JPH0559102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は場合によりα−ｃ−置換基を有するβ
−アルコキシ−アクリルニトリルを高めた温度に
おいて触媒量の適当な塩基の存在においてアルコ
ールと反応させることにより、場合により置換基
を有するシアンアセトアルデヒドアセタールを製
造する方法に関する。

米国化学協会誌（Am.Chem.Soc.）第69巻
（1947年）第2657〜2660ページによれば、アルコ
ールによるβ−エトキシアクリルニトリルの処理
をアルコールの定量的添加により少量のナトリウ
ムエトキシドの存在において実施してシアンアセ
タールを形成させる。しかしながら後処理は困難
であり、その理由は数滴の濃硫酸と加熱すること
により生成物を単離する試みでは出発物質β−エ
トキシアクリルニトリルが僅か40％の量で再形成
したからである。研究によると反応は不完全であ
り、反応はすでに100ｇの規模で大きい時間の消
費を必要とし、これは１Kgの規模に移しても減少
せず、その際これよりも大量では生成物の純度が
決定的に減少する。

たとえばブロムアセトアルデヒドアセタールと
シアン化アルカリあるいはβ−クロルアクリルニ
トリルとナトリウムアルコラート／アルコールと
の反応によるもう１つの製造法は実施困難であ
り、出発物質が入手困難でありかつ僅かな収率が
得られた。

さらに、これら公知の製造法は不連続的にしか
実施できず、反応溶液の後処理の際たとえば中和
および固形物の分離のために大きい費用を必要と
し、安全装置および生態学上の保護手段に高度の
要求をする。従つて、経済的で技術的に簡単に実
施可能な方法により式の目的物質を製造すると
いう課題が生じた。さらに、反応を適当な短い時
間に実際完全に実施しかつ生成物を純粋な物質と
して得る目的も存在した。

従つて、本発明の対象は特許請求の範囲第１項
による方法である。置換基R¹およびR²は一般に、
反応の際不活性に作用するようなものである。出
発物質は有利にはアルキル基を有し、そのうち
１〜３個の炭素原子を有するアルキル基、殊にエ
チル基およびメチル基が非常にすぐれている。基
R²は非常に有利に水素を表わし、さらにメチル、
エチル、フエニルあるいはベンジルも有利であ
る。環状の基が含有されている限り、５または６
の環員を有する同素環状または複素環状の環系が
有利であり、その際同素環状、すなわち環員とし
て炭素のみを含有する環は特にベンゾール、シク
ロペンタンからシクロヘプタンまでの環であり、
複素環状、すなわち炭素とともに別の環形成原子
を含有する環はヘテロ原子としてとりわけＯ，
Ｎ，Ｓ，Ｐを含有し、特に１あるいは２個のＯ，
ＮあるいはＳをＯとともに含有する単核の環であ
る。

基R¹は有利には１〜３の炭素原子を有するア
ルキル基、特にエチル基またはメチル基あるいは
ジオールの残基、特にエチレングリコールないし
ブチレングリコールの残基であり、その際場合に
より中断ヘテロ原子についても前述したことが言
える。塩基性触媒における基R¹は、アルコール
の基R¹と例外を除き、一致すべきである。基R³
はエチルあるいはメチルが有利である。

基R¹の一方もしくは双方が飽和あるいは不飽
和ジオールの基である限り、反応は有利にこの基
R¹が維持されるように実施され、かつ所望の場
合には第２工程で１つのアルキレン基ないしはア
ルケニレン基を含有する環状アセタールを形成さ
せる。

方法によつては有利には塩基性触媒をアルコー
ルに溶解して反応容器に供給する。第二に、有利
にはニトリル成分と触媒を含有するアルコー
ル成分を分離された流路で同時に反応容器に供
給する。第三に、有利には反応成分をよく混合
し、できるだけ迅速に加熱することにより反応さ
せる。アルコラート中の金属ＭとしてはNaが非
常に有利であり、さらにＫおよびCaも有利であ
る。非常に有利に反応成分を直接入口箇所で完全
に十分に混合し、その後この反応混合物をサーモ
スタツトにより反応温度に保たれた反応帯域を定
められた平均滞留時間で貫流させ、冷却する。

この場合、平均滞留時間は、反応容器の充てん
容積と、単位時間あたり反応容器中に導入される
出発物質の20℃における容積の総和からの商であ
る。

有利に貫流反応器中でのかかる連続的方法によ
つて、目指す変換率および収率が得られ、副反応
は非常に十分に抑圧される。反応成分は環境温度
で反応器中へ導入することができるが、最低の滞
留時間を得るためには成分を大体反応温度に予熱
し、次いで反応器中へ導入するのが有利である。
連続的な方法の実施とその利点にとつて決定的な
のは、塩基性触媒の反応帯域中への連続的導入で
あり、これは最も簡単に使用されたアルコール中
の触媒溶液の有利な供給によつて行なわれる。

