DE1967047A1 - Verfahren zur herstellung von bipyridylen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von bipyridylen

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DE1967047A1 DE19691967047 DE1967047A DE1967047A1 DE 1967047 A1 DE1967047 A1 DE 1967047A1 DE 19691967047 DE19691967047 DE 19691967047 DE 1967047 A DE1967047 A DE 1967047A DE 1967047 A1 DE1967047 A1 DE 1967047A1
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Description

Mappe 23928 - Dr. E/by ICI Case KD 22902 A
IMPERIAL CHEKCAL INDHSTSIIB LTD. London,, Großbritannien
Verfahren zur Herstellung; von Bipyridylen
Die Erfindung besieht sich auf Pyridinderivate und ihre Herstellung und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Bipyridylen aus substituierten Pyridinen.
Gegenstand der Erfindung 1st ein Verfahren zur Herstellung von Bipyridylen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man das entsprechend substituierte Pyridin mit molekularem Sauerstoff in der Dampfphase oxydiert, wobei das substituierte Pyri·
60 9 8 A 1 / 0 9 3 3
din einen Substituenten aufweist, bei dem es sich um eine Piperidylgruppe oder eine Gruppe der Formel -C(R)(Rq)(R^q) handelt, .worin R für ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine Alkoxygruppe, ein Halogenatom oder eine Aminogruppe steht, Rq für eine Gruppe der allgemeinen Formel -CH2CU, 2COH(Er-XS6) oder CH2CH2H(R7)(R8) steht, worin R5, Rg, und Rg jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder cycloaliphatische Gruppe stehen, und R^0 für das gleiche wie Rq oder eine Gruppe der allgemeinen Formel -CH (XR^)2-CH (XR2), steht, worfe in X für ein Schwefel- oder Sauerstoffatom steht, η für O, oder 2 steht, m für 1 oder 2 steht und R^j und R2 jeweils für ein Wasserstoff atom oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder cycloaliphatische Gruppe stehen.
In den Pyridinderivaten können die Substituenten in der 2-, 3- oder 4-Stellung des Pyridinkerns vorliegen.
Die Reaktion wird vorzugsweise in Gegenwart von Ammoniak ausgeführt.
Das in der Dampfphase vorliegende substituierte Pyridinausgangsmaterial wird mit Saue'rstoff und vorzugsweise auch mit Ammoniak vorteilhafterweise auf eine Temperatur oberhalb 250°C, vorzugsweise 350-45O0C, beispielsweise ungefähr 38O0C, erhitzt, wobei gewöhnlich ein Katalysator anwesend ist. Geeignete Katalysatoren sind Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Chromoxid und Gemische daraus. Diese Katalysatoren können Platin und/oder Palladium (als Metall oder als Oxid) in fein verteilter Form enthalten. Besonders geeignete Katalysatoren sind die Dehydrierungskatalysatoren, wie z.B. Nickel, Cobalt, Kupfer, Chrom und Kupferchromit. Vorzugsweise enthält das Reaktionsgemisch-molekularen Sauerstoff, wie- z.B. Sauerstoffgas, welches in zweckmäßiger Weise in Form von Luft zugesetzt wird, obwohl jegliches molekulare sauerstoffhaltige Gas verwendet werden kann.
6 O 9 8 4 1/"O
Das Ausgangsmaterial kann In einfacher V/eise dadurch verdampft werden, daß es auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird. Eine besonders geeignete Technik besteht darin, das Material in Form eines Stroms aus feinen Tröpfchen auf eine heiße Oberfläche fallen zu lassen, wie z.B. auf einen Verdampfer oder auf den Katalysator für die Reaktion mit Sauerstoff und vorzugsweise auch Ammoniak. Das Material kann in zweckmäßiger Weise in einem Verdampfer verdampft werden, bevor es mit dem Katalysator in Berührung kommt. Einige der Ausgangsmaterialien sind jedoch bei gewöhnlichen Temperaturen klebrige, viskose Flüssigkeiten oder Feststoffe. Diese werden vor der Verdampfung in zweckmäßiger Weise In einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst. Beispiele für geeignete Lösungsmittel für diesen Zweck sind Wasser und Alkohole, insbesondere niedrige aliphatische Alkohole und insbesondere Methanol.
