DE2132548C3 - Process for the preparation of acetals of 1,4-dicyano-2-formyl-butane - Google Patents

Process for the preparation of acetals of 1,4-dicyano-2-formyl-butane

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DE2132548C3 DE19712132548 DE2132548A DE2132548C3 DE 2132548 C3 DE2132548 C3 DE 2132548C3 DE 19712132548 DE19712132548 DE 19712132548 DE 2132548 A DE2132548 A DE 2132548A DE 2132548 C3 DE2132548 C3 DE 2132548C3
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Description

genwart von Alkanolen und Kobaltcarbonyl um- to erwiesen.in the presence of alkanols and cobalt carbonyl um- to proved.

setzt.puts.

Die Einführung einer Formylgruppe in olefinisch ungesättigte Verbindungen ist seit langem als Hydroforniylierungsreaktion oder Oxo-Reaktion bekannt. Neben olefinisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen wurden auch schon olefinisch ungesättigte Verbindungen mit verschiedenen funktionell™ Gruppen der Hydroformyiierungsreaktion unterworfen. Es ist aus J. Falbe Carbon Monoxide in Organic Synhi SiThe introduction of a formyl group in olefinic unsaturated compounds has long been used as a hydroformylation reaction or oxo reaction known. In addition to olefinically unsaturated hydrocarbons, there have also been olefinically unsaturated compounds with various functional ™ groups subjected to the hydroformylation reaction. It is from J. Falbe Carbon Monoxide in Organic Synhi Si

wies Die Umsetzung wird in Gegenwart von Kobaltcarbonyl durchgeführt. Vorzugsweise wendet man 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent Kobalt, berechnet als Metall, bezogen auf die eingesetzten 1,4-Dicyanbutene, an. Besonders bewährt haben sich Mengen von 0.5 bis LO Gewichtsprozent Kobalt. Es ist möglieh, die Carbonylkomplexe vor der Oxo-Reaktion gesondert herzustellen oder die Ausgangsstoffe für die !Cobaltcarbonyle, wie fettsaure Salze oder Naphthenate des Kobalts, getrennt der Reaktion zuzuführen Der Katalysator bildet sich dann von selbst unter den Reaktionsbedingungen.The reaction is carried out in the presence of cobalt carbonyl. Preferably one turns 0.1 to 1.5 percent by weight cobalt, calculated as metal, based on the 1,4-dicyanobutenes used, at. Amounts of 0.5 to LO percent by weight of cobalt have proven particularly useful. It is possible the carbonyl complexes to prepare separately before the oxo reaction or the starting materials for to feed the cobalt carbonyls, such as fatty acid salts or naphthenates of cobalt, separately to the reaction The catalyst then forms by itself under the reaction conditions.

Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist es, daß die Umsetzung in Gegenwart von Alkanolen als h id Bd bhA special feature of the process is that the reaction in the presence of alkanols as h id Bd bh

schiedensten Lösungsmittel in einem weiten Spektrum von Reaktionsbedingungen möglich. Bei der Hydroformylierung von höheren ungesättigten Cyanoverbindungen iassen allerdings die Ausbeuten sehr zu wünschen übrig, so daß eine technische Realisierung eines solchen Verfahrens sehr zweifelhaft ist.different solvents in a wide spectrum of reaction conditions possible. In the hydroformylation of higher unsaturated cyano compounds However, the yields left much to be desired, so that a technical realization such a procedure is very dubious.

Wie aus eigenen Versuchen bekannt ist, gelingt die Hydroformyiierung des 1,4-Dicyanbutcr: nicht €)hne weiteres. So versagen zum Beispiel Rhodium-As is known from our own experiments, the hydroformylation of 1,4-dicyanobutyr does not succeed €) without more. For example, rhodium

p egsmittel. Auch die Hydrocare products. Also the Hydro

lo.mylierung von 1,4-Dicyanbuten mit Kobaltcarbo-HyI, das durch Phosphine modifiziert i:it, in Tetrahy-Clrofuran als Lösungsmittel ergibt neben einem unl lo.mylation of 1,4-dicyanobutene with cobalt carbo-HyI, modified by phosphines i: it, in tetrahydrofuran as a solvent results in addition to a unl

