DE1200304B

DE1200304B - Verfahren zur Herstellung von Chlorpyridinen und ihren alkylsubstituierten Homologen

Info

Publication number: DE1200304B
Application number: DEV23565A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Wilh Hoefling; Dr Dieter Eilhauer; Gerhard Reckling; Dr Friedrich Andreas
Original assignee: Leuna Werke GmbH
Current assignee: Leuna Werke GmbH
Priority date: 1963-01-26
Filing date: 1963-01-26
Publication date: 1965-09-09

Description

Verfahren zur Herstellung von Chiorpyridinen und ihren alkylsubstituierten Homologen Es ist bekannt, daß man das verhältnismäßig schwer herzustellende 4-Chlorpyridin neben 2-Chlorpyridin durch Umsetzung von Pyridin-N-oxyd mit Sulfurylchlorid erhalten kann. Man hat auch schon 4-Chlor-2-alkyl-pyridine auf diese Weise hergestellt. Das Verfahren besitzt aber den Nachteil, daß man dabei das Sulfurylchlorid in einem Überschuß von mindestens dem Dreifachen der berechneten Menge verwenden muß, um die Reaktion beherrschen zu können. Das nicht umgesetzte Sulfurylchlorid muß dann nach der Reaktion durch Destillation unter vermindertem Druck wieder entfernt werden. Weiterhin muß das Sulfurylchlorid in einem gesonderten Prozeß erst hergestellt werden, und schließlich ist die Handhabung dieser an der Luft zersetzlichen aggressiven Flüssigkeit in technischem Maßstab schwierig.
Es wurde nun gefunden, daß alle geschilderten Nachteile vermieden und in einfacherer Weise Chlorpyridine und ihre alkylsubstituierten Homologen erhalten werden wenn man in die entsprechenden Pyridin-N-oxyde bei einer Temperatur zwischen 30 und 45 J C in Gegenwart eines gegenüber den Reaktionspartnern inerten Verdünnungsmittels ein aus Chlor und Schwefeldioxyd bestehendes Gasgemisch einleitet.
Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch, in dem Chlor und Schwefeldioxyd in einem Volumenverhältnis von 1:1 vorliegen. Ein Überschuß von Schwefeldioxyd beeinflußt die Reaktion nicht nachteilig, jedoch muß die überschüssige Menge anschließend aus dem Reaktionsgemisch wieder entfernt werden, während ein Chlorüberschuß zu Nebenreaktionen führen kann.
Zweckmäßig wird 1 Mol Pyridin-N-oxyd mit je 1 Mol Chlor und Schwefeldioxyd zur Reaktion gebracht. In diesem Falle wird praktisch das gesamte eingeleitete Gas umgesetzt.
Da die Reaktion stark exotherm verläuft, ist zur Vermeidung explosionsartiger Zersetzungen der Zusatz eines Verdünnungsmittels unbedingtes Erfordernis. Als Verdünnungsmittel verwendet man vorteilhaft niedrigsiedende Chlorkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform u. dgl. Um das Sieden des Verdünnungsmittels in Grenzen zu halten, ist, insbesondere bei größeren Ansätzen, eine zusätzliche Kühlung des Reaktionsgemisches zweckmäßig.
Der nach der Gasbehandlung und Abtrennung des Verdünnungsmittels verbleibende Rückstand wird mit Wasser versetzt, das entstandene Gemisch alkalisch gemacht und das Chlorpyridin mit Wasserdampf abdestilliert oder mit einem Lösungsmittel extrahiert.
Das erhaltene Produkt besitzt einen solchen Rein- heitsgrad, daß es im allgemeinen ohne weitere Reinigung weiterverarbeitet werden kann.
