DE2721265A1

DE2721265A1 - Verfahren zur herstellung von di- n-propylacetonitril

Info

Publication number: DE2721265A1
Application number: DE19772721265
Authority: DE
Inventors: Michel Chignac; Claude Grain; Charles Pigerol
Original assignee: Labaz SA
Current assignee: Labaz SA
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1978-09-21
Also published as: LU77305A1; PL108183B1; IL52021A; IE45345L; YU149077A; YU40674B; AU504487B2; IE45345B1; NZ184326A; FR2383920A1; CH603563A5; DK195877A; FI65232C; NO144067C; ES467125A1; PL198559A1; SU715017A3; IL52021A0; DE2721265C2; DK158038B

Description

PATE NTAN VMLTE

Dlpl.lng. P. WIRTH · Dr. V. SCH Ml E D-KOWARZIK Dlpl-lng. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

335024 SIEGFBIEDSTHASSE β

TELEFON: (089) ^^ _{8000 MONCHEN 40}

SK/SK

Or 186

LABAZ

avenue Pierre 1er de Serbie 39

F. 750OB Paris / Frankreich

Verfahren zur Herstellung von Di-n-propylacetonitril

Din vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein neues l/erfahren zur Herstellung eines Acetonitril derivates sowie auf das nach diesem Verfahren erhaltene Derivat.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Di-n-prcpylacetonitril der Formel I

CH-,- CHo^-CH^

CH-CN

Di-n-propylacetonitril ist ein bekanntes Produkt, das insbesondere zur Herstellung von Verbindungen mit pharmakologischen Eigenschafton geeignet ist. So kann Di-n-propy]acetonitril z.B. zur Herstellung von Di-n-propylacßtamid veriuondet warden, das äußerst wertvolle neuropsychotrope Eigenschaften hat (vgl. B.S.M /franz. Arzneimittelspezialpatent/ 2442 M).

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Di-n-propylacetamid kann leicht in ausgezeichneten Ausbeuten um 33 % aus Di-n-propylacetonitril durch Hydrolysieren z.B. mittels einer wässrigen Lösung aus 75-80-^iger Schwefelsäure bei einer Temperatur zwischen 80-130⁰C. hergestellt werden.

Die üblichen Verfahren zur Herstellung von Di-n-propylacetonitril sind gewöhnlich kompliziert und erfordern die Verwendung Reaktionsteiünehmern, die für das herstellende Personal gefährlich sind. So erfordert z.B. die Herstellung von Di-n-propylacetonitril aus Din-propylketon die Verwendung von Natriumcyanid, d.h. eines äußerst toxischen Produktes.

Weiterhin bestehen bestimmte Phasen während der Herstellung in einer Hydrierung, die auf großtechnischer Ebene immer schwierig durchzuführen ist.

Das Auffinden eines großtechnischen Verfahrens zur Herstellung von Di-n-propylacetonitril ist daher von erheblicher Bedeutung·

Bisher wurde die Synthese eines in der«-Stellung durch zwei Propylgruppen substituierten Acetonitrile, ausgehend von einem Ester der Cyanessigsäure, nur in dem Fall untersucht, wo jede der beiden Propylgruppen eine Isopropylgruppe ist. In diesem Zusammenhang können die Verfahren von Marshall (O.Chem.Soc., 2754-2761 (1930); Brown et al (3.Am.Chem.Soc., 77, 1083-1089 (1955)) und Neu/man et al (3.Am.Chem.Soc., J32, 873-875 (i960)) erwähnt werden.

Biese Verfahren sind gekennzeichnet durch eino Folge von 3 oder deutlich verschiedenen Stufen, wobei man von einem Ester der Cyanessigsäure ausgeht, nämlich

- eine Alkylierungsstufe, die allen 3 Verfahren gemeinsam ist, zwecks Herstellung eines Diisopropylcyanessigesters;

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- eine Stufe zur Eliminiorung dos monoalkylierten Esters;

- eine Stufe zur Verseifung des Diisopropylcyane3sigosters bei den von Marshall und Newman vorgeschlagenen Verfahren;

- und eine Decarboxylierungsstufe, entweder des Diisopropylcyan-

estfirs
essigsäure beim Verfahren von Brown, oder der Diisopropylcyan-

essigsäure bei den Verfahren von Marshall und Newman.

