.

Um die Umsetzung zu vervollständigen, wird I Stunde bei 60⁰C nachgerührt. Zur Abspaltung der Formylgruppe wird das Reaktionsgemisch zunächst auf 80 C erwärmt. Dann versetzt man es mit 200 ml konzentrierter Salzsäure, wobei nach Neutralisation der wie weiter oben beschrieben zugegebenen Natronlauge ein Reaktionsgemisch erhalten wird, das etwa 8,9gewichtsprozentig hinsichtlich freier Salzsäure ist. Dieses Gemisch wird 30 Minuten bei 80⁰C gerührt.

Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht. Noch während des Abkühlens wird mit etwa 280 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge der pH-Wert auf 4—7 eingestellt. Bei 40 C beginnt das sich zunächst ölig abscheidende Reaktionsprodukt zu kristallisieren. Es wird bei 0°—5°C abgesaugt, mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und getrocknet. An Rohprodukt erhält man 175 g, Fp. = 58"—6IT. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol und Wasser verbleiben 165 g(94%derTheorie) N-(/<-Cyanät.hyl)-4-mfcthoxyani!in vom Fp. = 61°—62° C und der Formel

H₃CO-

Beispiel 13

510 g (4MoI) 2-Chlor-anilin und 297 g (6MoI) Ameisensäure als 93prozentige Ware werden in einem

ίο 6-1-Vierhalskolben 3 Stunden bei 70"C gerührt.

Für die Cyanäthylierung der entstandenen Formylverbindung tauscht man vorteilhaft das 70°—80·" C warme Bad gegen ein zunächst etwas 25" C warmes Bad aus. Unter kräftigem Rühren gibt man nun die folgenden Komponenten in der aufgeführten Reihenfolge zügig zum Reaktionsgemisch: 240 g (4 Mol + 13%) Acrylnitril, 1400 ml Eiswasser und 320 ml 33gewichtsprozentige Natronlauge. Nach dieser Zugabe hat das Reaktionsgemisch eine Temperatur von 35°—40°C. Von der Natronlauge werden etwa 240 ml zur Neutralisation der überschüssigen Ameisensäure verbraucht. Die restlichen 80 ml Natronlauge werden benötigt, um das Reaktionsmedium alkalisch zu stellen, was durch zugesetzte Phenolphthaleinlösung verfolgt wird. Die groß kristallin ausgefallene Formylverbindung verflüssigt sich bei der Cyanäthylierung schon bald wieder. Die Reaktion wird unter Rühren bei 30 -40 C während 3 Stunden ausgeführt. Zur Abspaltung der Formylgruppe stellt man das Reak-

jo tionsgemisch zunächst mit etwa 64 ml konzentrierter Salzsäure neutral (Phenolphthalein) und erwärmt es auf 70"C. Ist diese Temperatur erreicht, dann gibt man weitere 1336 ml konzentrierte Salzsäure hinzu. Das erhaltene Reaktionsgemisch, das nach Neutrali-

j5 sation der wie weiter oben beschrieben zugegebenen Natronlauge etwa 8,5gewichtsprozentig hinsichtlich freier Salzsäure ist, wird 40 Minuten lang bei 70 C gerührt. Während dieser Zeit wird das zunächst milchig-trübe Reaktionsgemisch schließlich farblosklar.

Zur Ausfällung des N-(/<-Cyanäthyl)-2-chIoraniIins tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und beginnt mit der Neutralisation, ohne eine wesentliche Abkühlung des Reaktionsgemisches abzuwarten. Mit etwa 1230 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge wird ein pH-Wert zwischen I und 2 eingestellt (Glaselektrode). Die Temperatur steigt dabei vorübergehend von zum Beispiel 60 C auf 85"C an. Nachdem man noch einige Minuten nachgerührt hat, stellt man den Rührer ab. Nach weiteren 15 Minuten kann das ölige Reaktionsprodukt der Formel

NH-CH₂-CH₂-CN

das sich inzwischen am Boden des Reaktionskolbens angesammelt hat, mittels eines Saughebers in einen Scheidetrichter übergeführt werden. Es wird mit

bo Wasser ausgeschüttelt und dann in eine Vorratsflasche gegeben.

Das Rohprodukt ist nahezu farblos. Es enthält ungefähr 3% Fremdbeslandteile, davon entfallt etwa I % auf eingeschlossene Feuchtigkeit, die dem Pro-

b5 dukt ein trübes Aussehen verleiht. Nicht umgesetztes 2-Chloranilin isl nur in Spuren (<1%) vorhanden. Die Ausbeule beträgt 686 g einer 97prozentigen Rohware, was 92% der Theorie entspricht.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Herstellung, von N-Mono-(/i'-cyanäthyl)-anilinen der allgemeinen Formel

   NH-CH₁-CH₁-CN

   in welcher X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom oder eine C₁- bis C₁₅-Alkylgruppe, eine C,- bis C₄-Alkoxygruppe oder einen Phenyl- oder Naphthylrest, der durch Halogenatome oder Alkyl-, Alkoxy- oder Nitrogruppen substituiert sein kann, Y ein Wasserstoff- oder Chloratom, die Nilrogruppe, eine C₁- bis C₄-Alkoxygruppc oder cine C₁- bis C₄-Alkylgruppe, die durch Halogenalomc und/oder Melhoxygruppcn substituiert sein kann, bedeuten, dadurch gekennzei eh η e t,daßmanN-(,;-Cyanäthyl)-formanilide der allgemeinen Formel