DE3411203C1

DE3411203C1 - Verfahren zur Herstellung von N-Cyanimidoestern

Info

Publication number: DE3411203C1
Application number: DE19843411203
Authority: DE
Inventors: Helmut 8223 Trostberg Krommer; Stefan Dr. Weiss
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1985-06-27

Description

Einen präparativen Fortschritt stellt daher die Herstellung von N-Cyanacetlmidoethylester-hydrochlorid In wäßriger Lösung dar (vgl. W. Lwowski, Synthesis 1971, S. 263), wobei die Umsetzung In Gegenwart stöchiometrischer Mengen von Dlnatriumhydrogenphosphat erfolgt. Die entscheidenden Nachteile dieser Verfahrensweise sind die geringe Ausbeute von 58a bezogen auf Acetimldoester-hydrochlorld, die Freisetzung von Ammoniak sowie die Bildung von Natriumchlorid und Natriumdihydrogenphosphat als Nebenprodukte.-Der vorllegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von N-Cyanimidoestern durch Umsetzung von Nitrilen, Alkoholen und Chlorwasserstoff zur Bildung der entsprechenden irnldoester-hydrochlorlde In der ersten Stufe und der anschließenden Reaktion der Imldoester-hydrochloride mit Cyanamid In der wäßrigen Phase in der zweiten Stufe zu entwickeln, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufwelst, sondern die Herstellung dieser Produkte mit hoher Ausbeute und in technisch einfacher Welse gestattet.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die erste Stufe in Gegenwart von Essigsäureestern bei einer Temperatur von -10" bis +45"C und die zweite Stufe in durch Zusatz von Basen auf einen pH-Wert von 5-8 elngestellter wäßriger Lösung bei einer Temperatur von -10" bis +50° C durchführt.
Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens N-Cyanlmldoester über beide Stufen hinweg auf sehr elnfache Weise sowie mit sehr hohen Ausbeuten und guten Relnhelten erhalten lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt In der ersten Stufe beispielsweise in der Weise, daß man den Alkohol sowie das entsprechende Nitril und den Essigsäureester vorlegt und den Chlorwasserstoff in diese Lösung einleitet, wobei möglichst unter Luftabschluß gearbeitet werden soll. Der Alkohol und das Nitril können In exakt oder annähernd äquimolaren Mengen eingesetzt werden, während der Chlorwasserstoff in einer solchen Menge eingeleitet werden sollte, daß das Molverhältnis Nitril : Chlorwasserstoff 1:1 bis 1:1,2 beträgt. Es ist zwar prinzipiell mögllch, mit einem größeren HC1-Überschuß zu arbeiten, doch kann dies zu verstärkten Korroslonsproblemen Im technischen Maßstab führen.
Pro Mol Nitril sollten 0,3-2 Mol Essigsäureester, vorzugsweise 0,5-1 Mol, eingesetzt werden, wenn auf die Wiederverwendung der Flitrate als Verdünnungsmittel und Reaktionsmedium verzichtet wird. Es können selbstverständlich auch größere Mengen an Essigsäureester verwendet werden, doch ist dies in der Regel nicht erforderlich.
Als Essigsäureester kommen insbesondere Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylacetat In Frage. Um eventuelle Umesterungsreaktlonen zu verhlndern, Ist es slnnvoll, das Lösungsmittel so zu wählen, daß es dieselbe Estergruppierung aufweist wie der gewünschte Imidoester, also beispielsweise Methylacetat bei der Herstellung von midomethylester-hydrochloriden.
Als Nitrile werden bevorzugt Blausäure, aliphatische Nitrile mit einem Alkylrest von 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, sowie Nitrile mit einem Aralkylrest wie z. B.
Benzyl oder einem aromatischen Rest wie beispielsweise Phenyl eingesetzt.
Als Alkohole können In der ersten Stufe beispielswelse aliphatische Alkohole mit einem verzwelgten oder unverzwelgten Alkylrest von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet werden.
Die Temperatur der ersten Reaktionsstufe kann zwischen -10 und +45° C variiert werden, wobei der Temperaturbereich zwischen 10 und 300 C bevorzugt ist. Bel zu hohen Temperaturen kann es zu unerwünschten Nebenreaktionen wie Orthoester- und Amidbildung kommen.
