PROCESS FOR PREPARING NITRILES

Abstract: 1. Process for the preparation of nitriles of general formula I see diagramm : EP0016978,P4,F1 wherein R1 is a phenyl, indanyl, naphthyl, pyridyl, indolyl, quinazolinyl, quinolyl or a thienyl group, said groups being optionally substituted by alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms, phenyl groups, lower alkoxy groups of 1 to 4 carbon atoms, phenoxy groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, carboxyl groups or lower alkoxycarbonyl groups, with 1 to 4 carbon atoms in the alkoxy group, and R2 is a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkoxycarbonyl group or a dimethylene group linked to R1 , characterised in that an enamine of general formula II see diagramm : EP0016978,P4,F3 wherein R1 and R2 have the meanings given above and R3 and R4 are each lower alkyl groups or together form a tetramethylene or pentamethylene group, optionally interrupted by an oxygen or a lower alkylamino group, is reacted with hydroxylamine-O-sulphonic acid, in the presence of water at a pH of 0 to 3.

Description: Die vorliegende Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen gekennzeichnete Verfahren zur Herstellung von Nitrilen der allgemeinen Formel 1. nitrile sind bekanntlich wichtige Zwischenprodukte zur Synthese von Carbonsäuren, Estern, Amiden, Aldehyden, Aminen etc.. Sie sind demzufolge als Rohstoffe für die Synthese von Schädlingsbekämpfungsmitteln, Farbstoff- pigmenten, Pharmazeutika etc. von grosser Bedeutung. Ihre technische Herstellung erfolgt meist nach dem Verfahren der sogenannten Kolbschen Nitrilsynthese durch Einwirkung von Alkali- oder Erdalkalicyanid auf die entsprechenden Halogenide. Da die bei der Eolbaiden Nitrilsynthese meist verwendeten Alkalicyanide besonders toxisch sind, müssen besondere Arbeitsschutzmassnahmen getroffen und aufwendige Abwasserreinigungs bzw. -aufbereitungsmassnahmen angeschlossen werden. Hinzu kommt, dass als Nebenreaktion zur Nitrilbildung oft die Bildung von Isonitrilen beobachtet wird, die äusserst geruchsbelästigend wirken. Ein sehr ernster weiterer' Nachteil dieser Synthese ist, dass viele, besonders heterocyclische Alkylhalogenide aufgrund der Basizität der verwendeten Alkalicyanide mehrfach substituierte Nitrile oder deren Zersetzungsprodukte liefera. In einigen Fällen hat man durch Arbeiten in aprotischen Lösungsmitteln und mit Zusätzen von Kronenäthern bzw. durch die Phasentransfertechnik Abhilfe schaffen können, jedoch wird die Synthese durch die Anwendung dieser Stoffe für eine technische Anwendung meist zu aufwendig. Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren mit den obengenanntan Nachteilen der Kolbeschen Nitrilsynthese nicht behaftet. Die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten Enamine der allgemeinen Formel II können als Substituenten Rl aliphatische oder mono- oder bicyclische cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste tragen. Geeignete aliphatische Reste R1 sind beispielsweise geradkettige oder verzweigtkettige Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie zum Beispiel der Methylrest, der Xthylrest, der Propylrest, der Isopropylrest, der Butylrest, der Isobutylrest, der tert. -Butylrest, der Pentylrest, der Hexylrest oder der Heptylrest. Geeignete cycloaliphatische Reste R1 sind beispielsweise der Cyclopentylrest oder der Cyclohexylrest. Geeignete