(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非プロトン性極性溶媒の存在下、５０〜１００℃の高温において、４−ハロ−ブチロニトリル、少なくとも０．２５モルの金属ハロゲン化物および触媒量の水を混合し、その混合物とアルカリ金属塩基とを５０〜１００℃にて反応させることを含んでなるシクロプロピルニトリル製造のための改良法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
シクロプロピルニトリルは、除草剤製造における重要な原料である。強い除草作用があり、しかも環境に温和な１−（ｏ−シクロプロピルカルボニル）−フェニルスルファモイル尿素誘導体の製造において、それは特に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
４−クロロブチロニトリルからのシクロプロピルニトリルの調製は、米国特許第３，８４３，７０９号に記載されている。しかしながら、この調製法が、製造スケールに適用される場合には、反応収率の低下、装置の破壊もしくは損傷、および問題の多い製品単離の原因となる撹拌の不可能な塊が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、本発明の目的は、単離される生成物収率の向上を伴う、ラージスケールの製造に好適なシクロプロピルニトリル製造のための改良法を提供することである。
【０００４】
本発明のその他の目的は、高純度の、実質的に水を含まないシクロプロピルニトリル単離の効率的、効果的方法を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、除草作用のあるスルファモイル尿素誘導体の製造において必須な出発物質の便利な、そして経済的な給源を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
除草剤、特に、１−（ｏ−シクロプロピルカルボニル）フェニルスルファモイル尿素誘導体は、塩基性の出発物質としてシクロプロピルニトリルを用いて調製される。非プロトン性極性溶媒、無機塩および触媒量の水の存在下で、温度約５０〜１００℃において、４−ハロブチロニトリルとアルカリ金属塩基とを反応させることによって、撹拌不能な塊の形成、装置の損傷もしくは破壊、そして製品収率の低下を伴わずに、シクロプロピルニトリルを、商業的製造スケールにおいて調製できることが、今初めて見出だされた。その調製は、流れ図Ｉにおいて示されるが、この場合Ｘは、ハロゲンであり、Ｍは、アルカリ金属であり、Ｒは、水素もしくはＣ１−Ｃ６アルキルである。
【０００７】
【化１】
0003615582.tif 000002
【０００８】
スケールアップにおいて、シクロプロピルニトリル調製のために技術上使用できる方法では、撹拌不能な塊が形成される。反応混合物を掻き混ぜたり、もしくは撹拌することができないと、不完全な反応、危険な反応状態、そして装置の損傷もしくは破壊に至る。驚くべきことに、金属ハロゲン化物の少なくとも０．２５モル、好ましくは約０．４〜１．５モル、そしてより好ましくは、約０．５〜１．０モルの添加が、撹拌不能な塊の形成を排除し、その結果、撹拌の問題、低収率、および撹拌機の破壊もしくは損傷を防ぐことを、見出だした。有利なことには、反応混合物への触媒量の水の添加は、反応開始に対して臨界的であることが分かった。予想でき、しかも再現性のある反応の開始は、大規模な暴走する反応速度および突然の制御できない発熱という大きな危険を防ぐ。
【０００９】
一般に、反応速度は、温度が上昇するにつれて増大するが、ラージスケールの条件下では、約１１０℃以上の反応温度は、主にアミド副生成物を生成し、シクロプロピルニトリルは殆どまたは全く生成しないことが分かった。約５０〜１００℃、好ましくは約６０〜９０℃の加温が、本発明の方法に好適である。
【００１０】
本発明の方法における使用に好適な非プロトン性極性溶媒は、スルホキシド、スルホン、カルボン酸アミド、ピロリドンおよびそれに類するものである。スルホキシドおよびカルボン酸アミドが好適であり、ジメチルスルホキシドおよびジメチルホルムアミドがより好適であり、そしてジメチルスルホキシドが最も好適である。
【００１１】
