DE2420107A1 - MANUFACTURE OF OMEGA CYANO DERIVATIVES OF UNSATURATED CARBONIC ESTERS - Google Patents
MANUFACTURE OF OMEGA CYANO DERIVATIVES OF UNSATURATED CARBONIC ESTERSInfo
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Description
Dr. F. Zumst3ir. sen. - Dr. E. Aesmann" Dr. R. KoenJgsberger - DIpi.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.Dr. F. Zumst3ir. sen. - Dr. E. Aesmann " Dr. R. KoenJgsberger - DIpi.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.
TELEX 529979TELEX 529979
KTO.-NR. 397997, BLZ 700306O0ACCOUNT NO. 397997, bank code 700306O0
8 MÜNCHEN 2,8 MUNICH 2,
97/90/n
Case 2595 DT97/90 / n
Case 2595 DT
STAMICARBON B.V., Geleen/NiederlandeSTAMICARBON B.V., Geleen / Netherlands
e = s c s ss st =: χ s = = 3 = e = scs ss st =: χ s = = 3 =
Herstellung von omega-CyanoderivatenProduction of omega cyano derivatives
ungesättigter carbonsaurer Esterunsaturated carboxylic acid ester
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu der Herstellung von omega-Cyanoderivaten ungesättigter carbonsaurer Ester.The invention relates to a process for the production of omega-cyano derivatives of unsaturated carboxylic acid esters.
Es wurde gefunden, daß Ester von omega-Cyano-beta-alkoxycarbonsäure sehr zweckmäßig zu den entsprechenden ungesättigen carbonsauren Estern entalkoxyliert werden können· Dabei bildet sich zugleich ein der Alkoxygruppe entsprechender Alkohol· Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen omega-Cyano-beta-alkoxycarbonsauren Ester der allgemeinen Formel 1It has been found that esters of omega-cyano-beta-alkoxycarboxylic acid can very conveniently be dealkoxylated to the corresponding unsaturated carboxylic acid esters · Here At the same time, an alcohol corresponding to the alkoxy group is formed The process according to the invention is characterized in that an omega-cyano-beta-alkoxycarboxylic acid ester of the general formula 1
NC-(CH0) -C-CH0-C' 2 η t 2NC- (CH 0 ) -C-CH 0 -C '2 η t 2
OROR
(1)(1)
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in der η eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 5 ist und die beiden gegebenenfalls voneinander abweichenden R-Gruppen eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit maximal C-Atomen darstellen, bei erhöhter Temperatur in gasförmigem Zustand mit Aktivkohle und/oder einem Dehydratisierungskatalysator in Berührung bringt unter Bildung einer Verbindung der allgemeinen Formel 2in which η is an integer from 1 to 5 inclusive and the two R groups which may differ from one another represent an alkyl or cycloalkyl group with a maximum of carbon atoms, at elevated temperature in the gaseous state with activated carbon and / or a dehydration catalyst brings into contact with the formation of a compound of the general formula 2
H H ■ NC-(CH2)n-C=C-C ' (2)HH ■ NC- (CH 2 ) n -C = CC ' (2)
in der η und R die vorgenannte Bedeutung haben.in which η and R have the aforementioned meaning.
Die erfindungsgemäß zu entalkoxylierenden Verbindungen können durch Reaktion von Keten mit einem omega-Cyanoacetal hergestellt werden [vergl. die deutsche Patentschrift . ... ... (Patentanmeldung P 23 46 201.3) derselben Anmelderin]. Diese Verbindungen, welche erfindungs-The compounds to be dealkoxylated according to the invention can be prepared by reacting ketene with an omega-cyanoacetal are produced [cf. the German patent specification. ... ... (patent application P 23 46 201.3) same Applicant]. These compounds, which
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gemäss mit Hilfe der allgemeinen Formel 2 gewonnen werden können, sind - mit Ausname von die Verbindungen in der R eine Athylgruppe darstellt und η gleich 1 oder 2 ist - bisher noch nicht in der Literatur beschrieben worden. Durch Hydrierung lässt sich eine solche Verbindung anschliessend in die entsprechende gesättigte, mit einer omega-Aminogruppe versehene Verbindung verwandeln, welche zur Herstellung von Polyamiden dienen kann.according to can be obtained with the help of the general formula 2, are - with the exception of the compounds in which R represents an ethyl group and η is 1 or 2 - not yet described in the literature been. Such a compound can then be converted into the corresponding saturated compound provided with an omega-amino group by hydrogenation Transform compound that can be used to manufacture polyamides.
