DE1768352B2

DE1768352B2 -

Info

Publication number: DE1768352B2
Application number: DE1768352A
Authority: DE
Inventors: Basil Jason Hornchurch Essex Heywood (Grossbritannien)
Original assignee: May & Baker Ltd Dagenham (grossbritannien)
Current assignee: May & Baker Ltd Dagenham (grossbritannien)
Priority date: 1967-05-05
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1974-03-28
Also published as: NL6805991A; CH475954A; US3567758A; BE714666A; DE1768352C3; FR1565812A; AT282603B; DE1768352A1; NL159368B; GB1176239A

Description

OH

IO

in der Y ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und Z ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel

^Y OR

in der R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

MO

30

in der M ein Wasserstoff- oder ein Alkalimetallatom bedeutet und X ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, erhitzt und das so gebildete Hydroxybenzonitrilderivat isoliert.

40

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxybenzonitrilen der allgemeinen Formel

45

OH

in der Y ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und Z ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel

CN

(Π)

OR

in der R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der M ein Wasserstoff- oder ein Alkalimetallatom bedeutet und X ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, erhitzt und das so gebildete Hydroxybenzonitrilderivat isoliert.

Hydroxybenzonitrile der allgemeinen Formel I werden als Herbicide oder als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Verbindungen, die als Herbicide und andere Schädlingsbekämpfungsmittel wirksam sind, verwendet.

Hydroxybenzonitrile der allgemeinen Formel I wurden bisher hergestellt durch

a) Zersetzung von p-Trichloraceiminophenol-hydrochlorid in Anwesenheit von Natriumhydroxyd mit einer Ausbeute von 25% (J. Houben und W. Fisch e r, Ber. 63, 2649 [1930]),

b) Anwendung der Sandmeyerschen Reaktion auf Aminophenole und Behandlung des gebildeten Diazoniumchlorids mit Cuprocyanid (F. Ahrens, Ber.2O, 2953 [1887]; A. Jakoubovitch u. Mitarb., J. Obchtchei Khim. 28 (90), 2294 [1958]; J. N. A s h 1 e y u. Mitarb., J. Chem. Soc. 1942, 103),

c) Durchführung der Reaktion nach Rosenmund und von Braun mit einem Halogenphenol, z. B. einem Bromphenol, und Cuprocyanid in Anwesenheit einer tertiären Base (W. N. W h i t e u. Mitarb., J. Amer. Chem. Soc. 80, 3271 [1958]; USA.-Patentschrift 3 259 646),

d) Dehydrierung von Hydroxybenzaldoximen mit Essigsäureanhydrid (E. Beckmann, Ber. 26, 2623 [1893]; Lack, Ber. 17, 1572 [1884]; Auwers und Reis, Ber. 29 [2], 2355 [1896]),

e) Erhitzen von Ammonium-3-hydroxybenzoat (S h m i t h, J. Prakt. Chem. 2, 16, 221 [1877]).

Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß entweder die dabei verwendeten Ausgangsmaterialien schwierig zu erhalten sind oder daß die Ausbeuten an Hydroxybenzonitril, die sie liefern, niedrig sind. Als bestes liegen die Ausbeuten der Sandmeyer-Reaktion in der Größenordnung von 65 bis 70%, doch ist die dabei einbezogene Diazotierungsstufe stets ein in technischem Maßstab schwierig durchzuführender Arbeitsgang. Diese Verfahren erfordern häufig zur Erzielung eines Hydroxybenzonitrils von zufriedenstellender Reinheit komplizierte Extraktionsverfahren.

Vor kurzem wurden verbesserte Verfahren zur Herstellung von Hydroxybenzonitrilen, einschließlich 4-Hydroxybenzonitrilen, und Ausgangs- bzw. Zwischenprodukte bei ihrer Herstellung wie folgt beschrieben :

f) Erhitzen von Anissäure mit einem Nitril, dessen Siedepunkt und der Siedepunkt der entsprechenden Säure höher als derjenige von Anisonitril, d. h. Adiponitril, sind, und Entmethylieren des erhaltenen Anisonitrils, wie in der britischen Patentschrift 1 065 936 beschrieben und

g) Einwirkung eines Gemisches von Sauerstoff und Ammoniak bei einer Temperatur zwischen 300 und 600° C in Anwesenheit eines Katalysators auf der Basis von Oxyden von Metallen oder Metalloiden auf einen Alkyläther von Phenol mit einem kernständigen Alkylsubstituenten zusätzlich zu der Äthergruppe,