Die durch das Verfahren gebildeten Bipyridyle können durch bekannte Techniken von den Reaktionsprodukten isoliert werden. Beispielsweise können die gasförmigen Reaktionsprodukte kondensiert werden, und das Bipyridyl kann dann aus dem Kondensat durch Lösungsmittelextraktion und/oder fraktionierte Destillation, ggf. unter vermindertem Druck, isoliert werden. Wenn Wasser im Reaktionsprodukt anwesend ist, das bei der Herstellung von 4-,2J-1—Bipyridylen erhalten wird, dann können diese Bipyridyle durch Filtration abgetrennt werden.
Das Verfahren kann, ob es nun ein einstufiges oder ein zweistufiges Verfahren ist, absatzweise durchgeführt werden, aber es besitzt den Vorteil, daß es in einer kontinuierlichen Arbeitsweise betrieben werden kann.
Das Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von 4-,4'-BIpyridylen, obwohl andere isomere, wie z.B. 2,2'-, 2,2I-'-, 2,3'- und 3,4-'-Bipyridyle durch eine geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials ebenfalls erhalten werden können.
609841/Ό933
■·.■-■ " ...: 196704?
Die substituierten Pyridine für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren besitzen die grundlegende Strukturformel:
Q-
Innerhalb des Bereichs der Erfindung fallen auch Verbindungen, die diese Grundformel aufweisen, die aber ein oder mehrere Substituenten enthalten, wie z.B. Alkylgruppen an ein oder mehreren der anderen Kohlenstoffatome des Pyridinkerns. ψ . Eingeschlossen sind auch Verbindungen der obigen Grundformel, die jedoch einen Substituenten am Stickstoffatom enthalten, wie z.B. substituierte Pyridin-N-oxide.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
BEISPIELE 1 BIS 9
Diese Beispiele erläutern die Umwandlung von substituierten Pyridinen in Bipyridyle.
Das Verfahren war in jedem Beispiel wie folgt:
Ein Katalysatorbett wurde aus einer pelletisieren Form des Katalysators (siehe unten) bis zu einer bestimmten Tiefe in einem vertikalen Glasfeaktionsrohr mit einem Innendurchmesser von 25 mm hergestellt. Das Rohr war mit einer zentralen Thermoelementtasche ausgerüstet und enthielt über dem Katalysatorbett Raschig-Ringe. Die Raschig-Ringe füllten das Rohr nicht vollständig. Das Rohr war in einem vertikalen Ofen angeordnet, der auf der entsprechenden Temperatur gehalten wurde. -
Das substituierte Pyridin wurde in Wasser oder Methanol auf-
609841/0933
■J-·
gelöst, und die Lösung wurde zur Oberseite des Reaktionsrohrs geführt, wo sie "beim Kontakt mit den Raschig-Singen verdampfte. Die Dämpfe wurden nach unten durch das Katalysatorbett geführt. Die Dämpfe wurden mit Sauerstoff und Ammoniak, wie in der Tabelle angegeben, für den Durchgang durch das Katalysatorbett gemischt. In einigen fällen wurde das Mischen jedoch unterhalb der Oberfläche des Katalysatorbetts ausgeführt» ■■■:.-." ::
Der Abstrom aus dem Reaktor wurde kondensiert, und das Kondensat wurde, sofern es flüssig war (was für die meisten Experimente gilt), durch Gas/Flüssigkeits-Chromatografie analysiert, wobei Standardtechniken •verwendet wurden. Wenn das Kondensat ein Feststoff war, dann wurde dieser in Methanol aufgelöst, worauf die Lösung analysiert wurde.
In der Tabelle ist der Katalysator durch den Buchstaben A bezeichnet:
A. Pellets von 3x3 mm aus Aluminiumoxid.
In der Tabelle gelten folgende Abkürzungen:
"Länge" = Länge des Katalysatorbetts
"Temp." ='Temperatur des Katalysatorbetts
"Verd." = g Ausgangsmaterial/ml Lösungsmittel
"MeOH" = Methanol. : .-"'■ . ' ' '
— 5 — 6 0 98 41 / 0 93 3 BAD ORIGINAL
Q3J.03dSNI IVNIDIHO
■£€60/ L17 86 0 9
VJl
ΓΟ
Beispiel Nr-
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O1 -H- I
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M
PlJ
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P
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t-1
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et
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Katalysator
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(mnO
Temp,
(°c5
co
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ro
VJl
VJl
VN O ro
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ro
cf
o
ro ο
S-
Zeit
(min)
φ
η.