Somit ujird gemäß Marshall Diisopropylacetonitril aus einem Cyanessigsäureester durch Behandlung einer alkoholischen Lösung diesös Esters mit Natrium und Umsetzung dieser Mischung mit übsrschüssigem Isopropyljodid für mehrere Stunden hergestellt. Das monoalkylierte Produkt wird mittels einer 10-^igen Natriumhydroxidlösung eliminiert und der so erhaltene rohe Dialkylester dann mit einer 35-^igen Kaliumhydroxidlösung 16 Stunden lang behandelt. Nach dem Ansäuern u/ird die erhaltene Diisopropylcyanessigsäure durch Destillation in Anwesenheit ihres zweifachen Gewichtes an geschmolzenem Kaliumhydroxid decarboxyliert.

Gemäß Brown et al erhält man Diisopropylacetonitril, indem man zuerst eine Lösung des Cyanessigestcrs in n-Propanol, das Natriumn-propylat enthält, mit Isopropyljodid behandelt, und zwar durch 2-utündiges Erhitzen zum Rückfluß, worauf erneut Natrium-n-propylat in n-Propanol und I sopropyl jodid zugefügt u/ird. Das Reaktionsmedium wird wiederum 3 Stunden zum Rückfluß erhitzt, das monoalkylierte Produkt wird durch eine 10-^ige Natriumhydroxidlösung eliminiert und der Diisopropylcyanessigeater dann einige MaIo in Anwesenheit des Zweifachen seines Gewichtes an Kaliumhydroxid destilliert.

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- tr -

Gemäß Newman et al erhält man schließlich Diisopropylacetonitril, indem man zuerst ÄthylcyanacGtat mit Isopropyljodid in Anwesenheit von Natriumäthylat in äthanolischem Medium 3 Stunden unter Rückfluß umsetzt, dann Natriumäthylat und anschließend Isopropyljodid zufügt und wiederum das Reaktionsmedium 3 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Nach erneuter Zugabe von Natriumäthylat und Isopronyljodid und 2-stündiger.i Erhitzen zum Rückfluß u/ird das erhaltene diisopropylierte Derivat mit 15-7$iger Kaliumhydroxidlösung gewaschen, dann mittels einer alkoholischen Lösung aus 35-^igem Kaliumhydroxid 26 Stunden unter Rückfluß hydrolysiert und die Diisopropylcyaneseigsäure in Anwesenheit von Kupferpulver auf 180-2D0 C. erhitzt.

Aufgrund der großen Ähnlichkeit der chemischen Struktur zwischen Diisopropylacetonitril und Di-n-propylacetonitril wurde versucht, die letzt genannte Verbindung durch Anwendung der oben genannten, zur Herstellung von Diisopropylacetonitril verwendeten Verfahren herzustellen.

Die mit dem von Marshall vorgeschlagenen Verfahren durchgeführten Tests lieferten nur unbedeutende Ausbeuten von reinem Di-n-propylacetonitril um etwa 20 %, wenn jedes Synthesezwischenprodukt gereinigt ist, oder 35 %, wenn jedes Zwischenprodukt in rohem Zustand verwendet wird, wobei diese Ausbeuten auf der Basis des anfänglichen Cyanessigesters berechnet sind. Die in diesem Verfahren hergestellten Zwischenprodukte sind weiterhin mit Verunreinigungen verunreinigt, die ihre Verwendung in rohem Zustand verhindern. So wurde gefunden, daß die gemäß Marshall oder Newman et al erhaltene, rohe Di-n-propylcyanessigsäure durch 18-25 % bzw. 32-34 % eines Produktes verunreinigt ist, das ein Di-n-propylformamido-

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essigoster zu sein scheint.

Da das von Brown et al vorgeschlagene Verfahren weiterhin eino

doppelte Alkylierungsstufe erfordert, wurde festgestellt, da0 es [

zur Herstellung von Di-n-propylacetonitril ungeeignet ist. Tatsäch- ί

lieh wurde dieses Produkt in reiner Torrn in Ausbeuten zwischen ' j

28-44 /σ, berechnet aus dem anfänglichen Methylcyanacetat, erhalten. !

