JPH0625097B2 - 芳香族ニトリルの製造方法 - Google Patents

芳香族ニトリルの製造方法

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JPH0625097B2
JPH0625097B2 JP63066907A JP6690788A JPH0625097B2 JP H0625097 B2 JPH0625097 B2 JP H0625097B2 JP 63066907 A JP63066907 A JP 63066907A JP 6690788 A JP6690788 A JP 6690788A JP H0625097 B2 JPH0625097 B2 JP H0625097B2
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広隆 山崎
義雄 弘中
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/14Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of cyanides with halogen-containing compounds with replacement of halogen atoms by cyano groups

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は芳香族ニトリルの製造方法に関し、詳しくはハ
ロゲン基に対してオルト位にニトロ基を有する芳香族ハ
ライドを原料として、これを一定の極性溶媒の存在下で
シアン化第一銅及びシアン化アルカリ化合物と反応させ
ることにより、効率よく芳香族ニトリルを製造する方法
に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
芳香族ハライドとシアン化第一銅を反応させて芳香族ニ
トリル化合物を製造する反応は、ローゼンムントーフォ
ン・ブラウン(Rosenmunt von Braun)反応として知ら
れている。その一例としてChemical Abstracts,59:
6319bには、2,3−ジクロロニトロベンゼンとシ
アン化第一銅をピリジンやジメチルホルムアミド等の極
性溶媒中で高温で反応させて2−クロロ−6−ニトロベ
ンゾニトリルを合成すする方法が記載されている。
しかし、この方法では、原料の芳香族ハライドに対して
シアン化第一銅を等モル以上必要とし、生成したニトリ
ルが銅化合物と不溶性の錯体を形成するため、生成物の
分離精製が困難となっている。また、アンモニア水や水
を用いた洗浄による生成物中の銅塩の除去操作が煩雑と
なるという欠点がある。
このため、2価の銅塩を加えて、銅化合物を酸化した
り、過剰のシアノ化合物を添加して、ニトリル銅錯体を
分解する方法が採られてきた。
そこで、本発明者らは、シアン化第一銅の使用量を少な
くしても、反応を効率よく進行させることができ、同時
に、反応後の後処理を容易に行うことができるすぐれた
芳香族ニトリル化合物の製造方法を開発すべく、鋭意研
究を重ねた。
〔課題を解決するための手段〕
その結果、反応に際してシアン化第一銅とともにシアン
化アルカリ化合物を使用し、極性溶媒の使用量を制限す
ることによって、上記の課題を解決することができ、さ
らに反応後に特定の溶媒で熱時に抽出することにより、
生成物の分離,精製を一層容易に行いうることを見出し
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。
すなわち、本発明は、ハロゲン基のオルト位にニトロ基
を有する芳香族ハライド1モルに対し、シアン化第一銅
0.1〜0.99モル及びシアン化アルカリ化合物0.1〜2.0モ
ルを、該芳香族ハライド100重量部あたり0.1〜30
重量部の極性溶媒の存在下で反応させることを特徴とす
る芳香族ニトリルの製造方法を提供するものである。
