DE2129332B2

DE2129332B2 - Verfahren zur Herstellung von 1,13-TriaIkoxy-2-cyanpropanen

Info

Publication number: DE2129332B2
Application number: DE2129332A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kyoto Tsurushima; Kozo Yamaguchi Yatani
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1970-06-15
Filing date: 1971-06-12
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2129332C3; DE2129332A1; JPS4928734B1; GB1323404A; US3736346A; CH557801A

Description

in der einer der Reste X und Y für ein Wasserstoffatom und der andere for ein Chloratom steht oder X und Y gemeinsam eine Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom in 1-Stellung und dem Kohlenstoffatom in 2-Stellung bilden, mit einem Alkalialkoholat oder mit einem alkoholischen Alkalihydroxyd bei einer Temperatur von etwa 0⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols umsetzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalialkoholat Natriummethylat verwendet

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkoholisches Alkalihydroxyd methanolisches Natriumhydroxyd verwendeL

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von l,l,3-Trialkoxy-2-cyanpropan, die als Zwischenprodukte Für die Herstellung von Vitamin Bi und seinen Derivaten bekannt sind.

l,l_r3-Trialkoxy-2-cyanpropane wurden bisher unter Verwendung von Acrylnitril als Ausgangsmaterial hergestellt (Journal of the American Chemical Society ()7. 1505 [1945] und Japanische Patentschriften 3924/ 1955 und 9979/1956). Bei diesen bekannten Verfahren sind jedoch mehrere zusätzliche Materialien, nämlich ein Alkalialkoholat, ein Alkalihydroxyd, Ameisensäure, Methanol und Dimelhylschwefelsäure erforderlich. Die Reaktionsstufen bei diesen Verfahren sind ziemlich kompliziert, außerdem ist die Ausbeute an der gewünschten Verbindung sehr schlecht Es wurde nun gefunden, daß die Umsetzung von bestimmten Chlorcyankohlenwasserstoffen mit einem Alkalialkoholat oder alkoholischem Alkalihydroxyd zu l,l,3-Trialkoxy-2-cyanpropanen führt und daß dabei die Nachteile der bekannten Verfahren ausgeschaltet werden können.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Herstellung von l,1,3*Trialkoxy-2-cyanpropanen, die geeignete Zwischenprodukte für die Herstellung von Vitamin Bi und seinen Derivaten sind, in hoher Ausbeute nach einem einfachen, großtechnisch durchführbaren Verfahren, bei dem wenig zusätzliche Materialien verwendet werden, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Chlorcyankohlenwasserstoffe der allgemeinen Formel

H 'N

\|l) KlV C-C

/ i I \

Cl X Y CH₂CI

in der einer der Reste X und Y für ein Wasserstoffatom und der andere für ein Chloratom steht oder X und Y gemeinsam eine Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom in I-Stellung und dem Kohlenstoffatom in 2-Stellung bilden, mit einem Alkalialkoholat oder einem

V) alkoholischen Alkalihydroxyd bei einer Temperatur von etwa 0°C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols umsetzt.

Als Chlorcyankohlenwasserstoffe der Formel I, die als Ausgangsmalcrialien verwendet werden, kommen

>-> die folgenden vier Verbindungen in Frage:

	Siedepunkt	Schmelz
		punkt
eis-1 ..W)ictili>r-2-tyan\|>r(>pen	105 C/20 mm I Ig	-
lrans-l.3-I)ichlor-2-cy;inpropcM	Hii-87 (720 mm Hg	-
1,1,3- f fichlor-2-cy<inpropan	84-85 (V 8 mm I Ig	-
1,2.3-ΙΊ ic hl()r-2-LViinpropiin	V) -80 ( /10 mm I Ig	23 C

Diese Chlorcyan kohlenwasserstoffe können durch die nachstehend dargestellten Reaktionsstufen hergestellt werden:

Gasphasen-

CH₁

C-CN

Il Chlorierung

CH₂

2-Cyanpropen (Methacrylnitril)