Beispiel 1 2- und 4-Chlorpyridin In einem 21 fassenden Rundkolben, der mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Gaseinleitungsrohr versehen ist, wurden 105 g Pyridin-N-oxyd in 200 ml Chloroform gelöst und in die Lösung bei einer Temperatur von 20"C 501 pro Stunde eines Gasgemisches, bestehend aus 25 1 C12 und 25 1 SO2, eingeleitet. Nachdem die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 40 C angestiegen war, wurde durch Außenkühlung dafür gesorgt, daß eine weitere Steigerung nicht eintrat. Nach Einleiten von 54 1 des Gasgemisches ließ man noch 15 Minuten nachreagieren.
Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abdestilliert, der Rückstand mit 200 ml kaltem Wasser versetzt, mit 5001,iger wäßriger Natronlauge alkalisch gemacht und das entstandene Gemisch von 2- und 4-Chlorpyridin mit Wasserdampf übergetrieben. Die Chlorpyridine setzten sich als spezifisch schwerere, wasserunlösliche Schicht am Boden der Vorlage ab und wurden im Scheidetrichter vom Wasser abgetrennt.
Es wurden 19,5 g 4-Chiorpyridin, Kr.1, = 45 bis 47"C, und 8,2 g 2-Chlorpyridin, Kr.15 = 55 bis 60°C, erhalten, was 220/, der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Pyridin-N-oxyd, entspricht.
Der Schmelzpunkt des 4-Chlorpyridin-Pikrats betrug 138 bis 140°C, der des 2-Chlorpyridin-Pikrats 132 bis 134"C.
Beispiel 2 4-Chlor-3 -methyl-pyridin In einem Reaktionskolben gemäß Beispiel 1 wurden 109 g 3-Methyl-pyridin-N-oxyd in 100 ml Chloroform gelöst. Bei einer Temperatur von 20°C wurden innerhalb einer Stunde 50 1 eines Gasgemisches, bestehend aus 25 1 C12 und 25 l S°2, eingeleitet. Nachdem die Temperatur auf 409C angestiegen War, wurde durch Außenkühlung dafür gesorgt, daß eine weitere Steigerung nicht eintrat. Anschließend ließ man das Gemisch noch 15 Minuten nachreagieren, versetzte dann den Rückstand mit kaltem Wasser und setzte so viel festes Natriumhydroxyd zu, bis eine alkalische Reaktion erreicht war. Das ausgeschiedene 4-Chlor-3-methyl-pyridin wurde mittels Wasserdampfdestillation aus der Salzlösung entfernt und im Scheidetrichter von der wäßrigen Schicht des Destillats abgetrennt. Anschließend wurde das feuchte 4-Chlor-3-methyl-pyridin unter vermindertem Druck destilliert.
Es wurden 55,3 g 4-Chlor-3-methyl-pyridin vom Kp.24 = 76 bis 78"C erhalten, was 43,50/0 der Theorie, bezogen auf das eingesetzte 3-Methyl-pyridin-N-oxyd, entspricht.
Der Schmelzpunkt des Pikrats betrug 150 bis 151°C.
Beispiel 3 2-Chlor-4-methyl-pyridin In einem Reaktionskolben gemäß Beispiel 2 wurden 109 g 4-Methyl-pyridin-N-oxyd in 150 ml Methylenchlorid gelöst. Bei einer Temperatur von 200 C wurden innerhalb einer Stunde 50 1 eines Gasgemisches, bestehend aus 25 1 C12 und 25 1 SO2, eingeleitet. Die Temperatur stieg schnell auf den Siedepunkt des Methylenchlorids an. Anschließend ließ man noch 1/4 Stunde nachreagieren und entfernte dann das Verdünnungsmittel durch Destillation unter vermindertem Druck. Der vom Verdünnungsmittel befreite Rückstand wurde mit kaltem Wasser versetzt und die wäßrige Lösung durch Zugabe von festem Natriumhydroxyd alkalisch gemacht. Das sich dabei abscheidende 2-Chlor-4-methyl-pyridin wurde mittels Wasserdampfdestillation aus der Salzlösung entfernt und im Scheidetrichter von der wäßrigen Schicht des Destillats abgetrennt. Anschließend wurde das feuchte 2-Chlor-4-methyl-pyridin unter vermindertem Druck destilliert.