反応後の触媒の不活性化は、しばしばアルコラ
ートの分解のために普通に行なわれるように、氷
酢酸を用いる中和によつて行なわれる。しかしな
がらこれはこの非水性媒体中では、PH値測定の不
正確化によつて、特に反応溶液からの非常に扱い
難い高粘性の懸濁液の生成によつて欠点を生じ
る。従つて、本発明によれば特に有利には触媒の
失活は、二酸化炭素を用いて行なわれる。不活性
化は反応混合物を室温に冷却した後、二酸化炭素
の場合にはバツチ法であるいは連続的に、良くか
くはんしてCO₂を吹込むかあるいは加圧下にCO₂
を添加することによつて行なうことができる。触
媒の不活性化の際に生じる、使用したアルコール
に相当する炭酸半エステルのナトリウム塩の分離
は、CO₂雰囲気下に濾過あるいは遠心分離するこ
とによつて行なうこともできるが、有利には反応
混合物の蒸留による後処理と一緒に場合により分
留塔の使用下にたとえば0.1〜500ミリバールの範
囲内の減圧での分留によつて行なわれる。この際
に、反応懸濁液ないしは固体物質を除去した反応
溶液に、蒸留による後処理の間CO₂を吹込むのは
純度および収率にとつて極めて重要である。反応
に消費されないで留出したアルコールは新しい触
媒を補充して循環系に戻される。製造されたシア
ンアセトアルデヒドアセタールの熱不安定性に応
じ0.1〜50ミリバールの範囲内の減圧で蒸留を実
施すれば高純度の生成物が得られる。この様にし
て得られた、本来の生成物留分の前留分は、アル
コール添加の際場合により反応しなかつたβ−ア
ルコキシアクリルニトリルならびに熱分解のため
再形成するβ−アルコキシ−ニトリルを生成物の
大部分とともに含有する。これらの前留分は、場
合によつてはβ−アルコキシアクリルニトリルと
混合して循環系に戻すことができる。

ニトリル成分対アルコールのモル比は１：１
〜１：10、有利には１：1.1〜１：2.5の範囲内に
あるべきである。反応器中の温度は30℃から最高
でも使用されているアルコールの沸点より約５℃
低い温度までの間であるが、有利には50〜100℃
の範囲内であり、低沸点アルコールの場合には50
〜62℃の範囲内である。導入すべき留出物の温度
は重要ではないが、平均滞留時間の減少のために
有利にはあとでの反応温度近くであるべきであ
る。触媒の濃度は、使用したアルコールの重量に
対して0.05〜15重量％、有利には0.5〜2.5重量％
の範囲内にあるべきである。ニトリル成分は希釈
されていない形で、あるいは使用されたアルコー
ルで希釈して使用することができる。意外なこと
に、貫流反応器中での平均滞留時間が２〜120分、
有利には５〜60分の範囲内にあることが達成され
る。

蒸留による後処理、アルコールの分離、生成物
の精製蒸留は、蒸留が連続的な方法かあるいはバ
ツチ法で行なわれるかは重要ではなく、生成物の
分解が心配されるときには常に真空中で行なうこ
とが重要である。

高純度で生成するアルコールは方法に戻され
る。

製造されたシアンアセトアルデヒドアセタール
は多数の製薬化合物、たとえば５−アリール置換
の２，４−ジアミノ−ピリミジン（トリメトプリ
ン）合成の重要な出発物質である（西ドイツ国特
許公開公報第3014412号）。

例 １ ２重の導入管、耐熱性の250mlの四頚フラスコ、
かくはん機、内部温度計、および装着されサーモ
スタツトを有する、熱交換器としての強力冷却器
を有する加熱可能の250mlの四頚フラスコから成
る貫流反応器中へ、別個のポンプを用いて室温の
３−エトキシ−プロペン−ニトリルおよび1.5重
量％のナトリウムエトキシドのエタノール溶液を
よくかくはんしながら連続的に供給する。反応の
開始後、反応器の内部温度は加熱するかないしは
冷却することにより60℃に保つ。毎時、３−エト
キシ−プロペンニトリル441.7ml（417.4ｇ）およ
びアルコラート溶液432ml（＝341.0ｇ）を導入す
る。上述の定義による平均滞留時間は55分であ
る。

反応器の頂部から出る反応混合物は下向き冷却
器を用いて連続的に室温に冷却され、この冷却さ
れた溶液中へ強力にかくはんしながら乾燥二酸化
炭素の均一な弱い流れを導入する。

反応懸濁液のガスクロマトグラフイー分析か
ら、使用した３−エトキシ−プロペンニトリルに
対して99.2％以上の変換率が生じる。この反応懸
濁液343.4ｇを、弱いCO₂の流れのもとで常圧で、
引続き15ミリバールで、30cmのビグローカラムを
用いて蒸留する。エタノール63.5ｇ（これは方法
に戻す）、真空蒸留の前留分20.3ｇおよび３，３
−ジエトキシ−プロパンニトリル251.2ｇを得る。
蒸留残渣5.8ｇが残る。前留分はガスクロマトグ
ラフイー分析によれば目的物95.0％（面積％）を
含有しかつ貫流反応器中へ循環させる。生成物の
主留分は99％よりも大きい純度を有する。生成物
の収率は理論値の96.1％である。