CH₂CI *C—CN

Il

CH₂

3-Chlor-2-cyanpropen

Flüssigphasenchloriening CH₂C! Cl-C-CN

Il

CH₂Cl

CH₂Cl >C—CN

Il

CHCI

Flüssigphasenhydrochlorierung

1,3-Dichlor-2-cyanprüpen

IA3-Trichlor-2-cyanpropan

CH₂Cl H—C—CN CHCl₂

1,1,3-Trichlor-2-cyanpropan

Methacrylnitril wird mit Chlorgas bei etwa 250 bis 600° C in Gegenwart oder Abwesenheit eines Inertgases (z. B. Stickstoff und Kohlendioxyd) zusammengeführt, wobei ein Gemisch von 3-Chlor-2-cyaMpropen und cis- und trans-13-Dichlor-2-cyanpropen gebildet wird. Diese Verbindungen werden nach üblichen Methoden, z. B. durch Fraktionierung, getrennt 3-Chlor-2-cyanpropen wird mit Chlorgas in Gegenwart eines Lösungsmittels vorzugsweise unter der Einwirkung von Strahlung einer Wellenlänge, die nicht größer Ist als c.e des sichtbaren Lichts, zusammengeführt, wobei 12_rJ-Trichlor-2-cyanpropan gebildet wird. Das 1,3-DiChIo 2-cyanpropen wird in einem Lösungsmittel gelöst In die Lösung wird trockenes Chlorwasserstoffgas bei -5° bis +5"C eingeleitet wobei l,l_r3-TrichIor-2-cyanpropan gebildet wird. Diese Verfahren sind in der US-PS 35 15 743 und JA-PS 5 50 771 beschrieben.

Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung in Kombination mit den oben beschriebenen Chlorierungs- und Hydrochlorierungsstufen kann somit l,l,3-Trialkoxy-2-cyanpropan praktisch aus Methacrylnitril in einfachen Verfahrensstufen hergestellt werden, wobei nut Chlor, Alkohol und ein Alkohol und ein Alkalihydroxyd als Hilfsstoffe verwendet werden und die gewünschte Verbindung in einer sehr hohen Gesainiausbeute erhalten wird.

Die Alkoholkomponente des Alkalialkoholats ist vorzugsweise ein aliphatischer einwertiger niederer Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen. Als Alkalialkoholate eignen sich für die Zwecke der Erfindung beispielsweise Natriummethylat, Natriumäthylat, Natriumisopropylat, Kaliummethylat, Kaliumäthylat, Kaliumisopropylat, Li thiummethylat, Lithiumäthylat und Lithiumisopropylat Diese Verbindungen werden durch Umsetzung des Alkalimetalls mit dem entsprechenden aliphatischen einwertigen niederen Alkohol nach üblichen Verfahren hergestellt

Als alkoholische Alkalihydroxyde eignen sich Lösun-

jo gen von Älkalihydroxyden (z. B. Lithiumhydroxyd,

Natriumhydroxyd und Kaliumhydroxyd) in einem

aliphatischen einwertigen Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen

(z. B. Methanol, Äthanol und Isopropanol).

Das Alkalialkoholat oder das alkoholische Alkalihy-η droxyd wird in einer Menge von wenigstens 3 Mol, gerechnet als Alkohol, pro Mol der Ausgangsverbindung der Formel (I) verwendet Die Reaktion geht auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels vonstatten, jedoch ist die Verwendung eines Lösungsmittels im allgemei nen zweckmäßig. Als Lösungsmittel eignen sich für diesen Zweck beispielsweise Alkohole wie Methanol und Äthanol, Ketone wie Aceton und Methylethylketon, Äther wie Dimethylälher, Diäthyläther, Methyläthyläther und Tetrahydrofuran sowie Kohlenwasserstoffe,

z. B. n-Hexan, Benzol, Toluol und Xylol.

Die Reaktion wird bei einer Temperatur von etwa 0⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols, vorzugsweise im Bereich von etwa 0°C bis Raumtemperatur durchgeführt.