ζ. B. ein 4-Alkoxytoluol, worin der Alkoxyrest vorteilhafterweise nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome enthält, wie beispielsweise 4-Äthoxytoluol oder 4-Methoxytoluol, und Entalkylierung des erhaltenen Alkoxybenzonitrils (z. B. Anisonitrils), wie es in der britischen Patentschrift 1096 961 beschrieben ist.

Die zur Überführung der in diesen zwei Verfahren erhaltenen Alkoxybenzonitril-Zwischenprodukte in Hydroxybenzonitrile erforderliche Entalkylierungsstufe wurde bisher nach einem bekannten Verfahren durchgeführt, das darin besteht, das Alkoxybenzonitril mit Pyridin-hydrochlorid zu erhitzen. Diese Methode hat gewisse Nachteile, da eine verhältnismäßig große Menge (zumindest eine äquimolare Menge in bezug auf das Alkoxybenzonitril), nämlich Pyridin, erforderlich ist, wobei das Pyridin wiedergewonnen werden muß, wenn das Verfahren wirtschaftlich sein soll, und das als Nebenprodukt auftretende Alkylchlorid häufig unerwünscht ist.

Dieses vorliegende Verfahren vermeidet die Verwendung von Pyridin-hydrochlorid und kann als Nebenprodukt Substanzen liefern, die als Ausgangsmaterialien bei den oben beschriebenen Verfahren (f) und (g) benötigt werden.

Erfindungsgemäß wird die Entalkylierung der Alkoxybenzonitrile der allgemeinen Formel II zu Hydroxybenzonitrilen der allgemeinen Formel I durch Einwirkung eines Phenolderivats der allgemeinen Formel

(IH)

30

in der M ein Wasserstoff- oder Alkalimetallatom, vorzugsweise Natrium oder Kalium, bedeutet und X ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, durchgeführt. Falls M ein Alkalimetallatom bedeutet, werden Hydroxybenzonitrile der Formel I in Form von Alkalisalzen erhalten, und die Salze können gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise (vorzugsweise in situ), beispielsweise durch Behandlung mit einer Säure, wie Salzsäure, in die Hydroxyverbindungen übergeführt werden. Als Nebenprodukt wird ein Alkoxybenzol der allgemeinen Formel

RO

(IV)

50

in der R und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, erhalten.

Wenn M in der Formel III ein Wasserstoffatom bedeutet, wird die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 500° C (vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 300 und 400⁰C) unter Druck oder als eine Dampfphasenreaktion, beispielsweise durch Führen der Reaktionskomponenten in dampfförmigem Zustand durch ein heißes Rohr, durchgeführt. Wenn M ein Alkalimetallatom darstellt, wird die Reaktion vorzugsweise durch Erhitzen des praktisch wasserfreien Alkaliphenolats mit dem Alkoxybenzonitril, vorzugsweise bei einer Temperatur von 140 bis 290⁰C, und gegebenenfalls in Anwesenheit eines inerten Mediums, das als Lösungsmittel dienen kann z. B. eines aprotischen Lösungsmittels, wie Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon oder eines Mineralöls mit entsprechend hohem Siedepunkt, wie dem im nachfolgenden Beispiel 13 verwendeten und gewünschtenfalls unter unteratmosphärischem Druck, wobei die Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten Alkoxybenzols erleichtert wird, durchgeführt.

Die Entalkylierung von Alkoxybenzonitrilen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren führt im allgemeinen zu hohen Ausbeuten an Hydroxybenzonitrilen. Dies trifft besonders zu, wenn die Reaktionskomponente der allgemeinen Formel III ein Alkaliphenolat z. B. Natrium-4-methylphenolat oder Natriumphenolat und die Reaktionskomponente der Formel II. 4- Methoxybenzonitril, S^-Dichlor^-methoxybenzonitril oder 3,5-Dibrom-4-methoxybenzonitril ist, wobei im allgemeinen Ausbeuten von 70% und darüber an Hydroxybenzonitrilen erhalten werden.

