DK153472B - Fremgangsmaade til fremstilling af alfa-anilinocarboxylsyrenitriler - Google Patents

Description

i

DK 153472 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af til dels kendte a-anilinocarbonitriler med den almene formel II

R1

-UH-CH-C® H

E1 t R ' 12 3 hvor R , R og R hver betegner halogen eller cyclisk eller acyclisk 1 2 alkyl, halogenalkyl eller alkoxy, eller R og/eller R betegner hydro-2 5 gen, eller R betegner en gruppe med den almene formel -NH-CH-

4 1 O

(R )-X eller en gruppe med den almene formel -(A) -CcH0(R R )-NH- n ο λ CH(R^)-X, hvor A betegner Cl·^, O, S eller NH, og n er 0 eller 1, 13 4 R og R har de ovenfor angivne betydninger, R betegner hydrogen

eller alkyl eller cycloalkyl, og X betegner en carboxylsyrealkylester-10 gruppe, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at en anilinforbindelse med den almene formel III

R- ^ _jv~ ^2 111 R1’ 12 3 hvor R , R og R har den ovenfor angivne betydning, lades reagere i alkoholisk medium med enten 4 (a) hydrogencyanid og et aldehyd med den almene formel R -CHO, 4 15 hvor R har den ovenfor angivne betydning, idet både hydrogen cyanidet og aldehydet anvendes i molært overskud på 3-10%, især 4-7%, beregnet på anilinforbindelsen, eller 4 (b) en cyanohydrin med den almene formel R -CH(OH)-CN, hvor 4 R har den ovenfor angivne betydning, i nærværelse af en stærk 20 base.

2

DK 153472 B

Tysk patentskrift nr. Ί51.538 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af nitriler, ved hvilken fremgangsmåde der specielt anvendes en vandig opløsning af formaldehyd, ligesom reaktanterne anvendes i præcise støkiometriske mængder. I modsætning hertil anvendes der 5 ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse et overskud af hydrogencyanid og et aldehyd i et rent alkoholisk medium, hvilket i forhold til det fra det tyske patentskrift kendte har den fordel, at der ved fremgansmåden ifølge den foreliggende opfindelse ikke sker nogen hydrolyse af nitrilet.

12 3 4 10 Symbolerne R , R , R og R har fortrinsvis den følgende betydning: 12 3 R er H, R er H, halogen, alkyl, halogenalkyl eller alkoxy, R er 4 halogen, og R er H eller alkyl. Halogenatomet (eller -atomerne) kan fx være chlor, fluor og/eller brom, blandt hvilke chlor og fluor foretrækkes. Når R^ er alkyl, halogenalkyl eller alkoxy, og/eller R^ er 15 alkyl, indeholder disse grupper fortrinsvis højst 6 carbonatomer, medens halogenalkylgruppens halogenatom (eller -atomer) fortrinsvis er chlor og/eller fluor. De angivne grupper omfatter de acyliske (såvel lige som forgrenede) og cycliske typer. Eksempler på sådanne grupper er: methyl, ethyl, propyl, n-butyl, trifluormethyl og meth- 20 oxy, idet methyl er den mest foretrukne alkylgruppe. Særlig fore- trukne nitriler med den almene formel II er sådanne, i hvilke R er 2 3 4

hydrogen, R er hydrogen eller chlor, R er chlor eller fluor, og R

er H eller methyl, især methyl. 1 3

Substituenterne R og R kan generelt være i en hvilken som helst 25 stilling i benzenringen, som ikke er substitueret med en anden substituent. Som eksempler på nitriler med den almene formel II kan angives de forskellige isomere mono- og dichlorderivater såsom 2-, 3- og 4-chIor- og 3,4- og 2,5-dichlorderivaterne, fluor- og fluorchlor-derivaterne, især 4-fluor-, 4-chlor-, 4-chlor-3-fluor- og 3-chlor-4-30 fluorderivaterne, og methylchlor-, (trifluormethyl)-chlor- og methoxy-chlorderivaterne, såsom 2-methyl-4-chlor-, 4-methyI-3-ch!or-, 3-tri-fluormethyl-4-chlor- og 2-methoxy-4-chlorderivaterne (tallet 1 refererer til carbonatomet i den phenylgruppe, til hvilken N-atomet er knyttet). Særligt foretrukne forbindelser er 4-chlor-, 4-fluor-, 4-35 chlor-3-fluor- og 3-chlor-4-fluorderivater, og især 3,4-dichlorderiva-ter.