例 ２ 例１と同様であるが、予熱された反応成分を反
応器中へ導入する、すなわち 669.4ｇ／ｈ46℃の、1.5重量％のナトリウムエ
トキシドのエタノール溶液および 639.8ｇ／ｈ50℃に予熱した３−エトキシ−プ
ロペンニトリル 平均滞留時間：31.5分 触媒の失活および反応懸濁液の後処理は例１に
おけるようにして行なう。

変換率（ガスクロマトグラフイーの）：に対し
て99.5％以上 収率：理論値の96.8％（に対して） 主留分の純度：99.0％以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式： ［式中R¹は１〜20の炭素原子を有する同じか
   または異なる直鎖状または分枝鎖状のアルキル
   基、あるいは−（CH₂）mCyc（Cycは、場合によ
   つては環に置換基を有する同素環状または複素環
   状の、単核または多核の芳香族または環状脂肪族
   の環系であり、ｍ＝０〜５である）を表わすか、
   もしくは基R₁の一方または両方は、場合により
   一つまたは若干のヘテロ原子によつて中断されて
   いる−（CH₂）ｐ−OHまたは−（アルケニレン）
   ｐ−OH（ｐ＝２〜６）を表わすか、あるいはR₁
   の両方の基は一緒になつて、場合により一つまた
   は若干のヘテロ原子によつて中断されている２〜
   ６の炭素原子を有するアルキレン基またはアルケ
   ニレン基を形成し、R²は水素、R¹、または分枝
   鎖状の基−（CH₂）ｍ−CN、−（CH₂）ｍ−OR³、
   または−（CH₂）ｍ−CH（OR³）₂（R³は１〜12の炭
   素原子を有するアルキル基、ｍないしはCycは上
   記のものを表わす）を表わす］によつて示される
   シアンアセトアルデヒドアセタールの製造方法に
   おいて、式： R¹O−CH＝ Ｃ ｜ R²−CN ［式中R¹およびR²は上記のものを表わす］の
   化合物と式： R¹−OH ［式中R¹は上記のものを表わす］のアルコー
   ルを、式： Ｍ（OR¹）ｎ ［式中Ｍはｎ＝１の場合にアルカリ金属である
   かまたはｎ＝２の場合にアルカリ土類金属であ
   り、R¹は上記のものを表わす］で示される、ア
   ルカリ金属アルコレート又はアルカリ土類金属ア
   ルコレートの塩基性触媒の存在で、高めた温度で
   反応させ、反応の行なわれた後に、加圧下での二
   酸化炭素の導入により触媒を失活させ、固体の除
   去後の後処理を、完全に又は部分的に、減圧下で
   の蒸留により行なうことを特徴とするシアンアセ
   トアルデヒドアセタールの製造方法。 ２ 方法を特定の平均滞留時間を有する貫流反応
   器中で実施する、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 平均滞留時間が２〜120分の範囲内にある、
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ ニトリル成分とアルコール成分とを別個にか
   つ連続的に反応器中に導入する、特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方
   法。 ５ ニトリル成分とアルコール成分とを、反応器
   に入る前に、あとでのほぼあるいは等しい反応温
   度まで予熱する、特許請求の範囲第４項記載の方
   法。 ６ 貫流反応器中の反応温度が30℃ないし最高で
   も使用アルコールの沸点より約５℃低い温度まで
   の範囲内にある、特許請求の範囲第１項から第５
   項までのいずれか１項に記載の方法。 ７ ニトリル成分とアルコール成分のモル比が
   １：１〜１：10の範囲内にある、特許請求の範囲
   第１項から第６項までのいずれか１項に記載の方
   法。 ８ 塩基性触媒を連続的に溶解した形で反応器中
   に導入する、特許請求の範囲第１項から第７項ま
   でのいずれか１項に記載の方法。 ９ アルコール成分が塩基性触媒を溶解して含有
   する、特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 触媒の濃度が、使用アルコールの量に対し
   て0.05〜15重量％の範囲内にある、特許請求の範
   囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載の
   方法。 １１ この触媒失活を、乾燥二酸化炭素を用い、
   加圧下で導入するかまたは分散させることによつ
   て実施する、特許請求の範囲第１項から第１０項
   までのいずれか１項に記載の方法。 １２ 触媒の失活を、連続的にまたはバツチ法で
   行なう、特許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３ 反応懸濁液の後処理を、場合によつては固
   体物質の分離後、完全にあるいは部分的に減圧下
   での蒸留によつて行なう、特許請求の範囲第１項
   から第１２項までのいずれか１項に記載の方法。 １４ 蒸留による後処理を二酸化炭素雰囲気の中
   で行なう、特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５ 未反応で蒸留による後処理の際に生じるア
   ルコールを反応容器中へ戻す、特許請求の範囲第
   １項から第１４項までのいずれか１項に記載の方
   法。 １６ 場合により、生成物の分留の際に生じる、
   未反応の出発物質および生成物を含有する前留分
   を、場合によりニトリル成分と混合して循環系に
   戻す、特許請求の範囲第１項から第１５項までの
   いずれか１項に記載の方法。