Erfindungsgemäss lassen sich verschiedene omega-Cyano-beta-alkoxycarbonsaure Ester entalkoxylieren. Praktische Bedeutung haben besonders die Ester gemäss Formel 1, in der η gleich 2 oder 3 ist, die beiden R-Gruppen einander gleich sind und R eine Methyl- oder Athylgruppe darstellt. Ester dieser Art können sehr zweckmässig durch Reaktion von Keten mit dem Methoxy- oder Athoxyacetal von beta-Cyanopropionaldehyd oder gamma-Cyanobutyraldehyd hergestellt werden, während aus der entalkoxylierten Verbindung der Ausgangsstoff fUr Nylon-6, bzw. Nylon-7 gewonnen werden kann.According to the invention, various omega-cyano-beta-alkoxycarboxylic acids can be used Dealalkoxylate esters. The esters according to formula 1 in which η is 2 or 3, the two R groups, are of particular practical importance are identical to one another and R represents a methyl or ethyl group. Esters of this type can be very conveniently made by reacting ketene with the methoxy or ethoxy acetal of beta-cyanopropionaldehyde or gamma-cyanobutyraldehyde, while from the Dealalkoxylated compound is the starting material for nylon-6 and nylon-7 can be won.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann bei verschiedenen Temperaturen ' stattfinden, z.B. zwischen 100 und 500 . Eine gute Ausbeute und eine ausreichend schnelle Reaktion liegen vor bei Anwendung von Temperaturen zwischen 200 und 350 C.The method according to the invention can be carried out at different temperatures' take place, e.g. between 100 and 500. A good yield and a sufficiently rapid reaction exist when temperatures are used between 200 and 350 C.
Als Dehydratierungskatalysator können mehrere an sich bekannte Stoffe eingesetzt werden. Beispiele geeigneter Dehydratisierungskatalysatoren sind gamma-Aluminiumoxyd, Siliciumoxyd, Thoriumoxyd, Aluminiumphosphat, Cobaltmolybdat, Kupferchromit und Aluminiumsilicat. Vorzugsweise erfolgt die Entalkoxylierung mit Hilfe von Aktivkohle, und/oder gamma-Aluminiumoxyd und/oder Kupferchromit. Die Aktivkohle und der Dehydratisierungskatalysator können in Form eines Festbetts oder eines sog. Fliessbetts eingesetzt werden. Die Raumgeschwindigkeit kann schwanken, z.B. zwischen 0,1 und 3 g Ausgangsverbindung je ml Katalysator je Stunde. Eine Raumgeschwindigkeit zwischen 0,25 und 1 g Ausgangsstoff je ml Katalysator je Stunde ist für die Praxis am besten geeignet.Several substances known per se can be used as the dehydration catalyst. Examples of suitable dehydration catalysts are gamma aluminum oxide, silicon oxide, thorium oxide, aluminum phosphate, cobalt molybdate, copper chromite and aluminum silicate. The dealkoxylation is preferably carried out with the aid of activated carbon and / or gamma-aluminum oxide and / or copper chromite. The activated carbon and the Dehydration catalysts can be used in the form of a fixed bed or a so-called fluidized bed. The space velocity can vary, e.g. between 0.1 and 3 g of starting compound per ml of catalyst per hour. A space velocity between 0.25 and 1 g of starting material per ml of catalyst per hour is best suited for practice.
Bei der Entalkoxylierung gemäss der vorliegenden Erfindung kann die herzustellende Verbindung mit der allgemeinen Formel 2 des Formelblatts sowohl in der eis- wie in der trans-Figuration vorkommen. Es zeigt sich, dass in der Praxis ein Gemisch der beiden Formen entsteht. Ein Teil der so erhaltenen Verbindung Bit der allgemeinen Formel 2 kann zu einer Verbindung isomerisieren, bei der sich die Doppelbindung zwischen dem beta- und dem gamma-Kohlenstoffatom befindet.In the dealkoxylation according to the present invention, the compound to be prepared can have the general formula 2 of the formula sheet occur in both the eis and the trans figuration. It shows, that in practice a mixture of the two forms is created. Part of the so obtained Compound bit of general formula 2 can isomerize to a compound in which there is a double bond between the beta and the gamma carbon atom is located.