thesis, Springer-Verlag 1970, S. 52 und 53 bekannt, 35 Lösungsmittel durchgeführt wird. Besonders bewährt daß man bei der Hydroformylierung von Acrylnitril, haben sich Alkanole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Allylcanid und anderen mit Cyanogruppen substi- insbesondere solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, tuierten oktinisch ungesättigten Verbindungen die Geeignete Alkanole sind beispielsweise Methanol. sprechenden formylierter. Verbindungen erhält. So Propanol, Äthanol, n-Butanol, Isobutanol oder Penist die Hydroformylierung von Acrylnitril in den ver- 30 tanol. Zweckmäßig wendet man je einzuführendesthesis, Springer-Verlag 1970, pp. 52 and 53 known, 35 solvent is carried out. Particularly proven that in the hydroformylation of acrylonitrile, alkanols with 1 to 6 carbon atoms, Allyl canide and others substituted with cyano groups, especially those with 1 to 4 carbon atoms, Tuted octinically unsaturated compounds. Suitable alkanols are, for example, methanol. speaking formylated. Connections. So propanol, ethanol, n-butanol, isobutanol or penist the hydroformylation of acrylonitrile in the tanol. Appropriately, one applies what is to be introduced

Äquivalent einer Formylgruppe mindestens 2 MoI an Alkanolen an. Vorteilhaft verwendet man die Alkanole im Überschuß, z. B. bis zu 300 Molprozent. Equivalent of a formyl group at least 2 mol of alkanols. It is advantageous to use the Alkanols in excess, e.g. B. up to 300 mole percent.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Umsetzung in Gegenwart von Polymcrisationshemrnern. z.B. Hydrochinon, durchzuführen. Besonders gute Ergebnisse erhält man, wenn man dem Reaktionsgcmisch 0,1 bis I Gewichtsprozent der genann-It has also proven advantageous to carry out the reaction in the presence of polymerisation inhibitors. e.g. hydroquinone. Particularly good results are obtained when the reaction mixture 0.1 to 1 percent by weight of the

Carbonylkomplexe auch in Verbindung mit Phos- 40 ten Inhibitoren zusetzt.Adds carbonyl complexes also in connection with phosphate inhibitors.

phinen als Modifizierungsmittel. Auch die Hydro- Das Verfahren nach der Erfindung führt man beiphinen as modifiers. The method according to the invention is also used in the hydro

spielsweise aus, indem man 1,4-Dicyanbutene zusammen mit geeigneten Alkanolen in einem Hochdruckgefäß zusammen mit den genannten Katalysa-for example, by putting 1,4-dicyanbutenes together with suitable alkanols in a high pressure vessel together with the mentioned catalysts

dlcstillierbaren Rückstand nur Dicyanbutan und Ami- 45 toren vorlegt und die Umsetzung bei r"en beschriemobutan als Reaktionsprodukte, während die Hydro- benen Temperaturen und Drücken mit Kohlenlormylierung nur in Gegenwart von Kobaltcarbonyl monoxid und Wasserstoff der angegebenen Zusamiti Tetrahydrofuran als Lösungsmittel ausschließlich mensetzung durchführt. In geeigneten Vorrichtungen •inen undest'llierbaren Rückstand ergibt. läßt sich die Umsetzung ohne Schwierigkeiten konti-Only dicyanobutane and amitators are presented to the distillable residue and the implementation is described in the case of r "en" butane as reaction products, while the hydrobene temperatures and pressures with carbon chloromylation monoxide and hydrogen of the specified composition only in the presence of cobalt carbonyl Tetrahydrofuran as a solvent only carries out composition. In suitable devices • results in an indestructible residue. the implementation can be continued without difficulties

Es wurde gefunden, daß man Acetale des 1,4- 5" nuierlich gestalten. Nach dem Abkühlen und Ent-Dicyan-2-formylbutans erhält, wenn man 1,4-Dicy- spannen, gegebenenfalls nach Zersetzen des Katalysators werden die Acetale des l,4-Dicyan-2-formylbutans z. B. durch fraktionierte Destillation isoliert. Nicht umgesetzte Ausgangsstoffe werden zweckmäßig 55 wieder der Reaktion zugeführt.It has been found that acetals of 1,4-5 "are made natural. After cooling and ent-dicyano-2-formylbutane, if 1,4-dicyclic pans, optionally after decomposition of the catalyst, the acetals of l 4-dicyano-2-formylbutans z. B. isolated by fractional distillation. unreacted starting materials are conveniently 55 fed back to the reaction.