Eine besondere Ausführungsform der vorllegenden Erfindung besteht darin, daß man in der ersten Reaktionsstufe Chlorwasserstoff in ein Gemisch von Alkohol und Nitril einleitet und den Arisatz ~arischlie13énd ~ in Abwesenheit des Esslgsäureesters so lange reagieren läßt, bis das Reaktionsgemisch schwerer rührbar wird.
Erst dann wird der Essigsäureester portionsweise in der Welse zugesetzt, daß das Reaktlonsgemisch Immer gerade noch gerührt werden kann, was natürlich von den technischen Gegebenheiten der Rührvorrichtung abhängt. Wenn die Umsetzung beendet ist, muß ggf.
noch Essigsäureester zugegeben werden, damit das Reaktionsgemisch aufgearbeltet werden kann.
Die Aufarbeltung der in hohen Ausbeuten von 9395% und hoher Reinheit anfallenden Imidoesterhydrochloride erfolgt nach bekannten Methoden wie Abkühlen oder Einengen der Lösung und anschließender Abtrennung der Feststoffe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es auch mögllch, das nach der Abtrennung des Imidoester-hydrochlorids erhaltene Mutterfiltrat oder Zentrlfugat wieder für den nächsten Ansatz als Verdünnungsmittel und/oder Reaktlonsmedium zu verwenden, ohne daß eine Aufarbeitung des Filtrats bzw. Zentrifugats z. B. durch destillative Auftrennung erforderlich ist.
Durch diese Rückführung und Wiederverwendung der Flltrate, die überraschenderweise zu keiner oder keiner wesentlichen Verminderung der Produktqualität führt, können die Reaktionszeiten verkürzt und die erforderlichen Mengen an Essigsäureester stark reduziert werden.
So sind beispielsweise bei fünfmaliger Verwendung des Filtrats bei der Herstellung des Acetlmidoethylesterhydrochlorlds nur etwa 120 bis 150g Ethylacetat für 1 kg Produkt erforderlich.
Aufgrund der einfachen Verfahrensweise ist es möglich, die erste Reaktionsstufe entweder chargenweise, halbkontinuierlich oder kontinuierlich durchzuführen. Bei kontinuierlicher Verfahrensweise kann beispielsweise das Filtrat und Zentrifugat im Kreis geführt werden und nach und nach durch frischen Essigsäureester ersetzt werden, während das verbrauchte Lösungsmittel kontinuierlich ausgeschleust wird.
In der zweiten Reaktlonsstufe wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Umsetzung der In der ersten Stufe gewonnenen Imidoester-hydrochloride mit Cyanamid in der wäßrigen Phase durchgeführt, wobei ein pH-Wert von 5-8, vorzugsweise 5-6,2 mit Basen eingestellt werden muß. Nur auf diese Weise ist es möglich, N-Cyanimidoester mit hohen Ausbeuten und guten Reinheiten herzustellen. Die Einstellung des pH-Wertes zu Beginn der Reaktion kann mit den üblichen alkalisch reagierenden Stoffen wie Natron- oder Kalilauge, aber auch mit Natrium- oder Kaliumcarbonat sowie mit wäßriger Ammoniaklösung erfolgen. Nach Einsetzen der Reaktion ist eine weitere pH-Korrektur nicht mehr erforderlich.
Das Cyanamid, welches den Imidoester-hydrochloriden entweder In stöchiometrischen Mengen oder mit einem kleinen Überschuß zugesetzt wird, wird bevorzugt als technische 50%ige Lösung verwendet.
Die zweite Reaktlonsstufe soll bei Temperaturen zwischen -10" und +500 C durchgeführt werden, wobei jedoch bevorzugte Temperaturen zwischen 0° und +18° C eingehalten werden, also mit Wasser oder einer Kühlsole als Kühlmittel.
Bei diesen angegebenen Temperaturen läuft die Reaktion nach Einstellen des pH-Werts zu Beginn der Reaktion relativ schnell ab und ist im allgemeinen nach einer Zelt von 30 bis 90 Minuten beendet. Die Umsetzung kann ebenso wie die erste Stufe chargenweise, halbkontinuierlich wie z. B. in einer Rührkesselkaskade oder aber kontinuierlich durchgeführt werden.