Schließlich lieferte das von Newman et al vorgeschlagene VerFah-

I ren, das eine dreifache Alkylierung erfordert und besonders zeit- !

raubend ist, nur Ausbeuten um 40 % an reinem Di-n-propylacetonitril, \

tril, berechnet auf der Grundlage des anfänglichen Cyanessigesters. ■

Weiter wurde festgestellt, daß die Verseifung des Di-n-propylcyan- ] essigesters zu einer Mischung aus 10 % Di-n-propylcyancssigsäure

und 5 % Di-n-propylcyanacetamid führt. · '

Somit sind alle oben genannten Verfahren, wenn man sie auf die ;

Herstellung von Di-n-propylacetonitril anwendet, durch ihre Korn- j

pliziertheit und erhebliche Dauer, durch die in den verschiedenen ]

Stufen erhaltenen Verunreinigungen (die eine Eliminierung der- '■.

selben für die anschließenden Stufen notwendig machen) und durch '<■

geringe Ausbeuten an Di-n-propylacetonitril als Endprodukt ge- ;

kennzeichnet. :

Ee uiar daher wesentlich, ein Verfahren zur Herstellung von Di-npropy !acetonitril mit den folgenden Bedingungen zu finden:

- Einfachheit bezüglich des Verfahrens;

- kürzere Gesamtdauer;

- höhere Ausbeuten;

- möglichst geringe Produktionskosten

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damit dieses l/erfahren in großtechnischem Maßstab angewendet «erden kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines großtechnisch anwendbaren, von einem Cyanesaigester ausgehenden Verfahrens zur Herstellung von Di-n-propy!acetonitril.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Heroteilung von Di-n-propylacetonitril ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer einzigen Stufe und in einem n-Propanolmedium einen Ester der Cyanessigsäure der allgemeinen Formel II:

¹ ^COOR

in welcher R für einen C . Alkylrest, vor-zugsweise einen Methyloder Äthylrest, steht, mit n-Propylbromid oder n-Propyljodid in Anwesenheit von Natrium-n-propylat umsetzt, dann den so erhaltenen rohen Ester mit einer 10-20-^igen Lösung aus Kalium- oder Natriumhydroxid verseift und das so gebildete Salz mit einer starken Säure, wie Salzsäure, zur Bildung der rohen Di-n-propylcyanessigeäure ansäuert, die dann durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 140-190⁰C. decarboxyliert wird und das Di-n-propylacetonitril liefert.

Die Ausgangsmaterialien der Formel II sind entweder bekannte Produkte, die in den oben genannten Veröffentlichungen erwähnt wurden, oder sie können nach bekannten Verfahren erhalten werden.

In der Alkylierung werden die Reaktionsteilnehmer verwendet, indem man bei einer Temperatur zwischen 45-55°C. das Natrium-n-propylat im n-Propanolmedium zu einem Reaktionsmedium zugibt, das den Cyaneeeigester und das n-Propylhalogenid umfaßt. Dann erfolgt die

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Alkylierung etwa 3 Stunden unter Rückfluß-

Die Verseifung des rohen Di-n-propylcyanessigesters erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 60-70⁰C, innerhalb von 3 Stunden in einem Verhältnis von 1,25-2 Mol Hydroxid pro Mol Ester, und das anschließende Ansäuern erfolgt z.B. mit einer 36-^igen Salzsäurelösung bei einer Temperatur etwas unter AO C.

In einem anderen Verfahren kann die Verseifung in Anwesenheit einer quaternären Ammoniumverbindung, wie Trimethylcetylammoniumbromid, Benzyltrimethylammoniumchlorid oder Lauryltrimethylammoniumbrornid erfolgen. Die Konzentration der quaternären Ammoniumverbindung kann von 0,005-0,1 Mol pro Mol Di-n-propylcyanessigßster variieren. Temperatur und Dauer der Verseifung variieren als Funktion der Menge der verwendeten qua ternären Ammoniumverbindung.

Bei einer Konzentration der quaternären Ammoniumverbindung von 0,1 Mol pro Mol Ester erfolgt die Verseifung in 3 Stunden bei 30⁰C., während bei einer Konzentration von 0,005 Mol pro Mol Ester die Verseifung in 1 Stunde bei 60-65⁰C. beendet ist.

