DE2129332C3

DE2129332C3 - Verfahren zur Herstellung von 1,1,3-Trialkoxy-2-cyanpropanen

Info

Publication number: DE2129332C3
Application number: DE2129332A
Authority: DE
Inventors: Kozo Yamaguchi Yatani
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1970-06-15
Filing date: 1971-06-12
Publication date: 1981-03-12
Also published as: DE2129332A1; GB1323404A; DE2129332B2; CH557801A; JPS4928734B1; US3736346A

Description

CI X Y CH,CI

15

in der einer der Reste X und Y für ein Wasserstoffatom und der andere für ein Chloratom steht oder X und Y gemeinsam eine Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom in 1-Stellung und dem Kohlenstoffatom in 2-SteIlung bilden, mit einem Alkalialkoholat oder mit einem alkoholischen Alkalihydroxyd bei einer Temperatur von etwa 0⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols umsetzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalialkoholat Natriummethylat verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkoholisches Alkalihydroxyd methanolisches Natriumhydroxvd verwendet

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Heritellung von l.lJ-Trialkoxy-2-cyanpropanen, die als Zwischenprodukte für die Herstellung von Vitamin Bi und seinen Derivaten bekannt sind.

■ ,l^-Tnalkoxy^-cyanpropane wurden bisher unter Verwendung von Acrylnitril als Ausgangsmaterial hergestellt (Journal of the American Chemical Society 67, 1505 [1945] und Japanische Patentschriften 3924/ 1955 und 9979/1956). Bei diesen bekannten Verfahren sind jedoch mehrere zusätzliche Materialien, nämlich ein Alkalialkoholat ein Alkalihydroxyd, Ameisensäure, Methanol und Dimethylschwefelsäure erforderlich. Die Reaktionsstufen bei diesen Verfahren sind ziemlich kompliziert, außerdem ist die Ausbeute an der gewünschten Verbindung sehr schlecht. Es wurde nun gefunden, daß die Umsetzung von bestimmten Chlorcyankohlenwasserstoffen mit einem Alkalialkoholat oder alkoholischem Alkalihydroxyd zu 1,13-Trialkoxy-2-cyanpropanen führt und daß dabei die Nachteile der bekannten Verfahren ausgeschaltet werden können.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Herstellung von l.lJ-Trialkoxy-2-cyanpropanen, die geeignete Zwischenprodukte für die Herstellung von Vitamin Bi und seinen Derivaten sind, in hoher Ausbeute nach einem einfachen, großtechnisch durchführbaren Verfahren, bei dem wenig zusätzliche Materialien verwendet werden, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Chlorcyankohlenwasserstoffe der allgemeinen Formel

35

40

H CN

NjI) (2)/ C-C

/I l\

Cl X Y CH₂Cl

in der einer der Reste X und Y für ein Wasserstoffatom und der andere für ein Chloratom steht oder X und Y gemeinsam eine Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom in 1-Stellung und dem Kohlenstoffatom in 2-Stellung bilden, mit einem Alkalialkoholat oder einem alkoholischen Alkalihydroxyd bei einer Temperatur von etwa 0⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols umsetzt.

Als Chlorcyankohlenwasserstoffe der Formel 1, die als Ausgangsmaterialien verwendet werden, kommen die folgenden vier Verbindungen in Frage:

Siedepunkt Schmelzpunkt

cis-l,3-Dichlor-2-cyanpropen
trans- l,3-Dichlor-2-cyanpropen
1,1,3-Trichlor-2-cyanpropan
1,2,3-Trichlor-2-cyanpropan

C/20mmHg 86-87 C/20mmHg 84-85 C/ 8 mm Hg 79-80'C/10 mm Hg

23'C

3 4

Diese Chlorcyankohlenwasserstoffe können durch die nachstehend dargestellten Rsitktionsstufen hergestellt werden:

CH₁
C-CN

Gasphasen-

Chlorierung

CH₂

2-Cyanpropen (Methacrylnitril)