Die Isolierung der N-Cyanimidoester kann durch einfaches Abtrennen der organischen von der wäßrigen Phase oder durch Lösungsmittelextraktion erfolgen, wobei sich Methylenchlorid als Extraktionsmittel besonders bewährt hat. Man kann selbstverständlich auch beide Methoden kombinieren.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Cyanimidoester beträgt die Rohausbeute der zweiten Verfahrensstufe ca. 92-98%, wobei die Reinheit dieses Produkts bei ca. 9S99% liegt. Ausbeute und Reinheit der Cyanimidoester hängen zwar von der Qualität des eingesetzten Imidoester-hydrochlorlds ab, doch ist In der zweiten Stufe nicht unbedingt ein sehr reines Ausgangsprodukt erforderlich. So kann beispielsweise ein nicht getrocknetes, ethylacetatfeuchtes Edukt aus der ersten Stufe verwendet werden. Dadurch ist es möglich, die beiden Stufen in einer Art »Elntopfreaktion« in der Weise durchzuführen, daß man nach Ablauf der ersten Reaktionsstufe den Essigsäureester abdampft und die zweite Stufe anschließend in demselben Reaktionsgefäß durchführt.
Die als Rohprodukt anfallenden N-Cyanlmidoester sind aufgrund Ihrer hohen Reinheit meist ohne vorhergehende destillative Reinigung für weitere Umsetzungen geeignet. Falls es jedoch erforderlich sein sollte, kann das Rohprodukt In üblicher Weise getrocknet werden, z. B. unter Verwendung von wasserfreiem Natriumsulfat oder Molekularsieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem durch die hohen Ausbeuten und Reinheitsgrade über beide Stufen hinweg aus sowie durch die einfachen technischen Verfahrensschrltte und die kostengünstigen und wohlfeilen Chemikalien, so daß sich dieses Verfahren problemlos auch im großtechnischen Maßstab realisieren läßt.
Die nachfolgenden Beisplele 1 bis 3, welche die Herstellung der Imidoester-hydrochloride (erste Verfahrensstufe) beschreiben, sowie die Beispiele 4-8, die die Herstellung der N-Cyanimidoester zum Inhalt haben, sollen das Verfahren der Erfindung näher erläutern.
Belspiel 1 In ein Gemisch von 332 g (8 Mol) 99%dem Acetonitril und 372 g (8 Mol) technisch absolutem Ethanol (99%ig) wurden unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser 319 g (8,75 Mol) gasförmiger Chlorwasserstoff während 2 Stunden unter Ausschluß von Luftfeuchtigkeit in der Weise eingeleitet, daß die Innentemperatur nicht über 25° C anstieg. Anschließend wurde noch 3 Stunden lang unter Kühlung ( 120 C) gerührt.
Dann ließ man die Innentemperatur langsam auf 300 C ansteigen. Es wurde noch 2 Stunden bei 300 C (schwache Kühlung) gerührt und dann 265 g Ethylacetat zugegeben. Nach Zugabe des Ethylacetats wurde das Reaktlonsgemisch über Nacht bei Raumtemperatur (Innentemperatur ca. 250 C) 18 Stunden lang gerührt. Dann wurden noch 180 g Ethylacetat zugegeben und 6 Stunden lang bei Raumtemperatur weiter gerührt.
Nach Abkühlen auf 12° C wurde abgesaugt und der feste Rückstand im Vakuumtrockenschrank bei 50"C (20 mbar) getrocknet. Die Ausbeute betrug 937 g (94,8% d. Th.) Acetimidoethylester-hydrochlorid mit einem Schmp. von 1070 C (Zers.) [Lit.*) 98-100° C (Zers.)].
C4HloCINO (123,58) Ber. N 11,33 Gef.N 11,62 Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 28,50 Beispiel 2 885 g technisch reines Ethylacetat, 745 g (16 Mol) technisch absolutes Ethanol (99%mg, mit 1% Petrolether vergällt) und 664 g (16 Mol) 99%ges Acetonitril wurden zusammen vorgelegt und unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser 622 g (17,06 Mol) gasförmiger, wasserfreier Chlorwasserstoff innerhalb von 4 Stunden so eingeleitet (unter Ausschluß von Luftfeuchtlgkeit), daß die Innentemperatur nicht über 200 C anstieg. Das Reaktlonsgemisch wurde anschließend bei einer Temperatur von 20220 C 72 Stunden lang gerührt. Nach Abkühlung auf 12° C wurde das feste Reaktionsprodukt abgesaugt und Im Vakuumtrockenschrank bei 500 C im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe getrocknet. Die Ausbeute betrug 1872 g (94 7% d. Th.) Acetimidoethylesterhydrochlorid mit Schmp. 111"C (Zers.).