Die Decarboxylierung erfolgt an der rohen Di-n-propylcyanessigsäure bei einer Temperatur zwischen 140-190⁰C., vorzugsweise zwischen 175-19O⁰C.

In einer Modifikation des letztgenannten Verfahrens kann die Decarboxylierung der Di-n-propylcyanessigsäure in einer kontinuierlichen Phase erfolgen. Nachdem die Säure auf eine Temperatur von 185-190 C. gebracht und die Decarboxylierungsreaktion eingeleitet ist, wird Di-n-propylcyanessigsäure kont-inuierlich mit gleichzeitiger Eliminierung des freigesetzten gasförmigen Kohlendioxids

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und des gebildeten Di-n-propylacetonitril eingeführt.

Das erfititiungsgemäOe Verfahren bietet eindeutige Vorteile im Vergleich zu den oben genannten, bekannten Verfahren.

Erstens kann man erfindungsgemäß erhebliche Ausbeuten an reinem Di-n-propylacetonitril erzielen, die mindestens 80 %, bezogen auf den eingesetzten Cyanessigester, betragen, während man nach den bekannten Verfahren keine Ausbeuten über 50 %, bezogen auf denselben Ausgangsester, erzielen konnte.

Weiterhin ist daa* erfindungsgemäße Verfahren eindeutig einfacher als die obigen Verfahren von Marshall, Brown oder Newman. ErfindungsgemäO kann man die Alkylierung z.B. in einem einzigen Arbeitsgang durchführen, der in der einmaligen Verwendung des n-Propylhalogenids und Alkalimetall-n-propylates besteht.

Im Gegensatz dazu erfordert das Verfahren von Brown et al aufeinanderfolgende Zugaben von Alkohol und Halogenid, mährend im Verfahren von Newman et al die Zugabe von Alkohol und Halogenid in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen für jedes Produkt erfolgt.

Auch die für die Alkylierung und Verseifung notwendig Zeit ist in den bekannten Verfahren erheblich, nämlich mindestens 8 Stunden für die Alkylierung gemäß Newman et al und 26 Stunden für die Verseifung nach derselben Veröffentlichung.

Im Gegensatz dazu können im erf in dungsgemäQen Verfahren die entsprechende Alkylierung und Verseifung wesentlich schneller durchgeführt werden.

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— ■¥ —

Bei der Verseifung uiird die noturnndig Dauer in Anwesenheit einer quaternären Ammoniumverbindung, vuie Trimethylcetylammoniumbromid, ' -srteilhaft verringert. Diese Ammoniumverbindung bietet weiterhin • ch den Vorteil, die Hydrolysegefahr der Nitrilfunktion des Di- ~-propylcyanessigestors zu vermindern·

PsL der Decarboxylierung der bekannten Verfahren muß neben einer Erhöhung der Temperatur ein zusätzliches Produkt, nämlich entweder Kaliumhydroxid oder Kupferpulver, zugefügt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Decarboxylierung einfach durch Erhitzen der Di-n-propylcyanessigsäure.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren, insbesonderer ihrer Alkylierungsstufe betrifft die Rückgewinnung des Lösungsmittels, der nicht umgesetzten Reaktionsteilnohmer und der während der Reaktion gebildeten Nebenprodukte.

Diese bei Verwendung von Natriumäthylat/Äthanpl oder Natriummethylat/Methanol ziemlich schwierige Rückgewinnung wird durch Verwendung der Kombination Natrium-n-propylat/n-Propanol erleichtert, die eine bessere Trennung des nicht umgesetzten n-P ropy lha Io gen ids, des während der Reaktion gebildeten Äthers und des Alkohols, der durch Umesterung des Cyanessigesters durch das n-Propanol freigesetzt werden kann, durch Destillation ermöglicht.

'"Ie diese Nachteile der bekannten Verfahren erhöhen die Menge an ■ verwendendem Material, die notwendige Arbeitskraft und den

argieverbrauch und führen so zu einer Erhöhung der Produktionskosten.

