JPH078845B2 - N‐シアンエタンイミド酸エステルの製造方法 - Google Patents

N‐シアンエタンイミド酸エステルの製造方法

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JPH078845B2
JPH078845B2 JP1112280A JP11228089A JPH078845B2 JP H078845 B2 JPH078845 B2 JP H078845B2 JP 1112280 A JP1112280 A JP 1112280A JP 11228089 A JP11228089 A JP 11228089A JP H078845 B2 JPH078845 B2 JP H078845B2
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エス・カー・ウエー・トロストベルク・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の対象はオルト酢酸エステル及びシアンアミドか
ら出発してN-シアンエタンイミド酸エステル、特にメチ
ル‐又はエチルエステルを製造する方法である。
式(I) なるN-シアンエタンイミド酸エステルはヘテロ環、たと
えば2-アミノ‐4-メトキシ‐6-メチル‐s-トリアジンの
製造用出発材料として技術的に重要であり、このトリア
ジンから重要な植物保護剤が製造される。
二段階工程でアセトニトリル、ガス状塩化水素、アルコ
ール及びシアンアミドからN-シアンエタンイミド酸エス
テルを製造することは知られている(ドイツ特許第3,41
1,203号明細書)。この際第一段階でアセトニトリル、
無水塩化水素及びメタノール又はエタノールから対応す
るエタンイミド酸エステル‐ヒドロクロリドを形成し、
これを第二段階で塩化アンモニウムの離脱下にシアンア
ミドと反応させて対応するN-シアンエタンイミド酸エス
テルに変える。
この方法の欠点は、無水のかつ著しく腐食性の塩化水素
ガスで処理しなければならないことにある。これは極め
て高価な、腐食安定な特別な装置を必要とするばかりで
なく、環境保護のために特別な安全処置を必要とする。
それによってこの処理は極めて高価となる。この事実
は、多量の塩化アンモニウムがこの処理で生じ、これを
同様に経費のかかる方法で除かなければならないという
事情によって強められる。
この際可能な代替法は文献中に記載された、オルト酢酸
トリエチルエステルとシアンアミドとを無水酢酸2モル
の存在下に反応させることによるN-シアンエタン酸イミ
ドエチルエステルの製造である(このことについてK.R.
ホフマン(Huffmann)及びF.C.シエーフアー(Schefa
r)、J.Org.Chem.28(1963)第1816頁参照)。しかしこ
の方法の後処理に於て、これが重要な欠点によって工業
的規模に転用できない純然たる実験室用方法であること
が分った。すなわちこの反応の場合、副生成物としてオ
ルト酢酸トリエチルエステルモルあたり酢酸エチルエス
テル2モル及び酢酸2モルが生じ、反応の間又はその後
のこの反応生成物からの分離は重要な問題を生じる。工
業的規模で形成された酢酸の連続的留去に160〜190℃の
温度が必要であり、この際N-シアンエタンイミド酸エチ
ルエステルが一部分解し又はチャップマン転位によって
N-シアン‐N-エチルアセトアミドに転位する。その上シ
アンアミド含有反応混合物を安定性の理由から120℃以
上に加熱してはならない。その他の欠点は、生成物の比
較的僅かな純度である。この場合25〜30ミリバールでの
経費のかかる減圧蒸留にもかかわらず酢酸の完全な分離
及び未反応無水酢酸が多大の困難の原因となる。結局、
この提示された方法をN-シアンエタンイミドメチルエス
テルの製造に使用することができない。
したがって本発明は、オルト酢酸エステルとシアンアミ
ドとの反応によってN-シアンエタンイミド酸エステルを
製造する方法を発展させることを課題とする。この方法
は従来技術の前記欠点を有さず、僅かな技術上の経費を
有する及び環境汚染のない方法でN-シアンエタンイミド
