DE896344C - Verfahren zur Herstellung im Kern alkoxysubstituierter fettaromatischer Nitrile - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung im Kern alkoxysubstituierter fettaromatischer Nitrile Der Ersatz nicht aromatisch gebundenen Halogens durch die Cyangruppe wurde bisher durch Umsetzung der Halogenverbindung mit Alkalicyanid in alkoholischer, wäßrig-alkoholischer oder rein wäßriger Lösung bei erhöhter Temperatur vorgenommen. Die Ausbeuten bei dieser Reaktion waren aber meist sehr unbefriedigend, insbesondere bei der Herstellung von fettaromatischen Nitrilen, deren Kern durch Alkoxygruppen substituiert ist. Bekanntlich sind Jodalkylverbindungen weit reaktionsfähiger als die Brom-oder Chloralkylverbindungen. Die Verwendung der betreffenden Jodverbindungen an Stelle der Chlor-oder Bromverbindungen zur Herstellung der fettaromatischen Nitrile in technischem Maßstab kommt jedoch wegen ihrer Kostspieligkeit nicht in Frage. Außerdem ist eine große Anzahl solcher Jodverbindungen wegen ihrer leichten Zersetzlichkeit nicht oder nur schwer zugänglich.
• Es wurde schon vorgeschlagen, die geringe Reaktionsfähigkeit der Chlor- und Bromalkyle durch einen Zusatz von Jodalkali in Höhe von 1/10 bis 1/5 der theoretischen Menge bei Gegenwart von Alkohol oder Aceton als Lösungsmittel zu erhöhen (Houben, Methoden der organischen Chemie, 3. Bd., [19301, S. 141). So konnte A. Wohl (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 39 [igo6], S. 1951) bei der Herstellung von y-Cyanbutyracetal aus ß-Chlorpropionacetal und Cyannatrium bei wesentüch niedrigerer Reaktionstemperatur und kürzerer Reaktionsdauer arbeiten, wenn der ein Alkalijodid zugegeben wurde. Dabei erhielt er in wäßrigem Alkohol als Lösungsmittel eine Ausbeute von nur 6o0/, der Theorie.
• Es war weiterhin bekannt, daß man' bei der Umsetzung von Aralkylchloriden mit Alkalicyaniden zu den entsprechenden Nitrilen auf den Zusatz -von Alkalijodiden verzichten konnte; so hatte man aus Benzylchlorid und NaCN in wäßrig-alkoholischer Lösung ohne Schwierigkeit mit einer Ausbeute von 8o bis go"/, der Theorie Benzyleyanide erhalten (Organic Syntheses 1922, Vol. II, S. 9).
• Werden nun im Kern alkoxysubstituierte fettaromatische Halogenverbindungen mit Natriumcyanid in verdünntem Alkohol als Lösungsmittel umgesetzt, so sind die Nitrüausbeuten sehr mangelhaft, weil das Halogen der erforderlichen kernalkoxysubstituierten Halogenide sehr locker gebunden ist und infolgedessen Nebenreaktionen mit dem Lösungsmittel eintreten. Diese Nebenreaktionen beruhen darauf, daß Alkalicyanide in wäßriger oder wäßrig-alkoholischer Lösung, besonders bei erhöhter Temperatur, in beträchtlichem Maßstabe hydrolytisch gespalten sind und somit freies Alkah enthalten, das die Umsetzung des Halogenids mit dem Lösungsmittel begünstigt, wobei gegebenenfalls folgende Umsetzungen eintreten: RCH, Halogen + HOH = RCH2OH + H-Halog. RCH, Halogen + RCH,OH = RCH, - 0 CH,R + H - Halog. RCH, Halogen + HOC,H, = RCH, - 0 C,H5 + H - Halog. So wird z. B. in Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 544 [19401, S. 65 bis 67, berichtet, daß bei der Einwirkung von Natriumcyanid auf das Chlorid in Methanol-Wasser als Lösungsmittel Nitril praktisch Dicht gebildet wird, sondern der entsprechende MethylUther. Hieran ändert sich praktisch auch nichts, wenn an Stelle von Methanol Dioxan oder Benzol in Mischung mit Wasser als Lösungsmittel verwendet wurde. Bei Anwendung von Äthylalkohol-Wasser - als Lösungsmittel und eines großen Überschusses an Natriumcyanid wurde schließlich eine Ausbeute von 40 0/, Nitril neben dem entsprechenden Äthyläther bzw. Alkohol erhalten-.