Vorzugsweise ist die Reaktionskomponente der Formel III 4-Kresol oder ein Alkali-4-kresolat, d. h. ein Alkali-4-methylphenolat. Mit diesen Reaktionskomponenten ist der als Nebenprodukt erhaltene 4-Methylphenylalkyläther, beispielsweise 4-Methylphenylmethyläther oder 4-Methoxytoluol, geeignet:

1. als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Anissäure, die als Ausgangsmaterial in dem oben beschriebenen Verfahren f) verwendet wird und

2. als Ausgangsmaterial in dem oben beschriebenen Verfahren g).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird demzufolge mit Vorteil mit 4-Kresol oder einem Alkali-4-kresolat als Reaktionskomponente der Formel III in der Entmethylierungsstufe des Verfahrens f) und in der Entalkylierung von 4-Alkoxybenzonitrilen, insbesondere 4-Methoxybenzonitril, die durch das Verfahren g) erhalten werden, angewendet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Schmelzpunkte wurden nach der Kapillarrohr-Methode bestimmt, falls es nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

Ein Gemisch von 2,66 g (0,02 Mol) 4-Methoxybenzonitril und 2,93 g (0,021 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natrium-4-methylphenolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-methylphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem 50-ml-Kolben, der zur Destillation eingerichtet war, erhitzt. Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades. Die Temperatur des Bades betrug zu Beginn 160⁰C und wurde dann in 10 Minuten von 160 auf 260° C erhöht und 1 Stunde und 20 Minuten bei 260° C gehalten, während welcher Zeit die theoretische Ausbeute an 4-Methylphenylmethyläther gesammelt wurde. Die zurückbleibende Festsubstanz wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und mit 10 ml Petroläther (Siedebereich: 40 bis 6O⁰C) gewaschen. Der feste Rückstand wurde in 50 ml Wasser gelöst, und konzentrierte Salzsäure wurde bis zu pH 1 zugegeben. Die ausgefallene Festsubstanz wurde gesammelt und getrocknet. Es wurden so 1,64 g (Ausbeute: 68,8%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 100 bis 104° C erhalten. Die wäßrige Phase wurde zweimal mit Diäthyläther (50 ml und 25 ml) extrahiert, und die vereinigten Ätherextrakte wurden zur Trockne eingedampft. Es wurde so eine zweite Fraktion von 0,59 g (Ausbeute: 24,8%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 98 bis 107° C erhalten.

Während der Reaktion wurden 2,44 g (Ausbeute: 100%) 4-Methylphenylmethylather, Brechungsindex nl° = 1,519, gesammelt.

5 Beispiel 2

Ein Gemisch von 2,66 g (0,02 Mol)4-Methoxybenzonitril und 2,4 g (0,021 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natriumphenolat (hergestellt durch Trocknung einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxyd und Phenol) wurde in einem 50-ml-Kolben, der zur Destillation eingerichtet war, erhitzt.

Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades, dessen Temperatur von 100° C in 20 Minuten auf 280° C erhöht wurde. Bei einer Badtemperatur von 180° C ergab das Gemisch der Reaktionskomponenten eine klare Schmelze, und bei 230° C siedete das Gemisch kräftig, und das bei der Reaktion gebildete Anisol begann abzudestillieren. Die Schmelze verfestigte sich wieder, wenn die Temperatur 280° C erreicht hatte. Das Reaktionsgemisch wurde bei einer Temperatur von 280° C gehalten, bis 1,92 g (89% der theoretischen Ausbeute) Anisol gewonnen war. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde die Festsubstanz gepulvert, mit 40/60 Petroläther gewaschen und nach Trocknen in 10 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde mit Aktivkohle behandelt, und die filtrierte Lösung wurde mit konzentrierter Salzsäure bis zu pH 1 angesäuert. Der Niederschlag wurde abgetrennt und getrocknet. Es wurden so 1,82 g (Ausbeute: 76,5%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 91 bis 120° C erhalten.