CH₂Cl *C—CN

Il

CH₂

3-Chlor-2-cyanpropen

Flüssigphasenchlorierung

CH₂CI
Cl-C—CN

CH₂CI »C—CN

Il

CHCI

Flüssigphasenhydrochlorierung

1,3-DichIor-2-cyanpropen

1,2,3-TrichIor-2-cyanpropan

CH₂CI H—C—CN CHCI₂

1,1.3-Trichlor-2-cyanpropan

Methacrylnitril wird mit Chlorgas bei etwa 250 bis 600° C in Gegenwart oder Abwesenheit eines Inertgases (z. B. Stickstoff und Kohlendioxyd) zusammengeführt, wobei ein Gemisch von 3-Chlor-2-cyanpropen und cis- und trans-U-Dichlor^-cyanpropen gebildet wird. Diese Verbindungen werden nach üblichen Methoden, z. B. durch Fraktionierung, getrennt. 3-Chlor-2-cyanpropen wird mit Chlorgas in Gegenwart eines Lösungsmittels vorzugsweise unter der Einwirkung von Strahlung einer Wellenlänge, die nicht größet ist als Jie des sichtbaren Lichts, zusammengeführt, wobei l,2,3-Trichlor-2-cyanpropan gebildet wird. Das l^-DichLr-2-cyanpropen wird in einem Lösungsmittel gelöst In die Lösung wird trockenes Chlorwasserstoffgas bei —5° bis + 5^;C eingeleitet, wobei l,l,3-Trichlor-2-cyanpropan gebildet wird. Diese Verfahren sind in der US-PS 35 15 743 und JP-PS 5 50 771 beschrieben.

Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung in Kombination mit den oben beschriebenen Chlorierungs- und Hydrochlorierungsstufen kann somit l.^-Trialkoxy^-cyanpropan praktisch aus Methacrylnitril in einfachen Verfahrensstufen hergestellt werden, wobei nur Chlor, Alkohol und ein Alkohol und ein Alkalihydroxyd als Hilfsstoffe verwendet werden und die gewünschte Verbindung in einer sehr hohen Gesamtausbeute erhalten wird.

Die Alkoholkomponente des Alkalialkoholats ist vorzugsweise ein aliphatischer einwertiger niederer Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen. Als Alkalialkoholate eignen sich für die Zwecke der Erfindung beispielsweise Natriummethylat, Natriumäthylat, Natriumisopropylat, Kaliummethylat, Kaliumäthylat, Kaliumisopropylat, Li thiummethylat, Lithiumäthylat und Lithiumisopropylat.

Diese Verbindungen werden durch Umsetzung des Alkalimetalls mit dem entsprechenden aliphatischen

einwertigen niederen Aitohol nach üblichen Verfahren

hergestellt.

Als alkoholische Alkalihydroxyde eignen sich Lösun-

gen von Alkalihydroxyden (z. B. Lithiumhydroxyd, Natriumhydroxyd und Kaliumhydroxyd) in einem aliphatischen einwertigen Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen (ζ. B. Methanol, Äthanol und Isopropanol).

Das Alkalialkoholat oder das alkoholische Alkalihy-

droxyd wird in einer Menge von wenigstens 3 Mol, gerechnet als Alkohol, pro Mol der Ausgangsverbindung der Formel (I) verwendet Die Reaktion geht aurh in Abwesenheit eines Lösungsmittels vonstatten, jedoch ist die Verwendung eines Lösungsmittels im allgemei nen zweckmäßig. Als Lösungsmitte! eignen sich für diesen Zweck beispielsweise Alkohole wie Methanol und Äthanol, Ketone wie Aceton und Methyläthylketon, Äther wie Dimethyläther, Diäthyläther, Methyläthyläther und Tetrahydrofuran sowie Kohlenwasserstoffe,

z. B. η-Hexan, Benzol. Toluol und Xylol.

Die Reaktion wird bei einer Temperatur von etwa O⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols, vorzugsweise im Bereich von etwa 0⁰C bis Raumtemperatur durchgeführt.

