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Verfahren zur Herstellung von a, ß-ungesättigten ß-Alkoxy-α-arylnitrilen
Nach
dem Verfahren der Erfindung werden α, ß-ungesättigte ß-Alkoxy-α-arynitrile
dadurch hergestellt, das man α-Acyl-α-arylacetonitrile oder deren tautomere
Enole der Formeln R-CO-CH(-Aryl)-CN und R-C(OH) = C(-Aryl)-CN, in denen R ein Wasserstoffatom,
eine niedermoleku.lare Alkylgruppe oder eine Aralkylgruppe darstellt, mit einem
primären oder sekundären Alkohol mit nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen in Gegenwart
eines sauren Katalysators und eines orgånischen Lösungsmittels unter azeotroper
Entfernung oder chemischer Bindung des entstandenen Wassers erhitzt. Unter diesen
Bedingungen tritt keine Alkoholyse der Nitrilgruppe ein, welche den Ablauf der Reaktion
stören könnte.
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Das entstandene Was.ser wird' dadurch entfernt, daß man die Umsetzung
lin einem organischen Lösungsmittel ausführt, welches mit Wasser eine azeotrope
Mischung bildet, deren Siedepunkt niedriger liegt als der des verwendeten Alkohols.
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Das Reaktionsgemisch wird also auf den Siedepunkt der Mischung derart
erhitzt, daß nur das Wasser daraus entfernt wird, beispielsweise durch
Kochen
am Rückflußkühler. Die Dauer des Ersitzens hängt von der Art des verwendeten a-Acyla-arylacetonitrils,
des Alkohols, des Lösungsmittels und des verwendeten Katalysators und außerdem von
den Mengen der einzelnen Reaktionsteilnehmer ab, aus denen sich die Menge des während
der Reaktion gebildeten Wassers errechnen läßt. Die Mischung wird in der Weise am
Rückflußkühler erhitzt, daß das gebildete Wasser abgetrennt und nur das organische
Lösungsmittel dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt wird. Dann kann die Menge des
gebildeten Wassers in jedem Zeitpunkt der Umsetzung beobachtet und auf diese Weise
der Zeitpunkt festgestellt werden. an dem die Reaktion beendet ist bzw. beendet
werden kann. Die Umsetzung kann jedoch auch unterbrochen werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann die Entfernung des Wassers
dadurch erfolgen, indem man dem Reaktionsgemisch einen Stoff zufügt, der das Wasser
chemisch bindet, der sich jedoch mit den übrigen Reaktionsteilnehmern nicht umsetzt.
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Unter diesen Bedingungen muß das verwendete Lösungsmittel mit dem
entstandenen Wasser kein azeotropes Gemisch bilden, noch ist es notwendig, die Reaktion
beim Siedepunkt der Mischung durchzuführen.
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Geeignete primäre oder sekundäre Alkohole sind beispielsweise Äthanol,
n-Propanol, Isopropanol.
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Isobutanol, Cyclohexanol oder Laurylalkohol.
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Als saurer Katalysator dient vorzugsweise eine organische Sulfonsäure,
z. B. Toluol-p-sulfonfisäure oder eine organische Verbindung, welche eine freie
Sulfonsäuregruppe enthält, wie ein sulfoniertes Polystyrolharz.
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Geeignete organische Lösungsmittel, die mit dem entstandenen Wasser
azeotrope Gemische bilden, sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Toluol oder
Benzol, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Chloroform oder Kohlenstofftetrachlorid.
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Auf I Älol a-Acyl-a-arylacetonitril verwendet man vorzugsweise weniger
als ungefähr 2 Mol Alkohol. Werden jedoch über 2 Mol Alkohol verwendet, so entsteht
insbesondere aus dem α-Formyl-α-arylacetonitnil gelegentlich das ß,ß-Dialkoxy-α-arylpropionitril.
Dieses muß dann mit einer weiteren Menge sauren Katalysators entweder in Gegenwart
oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels erhitzt werden, damit das gewünschte a,
ß-ungesättigte jB-Alkoxy-a-arylmitril erhalten wird.