Beispiel 3 a) Ansatz 1 In eine Mischung von 332 g (8 Mol) Acetonitril (99%ig), 373 g (8 Mol) technisch absolutem Ethanol (99%mg, mit 1% Petroläther vergällt) und 443 g technisch reinem Ethylacetat (Essigsäureethylester) wurden unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser 292 g (8 Mol) gasförmiger Chlorwasserstoff während 2,5 Stunden unter Ausschluß von Luftfeuchtigkeit so eingeleitet, daß die Innentemperatur nicht über 20° C anstieg.
Anschließend wurde noch 22 Stunden lang bei einer Innentemperatur von 20250 C gerührt. Anschließend wurde auf ca. 12" C abgekühlt, abgesaugt und Im Vakuumtrockenschrank bei 500 C im Wasserstrahlvakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 749 g (80,3% d. Th.) Acetimldoethylester-hydrochlorld vom Schmp. 1090 C (Zers.), wobei 498 g Filtrat erhalten wurden.
C4HloCINO (123,58) Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 28,70 b) Ansatz 2 498 g Filtrat aus Ansatz 1, 332 g (8 Mol) Acetonltril (99%ig) 373 g (8 Mol) technisch absolutes Ethanol und 80 g Ethylacetat wurden vorgelegt und in diese Lösung 292 g (8 Mol) gasförmiger Chlorwasserstoff unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser während 2,5 Stunden so eingeleitet (unter Ausschluß von Luftfeuchtigkeit), daß die Innentemperatur nicht über 200 C anstieg.
Das Reaktionsgemisch wurde anschließend noch 22 Stunden lang bei einer Innentemperatur von 20-25"C gerührt, auf 12"C abgekühlt und das feste Reaktionsprodukt durch Absaugen isoliert.
*) A. Pinner, die Imldoäther und Ihre Derivate (Berlin 1892), S. 27; Auswaage: 924 g (93,596) Acetlmldoethylester-hydrochlorld vom Schmp. 1080 C (Zers.) Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 29,40 Filtrat: 481 g c)- Ansatz 3 Es wurde analog Ansatz 2 verfahren unter Verwendung von: 481 g Filtrat aus Ansatz 2 332 g (8 Mol) Acetonitril 999ooig 373 g (8 Mol) Ethanol, techn. abs., 99%ig 200 g Ethylacetat techn. rein 292 g (8 Mol) Chlorwasserstoff Die Ausbeute betrug 928 g (93,8s6) Acetimidoethylester-hydrochlorid mit Schmp. 1080 C (Zers.), wobei 623 g Filtrat anfielen.
Ber. N 11,33 Gef. N 11,94 Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 29,40 d) Ansatz 4 Es wurde analog Ansatz 2 verfahren unter Verwendung von: 623 g Filtrat aus Ansatz .3 332 g (8 Mol) Acetonitril, 99%Ig 373 g (8 Mol) Ethanol, techn. abs., 99%ig 292 g (8 Mol) Chlorwasserstoff Es wurden 935 g (94,6%) Acetlmldoethylesterhydrochlorid vom Schmp. 1050 C (Zers.) und 567 g Filtrat erhalten.
Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 29,10s6 e) Ansatz 5 567 g Filtrat aus Ansatz 4 332 g (8 Mol) Acetonitril, 99%ig 373 g (8 Mol) Ethanol, techn. abs., 99%ig 292 g (8 Mol) Chlorwasserstoff Es wurde analog Ansatz 2 verfahren, wobei 1012 g (102,3%) Acetimidoethylester-hydrochlorid vom Schmp.
108° C (Zers.) und 447 g Filtrat resultierten.
Ber. N 11,33 Gef. N 12,11 Ber; Cl 28,69 Gef. Cl 29,10 f) Ansatz 6 447 g Filtrat aus Ansatz 5 332 g (8 Mol) Acetonitril 99%ig 373 g (8 Mol) Ethanol, techn. abs., 99zig 292 g (8 Mol) Chlorwasserstoff Es wurde analog Ansatz 2 verfahren, das abgesaugte Reaktlonsprodukt jedoch nicht getrocknet.