3

DK 153472 B

Anilinforbindelsen med den almene formel III lades fortrinsvis reagere 4 med hydrogencyanid og et aldehyd med den almene formel R -CHO, hvor fortrinsvis er hydrogen eller alkyl med højst 6 carbonatomer såsom methyl, ethyl, propyl og n-butyl. Særligt foretrukne aldehyder 5 er formaldehyd (R er hydrogen), og især acetaldehyd (R er methyl)·

Ifølge den foreliggende opfindelse udføres omsætningen fx ved at sætte aldehydet til en blanding af hydrogencyanid og anilinforbindelsen i alkoholisk medium. Der kan også anvendes andre fremgangs-10 måder såsom simultan tilsætning af aldehydet og hydrogencyanid til anilinforbindelsen.

Den som reaktionsmedium anvendte alkohol er fortrinsvis en alipha-tisk, mono- eller polyvalent alkohol (lige eller forgrenet), som om ønsket indeholder én eller flere substituenter. Sædvanligvis foretræk-15 kes alkoholer med højst 6 carbonatomer såsom methanol, ethanol, isopropanol, 2-chlorethanol og ethylenglycol. Udmærkede resultater er opnået, især med ethanol. Blandinger af to eller flere alkoholer og/el-ler andre opløsningsmidler eller fortyndingsmidler kan naturligvis også anvendes.

20 Omsætningen udføres sædvanligvis ved en temperatur på fra -20 til +60°C, fortrinsvis 10-25°C, og især 15-20°C, ved atmosfæretryk. Om ønsket kan der anvendes højere tryk.

Ifølge fremgangsmådevariant b) omsættes anilinforbindelsen med den 4 almene formel III med en cyanohydrin med den almene formel R -CH- 4 25 (OH)-CN, hvor R har den ovenfor angivne betydning, hvilken forbindelse er et derivat af det ovenfor angivne aldehyd med den 4 4 almene formel R -CHO, hvor R har den ovenfor angivne betydning. Cyanohydrinen anvendes i molært overskud, fortrinsvis 10-50 molprocent, især 20-40 molprocent, beregnet på anilinforbindelsen.

30 Omsætningen udføres i alkoholisk medium, idet egnede alkoholer er de ovenfor angivne, blandt hvilke ethanol er den mest foretrukne. Som 4

DK 153472 B

anført skal der endvidere være en stærk base ti! stede ved omsætning* en med en cyanohydrin, fx en base med en pK -værdi på mindst 9.

Som eksempler på sådanne kan nævnes alkoholater såsom natriumetho-xid, aikalimetalhydroxider såsom natriumhydroxid og kaliumhydroxid, 5 især anbragt på et fast bæremateriale, fx siliciumdioxid eller aluminiumoxid, især y-aluminiumoxid, en basisk anionbytter, fx en tertiær amino- eller kvaternær ammoniumtype, især en anionbytter med trial-kylammonium- eller dialkylhydroxyalkylammoniumgrupper, fx en "Amberlite®" såsom IRA-400 og IRA-904, en "Amberlyst®" såsom A-26 10 og A-29, "Deacidite" FF, "Dowex®" 1, "Duolite" A-42, "Nalcite" SBR, "Permutit®", ESB, "Wofatit®" L-165 og "Lewatit®" MN. Der foretrækkes organiske baser, især tertiære nitrogenbaser. Der er opnået tilfredsstillende resultater under anvendelse af en aliphatisk tertiær amin, i hvilken to eller flere alkylgrupper er ens eller forskellige, og hver 15 alkylgruppe fortrinsvis bør indeholde højst 6 carbonatomer. Som eksempler på sådanne kan anføres: triethylamin, triisopropylamin, tri-n-butylamin og triethanolamin. Der er især opnået udmærkede resultater med triethylamin. Mængden af den tertiære nitrogenbase er sædvanligvis 0,3-10 molprocent, fortrinsvis 2-6 molprocent, beregnet 20 på den anvendte cyanohydrin.

Egnede temperaturer ved omsætningen af en cyanohydrin med en anilinforbindelse er sædvanligvis 50-100°C, fortrinsvis 60-80°C. Når der anvendes en lavere-kogende alkohol såsom ethanol som reaktionsmedium, foretrækkes især reaktionsblandingens kogetemperatur.