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Beim erfindungsgemässen Verfahren wird die zu ent-alkoxylierende Verbindung vorzugsweise mit einem Gas verdünnt, wie Stickstoff, Wasserstoff und -Kohlendioxyd, weil sich diese Behandlung günstig auf die Ausbeute auswirkt. Wird für diese Verdünnung Wasserstoff verwendet und es wird ein Katalysator eingesetzt, der zugleich eine hydrierende Wirkung zeigt, z.B. Kupferehromit, so zeigt sich, dass ein wesentlicher Teil des anfallenden ungesättigten Cyanoesters zu dem entsprechenden gesättigten Cyanoester hydriert werden kann, der anschliessend mittels Hydrierung der Cyanogruppe in die entsprechende omega-Aminoverbindung verwandelt werden kann und diese Verbindung kann, wie schon erwähnt, als Grundstoff zu der Herstellung von Polyamiden dienen.In the process according to the invention, the is to be de-alkoxylated Compound preferably diluted with a gas, such as nitrogen, hydrogen and carbon dioxide, because this treatment is beneficial to the yield affects. If hydrogen is used for this dilution and a catalyst is used that also has a hydrogenating effect, E.g. copper chromite, it shows that a substantial part of the accruing Unsaturated cyanoester can be hydrogenated to the corresponding saturated cyanoester, which is then hydrogenated of the cyano group is converted into the corresponding omega-amino compound can be and this compound can, as already mentioned, serve as a basic material for the production of polyamides.
Das erfindungsgemass anfallende gasförmige Reaktionsgemisch kann aufgearbeitet werden, indem man das Gemisch einer Kühlung unter Bildung eines Kondensats unterzieht, das das gewünschte Produkt und das ggf. nicht-umgesetzte Ausgangsprodukt enthält, und anschliessend dieses Kondensat mittels fraktionierter Destillation oder durch Extraktion abscheidet. Das gasförmige Reaktionsgemisch kann vor der Kühlung auf Wunsch einer Hydrierung unterzogen werden, z.B. mit Hilfe von Palladium-auf-Kohle als Katalysator. Es bildet sich dann lediglich der gesättigte omega-Cyanocarbonsaure Ester, ggf. vermischt mit dem nicht-umgesetzten omega-cyanobeta-alkoxycarbonsauren Ester. Ein solches Resultat ist selbstverständlich auch durch Hydrierung des nach Kühlung des gasförmigen Reaktionsgemisches entstehenden Kondensats erreichbar.The gaseous reaction mixture obtained according to the invention can be worked up by subjecting the mixture to cooling to form a condensate which contains the desired product and contains any unreacted starting product, and then this condensate is separated by means of fractional distillation or extraction. The gaseous reaction mixture can, if desired, before cooling subjected to hydrogenation, e.g. with the aid of palladium-on-carbon as a catalyst. Then only the saturated omega-cyanocarboxylic acid is formed Esters, optionally mixed with the unreacted omega-cyanobeta-alkoxycarboxylic acids Ester. Such a result can of course also be obtained by hydrogenation of the gaseous reaction mixture after cooling resulting condensate can be reached.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the following examples.