aromatische Reste R1 sind beispielsweise der Phenylrest,der Biphenylrest oder der a- oder ss-Naphthylrest. Geeignete heterocyclische Reste Rl sind beispielsweise der Pyrrolrest, der Ptiranrest, der Thiophenrest, der Indolrest, der Cumaronrest, der Thionaphthenrest, der Pyrazolrest, der Imidazolrest, der Pyridinrest, der Chinolinrest, der Isochinolinrest, der Pyrimidinrest oder der Pyrazinrest. Der aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Rest R1 kann unsubstituiert oder substituiert sein. Geeignete Substituenten des Restes Rl sind beispielsweise niedere Alkylgruppen mit 1 bis 4 Eohlen- stoffatomen (z.B. die Methylgruppe, die Xthylgruppe, die Propylgruppe, die Iropropylgruppe oder die tert.-Butylgruppe), Urifluormethylgruppen, Phenylgruppen, Hydroxy- gruppen, Niederalkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoff- atomen im Alkoxyrest (z.B. die Methoxygruppe, die Xthosy- gruppe, die Propyloxygruppe, die Isopropyloxygruppe oder die tert.-Butyloxygruppe), Phenoxygruppen, Halogenatome (Fluor-, Chlor-, Brom- oder Jodatome), Nitrogruppen, Oyanogruppen,Carboxylgruppen oder Niederalkoxycarbonyl-; gruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkoxyrest (z.B. die Nethoxycarbonylgruppe, die ithoxycarbonyl gruppe, die Propyloxycarbonylgruppe, die Isopropyloxy carbonylgruppe oder die Butyloxycarbonylgruppe. Das erfindungsgemässe Verfahren wird in Gegenwart von Wasser durchgeführt. Das Wasser selbst kann als Lösungsmittel dienen. Andererseits ist es aber auch möglich, die Reaktion in Gemischen von polaren inerten Lösungsmitteln mit Wasser durchzuführen. Solche inerten polaren Lösungsmittel sind beispielsweise niedere Alkohole (Methanol, Ethanol, Isopropanol etc.), niedere Carbonsäuren (vorzugsweise Essigsäure), polare Äther (wie Glykolmonomethyläther, Glykoldimethyläther, Tetrahydrofuran oder Dioxan) oder dipolare aprotische Lösungsmittel (wie Dimethylformamid, N-Methylacetamid, Dimethylsulfoxid oder Hexamethylphosphor- säuretriamid). Das erfindungsgemässe Verfahren wird bei einem pH-Wert von 0 bis 5,vorzugsweise Obis 1, durchgeführt. Die Einstellung des sauren Reaktionsmilieus kann in der Weise erfolgen, dass man die Eydroxylamin-O-sulfonsäure im ueberschuss anwendet (vorzugsweise 1,5 mol bis 5 mol Hydroxylamin-O- sulfonsäure pro mol Enamin). Andererseits ist es aber auch möglich, mit etwa äquimolaren Mengen an Eydroxylamin sulfonsäure zu arbeiten, wenn man dem Reaktionsgemisch zusätzlich noch Mineralsäuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure etc.) zusetzt. Die Reaktion erfolgt vorzugsweise bei einer Reaktionstemperatur von 0 C bis 1000 C; die Reaktionszeit beträgt in der Regel 2 bis 24 Stunden. Die Ausgangsenamine der Formel II sind literaturbekannt oder werden in an sich bekannter Weise auf verschiedenen, dem Fachmann geläufigen Wegen hergestellt (z.B. Enamines, G. Cook, Marcel-Dekker-Verlag, New Xork and London, 1969, Chem. Ber. 101, 4048, 1968, Liebigs Ann. 641, 1961). Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens. Beispiel 1 a) Zu einer Lösung von 850 mg Hydroxylamin-O-sulfonsäure in 15 ml Wasser werden 660 mg l-Dimethyl-aminomethylen 5-nitroindan hinzugefügt und die Mischung 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das entstehende Kristallisat wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Nach Um kristallisieren aus Äthanol erhält man 510 mg (90S) 5-Nitroindan-l-carbonitril mit Schmelzpunkt 1170 C. b) Zur Darstellung des Ausgangsmaterials wird folgender massen verfahren: Ein Gemisch von 820 mg 5-Nitroindan und 1,7 g Bis(di methylamino)-tert.