25 Ifølge den foreliggende opfindelse er det essentielt at anvende et alkoholisk medium både ved omsætning (a) og (b), idet der således opnås udmærkede udbytter af det ønskede nitril. Når der i modsætning hertil anvendes andre typer opløsningsmiddel såsom diethyl-ether, dimethylformamid, toluen eller xylen, dannes der uønskede 30 biprodukter i væsentlige mængder, og udbyttet af nitrilet med den almene formel II var langt fra tilfredsstillende. Når desuden den stærke base udelades i omsætning (b), opnås der kun et ubetydeligt - eventuelt intet - udbytte af nitrilet.

DK 153472 B

5

De ifølge den foreliggende opfindelse fremstillede nitriler med den almene formel II er bl.a. især anvendelige udgangsmaterialer til fremstilling af tilsvarende a-anilinocarboxylsyreestere, som igen kan acyleres til de tilsvarende N-acylderivater, der er værdifulde herbi-5 cide forbindelser som beskrevet i britisk patentskrift nr. 1.164.160.

Disse er særligt anvendelige til selektiv bekæmpelse af flyvehavre i kornsorter. I mange tilfælde kan en alkoholisk opløsning af nitrilet anvendes direkte til fremstilling af de pågældende carboxylsyreestere.

Et antal af de pågældende nitriler er hidtil ukendte. Fx er a-(4-fluor-10 anilino)-propiononitriI og a-(4-chlor-3-fluoranilino)-propiononitril hidtil ukendte forbindelser.

Nogle af nitrilerne med den almene formel II udviser herbicide egenskaber.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan integreres i en fremgangsmåde 15 til fremstilling af værdifulde herbicide forbindelser ved omsætning af en anilinforbindelse med den almene formel III med hydrogencyanid og 4 4 et aldehyd med den almene formel R -CHO, hvor R har den ovenfor angivne betydning - eller alternativt med en cyanohydrin med den 4 4 almene formel R -CH(OH)-CN, hvor R har den ovenfor angivne be-20 tydning - efterfulgt af alkoholyse af det resulterende nitril med den almene formel II og efterfølgende acylering af den dannede carboxyl-syreester. Denne fremgangsmåde kan - helt eller delvis - udføres chargevis, kontinuerligt eller halvkontinuerligt. Således kan a-(N-benzoyl-3,4-dich!oranilino)-propionsyreethylester let fremstilles i højt 25 udbytte, fx ud fra 3,4-dichloranilin, hydrogencyanid og acetaldehyd via det resulterende a-(3,4-dichlorani!ino)-propiononitril og ethyleste-ren af den tilsvarende carboxylsyre.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere ved de følgende eksempler:

DK 153472B

EKSEMPEL 1 6

Fremstilling af a-(3,4-dichloranilino)-propiononitril ud fra 3,4-dichloranilin, acetaldehyd og hydrogencyanid I en fire-halset 5-liters rundbundet beholder, som er forsynet med 5 omrører, tildrypningstragt, tilbagesvalingskondensator og termometer, anbringes 91,5 g C3,389 mol) hydrogencyanid under afkøling til 0-10°C, hvorefter der tilsættes 521,5 g (3,22 mol) 3,4-dichloranilin og 2,3 liter ethanol (96%'s). Temperaturen lades stige til 15°C, og der tilsættes ved denne temperatur under omrøring af blandingen i løbet 10 af 1 time lidt efter lidt 149,1 g (3,389 mol) acetaldehyd. Efter omrøring i yderligere 0,5 time ved stuetemperatur opvarmes blandingen til 60°C i 0,5 time for at opløse det dannede krystallinske bundfald, og blandingen lades derefter afkøle til stuetemperatur. Reaktionsproduktet skiller ud i form af et krystallinsk stof, som frafiltreres og tørres 15 i en vakuumovn ved ca. 70°C og 12-20 mm Hg, hvorved fås 542 g (2,52 mol) a-(3,4-dich!oranilino)-propiononitril med smeltepunkt 118-119°C med renhed 99%. Dette svarer til et udbytte på 78,3 molprocent, beregnet på den anvendte mængde af 3,4-dichloranilin.

Fra filtratet fås en yderligere mængde af produktet ved fjernelse af 20 de flygtige bestanddele i et filminddampningsapparat ved 12-15 mm Hg ved badtemperatur 40-50°C efterfulgt af krystallisation af ethanol, hvorved det totale udbytte forøges til 98 molprocent.

Når omsætningen til sammenligning udføres i ikke-alkoholisk medium under ellers ens betingelser, fås der væsentligt lavere udbytter, nem-25 lig i diethylether: 75-80 molprocent, i dimethylformamid: 50-60 molprocent og i toluen: 40-50 molprocent.