Durch einen senkrecht angeordneten Rohrreaktor (lichte Weite 20 mm und Länge 470 mm), versehen mit einem Heizmantel und zwei Zonen aus inertem keramische» Material mit einer dazwischenliegenden Zone von 50 ml Katalysator, wird bei einer Katalysatortemperatur von 275 C einige Stunden lang ein gasförmiges Gemisch aus Wasserstoff und dem Methylester vori 4-Cyano-2-nethoxybutan-carbonsäure geleitet. Stündlich werden 26,2 g Methylester und 1,5 Mol Wasserstoff hindurchgefUhrt. Als Katalysator dient Kupferchronit (33 Gew.-% CuO, 38 Gew.-% 0^3O , 9 Gew.-% BaO, Korngrösse 3 m, Schüttgewicht 151 g je 100 el). Die Raumgeschwindigkeit beträgt 0,524 g Methylester je ■! Katalysator je Stunde.Through a vertically arranged tubular reactor (clear width 20 mm and length 470 mm), provided with a heating jacket and two zones of inert ceramic »material with an intermediate zone of 50 ml of catalyst, a gaseous mixture is produced for a few hours at a catalyst temperature of 275 C passed from hydrogen and the methyl ester vori 4-cyano-2-nethoxybutane-carboxylic acid. 26.2 g of methyl ester and 1.5 mol of hydrogen are passed through every hour. Copper chronite (33% by weight CuO, 38% by weight 0 ^ 3 O, 9% by weight BaO, grain size 3 μm, bulk density 151 g per 100 el) is used as the catalyst. The space velocity is 0.524 g of methyl ester per ■! Catalyst per hour.
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Das so erhaltene gasförmige Reaktionsgemisch tritt in ein Sammelgefäss ein, das konstant auf etwa 20 C gekühlt wird. Stündlich kondensieren etwa 26 g Produkt in diesem Sammelgefäss.The gaseous reaction mixture obtained in this way enters a collecting vessel one that is constantly cooled to around 20 C. Condense every hour about 26 g of product in this collecting vessel.
Wie sich aus einer gaschromatographischen, massenspektrometrischen und kernmagnetischen Resonanzanalyse ergibt, enthält das kondensierte Produkt 51 Gew.-% nicht-umgesetztes Ausgangsmaterial, 9,3 Gew.-% Methanol, 20,2 Gew.-% Methylester von 4-Cyanobutan-carbonsäure und 15,5 Gew.-% Methylester von 4-Cyanobutylencarbonsäure. Das Verhältnis zwischen alpha-beta-ungesättigtem Produkt und beta-gamma-ungesättigtem Produkt in letztgenanntem Methylester beträgt 7:3.As evidenced by a gas chromatographic, mass spectrometric and nuclear magnetic resonance analysis, the condensed product contains 51% by weight of unreacted starting material, 9.3% by weight of methanol, 20.2% by weight Methyl ester of 4-cyanobutane carboxylic acid and 15.5 wt .-% methyl ester of 4-cyanobutylenecarboxylic acid. The ratio between alpha-beta unsaturated Product and beta-gamma-unsaturated product in the latter methyl ester is 7: 3.
Die Ausbeute an entalkoxyIiertem Ester beträgt, bezogen auf das ungesetzte Ausgangsprodukt, 87,5 %.The yield of dealalkoxyIated ester is, based on the unset starting product, 87.5%.
Der ungesättigte, durch Destillation abgeschiedene Methylester ist
eine klare Flüssigkeit arLt einem Siedepunkt von 110 bis 115 °C/1O mm Hg.
Analyse: Berechnet (in %): C 6042
H 6,52; N 10,06; 0 23,00. Gefunden (in %)
C 59,3; H 6,6; N 10,1; Ö 24,0..The unsaturated methyl ester separated by distillation is a clear liquid with a boiling point of 110 to 115 ° C / 10 mm Hg. Analysis: Calculated (in%): C 6042
H 6.52; N 10.06; 0 23.00. Found in %)
C 59.3; H 6.6; N 10.1; Ö 24.0 ..
Der Versuch von Beispiel I wird wiederholt..Jetzt werden aber statt Kupferchromit 40 ml Aktivkohle (Stäbchen aus verkohltem Torf, Durchmesser 1,5 mm. Länge 1 bis 5 mm, Schuttgewicht 52,6 g je 100 ml) eingesetzt.The experiment from example I is repeated ... but will now instead of copper chromite 40 ml activated carbon (sticks made of charred peat, diameter 1.5 mm. length 1 to 5 mm, debris weight 52.6 g per 100 ml) used.
Stündlich werden 10,48 g Methylester und. 0,85 Mol Wasserstoff hindurchgeleitet. Die Raumgeschwindigkeit beträt 0,262 g Methylester je ml Katalysator je Stunde.Every hour 10.48 g of methyl ester and. 0.85 mol of hydrogen passed through. The space velocity is 0.262 g methyl ester per ml Catalyst per hour.