• In Ihnlicher Weise wurde beim Kochen von 3-Benzyloxy-4-methoxybenzylchlorid mit Kaliumcyanid in wäßrig-alkoholischer Lösung im wesentlichen BenzylisovaniEinalkohol bzw. sein Äthyläther an Stelle des Nitriles gebildet (Archiv der Pharinacie, Bd. 277 [ig#g], S. 9,80).
• Es wurde nun gefunden, daß der Ersatz des Halogens von in der Seitenkette durch Chlor oder Brom und im Kern durch Alkoxylgruppen substituierten fettaromatischen Kohlenwasserstoffen durch die Cyangruppe bedeutend gesteigert, ja, in gewissen Fällen auf das Doppelte oder Mehrfache erhöht werden kann, wenn die Umsetzung der Chlor- oder Bromverbindung mit dem Cyanid in Gegenwart einer geringen Menge eines löslichen Metalljodids, z. B. Kalium- oder Natriumjodid, und gleichzeitig eines indifferenten organischen Lösungsmittels, wie Aceton, vorgenommen wird, in welchem das Cyanid hinreichend löslich ist. Außer Aceton kommen auel-i andere Ketone, wie Methyläthylketon, Diäthylketon, Cyclohexanon, in Betracht. Dabei hat sich eine Löslichkeit des Cyanids im organischen Lösungsmittel von o,i bis i "/, als ausreichend erwiesen. Der Metalljodidzusatz erfolgt gewöhnlich in Mengen von 0,5 bis 5 0/, des Halogenids.
• Wenn man den geringen Alkalijodidzusatz in einem der seither verwendeten Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol oder deren Gemisch mit Wasser anwendet, so wird die erhoffte Ausbeutesteigerung nicht nur nicht erreicht, sondern es tritt sogar eine Ausbeuteverringerung ein, da die Nebenreaktionen zwischen Halogenid und Lösungsmittel durch den Alkalijodidzusatz katalytisch begünstigt werden. Führt man die Umsetzung dagegen in einem der oben genannten indifferenten Lösungsmittel, z. B. in- Aceton durch, ohne gleichzeitig eine geringe Menge Alkalijodid zuzugeben, so findet überhaupt keine Umsetzung zu Nitril statt, da unter diesen Bedingungen die organische Halogenverbindung mit dem Cyanid nicht reagiert, sondern unverändert zurückerhalten wird. Erst die Kombination der beiden Maßnahmen, Umsetzung in Gegenwart eines geringen Alkalijodidzusatzes und gleichzeitiges Arbeiten im indifferenten Medium, führt zu dem überraschenden Ergebnis, daß die Umsetzung des Halogenids mit dem Cyanid zu dem gewünschten Nitril mit -fast quantitativen Ausbeuten verläuft.
• Während nach den seither bekannten Verfahren zur Herstellung von organischen Nitrilen aus aliphatischen Halogenverbindungen Nitrile in praktisch brauchbaren Ausbeuten erhalten werden, versagen diese Verfahren bei fettaromatischen Halogenverbindungen, deren Kerne durch Alkoxygruppen substituiert sind, und bei welchen das Halogen in der Seitenkette nur locker gebunden ist. Solche Halogenide wie Anisylehlorid, Piperonylel-dorid, Veratrylchlorid, lieferten nach den bisherigen Verfahren Nitrile in Ausbeuten von 15 bis 75 0/,. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden aus den genannten Halogeniden die entsprechenden Nitrile in go- bis 960/(,iger Ausbeute erhalten. Dies war nicht vorauszusehen, da die Verfahren gemäß dem Stand der Technik die Hydrolyse der Alkalicyanide im wäßrig-alkoholischen Lösungsmittel nicht berücksichtigt und bei Alkalijodidzusatz nicht gleichzeitig ein indifferentes Lösungsmittel angewendet haben.
• Das Fortschrittliche des neuen Verfahrens erhellt aus der folgenden Tabelle.