酸エステルを良好な収率で及び高純度で製造する。
この課題は、本発明によれば反応を酸性触媒の存在下に
アルコール性溶液中で実施することによって解決され
る。
すなわちこの方法でN-シアンエタンイミド酸エステルを
装置上の及び安全処置上の僅かな経費でかつ収率及び純
度の点でいかなる欠点も甘受する必要がなく、問題なく
製造することができることは驚くべきことである。
本発明に相当する方法に於て、オルト酢酸エステル、特
にそのメチル‐又はエチルエステルを酸性触媒の存在下
にシアンアミドと反応させる。
本発明の範囲内で酸性触媒とは、反応混合物中にオルト
酢酸エステルモルあたり10-6〜10-1モルプロトンを含有
する又は遊離する化合物のことである。これらはたとえ
ば無機酸、特に鉱酸、たとえば硫酸又はリン酸であって
よく、しかもまた有機酸、たとえばギ酸又は酢酸であっ
てよい。価格上の理由から硫酸が好ましい。
触媒の量は上述の様に大体に於て使用されるオルト酢酸
エステルの量に従う。この際特に強酸を使用する場合一
般にオルト酢酸エステルの重量に対して1重量%より少
ない触媒が必要である。濃硫酸を使用する場合、たとえ
ば好ましい量範囲は0.1〜0.5重量%の濃硫酸である。
触媒の添加に於て、工業用オルト酢酸エステルはすでに
弱く酸性反応し、市場で入手できるシアンアミドはすで
に酸性に反応する安定剤を含有することを考慮しなけれ
ばならない。これは事情によってはこの工業用出発化合
物を使用する場合、必要量の触媒がすでに存在すること
及びそれ故に特別な添加がもはや必要でないことを生じ
うる。しかしこの特別な実施形態に於て多少より長い反
応時間を考慮しなければならない。
反応をアルコール性溶液中で、特にメタノール及びエタ
ノール中で実施するのが本発明にとって必須条件であ
る。というのはこの際特に急速かつ選択的反応が起るか
らである。その際アルコールを単独又は反応成分の1つ
との混合物として反応溶液中に加えるのが必ずしも必要
ではない。というのは反応の間オルト酢酸エステルモル
あたりアルコール2モルを遊離するからである。これを
その時反応媒体として使用する。
特に高収率を得るために、シアンアミドモルあたりオル
ト酢酸エステル少なくとも1モルを使用する必要があ
る。この際一般にシアンアミドモルあたり0.05〜0.1モ
ル過剰のオルト酢酸エステルで十分である。より一層の
過剰は原則的に可能であるが、付加的な効果を生じない
ので、極めて急速に不経済である。
30℃以上の温度で反応は開始するが、改良された時間収
率のゆえに40〜140℃、好ましくは60〜90℃の温度で実
施する。この際通常の反応時間は3〜9時間である。
通常反応を夫々の反応媒体な沸騰温度で常圧下に実施す
るのが十分である。このことが技術上の理由からいかな
る利点をもたらすならば、当然のことながら反応は高め
られた又はより一層低い圧力で行うことができる。
本発明による方法の実施は技術的に極めて簡単であり、
通常の装置で問題なく実施することができる。通常シア
ンアミドとオルト酢酸エステルとの混合を製造し、次い
で酸性触媒の添加下還流(60〜90℃)下で反応収量まで
(3〜8時間)加熱する。
工業的規模で大きなバッチで実施した場合、オルト酢酸
エステルと触媒を予め存在させ、混合物を80〜90℃に加
熱し、次いでシアンアミドをアルコール性溶液の形で1
〜2時間攪拌及び還流加熱下に加えるのが特に有利であ
る。シアンアミド溶液の添加が終了した後に、更に2〜
8時間還流加熱する。
オルト酢酸メチル‐又はエチルエステルの反応の間副生
成物としてメタノール又はエタノールしか生じない。こ
れは反応混合物を極めて容易に後処理することができる
利点を有する。
対応するアルコールの除去又は留去後に得られる粗成生
物は、一般に蒸留せずにそのまま次の加工処理を行うこ
とができる程純粋である。多くの場合アルコールの分離
さえも必要としない。というのはアルコール性反応混合
物はこの形で再び使用することができるからである。
他方極めて純粋なN-シアンエタンイミド酸エステルを必
要とする場合、粗生成物を、蒸留により、好ましくは減
圧で精製するのが好ましい。その時純粋精製物の収率は
通常91〜97%である。