本発明の方法において有用なアルカリ金属塩基は、全てのアルカリ金属水酸化物もしくはアルコキシド、またはそれらの混合物である。好適なアルカリ金属塩基は、ＮａＯＲ，ＫＯＲもしくはＬｉＯＲのような一価の塩基であり、より好ましくはナトリウムもしくはカリウムの水酸化物であり、最適なものはＮａＯＨである。アルカリ金属塩基の化学量論量が、本発明の方法において使用される。本発明のより好ましい実施態様では、アルカリ金属塩基は、一定時間にわたって増量的に反応混合液に添加される。
【００１２】
本発明における使用に好適な金属ハロゲン化物は、好ましくはハロゲン化ナトリウムもしくはハロゲン化カリウムのような金属ハロゲン化物、より好ましくはハロゲン化ナトリウム、そして最も好ましくは塩化ナトリウムである。
【００１３】
１−（ｏ−シクロプロピル−カルボニル）フェニルスルファモイル尿素誘導体の製造における使用に適するように、生成物シクロプロピルニトリルは、実質的に水および微量成分を含まないことが必要である。直接的共沸蒸留によって、高純度で実質的に無水のシクロプロピルニトリル生成物を、粗反応混合物から直接単離することができ、その結果、大量の抽出溶媒と長々しいコストのかかる分溜操作を避け得ることが、今初めて見出だされた。その反応の完結時に、反応混合物は、ほぼ室温まで冷却され、副生成物アミドの生成を避けるために約４．０〜９．０、好ましくは約６〜８のｐＨ範囲に中和され、シクロプロピルニトリルの共沸除去を助けるために水によって希釈され、そして高純度の実質的に無水の生成物シクロプロピルニトリルを得るために、Ｄｅａｎ  Ｓｔａｒｋ  ｔｒａｐを用いて共沸蒸留される。有利なことには、この操作は、製造スケールにおける純粋なシクロプロピルニトリルの単離に、抽出溶媒の使用および取り扱いをせず、そしてコストのかかる分溜カラムを必要としないことである。
【００１４】
本発明をより明確に理解するために、その特別な実施例が、以下に示される。これらの実施例は、単なる例示であり、いかなる点においても本発明の範囲および基本原理を制限するものと理解してはならない。
【００１５】
用語ＧＬＣは、ガス液体クロマトグラフィーを表す。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
シクロプロピルニトリルの調製（２モルスケール）
【００１７】
【化２】
0003615582.tif 000003
【００１８】
４−クロロブチロニトリル（２１３．４ｇ，２．０ｍｏｌｅ）、塩化ナトリウム（５８．０ｇ，０．５ｍｏｌｅ）およびジメチルスルホキシド２００ｇ中の水２．０ｇの撹拌混合液を、８０℃に加熱し、３時間にわたり粒状固形水酸化ナトリウム（８８ｇ，２．２ｍｏｌｅ）によって処理し、さらに続けて約１時間８０℃に保つ。その反応混合液を、室温まで冷却し、濃ＨＣｌ（３７％水溶液）を用いてｐＨ約６．８に中和し、水２００ｍｌで希釈し（３７％ＨＣｌでｐＨ約６．８に再調整）、シクロプロピルニトリル／水共沸混合物を除去するめに、Ｄｅａｎ  Ｓｔａｒｋ  ｔｒａｐを用いて共沸蒸留する。その水層を、蒸留ポットに連続的に戻して、シクロプロピルニトリル溜出物、１３３．５ｇとして、最初の生成物を得る。このシクロプロピルニトリルのサンプル１２１．５ｇを、ＤｅａｎＳｔａｒｋ  ｔｒａｐ（水の除去のために）および有機層の連続戻入を用いて共沸蒸留して、最終生成物シクロプロピルニトリル１０６．６ｇを得る、収率８７．８％、ＧＬＣ分析による純度９８％、カールフィッシャー滴定によるＨ２Ｏ
０．０４％。
【００１９】
（実施例２）
シクロプロピルニトリルの調製（３０モルスケール）
【００２０】
【化３】
0003615582.tif 000004
【００２１】
４−クロロブチロニトリル（３．１７ｋｇ，３０ｍｏｌｅ）、塩化ナトリウム（０．８７ｋｇ，１５ｍｏｌｅ）およびジメチルスルホキシド３．０ｋｇ中の水０．０３ｋｇの撹拌混合液を、８０℃に加熱し、２時間にわたりＮａＯＨペレット（１．２４ｋｇ，３０．９ｍｏｌｅ）によって処理し、さらに続けて約１時間８０℃に保つ。（さらにＮａＯＨ  ０．０１２ｋｇをその保持期間に添加した。）その反応混合液を、室温まで冷却し、ｐＨ約６．８〜７．０に中和し、水３．０Ｌで希釈し（ｐＨ約７．０に再調整）、シクロプロピルニトリル／水共沸混合物を除去するめに、Ｄｅａｎ  Ｓｔａｒｋ  ｔｒａｐを用いて共沸蒸留する。その水層を、蒸留ポットに連続的に戻して、最初の生成物シクロプロピルニトリル溜出物、１．８１１ｋｇを得る。このシクロプロピルニトリルのサンプル１．７２ｋｇを、Ｄｅａｎ  Ｓｔａｒｋ  ｔｒａｐ（水の除去のために）および有機層の連続戻入を用いて共沸蒸留して、最終生成物シクロプロピルニトリル、１．６３ｋｇを得る、収率８５％、ＧＬＣ分析による純度９７．１％、カールフィッシャー滴定によるＨ２Ｏ  ０．２８％。