Lös-ungsmittel
O
O
O O
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O
CO CD CD CD CD
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VJl
-o
(ml/min)
2
(ml/min)
NE,
(ml/min)
ci-P H «<{ CD
P Ci-O
co
H-
PT
H-ct CQ
σ1 Φ
CQ O
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P ω σ1 Φ
Ul
O ί3· H-O
P?
(73
Umwandlung in
4,4'-Bipyridyl
ε ε 6 0/1^860 9
CO sr Beispiel Nr. . - Ct
id VJIVM ow ro
fe*H' :· H-I $
Ui .
P CQ SB
.SV Hv-F? "JB Φ VM Φ ^ pi dt
ja: - CT- 4 " - 4 - σ* 4
P ■dr.Γ fD H- I H- I *TJ CO
ι co P> hj {Üb hH ^q eh
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PP 4
S 4 : ^ CQ
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H-
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I I I I Φ Φ
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tor CD
σ4 ·
Länge φ
: cn -<] cn (mm) CD
VM VM VM O
P1
VM H-
O
O
_v
7-40 0-40 Temp.
(°c5
VJI - -* VJl
VM VJl ■o Zeit OT
O ro O (min) P
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-F? (V) CO
O
hic'
—O O φ
CO 4
. ΓΌ *\ oq
CO vn TO . · in
vn 4,4'-Bipyridyl
W
ro
Φ3 O
"^
Φ5 Lösungs
B 'Me § mittel
O
W
_^ - ■ - .- Luft
O
O
O
P
g (ml/min)
^ N2
O
O
I I (ml/min)
Co Co^ : NH,
I VM VM 3
O ■ ρ ■ ■■ (ml/min)
^d ro Umwandlung
VJI -O 4 VM
ΓΟΗ- -
CO
Pi I
μ ω
In der obigen Tabelle sind die angegebenen Produkte die Häuptprodukte. In vielen Beispielen wurden jedoch auch andere Produkte identifiziert wie folgt:
Beispiel ITr. Andere Produkte
3 4—(4'-Pyridyl)tetrahydropyran (19 %)
und
IT-Methyl-*!—(4-' -pyridyl )piperidin
4- N-Methyl-4—( 4- '-pyridyl) piperidin
5 4-(4·'-Pyridyl )tetrahydropyran und
IT-Äthyl-4— (4·' -pyridyl )piperidin
6 H-Äthyl-4-(4-t-pyridyl )piperidin
8 2!- oder 3-Hethyl-2,3'-bipyridyl und
5-Methyl-2,3'-bipyridyl
9 4-(4-'-Pyridyl)piperidin
- 8 60 9841/093 3 bad

Claims (3)

  1. \·). Verfahren zur Herstellung iron Bipyridylen, dadurch gekennzeichnet, daß man das entsprechend substituierte I-yridin mit molekularem Sauerstoff in. der.Dampfphase-oxydiert, wot ei. das substituierte Pyridin einen Substituenten aufweist, bei dem es sich um eine Piperidylg;ruppe oder eine Gruppe der Formel -C(S)(R0)(R^q\ handelt, worin R für ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine Alkoxygruppe, ein Halogenatom oder eine Aminogruppe steht, Rq für eine Gruppe der allgemeinen !Formel -GH-CR, -CE^CON(Hc)(Si-) oder GH0CHoN(Rr7)(Ro) steht, worin R1-, Rc, R^ und Rq jeweils für ein ¥asserstoffatom oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder cycloaliphatische Gruppe stehen, und R^q für das gleiche wie Rq oder eine Gruppe der allgemeinen Formel :
    steht, worin X für ein Schwefel— oder Sauerstoffatom; steht, η für O, 1 oder 2 steht, m für 1 oder 2 steht und R^ und Rp jeweils für; ein ¥asserstoffatöm oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder cycloaliphatische Gruppe stehen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenwart von Ammoniak ausgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur von mehr:als 2500C ! ausgeführt wird.
    ■^. -Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur 350 bis 4-5Q0C beträgt.
    ■' -■ M S3·
    . : : - 9 ..
    609841/0933
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