Als Produkt wird das gewünschte l,l,3-Trialkoxy-2-cyanpropan gebildet, in dem der Alkoxyrest der verwendeten Alkoholkomponente entspricht. Die Reaktion gemäß der Erfindung kann schematisch wie folgt dargestellt werden:

55

H CN

/ C-C

H CN

C CH

/I |\ MOR oder MOH in ROH /| _N

Cl X Y CH₂CI RO OR CH₂OR

Hierin haben X und Y die oben genannte Bedeutung ; der JP-PS 3976/1957) in Vitamin Bi umgewandelt M ist ein Alkalimetall und R ein niederer Alkylrest mit 1 ₆₅ werden,

bis 3 C-Atomen. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen erläutert, in der die Mengenangaben in Teilen sich auf

können in bekannter Weise Ix. B. nach dem Verfahren das Gewicht beziehen, falls nicht anders aneeeeben. und

Gewichtsteile zu Raumteilen sich wie Gramm zu Kubikzentimeter verhalten.

Beispiel 1

Zu einer aus 5,1 Teilen metallischem Natrium und 100 Raumteilen Äthanol hergestellten äthanolischen Natriumäthylatlösung werden tropfenweise unter gutem Rühren 13,6 Teile cis-lß-Dichlor^-cyanpropen innerhalb von 30 Minuten gegeben, während die Temperatur durch KüM.en bei 5 bis 10" C gehalten wird. Das Gemisch wird dann 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, um die Reaktion stattfinden zu lassen. In das Reaktionsgenjisch wirdKohlendioxydgas zur Neutralisation eingeleitet Das Äthanol wird abdestilliert Nach Zugabe von 50 Raumteilen Wasser zum Rückstand wird das Gemisch 2mal mit je 20 Raumttilen Äthyläther extrahiert Zur Ätherschicht wird 1 Teil pulverförmiges wasserfreies Kaliumcarbonat gegeben. Das Gemisch wird getrocknet, indem es über Nacht stehengelassen wird. Das Kaliumcarbonat wird abfiltriert und das Filtrat fraktioniert, wobei 17,2 Teile l,13-Triäthoxy-2-cysnpropan als Hauptfraktion vom Siedepunkt !01 bis IO2°C/3 mm Hg erhalten werden. Ausbeute 97%.

Beispiel 2

Zu einer Lösung von 8,8 Teilen Natriumhydroxyd in 100 Raumteilen Methanol werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 13,6 Teile lrans-l_r3-Dichlor-2-cyanpropen gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10°C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt Zur Neutralisation wird Kohlendioxydgas in das Reaktionsgemisch eingeleitet Das Methanol wird abdestilliert Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 15,1 Teile U^-Trimethoxy^-cyanpropan vom Siedepunkt 93—94°C/3mm Hg erhalten werden. Ausbeute 95%.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 18,5 Teilen Kaliumhydroxyd in 100 Raumteilen Äthanol werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 17,2 Teite l,13-Trichlor-2-cyanpropan gegeben, während die

ίο Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10⁰C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt In das Reaktionsgemisch wird Kohlendioxydgas zur Neutralisation des Systems eingeleitet Das Äthanol wird abdestilliert.

Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 16,8 Teile l,13-Triäthoxy-2-cyanpropan vom Siedepunkt 101 —102°C/3 mm Hg erhalten werden. Ausbeute 95%.

Beispiel 4

Zu einer aus 7,4 Teilen metalli'-::hem Natrium und 100 Raumteilen Methanol hergestellten methanolischen Natriuntmethylatlösung werden tropfenweise innerhalb von 30 Minuten unter gutem Rühren 17,2 Tei!e l^,3-Trichlor-2-cyanpropan gegeben, während die Temperatur durch Kühlen bei 5 bis 10° C gehalten wird. Das Gemisch wird zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt In das Reaktionsgemisch wird Kohlendioxydgas zur Neutralisation des Systems eingeführt Das Methanol wird abdestilliert Der Rückstand wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 15,4 Teile l,l_r3-Triäthoxy-2-cyanpropan vom Siedepunkt 93—94°C/3mm Hg erhalten werden.

Ausbeute 97%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 1,1,3-Trialkoxy-2-cyanpropanen, dadurch gekennzeich- net, daß man Chlorcyankohlenwasserstoffe der allgemeinen Formel

H CN

N(I) (2)/ C-C