Beispiel 3

35

Eine stark konzentrierte Lösung von Natrium-4-methylphenolat wurde aus 10,8 g (0,1 Mol) 4-Kresol und4,0g(0,l Mol)Natriumhydroxyd hergestellt. Diese Lösung wurde langsam zu siedendem 4-Methoxytoluol unter kräftigem Rühren in einer Apparatur, die zur azeotropen Entfernung von Wasser und Rückführung des organischen Lösungsmittels eingerichtet war, zugegeben. Die Zugaberate war derart, daß das feste Natrium-4-methylphenolat, das einmal gebildet war, sich nicht wieder auflöste. Nach beendeter Zugabe wurde das Lösungsmittel teilweise entfernt, wobei eine leicht rührbare Aufschlämmung von Natrium-4-methylphenolat erhalten wurde. 13,3 g (0,1 Mol) 4-Methoxybenzonitril wurden zugegeben. Indem man weitere Mengen 4-Methoxytoluol abdestillieren ließ, wurde die Innentemperatur auf 203° C erhöht, und die Suspension wurde unter Rühren 1 ¹J₂ Stunden unter Rückfluß gehalten. Man ließ die Temperatur erneut durch die Entfernung von weiterem Lösungsmittel auf 225° C ansteigen und hielt sie bei diesem Wert für 2 Stunden. Dann wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, und das 4-Hydroxybenzonitril wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, extrahiert. Es wurden so 8,43g (Ausbeute: 71%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 103 bis 104° C erhalten.

Aus den Petrolätherwaschflüssigkeiten wurden 0,76 g 4-Methoxybenzonitril vom F. = 56 bis 57° C wiedergewonnen. (Theoretische Ausbeute, bezogen auf nicht wiedergewonnenes 4-Methoxybenzonitril: 77%).

Beispiel 4

Man arbeitete wie im Beispiel 3, ersetzte jedoch das Natriumhydroxyd durch 85%iges festes Kaliumhydroxyd (5,6 g; 0,085 Mol) und extrahierte das 4-Hydroxybenzonitril wie im Beispiel 1 beschrieben. Es wurde eine erste Fraktion von 6,4g (Ausbeute: 54%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 111 bis 112°C und eine zweite Fraktion von 2,54 g (Ausbeute: 21%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 108 bis 110°C erhalten.

Beispiel 5

Ein Gemisch von 5,82 g (0,02 Mol) 4-Methoxy-3,5-dibrombenzonitril und 2,73 g (0,021 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natrium-4-methylphenolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-methylphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem zur Destillation eingerichteten 50-ml-Kolben erhitzt. Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades, dessen Temperatur bei 230 bis 250° C während I¹J₄ Stunden gehalten wurde, während welcher Zeit 98% der theoretischen Menge an 4-Methylphenylmethyläther gesammelt wurden. Die zurückbleibende Festsubstanz wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und zweimal mit je 10ml Petroläther (Siedebereich: 40 bis 6O⁰C) gewaschen. Der feste Rückstand wurde in 80 ml Wasser gelöst und filtriert, und das Filtrat wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Die ausgefallene Festsubstanz wurde abgetrennt und getrocknet. Es wurden so 4,41 g (Ausbeute: 80,5%) 4-Hydroxy-3,5-dibrombenzonitril vom F. = 177 bis 190⁰C erhalten (Schmelzpunkt von reinem 4-Hydroxy-3,5-dibrombenzonitril: 195 bis 196°C, Mischschmelzpunkt: 191 bis 195° C).

Durch Arbeiten in entsprechender Weise wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:

S-ChloM-hydroxybenzonitril in 86,5%iger Ausbeute aus 3-Chlor-4-methoxybenzonitril und Natrium-4-methylphenolat, F. = 135 bis 142° C (Schmelzpunkt von reinem 3-Chlor-4-hydroxybenzonitril: 149 bis 150°C, Mischschmelzpunkt: 140 bis 146°C);

3,5-Dichlor-4-hydroxybenzonitril in 97%iger Ausbeute aus 3,5-Dichlor-4-methoxybenzonitril und Natrium-4-methyIphenolat, F. = 127 bis 145° C, erhöht durch Umkristallisation auf 140 bis 143°C (Schmelzpunkt von reinem 3,5-Dichlor-4-hydroxybenzonitril 146 bis 147⁰C);