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Es ist bereits bekannt, p-Alkoxyderivate von a-Acyl-a-arylacetonitrilen
herzustellen, wobei die Umwandlung mit Diazomet'han in ätheriseher Lösung vorgenommen
wird. Hierbei werden wesentlich schwieriger zugängliche und schwieriger zu handhabende
Alkylierungsmittel verwendet als nach dem Verfahren der Erfindung. Nach einem anderen
Verfahren werden Dialkylaminoalkohole mit aromatischen Alkoholen in Gegenwart von
Sulfonsäuren zu Athern umgesetzt. Diese Reaktion verläuft über die Bildung von aromatischen
Sulfonsäurestern- mit einem Alkohol, die dann mit weiterem Alkohol unter Freisetzung
der Sulfonsäure reagieren. Diese Arleitsweise ist nicht als katalytisches Verfahren
anzusehen, da die anzuwendende Menge der aromatischen Sulfonsäure größer ist als
die Menge der Reaktionsteilnehmer.
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Zum Unterschied hiervon ist das vorliegende Verfahren ein katalytisches
und erfordert nur geringe Mengen der Hilfsstoffe.
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Beim vorliegenden Verfahren wird das frei werdende Wasser entfernt,
um einen vollständigen Ablauf der Reaktion durch Gleichgewichtsverschiebung zu erreichen,
während beim bekannten Verfahren das gebildete Reaktionswasser nicht entfernt wird,
woraus schon ersichtlich ist, daß es sich um verschiedene, nicht miteinander vergleichbare
Umsetzungen handelt.
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Die a, >1-ungesättigten ß-Alkoxy-α-arylnitrile sind beispielsweise
als Zwischenprodukte zur Herstellung von wirksamen Malariaheilmitteln wichtig.
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Das Verfahren der Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen
näher erläutert. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel I ß-Isobutoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen a-Formylphenylacetonitril, 7,4 Teilen Isobutanol und 0,1 Teilen
Toluol-p-sulfonsäure in Benzol wird am RückfluB-kühler derart erhitzt, daß das Benzol
zum Reatlçtionsgem,isch zurückfließt und das bei der Umsetzung gebildete Wasser
abgetrennt wird. Der Verlauf der Reaktion kann durch Beobachtung der gebildeten
Wassermenge verfolgt werden. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wird dann mit kalter
verdünnter wäßriger Natronlauge und Wasser gewaschen, getrocknet und fraktioniert
destilliert, wobei man 9,1 Teile >1-Isobutoxy-a-phenylacrylsäurenitril als farbloses
01 vom Kp.0,1 = 119 bis I200 erhält.
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Beispiel 2 ß-Isobutoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 96 Teilen a-Formylphenylacetonitril, 58 Teilen Isobutanol, 10 Teilen Toluolp-sulfonsäure
und 400 Teilen Toluol wird am Rückflußkühler in derselben Weise wie im Beispiel
1 erhitzt, bis die vorbestimmte Menge Wasser abgetrennt ist. Die Gewinnung des Nitrils
erfolgt auf dem üblichen Weg; Ausbeute 114 Teile.
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Beispiel 3 ß-Isobutoxy-α-phenylacrylsäurenitril Wird eine Mischung
aus 50 Teilen a-Formylphenylacetonitril, 60 Teilen Isobutanol, I Teil Tol.uol-p-su.lfonsäure
und 450 Teilen Benzol in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 erhitzt und das entstandene
Nitril in der beschriebenen Weise abgetrennt, so erhält man 56 Teile ß, p-Diisobutoxy-α-phenylpropionitril,
Kp.0,3 = 143 bis 145°.
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122 Teile ß,ß-Diisobutoxy-α-phenylpropionitril werden auf dem
Wasserbad mit 10 Teilen Toluolp-sulfonsäure unter leicht vermindertem Druck erhitzt,
wobei das Isobutanol im Maße seiner Bildung entfernt wird. Nachdem die Reaktion
beendet ist,
wird die Mischung abgekühlt, der Rückstand in einem
mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel aufgenommen, die Lösung mit verdünnter
wäßriger Natronlauge und mit Wasser gewaschen, getrocknet und fraktioniert. Man
erhält 75 Teile ß-Isobutoxy-α-phenylacrylsäurenitril. Dasselbe Ergebnis kann
erreicht werden, wenn man eine Lösung des Acetals in Benzol am Rückflußkühler mit
Toluol-p-sulfonsäure kocht.