本発明に用いるハロゲン基のオルト位にニトロ基を有す
る芳香族ハライドは、各種のものがあるが、通常は一般
〔式中、Xはハロゲン原子を示し、Zは水素原子,ハロ
ゲン原子,炭素数1〜4のアルキル基,シアノ基ヒドロ
キシル基あるいはニトロ基を示す。また、nは1〜4の
整数である。〕 で表わされる化合物である。ここでX及びZで示すハロ
ゲン原子は、具体的には塩素,臭素,沃素あるいは弗素
である。また、Zが炭素数1〜4のアルキル基を示す場
合、これは具体的には、メチル基,エチル基,プロピル
基,イソブチル基,n−ブチル基,t−ブチル基等であ
る。
上記の一般式(I)で表わされる化合物は、具体的に
は、例えば2−クロロニトロベンゼン;2−ブロモニト
ロベンゼン;2,3−ジクロロニトロベンゼン;2,4
−ジクロロニトロベンゼン;2,5−ジクロロニトロベ
ンゼン;2,6−ジクロロニトロベンゼン等がある。
本発明においては、上記の芳香族ハライド1モルに対し
てシアン化第一銅を0.1〜0.99モル、好ましくは0.2〜
0.5モル、最も好ましくは0.3〜0.4モルの範囲で反応さ
せる。反応系中のシアノ化第一銅が0.1モル未満である
と、反応が遅くなり、多すぎると、生成物の分離が困難
になるなどの不都合が生ずる。
本発明においては、芳香族ハライド1モルに対して、上
述のシアノ化第一銅とともに、シアン化アルカリ化合物
を0.1〜2.0モル、好ましくは0.5〜1.2モル、最も好まし
くは0.8〜0.9モルの範囲で反応させることが必要であ
る。使用しうるシアン化アルカリ化合物の具体例として
は、シアン化ナトリウム,シアン化カリウム,シアン化
ニッケルカリウム,シアン化コバルトナトリウム,シア
ン化セシウム,ジシアノ銅(I)酸カリウム{K〔Cu
(CN)〕},ジシアノ銅(I)酸ナトリウム{Na
〔Cu(CN)〕}等があげられる。
本発明においては、シアン化第一銅及びシアン化アルカ
リ化合物の両者を、上記の範囲内の割合で反応させる
が、一般には芳香族ハライド1モルに対して、全シアン
量が1.0〜1.4モルとなるように配合割合を選定すること
が好ましい。
さらに、本発明の方法においては、反応原料である芳香
族ハライド100重量部に対して、0.1〜30重量部の
極性溶媒の存在下に反応を行う。
ここで、極性溶媒の量は芳香族ハライド100重量部に
対して過剰量、例えば300重量部程度でも反応は充分
行えるが、この場合、反応終了後、蒸留等により30重
量部以下にしないと、生成物と銅化合物の分離が困難に
なるので実用的でない。
この極性溶媒の量があまり少ないと、反応速度が低下し
て効率のよい反応を行うことができず、また多すぎる
と、上述の如く生成物と銅化合物の分離が困難になる。
本発明の方法において用いる極性溶媒としては、特に制
限はなく、各種のものが使用可能であるが、例えばN,
N−ジメチルホルムアミド,N,N−ジメチルアセトア
ミド,N−メチルピロリドン,N,N′−ジメチルイミ
ダゾリドン,ジメチルスルホキシドあるいはスルホラン
等をあげることができる。
他の反応条件としては、状況に応じて適宜選定すればよ
いが、通常は100〜250℃の温度で2〜36時間程
度行えばよい。
本発明の方法により、ハロゲン基に対してオルト位にニ
トロ基を有する芳香族ハライドに、シアン化第一銅及び
シアン化アルカリ化合物を反応させると、ニトロ基に対
してオルト位のハロゲン原子がニトリル基で置換され、
所望の芳香族ニトリルが生成する。すなわち、原料であ
る芳香族ハライドが前述した一般式(I)の化合物であ
る場合には、 〔式中、X,Z及びnは前記と同じであり、Mはアルカ
リ金属を示す。〕 なる反応が進行することとなる。
上記の反応により得られる生成物、即ち芳香族ニトリル
は、所望により沸点70℃以上の有機溶媒を用いて、7
0℃以上の温度で抽出する。使用しうる溶媒としては、
例えばベンゼン,トルエン,キシレン,クロロベンゼ
ン,ジクロロベンゼン,エチルベンゼン等の芳香族系溶
媒;1,1,2−トリクロロエタン等のハロゲン化脂肪