Die Ausbeute betrug 983 g (93,896) Acetlmidoethylesterhydrochlorid mit einem Lösungsmittelgehalt (Feuchtigkeitsgrad) von 5,696. Es wurden 385 g Filtrat erhalten.
Nach dem Trocknen im Vakuum bei 500 C wies das Produkt einen Schmp. von 1090 C (Zers.) auf: Ber. N 11,33 Gef. N 12,07 Ber. Cl 28,69 Gef. Cl 29,20 Gesamtbllanz der Ansätze 1-6 Elnsatzstoffe: Acetonitril 99%lg) 1992 g Ethanol (techn. abs.) 2239 g Ethylacetat 723 g Chlorwasserstoff (wasserfrei) 1 752g Ausbeute: 5521 g (93%) Acetimidoethylesterhydrochlorid Filtrat (Abfall): 385 g Beispiel 4 200 ml kaltes Wasser wurden mit 101 g (1,2 Mol Cyanamid) 50%iger wäßriger Cyanamldlösung (SKW-Cyanamid L 500) versetzt und 131 g (1 Mol) Ethylacetat-feuchtes Acetimidoethylester-hydrochlorid aus vorstehendem Beispiel 3/Ansatz 6 mit einem Trockengehalt von 94% [Schmp. des getrockneten Produkts 109°C (Zers unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser eingetragen. Nach beendeter Zugabe des Acetlmidoethylester-hydrochlorlds (pH = 1,7) wurde durch Zugabe von 2,84 g (0,036 Mol) 50%lger Natronlauge ein pH-Wert von 6,15 (geeichte Glaselektrode) eingestellt, wobei die Innentemperatur von 11 auf 16° C anstieg.
Anschließend wurde noch 90 Minuten lang unter äußerer Kühlung mit kaltem Wasser gerührt und das Reaktionsgemlsch zweimal mit je 200 ml Methylenchlorid extrahiert. Die organische Phase wurde über wasserfreiem Natrlumsulfat getrocknet. Nach Abziehen des Methylenchlorids am Rotationsverdampfer wurden 108,5 g (96,896 d. Th.) N-Cyanacetimidoethylester mit einem Reinheitsgrad von 99,3%, der gaschromatographisch bestimmt wurde, erhalten.
Beispiel 5 In eine auf 11° C (= Kühlwassertemperatur) abgekühlte Mischung von 404 g (4,8 Mol) 50%iger wäßriger Cyanamidlösung (SKW-Cyanamid L500) und 800 ml Wasser wurden unter Rühren 494 g (4,0 Mol) getrocknetes Acetimidoethylester-hydrochlorid vom Schmp.
107°C (Zers.) eingetragen, wobei die Innentemperatur auf 8° C abfiel und der pH-Wert 2,3 betrug. Dann wurde durch Zusatz von 50%lager Natronlauge (ca. 7,2 g = 0,09 Mol) ein pH-Wert von 6,0 eingestellt (11°C Glaselektrode) und das Reaktionsgemisch noch 60 Minuten lang unter äußerer Kühlung mit kaltem Wasser gerührt. (Nach lOminütigem Rühren waren der pH-Wert auf 6,5 und die Innentemperatur auf 16"C angestiegen. Nach 20 Minuten Rühren betrugen der pH-Wert 6,9 und die Innentemperatur 13° C).
Anschließend wurde das Reaktionsgemisch (pH = 6,3; Innentemperatur = 12" C) in einen Scheldetrichter gegeben und die organische (leichtere) Phase abgetrennt.
Die Auswaage betrug 418 g (93,2% d. Th.) feuchter N-Cyanacetlmidoethylester mit einem Gehalt von 97,2% (gemäß dem Gaschromatogramm). Durch Extraktion der wäßrigen Phase mit Methylenchlorid konnten zusätzlich 17g(3,896) Rohprodukt gewonnen werden.