Die Acetale des l,4-Dicyan-2-formyl-butans nach der Erfindung werden wie folgt verwendet:The acetals of 1,4-dicyano-2-formyl-butane according to the invention are used as follows:

Die Acetale des l,4-Dicyan-2-formyl-butans sind auf Grund ihrer drei funktionellen Gruppen zu vielfachen Folgereaktionen geeignet. So führt eine saure Verseifung zu der entsprechenden Formyldicarbonsäure, deren Oxydation eine Butantricarbonsäure liefert. Eine Reduktion der Formyldicarbonsäure läßt eine Methylol-dicarbonsäure entstehen, die zuThe acetals of 1,4-dicyano-2-formyl-butane are too many due to their three functional groups Suitable for subsequent reactions. Acid saponification leads to the corresponding formyldicarboxylic acid, the oxidation of which yields a butane tricarboxylic acid. A reduction of the formyldicarboxylic acid lets a methylol dicarboxylic acid arise, which allows

meinen im Volumenverhält.nis von 1 : 4 bis 4 : 1 an- 6s zweifacher Laktonbildung fähig ist. Eine Hydrierung gewandt. Besonders bewährt hat sich ein Gemisch der erfindungsgemäßen Acetale führt zu einem Metus Kohlenmonoxid und Wasserstoff im Volumen- thylol-diamino-hexan oder bei Mitverwendung von verhältnis von 1 : 2 bis 2 : 1. Vorteilhaft verwendet Ammoniak zu einem Triamino-heptan.mean in a volume ratio of 1: 4 to 4: 1 an- 6s is capable of two-fold lactone formation. A hydrogenation turned. A mixture of the acetals according to the invention has proven to be particularly useful, leading to a metus of carbon monoxide and hydrogen in the volume thylol-diamino-hexane or when using a ratio of 1: 2 to 2: 1. Ammonia is advantageously used to form a triamino-heptane.

lnbuten-(2) oder -(1) mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Temperaturen von 100 bis 150° C und ■nter Drücken von 150 bis 400 atm in Gegenwart *on Alkanolen und Kobaltcarbonyl umsetzt.Inbutene- (2) or - (1) with carbon monoxide and hydrogen at temperatures from 100 to 150 ° C and ■ nter pressures of 150 to 400 atm in the presence of alkanols and cobalt carbonyl.

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß es gelingt, bisher nicht beschriebene Acetale des 1,4-Dicyan-2-formyl-butans herzustellen, wobei man Ausbeuten erzielt, die eine technische Realisierung des Verfahrens ermöglichen.The new process has the advantage that it is possible to obtain acetals of 1,4-dicyano-2-formyl-butane that have not been described before to produce, yielding yields which enable the process to be carried out on an industrial scale.

Als Ausgangsstoffe verwendet man 1,4-Dicyanbuten-(l) und/oder -(2). Die Ausgangsstoffe können sowohl in eis- oder trans-Form vorliegen.The starting materials used are 1,4-dicyanobutene- (l) and / or - (2). The starting materials can be in cis or trans form.

Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden im allge-Carbon monoxide and hydrogen are generally

Die erhaltenen polyfunktionellen Verbindungen können ζ. B. Verwendung finden bei oberflächenaktiven Formulierungen z. B. als Waschmittelzusatz (Tri- oder die Hydroxydicarbonsäure) oder als Zwischenprodukte für Kunststoffe.The polyfunctional compounds obtained can ζ. B. are used in surface-active formulations z. B. as a detergent additive (Tri- or hydroxydicarboxylic acid) or as intermediates for plastics.