族炭化水素系溶媒あるいはシクロヘキサン等の脂環式炭
化水素系溶媒があげられる。この抽出は、70℃以上、
好ましくは使用した抽出溶媒の沸点付近の温度で還流さ
せることによって行う。70℃未満の低温では、抽出効
率が悪く、できるだけ反応温度付近で抽出を行うことに
より、銅シアノ錯体から目的物を効果的に分離すること
が可能となる。
抽出後、銅化合物を含む沈殿物を濾過によって分離し、
抽出液について、必要に応じてアルカリ性水溶液及び水
での洗浄,乾燥及び溶媒の除去等の後処理を常法にした
がって行えば、目的とする芳香族ニトリルが単離され
る。
一方、濾過によって得られた沈殿物は、シアン化第一
銅,シアン化アルカリ化合物,塩化銅,アルカリ金属塩
化物,これらの複塩,少量の銅ニトリル錯体等を含む。
したがって、本発明においては、この沈殿物に含まれる
未使用のシアン化物を有効に使用し、反応に毎回使用す
るシアノ化第一銅の添加量を減少するため、沈殿物を反
応系にリサイクルする。この場合に、沈殿物の水洗は必
須ではないが、時々水洗しないと、沈殿中に反応により
副生する塩(例えば塩化ナトリウム,塩化カリウム等)
が蓄積し、作業性が低下するので、適宜、水洗を行うこ
とが好ましい。反応系に水分が少量存在してもよいが、
副反応を防止する目的で、水洗後に乾燥してリサイクル
するのが好ましい。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説
明する。
実施例1〜8 撹拌羽および還流冷却器をつけた300mlの三口フラス
コに、2,3−ジクロロニトロベンゼン(DCNB)3
8.4g(0.2モル),シアノ化銅5.37g(0.
06モル)(但し、実施例4は0.04モル使用),シ
アン化ナトリウム7.84g(0.16モル)および所
定量の溶媒を加え、所定の温度,時間で加熱撹拌した。
反応後、撹拌しながら110℃に加温したトルエン20
0mlを少しずつ加え、反応溶液が還流する温度で加温抽
出を続けた。
次に保温濾過を行い、茶褐色の粉末物質を濾別した。さ
らに加温したトルエン50mlで濾過物を洗浄した。得ら
れたトルエン母液は0.25規定の水酸化ナトリウム水
溶液100mlで洗浄、濾過し、50mlの蒸溜水で3回洗
浄した。トルエン相を分離し、ボウ硝3gを得えて脱水
した後、カオリン3gを添加し、5mmのカオリン層をひ
いた濾過器で濾過を行った。得られた母液よりトルエン
を減圧留去して、2−クロロ−6−ニトロベンゾニトリ
ル(CNBN)を得た。
結果を第1表に示す。
比較例1 DMFの添加量を100gに変えた以外は、実施例1と
同様の条件で反応を実施した。
反応溶液に120℃に加温したトルエン200mlを少し
ずつ加えながら撹拌した後、反応溶液が還流する温度で
加温抽出を続けた。
次に保温したままで濾過を行い、黒褐色の粉末物質を濾
別した。さらに加温したトルエン50mlで濾過物を洗浄
した。得られたトルエン母液に0.25規定の水酸化ナ
トリウム水溶液100mlを加えたところ、固形物を生成
したので、再度加熱濾過を行い、固形物を濾別した。
次に、トルエン層を分離し、100mlの温水を加えた。
有機層と水層の分離が悪く、また水層は褐色に着色して
おり固形物の生成がみられた。
さらに、トルエン層の分離と水洗を水層の色が消え、固
形物の析出が無くなるまで5回繰り返した。
有機層を分離し、ボウ硝を加えて脱水した後、カオリン
3gを添加し、5mmのカオリン層をひいた濾過器で濾過
を行った。得られた母液よりトルエンを減圧留去して、
CNBN17.5g(0.092モル,純度96%)を
得た。
DCNBに対する収率は46.0%であった。
比較例2 シアン化銅の添加量を0.19g(0.0022モル)
に変え、またシアン化ナトリウムの添加量を9.8g
(0.2モル)に変えた以外は、実施例1と同様の条件
で反応を実施した。
シアノ化反応はほとんど進行せず、CNBNのDCNB
に対する収率は3%であった。
実施例9 DCNB38.4g(0.2モル),実施例1で得られ