I stedet for at isolere det opløste produkt fra filtratet har det vist sig fordelagtigt at tilbageføre filtratet til reaktionsbeholderen til anvendelse ved den efterfølgende omsætning med frisk udgangsmateriale 30 under de samme betingelser som beskrevet ovenfor. Der opnås på denne måde direkte et omtrentligt kvantitativt udbytte, og det nye dannede filtrat kan derpå tilbageføres.

EKSEMPEL 2 7

DK 153472 B

Fremstilling af a-(4-chloranilino)-propiononitril 25,5 g (0,2 mol) 4-chloranilin og 39 ml hydrogencyanid i 300 ml 96%'s ethanol omrøres ved 15°C, og i løbet af 1 time sættes til opløsningen 5 56 ml acetaldehyd. Blandingen omrøres ved 15°C i yderligere 1 time og derefter ved 60°C i 2 timer. Blandingen lades henstå i 16 timer ved stuetemperatur og hældes derefter i 500 ml vand. Produktet krystalliserer fra opløsningen og frafiltreres. Der fås 33 g stof med smeltepunkt 113-115?C (91%'s udbytte, beregnet på 4-chloranilin).

10 EKSEMPEL 3 På analog måde som beskrevet i eksempel 2 fremstilles de følgende hidtil ukendte forbindelser: a) a-(4-Fluoranilin)-propiononitril

Denne forbindelse, smeltepunkt 71-73°C, fås i et udbytte på 91%, be-15 regnet på det anvendte 4-fluoranilin.

Analyse:

Beregnet for CgHgFI^: C 65,9 H 5,5 N 17,1

Fundet: C 66,3 H 5,6 N 17,0 b) a-(4-Chlor-4-fluoranilin)-propiononitril 20 Denne forbindelse, smeltepunkt 130-132°C, fås i et udbytte på 91%, beregnet på det anvendte 4-chlor-3-fluorani!in.

Analyse:

Beregnet for CgHgClFI^: C 54,4 H 4,0 N 14,1

Fundet: C 54,7 H 4,1 N 14,2

Claims (4)

15 Ved koncentrering af moderluden til ca. 25 ml efterfulgt af afkøling til 10°C fås en yderligere mængde krystaller, som vaskes og tørres som beskrevet ovenfor. Den totalt dannede mængde udgør 86 g, hvilket svarer til 80 molprocent, beregnet på 3,4-dichloranilin.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af a-anilinocarbonitriler med den almene formel 11 /)-M-CH-CN II i, tt' 12 3 hvor R , R og R hver betegner halogen eller cyclisk eller acyclisk 1 2 2 alkyl, halogenalkyl eller alkoxy, eller R og/eller R betegner hydro- 2 gen, eller R betegner en gruppe med den almene formel -NH-CH- A 1 Q 25 (R j-X eller en gruppe med den almene formel -(A^-Cg^iR RJ)-NH- 4 DK 153472 B CH(R )-X, hvor A betegner Cf^, O, S eller NH, og n er 0 eller 1, 13 4 R og R har de ovenfor angivne betydninger, R betegner hydrogen eller alkyl eller cycloalkyl, og X betegner en carboxylsyrealkylester-gruppe, 5 kendetegnet ved, at en anilinforbindelse med den almene formel III R1 R ’, E3 12 3 hvor R , R og R har den ovenfor angivne betydning, lades reagere i alkoholisk medium med enten 4 (a) hydrogencyanid og et aldehyd med den almene formel R -CHO, 10 'hvor R^ har den ovenfor angivne betydning, idet både hydrogen cyanidet og aldehydet anvendes i molært overskud på 3-10%, især 4-7%, beregnet på anilinforbindelsen, eller (b) et molært overskud på 10-50 molprocent af en cyanohydrin 4 4 med den almene formel R -CH(OH)-CN, hvor R har den ovenfor 15 angivne betydning, i nærværelse af en stærk base.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det i fremgangsmådevariant (a) anvendte aldehyd er acetaldehyd, og at den i fremgangsmådevariant (b) anvendte cyanohydrin er a-hydroxypropiononitril.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at aldehydet sættes til en blanding af hydrogencyanid og anilinforbindelsen i alkoholisk medium.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den i fremgangsmådevariant (b) 25 anvendte stærke base er triethylamin, som anvendes i en mængde på 0,3-10 molprocent, beregnet på cyanohydrinen.