本発明による方法は特にその僅かな技術上の経費、その
環境汚染のないこと及びその極めて良好な収率の点で優
れている。したがって工業的規模で実施できる製造への
要求は十分に満される。
次の例によって本発明を詳述するが、本発明はこれによ
って限定されない。
例1 工業用オルト酢酸トリメチルエステル(98.8%)1021g
(8.4モル)(pH-値4.9=オルト酢酸トリメチルエステ
ルモルあたり遊離プロトン1.6・10-6モル)を予め存在
させ、80℃に加熱する。次いで工業用シアンアミド(9
9.5%)338g(8モル)−そのpH-値は50%水性溶液とし
て5.0(=シアンアミドモルあたり遊離プロトン8.4・10
-7モル)である−をメタノール240g中に含有する溶液を
十分な攪拌下に外部温度(浴温度)80℃で1時間滴下す
る。使用された遊離プロトンの全量はオルト酢酸トリメ
チルエステルモルあたりプロトン2.4・10-6モルであ
る。メタノール性シアンアミド溶液の添加終了後、反応
混合物を更に8時間還流加熱する。次いで反応混合物を
回転蒸発器中で水流ポンプ減圧で水浴温度60℃で蒸発す
る。粗生成物(96.5%)757gが得られ、これを次いで減
圧蒸留する。
収量は沸点80.5〜82℃/16ミリバール(文献98〜99℃/33
ミリバール)及び純度99.8%−これはガスクロマトグラ
フィーで測定した−を有するN-シアンエタンイミド酸メ
チルエステル738.3g(94.1%)である。ガスクロマトグ
ラフィーによる測定は次の条件下で行われる: 装置:カルロ エルバ フラクトロバプ(Carlo Erba F
ractovap)2300 カラム:クロモソルブ(Chromosorb) WAW DMCS 5m 1/4″ カラムの温度:150℃ 注入器温度:150℃ 検出器温度:150℃ 検出器:WLD キャリヤーガス:He/2バール 試料量(充填量):4μl 評価:全面積にわたって 回転時間:373秒 C4H6N2O(98.10g/モル) 計算値:C48.97% 測定値:C48.81% 計算値:H 6.16% 測定値:H 6.13% 計算値:N28.55% 測定値:N28.37% 例2 工業用オルト酢酸トリエチルエステル(98.8%)1021g
(8.4モル)及び濃硫酸2g(96%=オルト酢酸トリメチ
ルエステルモルあたり遊離プロトン4.7・10-3モル)を
予め存在させ、80℃に加熱する。次いでメタノール240g
中に工業用シアンアミド(95.5%)338g(8モル)を含
有する溶液を十分な撹拌下に外部温度(浴温度)80℃で
1時間滴下する。メタノール性シアンアミド溶液の添加
終了後、反応混合物を更に6時間還流下に加熱する。次
いで反応混合物を回転蒸発器中で水流ポンプ減圧で水浴
温度60℃で蒸発する。粗生成物(96.3%)756gが得ら
れ、これを次いで減圧蒸留する。
収量は沸点80.5〜82℃/16ミリバール(文献98〜99℃/33
ミリバール)及び純度100%−これはガスクロマトグラ
フィーで測定した(注入−及びカラム温度:150℃)−を
有するN-シアンエタンイミド酸メチルエステル739g(9
4.2%)である。
C4H6N2O(98.10g/モル) 例3 工業用オルト酢酸トリメチルエステル(98.8%)973g
(8モル)及び濃硫酸2g(96%=オルト酢酸トリメチル
エステルモルあたり遊離プロトン4.9・10-3モル)を予
め存在させ、80℃に加熱する。次いでメタノール240g中
に工業用シアンアミド(99.5%)338g(8モル)を含有
する溶液を十分な撹拌下に外部温度(浴温度)80℃1時
間滴下する。メタノール性シアンアミド溶液の添加終了
後、反応混合物を更に6時間還流下に加熱する。次いで
反応混合物を回転蒸発器中で水流ポンプ減圧で水浴温度
60℃で蒸発する。粗生成物743g(94.7%)が得られ、次
いでこれを減圧蒸留する。
収量は沸点80.5〜82℃/16ミリバール(文献98〜99℃/33
ミリバール)及び−これはガスクロマトグラフィーで測
定した(注入−及びカラム温度:150℃)−純度99.9%を
有するN-シアンエタンイミド酸メチルエステル719g(9
1.6%)である。