Das Verfahren nach der Erfindung sei in folgendem Beispiel veranschaulicht.The method according to the invention is illustrated in the following example.

Beispielexample

In ein Druckgefäß von 1,6 1 Inhalt, das mit einem Rührer ausgestattet ist, werden 100 g Methanol, 100 g 1,4-Dicyanbuten-(1) (eis- und trans-Isomeres), 3 g Dikobaltoctacarbonyl sowie 1 g Hydrochinon vorgelegt. Das Druckgefäß wird mehrmals mit einem Iquimolekularen Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespült. Dann wird auf 140° C erhitzt und gleichzeitig der Diick durch Aufpressen des genannten Gasgemischs auf 280 atm eingestellt. Nach etwa 10 Stunden ist die Gasaufnahme beendet. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch entspannt und fraktioniert destilliert. Man erhält 94 g Dimethylacetal des 1 ^-Dicyan^-formyl-butans vom Siedepunkt 120 bis 124° C bei 0,2 mm Hg. Das entspricht einer Ausbeute von 55% der Theorie. Die Ergebnisse der Elementaranalyse stimmen mit den errechneten Werten für die Summenformel100 g of methanol, 100 g 1,4-dicyanobutene (1) (cis and trans isomer), Submitted 3 g of dicobalt octacarbonyl and 1 g of hydroquinone. The pressure vessel is several times with a Iquimolecular mixture of carbon monoxide and hydrogen purged. Then it is heated to 140 ° C and at the same time the thickness by pressing on the said Gas mixture adjusted to 280 atm. Gas uptake has ended after about 10 hours. To After cooling, the reaction mixture is let down and fractionally distilled. 94 g of dimethyl acetal are obtained of 1 ^ -Dicyan ^ -formyl-butane with a boiling point of 120 to 124 ° C at 0.2 mm Hg. This corresponds to a yield of 55% of theory. The results of the elemental analysis agree with the calculated values for the empirical formula

ίο C9HUO2N2 überein.ίο C9HUO2N2 match.

Kohlenstoff
Wasserstoff
Stickstoff
carbon
hydrogen
nitrogen

berechnet 59,3%
berechnet 7,7%
berechnet 15,4%
calculated 59.3%
calculated 7.7%
calculated 15.4%

gefunden 59,6% gefunden 7,7% gefunden 15,0%found 59.6% found 7.7% found 15.0%

Das Massenspektrum zeigt ein starkes Fragment der Masse 151, das für die Abspaltung einer Methoxylgruppe charakteristisch ist.The mass spectrum shows a strong fragment of mass 151, which is responsible for the cleavage of a methoxyl group is characteristic.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Acetalen des l,4-Dicyan-2-formy!-butans, dadurch gekennzeichnet, daß man 1,4-Dicyanbuten-(l) oder -(2) mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Temperaturen von 100 bis 150° C und unter Drücken von 150 bis 400 atm in Geman das genannte Gemisch im Überschuß, bezogen auf die eingesetzten Ausgangsstoffe, z. B, bis zur lOfach molaren Menge.Process for the preparation of acetals of l, 4-dicyano-2-formy! -Butane, characterized in that that 1,4-dicyanobutene- (1) or - (2) with carbon monoxide and hydrogen at temperatures from 100 to 150 ° C and under pressures from 150 to 400 atm in Geman said mixture in excess, based on the starting materials used, e.g. B, up to Ten times the molar amount. Die Umsetzung wird bei Temperaturen von 100 bis 15O'J C durchgeführt. Besonders gute Ergebnisse erhält man, wenn man Temperaturen von 120 bis 140° C anwendet. Ferner wendet man für die Umsetzung Drücke von 150 bis 400 atm an. Besonders vorteilhaft haben sich Drücke von 200 bis 30U atmThe reaction is carried out at temperatures of 100 to 15O 'J C. Particularly good results are obtained when temperatures of 120 to 140 ° C are used. Furthermore, pressures of 150 to 400 atm are used for the reaction. Pressures of 200 to 30U atm have proven particularly advantageous
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