Beispiel 6 400 ml Wasser und 202 g (2,4 Mol Cyanamid) technische 5096ige wäßrige Cyanamidlösung wurden vorgelegt und durch äußere Kühlung mit einer Kältesole auf 0° C abgekühlt. Dann wurden 247 g (2 Mol) getrocknetes Acetimidoethylester-hydrochlorid mit Schmp. 1060 C (Zers.) unter Rühren zugesetzt und der pH-Wert von 2,3 auf pH 6 (0° C) hochgestellt (durch Zusatz von 2,4 g 50%iger Natronlauge). Anschließend wurde noch 3 Stunden bei einer Innentemperatur von -1 bis +10 C nachgerührt. Danach wurde das Reaktionsgemisch zweimal mit je 200 ml Methylenchlorid extrahiert. Die nicht getrocknete organische Phase wurde im Wasserstrahlvakuum eingeengt (bis zum Erreichen einer Innentemperatur von 60° C), wobei 218 g (97,2% d. Th.) N-Cyanacetimidoethylester von 97,9%iger Reinheit (laut gaschromatographischer Analyse) zurückblieben: C5H8N2O (112,12) Ber. N 24 99 Gef. N 24 84 Der rohe N-Cyanacetfmidoethylester wurde anschließend destilliert, wobei mit einer Ausbeute von 97,7% ein 99 996ges Produkt (gaschromatographische Bestimmung) mit Sdp. 86-88° C/9 mm Hg (Lit.*) 102/17 mm) erhalten wurde: Ber. N. 24,99 Gef. N 25,09 Beispiel 7 Unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser wurden 42,1 g (0,5 Mol) 50%ige wäßrige Cyanamidlösung mit 61 8 g (0,5 Mol) Acetimidoethylesterhydrochlorid versetzt und mit konz. wäßriger Ammoniaklösung ein pH-Wert von 5 eingestellt (13 C). Es wurde anschließend noch 1 Stunde unter Kühlung gerührt, wobei der pH-Wert zunächst auf 7,3 anstieg und dann auf 6,9 abfiel. Das Reaktionsgemlsch wurde mit 120 mol Wasser versetzt, um das ausgefallene Ammoniumchlorld in Lösung zu bringen. Der Ansatz wurde zweimal mit je 100 mg Methylenchlorld extrahiert.
Dle organische Phase wurde über wasserfreiem Natrlumsulfat getrocknet. Nach Abziehen des Methylenchlorids am Rotationsverdampfer blieben 51,6 g (92% d. Th.) N-Cyanacetimidoethylester mit einer gaschromatisch bestimmten Reinheit von 99,3% zurück.
Beispiel 8 (Vergleich) 400 ml Wasser und 202 g (2,4 Mol Cyanamid) 50%ige wäßrige Cyanamidlösung (SKW-Cyanamid L 500) wurden zusammen vorgelegt und auf 11"C abgekühlt.
Unter Rühren und äußerer Kühlung mit kaltem Wasser wurden 247 g (2 Mol) getrocknetes Acetimldoethylesterhydrochlorid vom Schmp. 104° C (Zers.) eingetragen und durch Zugabe von 0,2 g 5096iger Natronlauge der pH-Wert von 3,2 auf 4.1 hochgestellt (11"C). Danach wurde noch 2,5 Stunden lang unter Wasserkühlung gerührt, wobei der pH-Wert wieder auf pH 2,6 (11"C) abfiel. Das Reaktionsgemlsch wurde mit 300 ml Methylenchlorid ausgeschüttelt und die organische Phase mit Hilfe eines Scheidetrichters abgetrennt. Nach Abziehen *) W Lwowski, Synthesis 1971, 263 des Methylenchlorids am Rotationsverdampfer Im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe bei 600 C - Badtemperatur betrug die Ausbeute 27 g (12% d. Th.) Produkt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von N-Cyanimidoestern durch Umsetzung von Nitrilen, Alkoholen und Chlorwasserstoff zur Bildung der entsprechenden Imidoester-hydrochloride in der ersten Stufe und der anschließenden Reaktion der Imidoester-hydrochloride mit Cyanamid in der wäßrigen Phase in der zweiten Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Stufe in Gegenwart von Essigsäureestern bei einer Temperatur von -10" bis +45° C und die zweite Stufe in durch Zusatz von Basen auf einen pH-Wert von 5-8 eingestellter wäßriger Lösung bei einer Temperatur von -10" bis +50"C durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe pro Mol Nitril 0,3-2 Mol, vorzugsweise 0,5-1 Mol Essigsäureester, und pro Mol Alkohol 0,3-2 Mol, insbesondere 0,5-1 Mol Essigsäureester, verwendet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der ersten Reaktionsstufe 10 bis 30° C beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe den Chlorwasserstoff in das Gemisch aus Nitril und Alkohol einleitet und den Essigsäureester erst dann portionsweise zugibt, wenn das Reaktlonsgemisch schwerer rührbar wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mutterfiltrat oder -zentrifugat der ersten Reaktionsstufe für den nächsten Ansatz als Verdünnungsmittel und/oder Reaktionsmedium wiederverwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Reaktionsstufe bei einem pH-Wert von 5-6,2 durchführt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Cyanamid in Form der technischen, 50%igen wäßrigen Lösung verwendet.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Reaktionsstufe bei einer Temperatur von 0 bis + 18° C durchführt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Reaktionsstufe kontinuierlich durchführt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung von N-Cyanimidoestern, wobei in der ersten Stufe durch Reaktion von Nitril, Alkohol und Chlorwasserstoff die entsprechenden Imidoester-hydrochloride gebildet werden, die in der zweiten Stufe mit Cyanamid zu den N-Cyanimidoestern umgesetzt werden.