【００２２】
（実施例３）
シクロプロピルニトリルの調製（プラントスケール）
【００２３】
【化４】
0003615582.tif 000005
【００２４】
Ａ）
本質的に実施例１および２に記載されたと同様の操作を用いて、シクロプロピルニトリルを、１００ガロンおよび５００ガロン容ガラスライニング反応器を用いるパイロットプラント中で、１１１ｋｇスケール（１．０７１ｋｍｏｌｅ）において調製して、最初の生成物シクロプロピルニトリル溜出物、５９．３ｋｇを得る、収率８２．４８％，純度９５．３％、水含量４．４％。このシクロプロピルニトリル溜出物を、他のパイロットプラントバッチと一緒に合わせ、実施例１および２に記載されたように共沸蒸留して、最終生成物シクロプロピルニトリルを得る、回収率９５．１％、純度９８．３％、水含量０．４％。
【００２５】
Ｂ）
本質的に上記と同様の操作を用いて、シクロプロピルニトリルを、２０００ガロン容反応器を用いる１，０２１ｋｇ（９．８６ｋｍｏｌｅ）のプラントスケールで調製して、最初のシクロプロピルニトリル溜出物、５９２ｋｇを得る、収率８９．５％，純度９５．２％、水含量４．４％。この生成物を、他のパイロット運転と一緒に合わせ、共沸蒸留して、最終生成物シクロプロピルニトリルを得る、回収率９５．５％、純度９６．４％、水含量０．４％。
【００２６】
（実施例４〜８）
シクロプロピルニトリルの比較調製
一般的方法
ＮａＣｌのある場合およびない場合、そして触媒量の水のある場合およびない場合に、４−クロロブチロニトリルおよびジメチルスルホキシド中ＮａＯＨの撹拌混合液を、８０℃に加熱し、撹拌状態を観察し、表１に記録する。
【００２７】
表１から分かるように、反応混合液へのＮａＣｌ無添加は、撹拌不能な塊を生じ、触媒量の水の無添加は、反応速度を制御できず、大きな発熱が起きる危険な反応状態を招くかも知れない。撹拌が不良であるか、または完全に停止した場合には、その反応は、不完全なまま残り、生成物の収率および純度が低下する。
【００２８】
【表１】
0003615582.tif 000006
【００２９】
１    クロロブチロニトリル
２    反応物塊によって完全に阻止された撹拌
３    直ぐ反応が始まらない状態（反応開始が遅れ、続いて制御されない反応速度、過度の温度上昇を起こす）
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【００３０】
１．  非プロトン性極性溶媒の存在下、約５０〜１００℃の高温において、４−ハロ−ブチロニトリル、少なくとも０．２５モルの無機塩および触媒量の水を混合し、その混合物とアルカリ金属塩基とを高温にて反応させることを含んでなるシクロプロピルニトリル製造のための改良法。この場合、無機塩は、金属ハロゲン化物、金属硫酸塩もしくは金属炭酸塩であり、金属は、Ｎａ、ＫもしくはＬｉである。
【００３１】
２．  該アルカリ金属塩基がＭＯＲである第１項記載の方法。この場合、Ｍは，Ｎａ、ＫもしくはＬｉであり、Ｒは、水素もしくはＣ１−Ｃ６アルキルである。
【００３２】
３．  該無機塩の約０．５〜１．０モルが添加される第１項記載の方法。
【００３３】
４．  該非プロトン性極性溶媒が、スルホキシドもしくはカルボン酸アミドである第１項記載の方法。
【００３４】
５．  該溶媒がジメチルスルホキシドである第４項記載の方法。
【００３５】
６．  該アルカリ金属塩基が水酸化ナトリウムであり、該非プロトン性極性溶媒がジメチルスルホキシドであり、該無機塩が塩化ナトリウムであり、該温度が約６０〜９０℃である第１項記載の方法。
【００３６】
７．  （ａ）該反応が完了した時、反応温度を室温まで冷却し、（ｂ）その冷却された完了反応液を中和し、（ｃ）その中和された反応液を水で希釈し、そして（ｄ）共沸蒸留によって該反応生成物シクロプロピルニトリルを単離することを、さらに含んでなる第１項記載の方法。
【００３７】
８．  該中和され、希釈された反応液がｐＨ約４〜９をもっている第１項記載の方法。
【００３８】
９．  該ｐＨが約７〜８である第８項記載の方法。
【００３９】
１０．該生成物シクロプロピルニトリルが、実質的に無水の状態まで共沸蒸留される第７項記載の方法。