  Ausbeute Ausbeute

  Verbindung Autor Literaturstelle nach gemäß

  vorliegender

  Literatur Erfindung

  3, 4-Dimethoxybenzyl-

  cyanid ............. Kindler Arch. Pharm. Bd. 274 520/0 95 "/o

  und Gehlhaar (1936), S- 386

  3, 4-Methylendioxy-

  benzylcyanid ........ Mannich Arch. Pharm. Bd. 265 53% 960/0

  und Walther (1927), S. 6

  3, 4-Methylendioxy-

  benzylcyanid ........ Schöpf und Selzer Ann. Bd. 544 (1940), 670/0 961/0

  S.14

  3, 4-Diäthoxybenzylcyanid Kindler Arch. Pharm. Bd. 274 760/0 900/0

  und Gehlhaar (1936), S. 386

  3-Benzyloxy-4-methoxy-

  benzylcyanid ........ Schöpf Ann. Bd. 544 (1940), Etwa 4o 0/0 900/0

  und Winterhalder S.72 unrein. m. Chlorid.

  gem. Produkt

  4-Methoxybenzylcyanid. Pschorr, Wolfes Berichte Bd. 33 (1900), Schlechte 94)/o

  und Buckow S.I7I Ausbeute

  Das anfallende Reaktionsprodukt ist meist so rein, daß es direkt weiterverarbeitet werden kann. Da die Nitrile gewöhnlich Zwischenprodukte darstellen, z. B. bei der Gewinnung von Carbonsäuren, Aminen oder Ketonen, ist es von großem Vorteil, daß eine besondere Reinigung des Reaktionsproduktes nicht mehr erforderlich ist, Beispiel i Anisylcyanid (4-Methoxybenzyleyanid) ioog reines p-Methoxybenzylchlorid werden in 6ooccm trockenem Aceton gelöst, 40g Natriumcyanid und 3g Natriumjodid hinzugefügt und 4 Stunden auf dem Wasserbad unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach Abfiltrieren der gelbroten Lösung vom Salzrückstand und Abdampfen des Acetons wird der ölige Rückstand in Äther aufgenommen, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Nach Abdestillieren des Äthers und Vakuumdestillation des rohen Nitrils erhält man 88 g Anisyleyanid = 94"/, der Theorie als wasserhelle Flüssigkeit vom KP" # 147 bis 150'.
• Pschorr, Wolfes und Buckow (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 33 [19001, S. 3E7i) erhielten bei Versuchen, das p-Methoxybenzylcyanid, ausgehend vom AnisyWkohol, durch Chlorierang desselben und Umsetzung mit Cyanhalium- zu gewinnen, infolge schlechter Ausbeute keine befriedigenden Resultate und wählten daher einen anderen Darstellungsweg.
• Beispiel 2 Piperonyleyanid (3, 4-Methylendioxybenzyleyanid) Eine Lösung von 25 9 Piperonylchlorid in 150 ccm Aceton wird durch 24stündiges Kochen mit 15 9 Natriumcyanid und 1,2 g Natriumjodid umgesetzt. Die Aufarbeitung nach Beispiel i liefert das rohe Piperonylcyanid in Form eines gelben Öles, das durch die übliche Verseifung mit io0/,iger Natronlauge und Alkohol 25,6 g Homopiperonylsäure (vom F. 128 bis 129') = 96 0/, der Theorie, bezogen auf Piperonylchlorid, liefert.
• Nach Mannich und Walther (Archiv der Pharmazie, Bd. 265, S. 6 'L19271) wird Piperonylcyanid in einer Ausbeute von 530/, erhalten. Beispiel 3 Veratrylcyanid (3, 4-Dimethoxybenzylcyanid) a) 30 9 Veratrylchlorid, in i5o ccm Aceton gelöst, werden mit i:o g Natriumcyanid und 0,3 g Natriumjodid versetzt und 24 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach Abtrennung der Salze wird das Filtrat eingedampft und im Rückstand das rohe Nitril als gelbes Öl in nahezu quantitativer Ausbeute erhalten, aus dem die letzten Salzreste durch Lösen in Äther und Schütteln mit Wasser entfernt werden. Durch Fralztionieren im Vakuum (Kp, = 140') erhält man 27,2, g reines Veratrylcyanid (F. 49') = 95 "/, der Theorie.
• b) 30 9 Veratrylchlorid in i8o ccm Methyläthylketon gelöst, werden mit io g Natriurncyanid und 0,3 g Natriumjodid 72 Stunden im Thermostaten bei 65' gerührt. Darauf dampft man das Lösungsmittel ab, wäscht das rohe Nitril in ätherischer Lösung mit Wasser und fraktioniert im Vakuum (Kp, = 140') - Ausbeute an Veratryleyanid 26,3 9 = 92 0/, der Theorie.
• Nach Kindler und Gehlhaar (Archiv der Pharmazie, Bd. 274, S. 386, [1936]) wird Veratrylcyanid in einer Ausbeute von 52 bzw. 530/0 erhalten. Beispiel 4 3-Fluor-4-methoxybenzylcyanid 137 9 3-Fluor-4-methoxybenzylchlorid werden in 700 ccm Aceton gelöst, mit 59 g Natrium.cyanid und 5 g Natriumjodid versetzt und 24 Stunden auf dem Wasserbad unter Rückfluß gekocht. Man saugt vom Salzrückstand ab, verdampft das Aceton und nimmt den öligen Rückstand in Äther auf. Durch Schütteln mit Wasser werden Neutralsalzreste ausgewaschen, darauf wird die Ätherlösung abgedampft und der Rückstand im Vakuum fraktioniert, wobei das 3-Fluor-4-methoxybenzylcyanid als farbloses Öl v#m Kp" = 158' übergeht, das zu weißen Kristallen vom F. 45 bis 46' erstarrt. Ausbeute: iog g = 82 der Theorie.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung im Kern alkoxysubstituierter fettaromatischer Nitrile durch Erhitzung von in der Seitenkette durch Chlor oder Brom und im Kern durch Alkoxygruppen substituierten fettaromatischen Kohlenwasserstoffen mit Alkalicyaniden in Gegenwart organischer Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer geringen Menge eines löslichen Metalljodids, wie Natrium- oder Kaliumjodid, in einem indifferenten organischen Lösungsmittel vornimmt, in dem das verwendete Cyanid mindestens teilweise löslich ist. Angezogene Druckschriften: Houben-Weil, Die Methoden der organischen Chemie, Bd. 3 (1930), S. 141; Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 39, 11 (igo6), S. 1951 bis 1954; Organic Syntheses, Bd. 2 (192--), S. 9; Archiv der Pharmazie, Bd. 277, S. 280 (1939), Bd. 274, S. 386 (19*36); Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 544, S. 65 bis 67; Gattermann-Wieland, »Die Praxis des organischen Chemikers«, 32. Aufl. (1947), S. 129-