N-Cyanimidoester der allgemeinen Formel I stellen wichtige Synthesebausteine für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika sowie von Fein- und Spezialchemikalien dar: R1 = H, Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aralkyl, Aryl; R2 = Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen So dient beispielsweise der N-Cyanacetimidoethylester (R1 = CH3 Rz = C2H5) zur Herstellung von 2-Amino-4-methoxy-6-methyl-1,3,5-triazin, welches als Komponente in den neuentwickelten Sulfonylharnstoff-Herbiziden enthalten ist.

Obgleich das zweistufige Verfahren zur Herstellung von N-Cyanimidoestern seit langem bekannt ist, war diese Herstellungsmethode lediglich für den Labormaßstab geeignet. In der ersten Stufe zur Herstellung der Imidoester-hydrochlorlde wurde üblicherweise Chlorwasserstoff In ein äquimolares Gemisch aus Alkohol und Nitril eingeleitet und der Ansatz über einen längeren Zeitraum stehengelassen, wobei mit fortschreitender Umsetzung das Reaktionsgemisch erstarrt. (vgl.

A. Pinner »Die Imidoäther und ihre Derlvate« Berlin 1892). Dieser Weg ist in der Technik genau so wenig realisierbar wie die Verwendung von Diethylether und Dioxan als Verdünnungsmittel. Gemäß der US-PS 3402 193 wird die Herstellung von Butyramidinhydrochlorid unter Verwendung eines Überschusses an Butyronitril beschrieben, ohne daß jedoch das vermutlich intermediär gebildete Butyrimidoethylesterhydrochlorld isoliert und charakterisiert wurde. Auch bei der Darstellung von Butyramidin-hydrochlorid gemäß der US-PS 35 38 139 in Gegenwart von Essigsäurebutylester erfolgte keine Isolierung und Identifizierung des vermutlich als Zwischenprodukt gebildeten Butyrlmidoethylester-hydrochlorlds. Die Ausbeute an Butyramidin-hydrochlorid betrug lediglich 33%, während 45% des unumgesetzten Butyronltrils wieder zurückgewonnen wurden. Alle diese beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Imidoester-hydrochlorlden sind technisch nicht brauchbar entweder wegen der zu geringen Ausbeuten oder wegen der umständlichen Herstellungsmethoden.

Auch für die zweite Stufe, der Herstellung von N-Cyanimidoestern aus den Imidoester-hydrochloriden und Cyanamid, sind keine Verfahren bekannt. die sowohl bezüglich der Ausbeuten als auch der anfallenden Nebenprodukte technisch brauchbar erscheinen. So wird beispielsweise gemäß der US-PS 32 25 077 die Darstellung von N-Cyanlmidoestern durch Einwirkung von festem wasserfreiem Cyanamid auf das entsprechende Acetimldoester-hydrochlorid in alkoholischer Lösung beschrieben. Ganz abgesehen von den relativ niedrigen Ausbeuten von maximal 6696 ist dieser Syntheseweg verhältnismäßig teuer und somit unwirtschaftlich, weil von festem, wasserfreiem Cyanamid ausgegangen werden muß.