PL47902B1 - - Google Patents

Description

y£2*o Opis wydano drukiem dnia 10 lutego lfti4 i\ Biai_7 [Urzedu Patentowego jfiMIel Bzeczygospolitej iniwrtll POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47902 KI. 12 o, 11 KI. internat. C 07 c Tarchominskie Zaklady Farmaceutyczne „Polfa"*) Warszawa, Polska Sposób wytwarzania dwupodstawionych pochodnych acetonitrylu Patent trwa od dnia 18 maja 1961 r.Jak wiadomo, acetalitryl i jego pochodne o ogólnym wzorze BCHtCN, w którym R — oznacza podstawnik aktywujacy atomy wodo¬ ru grupy metylenowej mozna latwo alkilowac do odpowiednich pochodnych dwupodstawio¬ nych o wzorze ogólnym R&CHCN, w któ¬ rym K1 oznacza alMl.Znane sa rózne sposoby prowadzenia tej re¬ akcji przy uzyciu róznych srodków alkiluja¬ cych, róznych srodków kondensujacych oraz róznych rozpuszczalników jako srodowisk re¬ akcji.Najczesciej stosowane sposoby alkilowania, ze wzgledu na najlepsze wydajnosci, polegaja na dzialaniu na nitryl w srodowisku obojetne¬ go rozpuszczalnika amidkiem sodowym, a na¬ stepnie odpowiednia chlorowcopochodna alki¬ lowa.*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa prof. dr Tadeusz Ur¬ banski, doc. dr Barbara Serafinowa, dr Czeslaw Belzecki, mgr inz. Jerzy Lange, mgr inz. Hali¬ na Makarukowa i mgr Mieczyslaw Makosza.Jako rozpuszczalniki stosuje sie w tej reakcji eter etylowy, benzen, toluen, eter dwubutylo- wy, tetrahydrofuran, ciekly amoniak.Zamiasit amidku sodowego stosuje sie równiez inne srodki kondensujace jak np. metaliczny sód, wodorek sodowy, trójfenylosodometan, alkoksylany metali alkalicznych w roztworach alkoholowych lub w stanie suchym. Jako srod¬ ki alkilujace stosuje sie przede wszystkim brq-^ mowe i jodowe pochodne alkilowe. Pochodne chlorowe stosowane sa stosunkowo rzadko z uwagi na znacznie mniejsza reaktywnosc i zwiazana z tym gorsza wydajnoscia reakcji.W niektórych przypadkach jako srodki alkilu¬ jace stosuje sie równiez siarczany alkilowe.Omówione wyzej sposoby alkilowania, mimo iz sa stosowane przemyslowo, wykazuja powaz¬ na niedogodnosc technologiczna, zwiazana z ko¬ niecznoscia operowania scisle bezwodnym sro-* dowiskiem reakcji (slady wody stwarzaja moz¬ liwosc wybuchu).Znany jest równiez sposób alkilowania za po¬ moca czwartorzedowych zasad lub soli amonio-wych, zawierajacych wprowadzany al-kil. Spo¬ sób ten nie znajduje jednak zastosowania prze¬ myslowego ze wzgledu na niskie wydajnosci procesu praz wysoki koszt czwartorzedowych zwiazków amoniowych.Stwierdzono, ze mozna otrzymac dwupodsta- wione pochodne acetonitrylu o ogólnym wzo¬ rze R&CHCN, w którym R — oznacza podstaw¬ nik aktywujacy atomy wodoru grupy metyle¬ nowej np. arylowy, heterocykliczny o charak¬ terze aromatycznym luib nienasyconym, a R1 — reszte alkilowa lub alkiloarylowa, jezeli re¬ akcje alkilowania pochodnych acetonitrylu o ogólnym wzorze RCH2CNf w którym R ma wyzej podane znaczenie, prowadzic za pomo¬ ca chlorowcoalkanów, chlorowcoalkenów lub chlorowcofenyloalkanów w obecnosci wodoro¬ tlenków metali alkalicznych jako srodków kondensujacych oraz w obecnosci dowolnych czwartorzedowych zwiazków amoniowych np. o ogólnym wzorze R2 R3 R4 R5 N± X', w któ¬ rym R2, R3, R4, i R5 — oznaczaja podstawniki alkilowe nasycone lub nienasycone, arylowc?, alkiloarylowe, alicykliczne, heterocykliczne