C4H6N2O(98.10g/モル) 計算値:C48.97% 測定値: C48.62% 計算値:H 6.16% 測定値: H 6.11% 計算値:N28.55% 測定値: N28.54% 例4 99.5%工業用固形シアンアミド169g(4モル)を純度9
8.8%を有する工業用オルト酢酸トリメチルエステル511
g(4.2モル)中に溶解する。濃硫酸2g(96%=オルト酢
酸トリメチルエステルモルあたり遊離プロトン9.3・10
-3モル)の添加後、6時間撹拌下に還流加熱する。反応
の際に形成されたメタノールを回転蒸発器で60℃で水流
ポンプ減圧で留去する。この際粗N-シアンエタンイミド
酸メチルエステル390g(99.4%)が残存する。次いでこ
れを減圧蒸留する。
純粋生成物の収量は沸点80.5〜82℃/16ミリバールのN-
シアンエタンイミドメチルエステル378.2g(全収率96.4
%)である。ガスクロマトグラフィーによる分析によれ
ば、生成物は純度100%を有する。
C4H6N2O(98.10g/モル) 計算値:C48.97% 測定値: C48.62% 計算値:H 6.16% 測定値: H 6.10% 計算値:N28.55% 測定値: N28.40% 例5 工業用オルト酢酸トリエチルエステル82.8g(0.5モル)
(pH-値4.2=オルト酢酸トリエチルエステルモルあたり
プロトン1.2・10-5モル)中に工業用シアンアミド(99
%)21.2g(0.5モル)−そのpH-値は50%水性溶液とし
て4.8である−を含有する溶液を、10時間還流加熱す
る。使用された遊離プロトンの全量はオルト酢酸トリエ
チルエステルモルあたりプロトン1.33・10-5モルであ
る。次いで反応溶液を回転蒸発器で水浴温度60℃蒸発す
る。次いで残留物を減圧蒸留する。この際87〜88℃及び
圧力12ミリバールで純度99.9%(ガスクロマトグラフィ
ー分析)を有するN-シアンエタンイミド酸エチルエステ
ル53.7g(95.8%)が留出する。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オルト酢酸エステルとシアンアミドとの反
    応によってN-シアンエタンイミド酸エステルを製造する
    にあたり、反応をアルコール性溶液中で酸性触媒の存在
    下に実施することを特徴とする上記化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】触媒として反応混合物中にオルト酢酸エス
    テルモルあたりプロトン10-6〜10-1モルを含有する又は
    遊離する化合物を使用する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】無機鉱酸、特に硫酸を触媒として使用する
    請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】有機酸、好ましくは酢酸を触媒として使用
    する請求項1又は2記載の方法。
  5. 【請求項5】触媒の量は使用されるオルト酢酸エステル
    に対して1重量%より少ない、好ましくは0.1〜0.5重量
    %である請求項1ないし4のいずれかに記載した方法。
  6. 【請求項6】工業用の、酸性に反応するオルト酢酸エス
    テル及び(又は)工業用酸性安定剤を含有するシアンア
    ミドを使用する請求項1ないし5のいずれかに記載した
    方法。
  7. 【請求項7】アルコールとしてメタノール又はエタノー
    ルを使用する請求項1ないし6のいずれかに記載した方
    法。
  8. 【請求項8】シアンアミドモルあたりオルト酢酸エステ
    ル少なくとも1モルを使用する請求項1ないし7のいず
    れかに記載した方法。
  9. 【請求項9】シアンアミドモルあたりオルト酢酸エステ
    ル0.05〜0.1モル過剰を使用する請求項8記載の方法。
  10. 【請求項10】反応温度は40〜140℃、好ましくは60〜9
    0℃である請求項1ないし9のいずれかに記載した方
    法。
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