809838/0501 BAD ORIGINAL

- -ve -

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist die Anwesenheit schädlicher Verunreinigungen in den verschiedenen Stufen. Diese in jeder Verfahrensstufe vorhandenen Verunreinigungen komplizieren das Verfahren erheblich. Die Verunreinigungen müssen daher in jeder Stufe eliminiert u/erden, was zu erhöhten Zwischenbehandlungsstufen führt, die auf großtechnischer Ebene immer kostspielig sind. So sehen die bekannten Verfahren die Eliminierung des inonoalkylierten Produktes nach der Alkylierungsstufe mittels 10-Jbigem Kaliumhydroxid vor.

Die Alkylierung im erfindungsgemäGen Verfahren macht eine zwischenzeitliche Reinigung des Di-n-propylcyanessigesters, der in roher Form verwendet werden kann, unnötig.

Es wurde festgestellt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Alkylierungsreaktionsteilnehmer - im wesentlichen in Abhängigkeit von der Einführung von Natrium-n-propylat/n-Propanol in ein durch den Ester der Formel II und das n-Propylhalogenid gebildetes Medium - den besonderen Vorteil bietet, daß die Bildung des Kionopropylcyanessigeeters weitgehend vermieden wird, was häufig der Fall ist, wenn das n-Propylhalogenid der Cyanessigester/Natrium-npropylat-Mischung zugefügt wird. Dieser Monopropylcyanessigester führt allmählich zur Bildung von Valeronitril, das besonders unerwünscht ist und eliminiert werden muß.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Alkylierungsreaktionsteilnehmer macht es möglich, das der Valeronitrilgehalt im endgültigen Di-npropylacetonitril ganz erheblich verringert wird und erfindungsgemäß nur zwischen 3,6-0,3 % liegt.

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n\ 272126&

Weiter ist dio erf indungsgomäßo Verwendung von Matrium-n-propylat/ n-Propanol wesentlich vorteilhafter als die l/eru/ondung von Natriumäthy lat/Äthanol oder Natriummethylat/Methanol gemäG den bekennten Verfahren.

Es wurde gefunden, daß der Monopropylcyanessigestergehalt im rohen Di-n-propylcyanessigester, der letztlich zu Valeronitril führt, erhöht wird und sogar zwischen 2-5 % variieren kann, uienn die Rückflußteroperatür des Reaktionsmediums zur Zeitpunkt der Alkylierung zu niedrig ist, was mit Methanol oder Äthanol der Fall ist.

Weiter wurde gefunden, daß dis Verwendung der Natriumäthylat/-Äthanolkombinat ion zur Bildung einer nicht unerheblichen Menge (um 1 %) n-Propylcyanessigäthylat zum Zeitpunkt der Alkylierung führt.

Wie erwähnt, führt die Verseifung des rohen Di-n-propylcyanacetates gemäß den Bedingungen von Newman et al oder Marshall, d.h. mittels 35-^igem Kaliumhydroxid für 16-26 Stunden, zur Bildung einer rohen Di-n-propylcyanessigsäure mit 18-34 % einer Verunreinigung, die ein Di-n-propylformamidoacetat zu sein scheint und somit eliminiert werden muß. Dieses letztgenannte Produkt liefert nämlich durch Decarboxylierung kein Di-n-propylacetonitril sondern Di-npropyIacetarn id.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet wiederum diesen Nachteil ♦ sowie gleichzeitig eine zwischenzeitliche Reinigung der rohen

Di-n-propylcyanessigsäure.

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Während erfindungsgemäß durchgeführten Tests wurde v/ersucht, bestimmte, für das erfindungsgemäße !/erfahren charakteristische Stufen mit Stufen der bekannten Verfahren zu kombinieren. So lieferte z.B. die Dialkylierung des erfindungsgemäOen Verfahrens, kombiniert mit der Decarboxylierung der Di-n-propylcyanessigsäure durch Schmelzen mit dem Zweifachen ihres Gewichtes an 85-/£igem Kaliumhydroxid bei einer Temperatur zwischen 190-360 C. gemäß dem Verfahren von Marshall nur 11 % Di-n-propylacetonitril, bezogen auf den verwendeten Cyanossigester. Bei dieser Verfahrensweise wurde der größte Teil der Di-n-propylcyanessigsäure in Di-npropylacetamid und Di-n-propylessigsäure umgewandelt.