■ο Als Produkt wird das gewünschte l,l,3-Trialkoxy-2-cyanpropan gebildet, in dem der Alkoxyrest der verwendeten Alkoholkomponente entspricht. Die Reaktion gemäß der Erfindung kann schematisch wie folgt dargestellt werden:

Il

(I

CN

I I \ MOR oiler MOH in ROH

X V (H,Cl KO

CN

/ _c _cf|

I \

OR CH,OR

Hierin haben X und Y die oben genannte Bedeutung ; M ist ein Alkalimetall und R ein niederer Alkylresi mit I bis 3 C-Atomen.

Die erfindungsgemäO hergestellten Verbindungen können in bekannter Weise (z. B. nach «lern Verfahren der JA-PS J97fi/1957) in Vitamin B, umgewandelt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, in der die Mengenangaben in Teilen sich auf das Gewicht beziehen, falls nicht anders angegeben, und

Gewichtsteile zu RmunteHen sich wie Gramm zu Kubikzentimeter verhalten,

Beispiel 1

Zu einer aus 5,1 Teilen metallischem Natrium und 100 Raumteilen Äthanol hergestellten äthanolischen Natriumäthylatlösung werden tropfenweise unter gutem Rühren 13,6 Teile cis-lß-Dichlor-2-cyanpropen innerhalb von 30 Minuten gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10° C gehalten wird. Das Gemisch wird dann 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, um die Reaktion stattfinden zu lassen. In das Reaktionsgemisch wird Kohlendioxydgas zur Neutralisation eingeleitet Das Äthanol wird abdestilliert Nach Zugabe von 50 Raumteilen Wasser zum Rückstand wird das Gemisch 2mal mit je 20 Raumteilen Äthyläther extrahiert Zur Atherschicht wird 1 Teil pulverförmiges wasserfreies Kaliumcarbonat gegeben. Das Gemisch wird getrocknet, indem es über Nacht stehengelassen wird. Das Kaliumcarbonat wird abfiltriert und das Rltrat fraktioniert, wobei 17,2 Teile l,l,?.-Triäthoxy-2-cyanpropan als Hauptfraktion vom Siedepunkt 101 bis 102°C/3 mm Hg erhalten werden. Ausbeute 97%.

Beispiel 2

Zu einer Lösung von 83 Teilen Natriumhydroxyd in 100 Raumteilen Methanol werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 13,6 Teile trans-13-DichIor-2-cyanpropen gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10°C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt Zur Neutralisation wird Kohlendioxydgas in das Reaktionsgemisch eingeleitet Das Methanol wird abdestilliert Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 15,1 Teile l,13-Trimethoxy-2-cyanpropan vom Siedepunkt 93—94°C/3mm Hg erh&lten werden, Ausbeute 95%,

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 18,5 Teilen Kaliumhydroxyd in 100 Raumteilen Äthanol werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 17,2 Teile l.l^-Trichlor^-cyanpropan gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10° C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt In das Reaktionsgemisch wird Kohlendioxydgas zur Neutralisation des Systems eingeleitet Das Äthanol wird abdestilliert Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 16,8 Teile l,U-Triäthoxy-2-cyanpropan vom Siedepunkt 101 — 102°C/3mm Hg erhalten werden. Ausbeute 95%.

Beispiel i

Zu einer aus 7,4 Teilen metallischem Natrium und 100 Raumteilen Methanol hergestellten methanolischen Natriummethylatlösung werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 17,2 Teile l^J-Trichlor-2-cyanpropan gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10°C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt In das Reaktionsgemisch wird Kohlendioxydgas zur Neutralisation des Systems eingeführt Das Methanol wird abdestilliert Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 15,4 Teile l,U-Triäthoxy-2-cyanpropan vom Siedepunkt 93—94°C/3 mm Hg erhalten werden.

Ausbeute 97%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 1,1,3-Trjalkoxy-2-cyanpropan, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlorcyankohlenwasserstoffe der allgemeinen Formel

H CN

\(D [2\/ C~C

/I l\

Cl X Y CH₂CI

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