lub takie, których czwartorzedowy atom azotu sta¬ nowi czesc pierscienia heterocyklicznego, zas X — oznacza grupe wodorotlenowa lub chloro¬ wiec.Czwartorzedowe zwiazki amoniowe wykazu- *ja w tym procesie dzialanie' katalityczne. Po¬ twierdzeniem katalitycznego wplywu wymie¬ nionych czwartorzedowych zwiazków amonio¬ wych w reakcji alkilowania jest mozliwosc uzycia ich nawet w tych przypadkach, kiedy zaden z podstawników R2, R3, R4 i R5 nie jest identyczny z podstawnikiem wprowadzanym do grupy metylenowej nitrylu. W sposobie wedlug wynalazku, zwiazki amoniowe sitosuje sie w ilosci ponizej 0,1 mola na 1 mol uzytego nitrylu.Zamiast gotowych czwartorzedowych zwiaz¬ ków amoniowych mozna równiez stosowac ja¬ ko katalizatory aminy trzeciorzedowe, które w czasie reakcji tworza z czynnikiem alkilujacym zwiazki amoniowe.Jako srodowisko reakcji stosuje sie wode lub rozpuszczalniki polarne takie jak alkohole, zwlaszcza alkohol metylowy i etylowy, aceton, glikole i ich etery (tak zwane „eellosolve"), jak równiez mieszaniny tych rozpuszczalników.Proces alkilowania przebiega jednak najkorzyst¬ niej w srodowisku wodnym lub w rozpuszczal¬ nikach organicznych rozcienczonych woda. Jak równiez stwierdzono, kolejnosc dodawania rea¬ gentów stosowanych w procesie alkilowania, to jest nitrylu, katalizatora, srodka alkilujacego oraz wodorotlenku metalu alkalicznego, jest dowolna i nie wykazuje widocznego wplywu na wydajnosc procesu.W sposobie wedlug wynalazku uzyskuje sie wydajnosc w granicach 40—95% w zaleznosci od rodzaju alkilowanego nitrylu i wprowadza¬ nego alkilu; Otrzymany surowy produkt alkilowania za¬ wiera wiec 5—80% niezmienionego wyjsciowego nitrylu. W wiekszosci przypadków, szczególnie gdy wpiriawadzony alikil posiada znaczny ciezar czasteczkowy, rozdzielenie takiej mieszaniny na¬ stepuje na drodze frakcjonowanej destylacji lub krystalizacji.W przypadku gdy wlasciwosci fizyczne otrzy¬ manego produktu i surowca wyjsciowego sa bardzo zblizone, glównie w procesie metylowa- nia i etylowania, a nawet propylowania, allilo- wania itp., otrzymuje sie mieszaniny, których skladniki maja bardzo zblizone temperatury wrzenia; rozdzial ich na drodze frakcjonowanej destylacji jest trudny i malo wydajny, a czesto praktycznie niewykonalny. W tych przypadkach surowy produkt reakcji alkilowania poddaje sie dalszej przeróbce chemicznej w celu otrzyma¬ nia produktów krystalicznych dogodnych do rozdzielenia na drobjze krystalizacji.Przeróbka ta polega na przeprowadzeniu hy¬ drolizy, wzglednie alkoholizy do odpowiednich kwasów karboksylowych lub estrów i rozdzia¬ le tyoh mieszanin. W zaleznosci od wybranoj drogi przeróbki chemicznej i wlasciwosci fi¬ zycznych otrzymanych z tego procesu produk¬ tów stosuje sie rózne metody postepowania..Mieszaniny krystalicznych kwasów lub kry¬ stalicznych estrów rozdziela sie na drodze kry¬ stalizacji z odpowiednio dobranych rozpuszczal¬ ników.W przypadku niektórych kwasów karboksy¬ lowych dogodniejszy jest rozdzial na drodze krystalizacji ich soli metalicznych, addycyjnych, wzglednie kompleksowych. Podobnie, niektóre mieszaniny kwasów karboksylowych rozdziela sie wygodnie przez selektywne wymywanie roz¬ tworami wodorotlenków, weglanów lub kwas¬ nych weglanów alkalicznych, wykorzystujac róznice