Das von Marshall vorgeschlagene Decarboxylierungsverfahren wurde weiterhin mit einer nach dem erf indungsgcmäßen Verfahren erhaltenen Di-n-propylcyanessigsäure und dem Zweifachen ihres Gewichtes an 98-^igem Natriumhydroxid durchgeführt. Diese 2 1/4 Stunden bei 370⁰C. destillierte Mischung lieferte nur 38,2 % Di-n-propylacetonitril, bezogen auf die verwendete Di-n-propylcyanessigsäure·

Weiterhin wurde erfindungsgemäß erhaltenes Methyl-di-n-propyl-

cyanacetat in Anwesenheit von Kaliumhydroxid nach dem Verfahren von Brown et al destilliert. Durch Verwendung des Zweifachen dee Estergewichtes an 97,7-^igem Kaliumhydroxid und mindestens 2 1/4-etündigem Erhitzen auf 38O⁰C. erhielt man nur 28,4 % reines Di-npropylacetonitril, bezogen auf das Anfangscyanacetat.

Ein ähnlicher Test mit derselben Menge an 98-^igem Natriumhydroxid unter denselben Temperatur- und Zeitbedingungen lieferte 44,4 % Di-n-propylacetonitril, bezogen auf das Anfangscyanacetat.

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- γι -

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß das erfin dungsgemäße Verfahren einon fraglosen Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren darstellt· Weiter ist das erfindungsgemäße Verfahren dem zur Herstellung von Di-n-propylacetonitril verwendeten Verfahren eindeutig überlegen

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.

B e i s p' i e 1 1_

Herstellung von Di-n-propylacetonitril a) Di-n-prop ylcyanessigsäure

Es wurde eine Natrium-n-propylatlösung aus 7,42 g (0,322 Mol) Natrium und 180 ecm wasserfreiem n-Propanol durch Erhitzen unter mildem Rückfluß bis zum vollständigen Lösen des Natriums hergestellt.

In einen 500-ccm-Rundkolben, der mit Tropftrichter, mechanischem Rührer, Thermometer und Kühler, über dem sich eine Calciurachloridfalle btftnd, wurden 16,95 g (0,141 Mol) Äthy lcyanacetat und 40,69 g (0,33 Mol) n-Propylbromid eingeführt, die Mischung wurde auf 45°C. erhitzt, dann wurde langsam unter Rühren die oben hergestellte Natrium-n-propylatlösung zugefügt, wobei die Temperatur des Reaktionsmediums durch mildes äußerliches Kühlen auf 50-55⁰C. gehalten wurde.

Nach beendeter Einführung wurde die Mischung in 30 Minuten auf Rückflußtemperatur gebracht und 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Dann wurde das n-Propanol abdestillisrt und die Destillation abgebrochen, als die Temperatur der restlichen Masse 115°C. erreicht hatte.

Der so erhaltene rohe Ester wurde mit einer Lösung aus 7,5 g

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-JA-

Natriumhydroxidflocken in 67,5 ecm Wassar behandelt. Die Mischung wurde in einen mit Kühler versehenen 250-ccm-Rundkolben eingeführt, dann wurdo das Reaktionsmedium langsam auF 60-7Π C. gebracht. Diese Temperatur wurde 3 Stunden aufrechterhalten, dann u/urde die Mischung auf etwa 5O⁰C. abgekühlt und das gebildete Äthanol und das restliche n-Propanol unter einem Druck von

70 mm Hg eliminiert. Die so erhaltene Lösung uiurde auf 2O⁰C. abgekühlt und unter Rühren durch Zugabe υοη 26,25 g 36-jiiger Salzsäure angesäuert. Dabei wurde die Temperatur des Reaktionsmediums durch Kühlen unter 4O⁰C. gehalten. Nach weiterem,30 Minuten langem Rühren wurde die Mischung 30 Minuten stehen gelassen, die ölige Schicht der Di-n-propylcyanessigsäure wurde dekantiert und die wässrige Phase mit 35 ecm Toluol extrahiert. Der Toluolextrakt wurde zur dekantierten Di-n-propylcyanessigsäure zugeführt, dann wurde die Lösung in Toluol in einem Scheidetrichter mit einer Lösung aus 1,5g Natriumchlorid in 14 ecm Wasser gewaschen. Die Toluolphase wurde dekantiert und das Toluol unter atmosphärischem Druck abdestilliert.