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Beispiel 4 ß-Isobutoxy-α-p-chlorphenylacrylsäurenitril Eine
Mischung aus 20 Teilen α-Formyl-p-chlorphenylacetonitril, 20 Teilen Isobutanol,
1 Teil Toluol-p-sulfonsäure und 225 Teilen Benzol wird wie im Beispiel 1 erhitzt
und das Nitril in der gleichen Weise gewonnen ; Kp.0,1 = 139 bis 141°; Ausbeute
21 Teile.
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Beispiel 5 ß-Isobutoxy-α-phenylcrotonsäurenitril Eine Mischung
aus 50 Teilen a-Phenylacetoacetonitril, 50 Teilen Isobutanol, 1 Teil Toluolp-sulfonsäure
und 450 Teilen Benzol wird wie im Beispiel 1 erhitzt. Man erhält 6 Teile Nitril
mit Kp:0,095 = 120° Beispiel 6 ß-n-Propoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen a-Formylphenylacetonitril, 3,6 Teilen n-Propanol, 2 Teilen Toluolp-sulfonsäure
und 150 Teilen Benzol wird wie im Beispiel 1 erhitzt und aufgearbeitet. Man erhält
8,6 Teile Nitril vom Kp.06 = 123 bis I260.
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Beispiel 7 ß-Äthoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen α-Formylphenylacetonitril, 3,45 Teilen Äthanol, 2 Teilen d-Kampfer-10-sulfonsäure
und 150 Teilen Chloroform wird wie im Beispiel 1 erhitzt. Man erhält 5 Teile Nitril
vom Kp.1,6 = 124°.
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Beispiel 8 ß-n-Propoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen a-Formylphenylacetonitril, 3,6 Teilen n-Propanol und 150 Teilen
Benzol wird am Rückflußkühler mit 1 Teil zerkleinertem sulfoniertem Polystyrolharz
wie im Beispiel I erhitzt. Nach Beendigung der Reaktion wird die Lösung vom ungelösten
sauren Katalysator abfiltriert und fraktioniert destilliert. Man erhält 7,1 Teile
Nitril vom Kp.2,0 = 145°.
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Beispiel g ß-Isopropoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen α-Formylphenylacetonitril, 3,3 Teilen Isopropanol, 0,9 Teilen
Toluol-p-sulfonsäure und 100 Teilen Benzol wird wie im Beispiel 1 erhitzt. Man erhält
8,2 Teile Nitril vom Kp.0,5 = 122 bis 126°.
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Beispiel 10 ß-Cyclohexyloxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen z-Formylphenylacetonitril, 6 Teilen Cyclohexanol. o,g Teilen Toluol-p-sulfonsäure
und 100 Teilen Toluol wird wie im Beispiel 1 erhitzt. Man erhält 10,4 Teile Nitril
vom Kp.0,004 = I40 bis 1420.
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Beispiel 11 ß-Lauryloxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen a-FormvlDhenvlacetonitril, 10,25 Teilen Laurylalkohol, 0,9 Teile
Toluol-p-sulfonsäure und 100 Teilen Toluol wird wie im Beispiel erhitzt. Man erhält
15,1 Teile Nitril vom Kp.0,002 = 185 bis 190°.
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Beispiel 12 ß-Isobutoxy-ß-äthyl-α-p-chlorphenylacrylsäurenitril
Eine Mischung aus 5,2 Teilen a-Propionylp-chlorphenylacetonitril, 2,05 Teilen Isobutanol
-0,5 Teilen Toluol-p-sulfonsäure und 100 Teilen Toluol wird wie im Beispiel 1 erhitzt.
Man erhält 4,6 Teile Nitril vom Kp.0,3 = 140 bis 142°.
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Beispiel 13 ß-n-Propoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen α-Formylphenylacetonitril, 3,6 Teilen n-Propanol, 0,9 Teilen
Toluolp-sulfonsäure, 41 Teilen wasserfreiem Calciumsulfat und 150 Teilen Benzol
wird am Rückflußkühler unter Rühren erhitzt. Sobald die Reaktion bendet ist, wird
das Calciumsulfat abfiltriert und das Nitril in der üblichen Weise gewonnen. Man
erhält 4,5 Teile Nitril vom Kp.0,15 = 120 bis 124°.
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Beispiel 14 ß-Isobutoxy-α-phenylacrylsäurenitril Eine Mischung
aus 7,25 Teilen α-Formylphenylacetonitril, 4,1 Teilen Isobutanol, 0,9 Teilen
Toluolp-sulfonsäure und 150 Teilen Benzol wird an@ Rückfiußkühler gekocht, wobei
das kondensier@ Benzol, bevor es wieder in das Reaktionsgefäß zurückfließt, über
wasserfreies Ca@@tiumchiorid geleitet wird. Die Gewinnung des Nitril erfolgt ii
der üblichen Weise ; Ausbeute 9,6 Teile; Kp0,00, = 112 bis 114°.