kwasowosci zawartych w takich mie- szaniijnach kwaisów RCH2COOH i RRYCHCOOHt a wiec mono- i dwupodstawionych kwasów oc¬ towych.Mieszaniny cieklych estrów, jakimi sa w tym przypadku przewaznie estry z alkoholami nisko- czasteczkowymi, np. metylowym, etylowym - 2 -? Itp., rozdziela sie dogodnie przeprowadzajac je znanymi metodami w krystaliczne estry z wyz¬ szymi alkoholami (przeestryfikowanie), lub tez, równiez znanymi metodami, w amidy niepod- -stawione lub N-podstawione, które to produk¬ ty sa z reguly dobrze krystaliczne i latwe do^ rozdzielenia na drodze krystalizacji.W przypadku otrzymywania czystego alkilo- wianego niiibrylu RRiCHCN z mieszaniny poreak¬ cyjnej, z trudem dajacej sie rozdzielic na drodze irakcjonowanej destylacji, mieszanine te prze¬ prowadza sie w mieszanine odpowiednich ami¬ dów, która rozdziela sie na drodze (krystalizacji a nastepnie wlasciwy amid przeprowadza sie z powrotem w nitryl przez dehydratacje znany¬ mi metodami. falezy zaznaczyc, ze znane jest juz stosowa¬ nie takich czwartorzedowych zwiazków amo¬ niowych jak chlorek i wodorotlenek trójetylo- benzyloamoniowy jako katalizatorów reakcji dylowania cyjanku benzylu w procesie wytwa¬ rzania fenylobutyronitrylu, który równiez pro¬ wadzi sie w srodowisku wodnym w obecnosci wodorotlenków alkalicznych. Dalsze badania wykazaly jednak, ze podobne dzialanie katali¬ tyczne wykazuja równiez inne zwiazki amonio¬ we w procesie wytwarzania dwupodstawionych pochodnych acetonitrylu.Nizej podane przyklady wyjasniaja blizej wynalazek jednak nie ograniczaja go.Przyklad I. Do 147 g cyjanku p-metoksy- benzylu dodaje sie 70 g chlorku etylu i 100 ml 50%-wego roztworu wodorotlenku sodowego, a nastepnie przy energicznym mieszaniu dodaje sie malymi porcjami 2 g chlorku trójetyloben- zyloamoniowego, utrzymujac temperature mie¬ szaniny reakcyjnej w granicach 10—30°C. Po zakonczonej reakcji, mieszanine rozciencza sie woda i oddziela warstwe organiczna, zawiera¬ jaca 85% 2-(p-meitokByfenylo)-butyroinitrylii o- raz 15% niezmienionego cyjanku p-metoksy- benzylu. Wydajnosc te okresla sie na podsta¬ wie miareczkowego oznaczenia jonowego chlo¬ ru w odcieku wodnym.Przyklad II. Do 117 g cyjanku benzylu do- 'daje sie 80 g chlorku allilu i 2,5 g chlorku ben- zyloetylopiperydyniowego, a nastepnie wkrapla sie 320 g nasyconego roztworu wodorotlenku potasowego w 50 % etanolu, utrzymujac tem¬ perature mieszaniny reakcyjnej w granicach 20—50°C. Po zakonczonej reakcji oddestylowu- je sie etanol pod zmniejszonym cisnieniem, a nastepnie odmyta warstwe organiczna podda¬ je sie frakcjonowanej destylacji pod zmniej¬ szonym cisnieniem, otrzymujac 142 g allilo-fe- nylo-acetonitrylu „ o temperaturze wrzenia 130—140°C przy 1.2 mm Hg; pod normalnym cisnieniem produkt wrze w granicach 2(50—270° C. Wydajnosc 90%.Przyklad III. Do 81 g 3^pentenonitryilu do¬ daje sie 82 g chlorku propylu i 2 g chlorku trójetylobenzyloamoniowego, a nastepnie wkrapla sie 100 ml 50%-wego roztworu wodo¬ rotlenku sodowego, utrzymujac temperature mieszaniny reakcyjnej ponizej 30°C. Mieszani¬ ne reakcyjna przerabia sie jak w przykladzie I, otrzymujac surowy produkt o zawartosci 74 % 2-propenylo-waleronitrylu i 26% niezmie¬ nionego 3-peritenonitrylu, wyliczonej na pod¬ stawie oznaczenia postepiu reakcji przez mia¬ reczkowanie jonowego chloru w odcieku wod¬ nym.Przyklad IV. Do 118 g 3-(cyjaoometylo)- -pirydyny dodaje sie 70 g chlorku etylu i 2,5 g chlorku trójallilobenzyloamoniowego, a nastep¬ nie wkrapla sie 100 ml 50%-wego roztworu wodorotlenku sodowego, utrzymujac tempera¬ ture mieszaniny reakcyjnej ponizej 25°C. Mie¬ szanine reakcyjna przerabia sie jak w przy¬ kladzie II, otrzymujac 67 g (46%) 2-(3-pirydy- lo)-butyronitrylu, o temperaturze wrzenia 73—75DC przy 0,1 mm Hg.Przyklad V. Mieszanine 2-(p-meitoksyfe- nylo)-butyronitrylu i cyjanku p-metoksyrben- zyloi, otrzymana wedlug sposobu pobranego w przykladzie I, ogrzewa sie przez, 12 godzin pod chlodnica zwrotna z 200 g 30%-wego roztworu wodorotlenku sodowego. Otrzymany po zakwa¬ szeniu surowy kwas przemywa sie w celu u- suindecia kwasu p-metoksyfenylooctowego, 'dwie¬ ma porcjami po 100 ml 10%^wego roztoworu we¬ glanu sodowego, a pozostalosc krystalizuje sie z eteru naftowego, uzyskujac 130 g (69% w przeliczeniu na wyjsciowy cyjanek p-metoksy- benzylu) kwasu 2-(p-metoksyfenylo)-maslowe- go, o temperaturze topnienia 65—67°C.Przyklad VI. Mieszanine 2-propenylo-wa¬ leronitrylu i 3-pentenonitrylu, otrzymana wed¬ lug sposobu podanego w przykladzie III, o- grzewa sie przez 10 godzin do wrzenia z 200 ml bezwodnego etanolu i 165 g stezonego kwasu siarkowego. Po ochlodzeniu, mieszanine rozciencza sie przez dodanie 500 ml wody, roz¬ dziela, przemywa warstwe organiczna roztwo¬ rem kwasnego weglanu sodowego, suszy i de¬ styluje pod zmniejszonym cisnieniem. Otrzy- - 3 -muje sie 110 g (65%) estru etylowego kwasu 2-propenylo-walerianowego, o temperaturze wrzenia 77—80°C przy 10 mm Hg. Przedgony zawieraja glównie ester etylowy kwasu eityli- denopropionowego. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania dwupodstawionych pochodnych acetonitrylu o wzorze ogólnym RWCHCN, w którym R — oznacza podstaw¬ nik aktywujacy atomy wodoru grupy me¬ tylenowej nip. a/rylowy, heterocykliczny o charak/berze airoanatyaznym lub nienasyco¬ nym, a R1 — oznaioza reszite aiUkanowa, alke- nowa kib fenyloalkainowa, ewentualnie pod- stawriJone przez alikiJjowianie pochodnych ace¬ tonitrylu o wzorze ogólnym RCH2CN,w któ¬ rym R ma wyzej podane znaczenie, zna¬ mienny tym, ze reakcje alkilowania pro- ; wadzi sie w obecnosci wodorotlenków me¬ tali alkalicznych jako srodków kondensu- jacych oraz w obecnosci czwartorzedowych zwiazków amoniowych' uzytych w ilosciach katalitycznych.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tymr ze proces alkilowania prowadzi sie w sro¬ dowisku wodnym lub rozpuszczalników po¬ larnych albo w ich mieszaninie.
3. 3. Odmiana sposobu wedlug zastrz, 1, zna¬ mienna tym, ze stosuje sie trzeciorzedowa, amine, która w czasie reakcji tworzy z. czynnikiem alkilujacym odpowiedni zwia¬ zek amonkywy.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym., ze czwartorzedowy zwiazek amoniowy sto¬ suje sie w ilosci ponizej 0,1 mola na 1 mol uzytego nitrylu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym,. ze jako srodki alkilujace stosuje sie chlo- rowcoalkany, chlorowcoalkeny lub chlorow- oofenyloalkany. Tarchominskie Zaklady Farmaceutyczne „Polfa" Zastepca: mgr inz. Antoni Sentek rzecznik patentowy 2277.-RSW „Prasa", Kielce. Naklad 250 egte|BUO f £*< A Urzedu Patentowego! PL