So erhielt man 25 g rohe Di-n-propylcyanessigsäure.

b) Di-n-propylacetonitril

In einen mit Thermometer und Kühler versehenen 100-ccm-Rundkolben wurden 25 g rohe, wie oben erhaltene Di-n-propylcyanessigsäure eingeführt und die Mischung in einem Öl»bad erhitzt.

Die Decarboxylierung begann bei einer Temperatur um 140⁰C. Dann u/urde die Mischung auf RückfluQtemperatur, d.h. etwa 16O⁰C., und dann in 2 Stunden auf 190⁰C. gebracht. Diese Temperatur wurde bis zur Beendigung der Gasentwicklung aufrechterhalten, was 2 Stunden dauerte. Das so gebildete Di-n-propylacetonitril uiurde

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langsam destilliert und die zwischen 165-175 C. überdestillierende Fraktion gesammelt. Dann erfolgte eine zweite Destillation. So wurden 14,7 g Di-n-propylacetonitril mit einem Kp. von 17O⁰C. in einer Ausbeute von 83 %, bbrogen auf das verwendete Äthylcyanacetat, gesammelt.

Beispiel j?

Herstellung von Di-n-propylacetonitril
a) Di-n-propylcyanessigsäure

Eine Lösung aus Natrium-n-propylat wurde aus 50 g (2 g-Atom + 10 %) Natrium und BOA g (1000 ecm ) wasserfreiem n-Propanol durch 60-90 Minuten langes Erhitzen auf 50-55⁰C. hergestellt.

99,1 g (1 Mol) Methylcyanacetat und 270,6 g (2,2 Mol) n-Propylbromid wurden in einen 2-1-Rundkolben eingeführt. Die Masse wurde unter Rühren auf 45-50⁰C. gebracht, und bei dieser Temperatur wurde die Natrium-n-propylatlösung in Propanol gleichmäßig eingeführt, was 60-75 Minuten dauerte.

Nach beendeter Einführung wurde die Mischung 3 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Dann wurde das n-Propanol destilliert, bis die Temperatur der restlichen Masse 120-125⁰C. erreicht hatte. Der erhaltene rohe Ester wurde mit 500 g einer 10-$igen wässrigen Natriumhydroxidlösung und mit 0,36 g CetyItrimethylammoniumbromid behandelt.

Die Mischung wurde 1 Stunden zum Rückfluß erhitzt, dann auf etwa 50 C. abgekühlt und die restlichen Alkohole unter vermindertem Druck (50-100 mm Hg) eliminiert.

Die erhaltene Lösung wurde abgekühlt und mit 175 g 36-^iger Salzsäure angesäuert, wobei die Temperatur nicht über AO⁰C ansteigen

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gelassen wurde. Die Mischung uiurde 30 Minuten stehen gelassen, dann wurde die Di-n-propylcyanossigsäurg dekantiert. Die untere wässrige Schicht murda mit 250 g Toluol extrahiert. Die beiden organischen Phasen wurden kombiniert, einmal mit 100 g gereinigtem VJasser gewaschen und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert; so erhielt man 154,5 g rohe Di-n-propylcyanessigsäure.

b) Di-n-propylacetonitril

Die oben erhaltene rohe Di-n-propylcyanessigsäure wurde in einen 250-ccm-Rundkolben übergeführt und allmählich zum Rückfluß gebracht, wobei die letzten Toluolspuren mittels eines Doan-Stark-Systems eliminiert wurden, bis die Temperatur der Masse etwa 175-180⁰C. erreicht hatte. Die Decarboxylierung begann um 14O⁰C, und die Reaktion war nach 1-stündigem Rückfluß praktisch beendet. Die Mischung wurde insgesamt 2 Stunden unter Rückfluß gehalten. In den ersten Minuten der Rückflußstufe erreichte dis Temperatur der Masse 205-210⁰C. und sank dann u/ieder und wurde bei etwa 185⁰C. stabil. Dann wurde die Mischung bei atmosphärischem Druck destilliert.