Es bildet sich kein entalkoxylierter gesättigter Ester. Der Umsetzungsgrad beträgt 50 %. Die Ausbeute an ungesättigtem entalkoxylierten Ester beträgt 86 % (Verhältnis zwischen alpha-beta-ungesättigtem und betagamma-ungesättigtem Produkt ist 7:3).No dealalkoxylated saturated ester is formed. The degree of implementation is 50%. The yield of unsaturated dealoxylated Ester is 86% (ratio between alpha-beta-unsaturated and beta-gamma-unsaturated Product is 7: 3).
Der Versuch von Beispiel I wird mit 30 ml Al0O -Si0o-Katalysator -% gamma-Al 0 , Schüttgewicht 83,3 g je : Durchmesser, Länge gleichfalls 3 mm) wiederholt.The experiment of Example I is repeated with 30 ml of Al 0 O -Si0 o catalyst -% gamma-Al 0, bulk density 83.3 g each: diameter, length also 3 mm).
(13 Gew.-% gamma-Al 0 , Schüttgewicht 83,3 g je 100 ml, Stäbchen von 3 mm(13% by weight gamma-Al 0, bulk density 83.3 g per 100 ml, rods of 3 mm
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Stündlich werden 12,6 h Methylester und 0,2 Mol Stickstoff hindurchgeleitet. Die Raumgeschwindigkeit beläuft sich auf 0,42 g Methylester je ml Katalysator je Stunde. Die Temperatur des Katalysators ist 280 C. Es fällt kein entalkoxylierter gesättigter Ester an. Der Umsetzungsgrad ist 58 %. Die Ausbeute an ungesättigtem entalkoxylierten Ester entspricht 78 % (Verhältnis zwischen alpha-beta ungesättigtem und beta-gamma-ungesättigtem Produkt ist 7:3).Methyl ester and 0.2 mol of nitrogen are passed through every hour for 12.6 hours. The space velocity is 0.42 g of methyl ester per ml of catalyst per hour. The temperature of the catalyst is 280 C. It no dealalkoxylated saturated ester is obtained. The degree of implementation is 58%. The yield of unsaturated dealalkoxylated ester corresponds to 78% (The ratio between the alpha-beta unsaturated and beta-gamma-unsaturated product is 7: 3).
Das Experiment von Beispiel II wird wiederholt. Jetzt wird aber als Ausgangsstoff der Methylester von 5-Cyano-2-methoxypentan benutzt.The experiment of Example II is repeated. Now, however, the methyl ester of 5-cyano-2-methoxypentane is used as the starting material.
Stündlich werden 10,0 g Methylester und 0,9 Mol Wasserstoff hindurchgeleitet. Die Raumgeschwindigkeit beträgt 0,25 g Methylester je ml Katalysator je Stunde. Die Temperatur des Katalysators beträgt 280 C.There are 10.0 g of methyl ester and 0.9 mol of hydrogen per hour passed through. The space velocity is 0.25 g of methyl ester per ml of catalyst per hour. The temperature of the catalyst is 280 C.
Es bildet sich kein entalkoxylierter gesättigter Ester. DerNo dealalkoxylated saturated ester is formed. Of the
Umsetzungsgrad beträgt 42,2 %. Die Ausbeute an ungesättigtem entalkoxyliertem Ester beträgt 70,0 % (Verhältnis zwischen alpha-beta-ungesättigtem Ester und beta-gamma-ungesättigtem Ester 7 : 3). Der durch Destillation abgeschiedene Methylester ist eine klare Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 132 bis 140 °C/1O mm Hg. .Degree of implementation is 42.2 %. The yield of unsaturated dealalkoxylated ester is 70.0% (ratio between alpha-beta-unsaturated ester and beta-gamma-unsaturated ester 7: 3). The methyl ester separated by distillation is a clear liquid with a boiling point of 132 to 140 ° C / 10 mm Hg.
Analyse, Berechnet (in %): C 62,72; H 7,23; N 9,15; 0 20,90. Gefunden (in %): C 63,1; H 7,4; N 9,1; 0 20,4. Analysis , calculated (in%): C 62.72; H 7.23; N 9.15; 0 20.90. Found (in%): C 63.1; H 7.4; N 9.1; 0 20.4.
409847/1128409847/1128
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