-butoxrmethan (dargestellt nach H. Bredereck et al., Chem. Ber. 101,41 (1968)) wird auf 16.00 C (Badtemperatur) erhitzt und der entstehen de tert.-Butylalkohol über eine Kolonne abdestilliert. Nach einer Stunde wird das dunkelrote Reaktionsgemisch abgekühlt und aus Äthanol kristallisiert. Man erhält 775 mg (71 %) 1-Dimethylaminomethylen-5-nitroindan mit Schmelzpunkt 1210 C. Beispiel 2 Analog Beispiel 1 wird a-Styrylmorpholin (dargestellt aus Phenylacetaldehyd und Morpholin) mit Hydroxylamin-O-sul fon- säure umgesetzt. Nach Extraktion der wässrigen Phase mit Äthylacetat wird eingeengt und der Rückstand im Vakuum destilliert. Man erhält 70 % Phenylacetonitril mit n 23 1.5190. D Beispiel 3 a) Analog-Beispiel 1 wird a-Dimethylamino-4-nitrostyrol um gesetzt. Nach Umkristallisieren aus Äthanol erhält man 78 % 4-N;trophenylacetonitril mit Schmelzpunkt 1160 C. b) Das 4-Nitrophenylacetonitril kann auch auf folgende Weise erhalten werden: Zu einer Mischung von 420 mg Hydroxylamin-0-sulfonsäure und 1 ml 2 N Schwefelsäure in 15 ml Wasser werden 580 mg a-Dimethylamino-4-nitrostyrol zugefügt und 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Nach Absaugen des Niederschlages wird aus Äthanol unkristallisiert; man erhält 400 mg (82 %) mit Schmelzpunkt 1150 C. c) Das literaturbekannte a-Dimethylamino-4-nitrostyrol wird aus 4-Nitrotoluol analog Beispiel 1 b hergestellt. BeisPiel 4 a) Analog Beispiel 1 a wird l-Dimethylamino-2-(4-nitrophenyl)- l-propen mit Hydroxylamin-O-sulfonsäure umgesetzt und man erhält nach Umkristallisieren aus Äthanol 80 % 2-(4-Nitrophenyl)-propionitril mit Schmelzpunkt 760 C. b) Das Ausgangsmaterial wird analog Beispiel 1 b aus 1 Xthyl-4-nitrobenzol hergestellt. Man erhält nach Um kristallisieren aus Äthanol 66 % l-Dimethylamino-2- (4-nitrophenyl)-propen mit Schmelzpunkt 760 C. BeisPiel 5 a) Analog Beispiel 1 a wird 4-(2-Dimethylaminovinyl) pyridin mit Hydroxylamin-O-sulfonsäure umgesetzt. Nach beendeter Reaktion wird die Lösung auf pH-12 einge stellt und mit Äthylacetat extrahiert. Der organische Rückstand wird über Kieselgel mit Toluol/Äthylacetat chromatographiert und anschliessend aus Athylacetat/ Hexan umkristallisiert. Man erhält 68 % 4-Pyridyl acetonitril mit Schmelzpunkt 430 C. b) Analog Beispiel 1 b wird das 4-(2-Dimethylaminovinyl)- pyridin aus 4-Picolin hergestellt, Schmelzpunkt 1030 C. Beispiel 6 a) Analog Beispiel 1 a wird 3-Dimethylamino-2-phenyl- acrylsäure-äthylester mit Hydroxylamin-0-sulfonsäure umgesetzt. Nach Extrahieren mit Äthylacetat wird 2 Cyano-phenylessigsäure-äthylester (82 %) erhalten, der durch Vakuumdestillation weiter aufgereinigt werden kann. b) Das Ausgangsmaterial wird analog Beispiel 1 b aus Phenylessigsäure-äthylester und Bis(dimethylamino)- tert. -butoxymethan gewonnen. Nach Vakuumdestillation des Rückstandes (Kp0,01 135-40 C) erhält man 5-Dimethyl- amino-2-phenyl-acrylsäure-äthylester mit nD23 1.5682. BeisPiel 7 a) Analog Beispiel 1 a wird 1-Dimethylaminomethylen-5- nitro-6-phenoxyindan in Wasser unter Zusatz von Dioxan mit Hydroxylamin-O-sulfonsäure zu 5-Nitro-6-p.heno-1n- dan-l-carbonitril mit Schmelzpunkt 780 C.(Isopropyl- alkohol) umgesetzt. b) Das Ausgangsmaterial wird analog Beispiel 1 b aus 5-Nitro-6-phenoxyindan durch Reaktion mit Bis(dimethyl amino)-tert.