So erhielt man 102,5 g Di-n-propylacetonitril. Die Ausbeute an rohem Produkt betrug 82 %, bezogen auf das Methylcyanacetat, während die Ausbeute an reinem Produkt 80 % betrug.

B e i s ρ i e 1 J

Herstellung von Di-n-propylacetonitril In einen emaillierten 50-1-Behälter wurden 30 kg Di-n-propylcyaneesigsäure eingeführt. Unter Rühren wurde auf 185-190⁰C. zum Rückfluß erhitzt und diese Temperatur 15 Minuten aufrechterhalten. Daa so gebildete Di-n-propylacetonitril wurde destilliert, uiäh-

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69,4 kg Di-n-propylcyanessigsäure kontinuierlich eingeführt wurden.

Dig Einführungsgeschwindigkeit wurde als Funktion des Destillationsgeschwindigkoit des Nitrils reguliert, wobei die Temperatur der Masse auf 185-19O⁰C. gehalten wurde. Die Einführung dauerte etwa 4 1/2 Stunden; während dieser Zsit wurden 40,9 kg rohes Din-propylacetonitril gewonnen. Die Destillation wurde durch allmähliche Temperaturerhöhung der Masse auf 206 C. fortgesetzt.und beendet, was 6 Stunden dauerte. Während dieser Zeit wurden 16,35 kg und dann weitera 8,98 kg rohes Di-n-propylacetonitril gewonnen.

Der Druck in der Vorrichtung wurde vermindert (etwa 100 mm Hg), und es wurde eine neue Fraktion von 1,64 kg Di-n-propylacetonitril gesammelt.

Nach diesem Verfahren erhielt man 67,87 kg rohes Di-n-propylaceto· nitril.

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Claims

Pat ontansprüche

\1,- Vorfahren zur Herstellung von Di-n-propy!acetonitril dor Formel:

CH ■," CH^- CH„v CH₃-CH₂-CH₂

CH-CN /

dadurch gekennzeichnet, daß man in einer einzigen Stufe dem

RGaktionsmedium, gebildet p.us einem Cyanacetat der allgemeinen Formel

CN H₂C ^X

\COOR
in welcher R für einen C₁^ Alkylrest steht, und n-Propylbromid oder -jodid Natrium-n-propylat in einem n-Propanolmedium zufügt, tuobei die Alkylierung unter Rückfluß erfolgt, der erhaltene rohe E3ter mit einer 10-20 $-igen Lösung aus Natrium- oder Kaliumhydroxid verseift iwird, das erhaltene Salz mit einer starken Säure zu roher Di-n-propylcyanessigsäure angesäuert und diese durch Erhitzen auf 140-190⁰C. zur Bildung von Di-n-propylacetonitril decarboxyliert u/ird.

2,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ als Cyanacetat Methyl- oder Äthylcyanacetat veru/endet u/ird.

3.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Natrium-n-propylatzugabo bei einer Temperatur des Reaktionsmediums von 45-55°C. erfolgt.

4,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung bei einer Temperatur zwischen 30-70⁰C. erfolgt.

5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung in einem Verhältnis von 1,25-2 Mol Kalium- odor

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- Y) -Natriumhydroxid pro Mol rohem Ester durchgeführt wird.

6,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung in Anwesenheit einer quaternären Ammoniumvorbindung, vorzugsweise Trimethylcutylammoniumbromid, durchgeführt wird.

7.- Verfahren noch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung in Anwesenheit von 0,005-0,1 Mol quaternärer Ammoniumverbindung pro Mol rohem Ester durchgeführt wird.

8,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansäuern mittels 36-^igar Salzsäure bei einer Temperatur nicht über AO⁰C, erfolgt.

9,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daG die Decarboxylierung bei einer Temperatur zwischen 175-190⁰C. erfolgt.

10.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, da'3 die Decarboxylierung durch kontinuierliche Zuführung der Di-n-propylcyanessigsäure und gleichzeitige Eliminierung des gebildeten Di-n-propylacetonitrila erfolgt.

Der Patentanwalt:

809838/0501