た茶褐色の粉末物質約14g,シアノ化銅0.57g
(0.0006モル)およびシアン化ナトリウム9.8
4g(0.2モル)に、5.66gのDMFを加えて、
実施例1と同様に反応,処理を実施して、CNBN3
1.0g(0.165モル・純度97%)を得た。
DCNBに対する収率は82.4%であった。
実施例10 上記の実施例で濾別して得られた茶褐色の粉末物質約2
0gを水洗して得られた沈殿物5.1gとDCNB3
8.4g(0.2モル),シアン化銅0.9g(0.0
1モル)およびシアン化ナトリウム9.84g(0.2
モル)に4.72gのDMFを加えて、実施例1と同様
に反応,処理を実施して、CNBN31.5g(0.1
69モル・純度98%)を得た。
DCNBに対する収率は84.6%であった。
実施例11 DCNBの代わりに2−クロロニトロベンゼン31.5
g(0.2モル)を、抽出溶剤として79℃に加温した
ベンゼンを使用した以外は、実施例1と同様に反応,分
離を行い、2−ニトロベンゾニトリル23.1g(0.
156モル)を得た。2−クロロニトロベンゼンに対す
る収率は78.0%であった。
実施例12 DCNBの代わりに2,4−ジクロロニトロベンゼン3
8.4g(0.2モル)を使用した以外は、実施例1と
同様に処理して5−クロロ−2−ニトロベンゾニトリル
29.5g(0.16モル)を得た。2,4−ジクロロ
ニトロベンゼンに対する収率は80%であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば、使用するシアン第一銅及び反応
溶媒の使用量を減少しても、ハロゲン原子に対してオル
ト位にニトロ基を有する芳香族ハライドのニトリル化反
応を効率よく行うことができ、反応後の後処理が著しく
容易となり、収率の向上を図ることができる。
したがって、本発明の方法は、各種医薬品ならびに有機
工業製品製造の中間体として有用な芳香族ニトリルの効
率のよい製造方法として、各種有機化学工業,薬品製造
工業等の分野で有効な利用が期待される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハロゲン基のオルト位にニトロ基を有する
    芳香族ハライド1モルに対して、シアン化第一銅0.2〜
    0.5モル及びシアン化アルカリ化合物0.1〜1.2モルを、
    該芳香族ハライド100重量部あたり0.1〜30重量部
    の極性溶媒の存在下で反応させることを特徴とる芳香族
    ニトリルの製造方法。
  2. 【請求項2】芳香族ハライドが、一般式 〔式中、Xはハロゲン原子を示し、Zは水素原子,ハロ
    ゲン原子,炭素数1〜4のアルキル基,シアノ基あるい
    はニトロ基を示す。また、nは1〜4の整数である。〕 で表わされるものである請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】ハロゲン基のオルト位にニトロ基を有する
    芳香族ハライド1モルに対して、シアン化第一銅0.2〜
    0.5モル及びシアン化アルカリ化合物0.5〜1.2モルを、
    該芳香族ハライド100重量部あたり0.1〜30重量部
    の極性溶媒の存在下で反応させ、次いで得られ反応生成
    物を、沸点が70℃以上の有機溶媒を用いて70℃以上
    の温度で加熱抽出することを特徴とする芳香族ニトリル
    の製造方法。
  4. 【請求項4】加熱抽出後に、残留する沈殿物を反応系に
    リサイクルする請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】沈殿物を水洗,乾燥後に反応系にリサイク
    ルする請求項4記載の方法。
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US4959487A (en) 1990-09-25
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