-butoxymethan gewonnen. Man erhält nach Kristallisation aus Äthanol l-Dimethylaminomethylen-5 0 nitro-6-phenoxyindan mit Schmelzpunkt 97 C C. c) 5-Nitro-6-phenoxyindan wird auf folgende Weise erhalten: 12,1 g 6-Brom-5-nitroindan, 0,75 g Eupfer(I)chlorid, 17,3 g Kaliumcarbonat und 18,4 g Phenol in 200 ml absolutem Pyridin werden 3 Stunden am Rückfluss gekocht. Man engt im Vakuum ein, versetzt den Rückstand mit Chloroform und saugt vom Unlöslichen ab. Die Mutterlauge wird mit 1 N Natronlauge und 1 N Salzsäure ausgeschüttelt und im Vakuum eingeengt. Nach Destillation im Vakuum werden 11,5 g 5-Nitro-6-phenoxyindan vom Siedepunkt Kp 0.03 163-165 C erhalten. Beispiel 8 a) Analog Beispiel 1 a wird 2-Chlor-4-(2-dimethylamino vinyl)-8-phenylchinolin mit Hydro xyl amin-0- sul f ons äure bei Raumtemperatur umgesetzt. Man erhält nach Umkristalli sation aus Äthanol 2-Chlor-8-phenyl-4-chinolinyl-aceto nitril mit Schmelzpunkt 176 C. b) Analog Beispiel 1 b wird 2-Chlor-4-methyl-8-phenyl chinolin (dargestellt aus 2-Eydroxy-4-methy1-8-phenyl- chinolin) mit Bis(dimethylamino)-tert. -butoxymethan um gesetzt zu 2-Chlor-4-(2-dimethylaminovinyl)-8-phenyl- chinolin mit Schmelzpunkt 1500 C. (Äthylacetat)

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Nitrilen der allgemeinen Formel I EMI8.1 worin Rl einen gegebenenfalls substituierten, aliphatischen oder mono- oder bicyclischen cycloaliphatischen, aromatischen oder heterocyclischen Rest darstellt und R2 ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Niederalkoxycarbonylgruppe, eine itrilgruppe, eine Niederalkylsulfonylgruppe oder eine: mit h verknüpfte Dimethylengruppe oder Trimethylengruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Enamin der allgemeinen Formel .11 EMI8.2 worin RÚ und R2 die obengenannte Bedeutung besitzen und R3 und R4 jeweils niedere Alkylgruppen oder gemeinsam eine gegebenenfalls durch ein Sauerstoffatom oder eine Niederalkyliminogruppe unterbrochene Tetramethylengruppe oder Pentamethylengruppe darstellen, in Gegenwart von Wasser bei einem pH-Wert von 0 bis 3 mit Hydroxylamin-O- sulfonsäure umsetzt. 2. Verfahren zur Herstellung von Nitrilen der allgemeinen Formel I gemäss Anspruch 1, worin eine gegebenenfalls durch niedere Alkylgruppen, Phenylgruppen, Nieders3koxygruppen, Phenoxygruppen, Halogenatome, Nitrogruppen, Cyanogruppen, Carboxyl gruppen oder Niederalkoxycarbonylgruppen substituierte Phenylgruppe, NaphthylF wye, Pyridylgruppe, Chinazoli nylgruppe, Chinolinylgruppe oder Thienylgruppe und R2 ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe, eine Niederalkoxycarbnnylgruppe oder eine mit R1 ver knüpfte Dimethylengruppe oder Trimethylengruppe bedeuten. 3. Verfahren zur Herstellung von Nitrilen der allgemeinen Formel I gemäss Anspruch 1, worin Rl eine gegebenenfalls durch eine Nitrogruppe, ein Halogenatom, eine Phenylgruppe, eine Phenoxygruppe substituierte Phenylgruppe, Pyridylgruppe oder Chino lylgruppe und R2 ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Nieder alkoxycarbonylgruppe oder eine mit R1 verknüpfte Di methylengruppe bedeuten.

Inventors: BIERE, HELMUT, DR.
Applicants: SCHERING AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND BERGKAMEN
Application year: 1980
Main classification: C07C120
IPC codes: C07C313, C07C205, C07C317, C07C253, C07C315, C07D215, C07C255, C07C67, C07D213