Es wurden 32 g 2-Chlor-4-methyl-pyridin vom Kr.17 = 84 bis 85"C erhalten, was 25°/o der Theorie, bezogen auf das eingesetzte 4-Methyl-pyridin-N-oxyd, entspricht.
Der Schmelzpunkt des Pikrats betrug 113 bis 115°C.
Beispiel 4 4-Chlor-2-methyl-pyridin In einem Reaktionskolben gemäß Beispiel 1 wurden 500 g 2-Methyl-pyridin-N-oxyd in 500 ml Methylenchlorid gelöst. In die Lösung wurde während 5 Stunden ein Gasgemisch aus Cl2 und SO2 im Volumenverhältnis 1: 1 mit einer Gasgeschwindigkeit von 501 pro Stunde eingeleitet. Im Verlauf der Reaktion erhitzte sich das Reaktionsgemisch auf den Siedepunkt des Methylenchlorids. Da die Temperatur heftig anstieg, wurde der Kolben von außen mit Wasser gekühlt. Nach beendeter Einleitung des Gasgemisches ließ man noch l/2 Stunde nachreagieren und entfernte anschließend das Verdünnungsmittel durch Vakuumdestillation.
Der Rückstand wurde mit kaltem Wasser versetzt und mit 500/,der Natriumhydroxydlösung alkalisch gemacht. Das frei gewordene 4-Chlor-2-methyl-pyridin wurde mit Äther extrahiert und nach Entfernung des Äthers zur weiteren Reinigung einer Vakuumdestillation unterworfen.
Es wurden 260 g 4-Chlor-2-methyl-pyridin vom Kp.15 = 54 bis 56"C als farbloses Öl erhalten, was 450/o der Theorie, bezogen auf das eingesetzte 2-Methyl-pyridin-N-oxyd, entspricht.
Der Schmelzpunkt des Pikrats betrug 162 bis 163 C.
Beispiel 5 4-Chlor-2-äthyl-pyridin In einem 60 1 fassenden Reaktionsgefäß aus Jenaer Glas, das mit Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und Gaseinleitungsrohr versehen ist, wurden bei einer Temperatur von 20"C 8 kg 2-Äthyl-pyridin-N-oxyd in 121Methylenchlorid gelöst. In diese Lösung wurde 8 Stunden lang ein Gasgemisch, bestehend aus Cl2 und SO2 im Volumenverhältnis 1:1, mit einer Geschwindigkeit von 4001 pro Stunde eingeleitet. Das Reaktionsgemisch erwärmte sich im Laufe des Einleitens bis auf den Siedepunkt des Methylenchlorids.
Nach beendeter Einleitung des Gasgemisches ließ man etwa 1/2 Stunde nachreagieren, worauf das Methylenchlorid abdestilliert wurde. Der teils ölige, teils kristalline Rückstand wurde mit kaltem Wasser versetzt und anschließend mit 300/0iger Kalilauge alkalisch gemacht. Aus dem so erhaltenen Reaktionsgemisch wurde das gebildete 4-Chlor-2-äthyl-pyridi n mit Wasserdampf überdestilliert. Das sich am Boden der Vorlage absetzende Öl wurde vom Wasser getrennt und einer Vakuumdestillation unterworfen.
Es wurden 4,55 kg 4-Chlor-2-äthyl-pyridin vom Kr.15 = 75 bis 77"C erhalten, was 49 0/o der Theorie, bezogen auf das eingesetzte 2-Äthyl-pyridin-N-oxyd, entspricht.
Der Schmelzpunkt des Pikrats betrug 117 bis 1190 C.
Aus dem Rückstand der Wasserdampfdestillation wurden durch Eindampfen und Extraktion mit Methylenchlorid 2,8 kg = 350/o des eingesetzten 2-Äthyl-pyridin-N-oxyds zurückgewonnen.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Chlorpyridinen und ihren alkylsubstituierten Homologen durch Chlorierung der entsprechenden Pyridin-N-oxyde, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Pyridin-N-oxyde bei einer Temperatur zwischen 30 und 45"C in Gegenwart eines gegenüber den Reaktionspartnern inerten Verdünnungsmittels ein aus Chlor und Schwefeldioxyd bestehendes Gasgemisch einleitet.