3-Brom-4-hydroxybenzonitril aus 3-Brom-4-methoxybenzonitril und Natriumphenolat, F. = 145 bis 146° C (Schmelzpunkt von reinem 3-Brom-4-hydroxybenzonitril: 156 bis 158⁰C, Mischschmelzpunkt: 148 bis 149⁰C);

3,5-Dibrom-4-hydroxybenzonitril in 80,5%iger Ausbeute aus 3,5-Dibrom-4-methoxybenzonitril und Natrium-4-methylphenolat, F. = 177 bis 190° C (Schmelzpunkt von reinem 3,5-Dibrom-4-hydroxybenzonitril: 195 bis 196°C, Mischschmelzpunkt: 191 bis 195°C);

4-Hydroxy-3-jodbenzonitril aus 3-Jod-4-methoxybenzonitril und Natriumphenolat, F. = 121 bis 123° C (Schmelzpunkt von reinem 4-Hydroxy-3-jodbenzonitril: 136 bis 137°C, Mischschmelzpunkt: 127 bis 129°C); und

4 - Hydroxy - 3 - methyrbenzonitril aus 4-Methoxy-3-methylbenzonitril und Natriumphenolat, F. = 80 bis 81⁰C (Schmelzpunkt von reinem 4-Hydroxy-3-methylbenzonitril: 92 bis 94°C, Mischschmelzpunkt: 86 bis 87° C).

Beispiel 6

Ein Gemisch von 2,66 g (0,02 Mol) 4-Methoxybenzonitril und 3,16 g (0,021 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natrium-4-chlorphenolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-chlorphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem 50-ml-Kolben 3 Stunden erhitzt. Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades, dessen Temperatur bei 250 bis 255° C gehalten wurde. Bei einer Badtemperatur von 140° C ergab das Gemisch von Reaktionskomponenten eine klare Schmelze. Die Schmelze verfestigte sich wieder, wenn die Badtemperatur 20 Minuten bei 250° C gehalten worden war. Die zurückbleibende Festsubstanz wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und in 20 ml Wasser gelöst. Die wäßrige Lösung wurde zweimal mit je 10 ml Diäthyläther vor dem Ansäuern mit konzentrierter Salpetersäure auf pH 1 gewaschen. Es wurde ein öliges Produkt erhalten, das sich beim Abkühlen verfestigte. Das Produkt wurde aus Benzol umkristallisiert, wobei 1,07 g (45%ige Ausbeute) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 102 bis 108° C erhalten wurden.

B e i s ρ i e 1 7

Ein Gemisch von 2,67 g (0,02 Mol) 4-Methoxybenzonitril und 4,10 g (0,021 Mol) wasserfreiem Natrium-4-bromphenolat (hergestellt durch azetrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-bromphenolat mit Chlorbenzol) wurde in 20 ml N-Methylpyrrolidon 5 Stunden unter Rückfluß gehalten. Das Lösungsmittel wurde durch Destillation entfernt und der Rückstand in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde zweimal mit je 10 ml Diäthyläther gewaschen und mit Aktivkohle behandelt, und die filtrierte Lösung wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Die ausgefallene Festsubstanz wurde gesammelt und getrocknet. Man erhielt so 1,2 g (Ausbeute: 32%) 4-HydroxybenzonitrilvomF. = 106 bis 107° C.

Beispiel 8

45

Ein Gemisch von 2,66 g (0,02 Mol) 3-Methoxybenzonitril und 2,73 g (0,021 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natrium-4-methylpheolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-methylphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem zur Destillation eingerichteten 50-ml-Kolben erhitzt. Das erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades. Die Temperatur des Bades betrug zu Beginn 115° C. Die Temperatur wurde dann auf 230° C erhöht, wobei der 4-Methylphenylmethyläther abzudestillieren begann. Die Badtemperatur wurde 2 Stunden bei 230 bis 260° C gehalten, während welcher Zeit die theoretische Menge an 4-Methylphenylmethyläther gesammelt wurde. Die zurückbleibende Festsubstanz wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und zweimal mit je 10 ml Petroläther (Siedebereich: 40 bis 60° C) gewaschen. Der feste Rückstand wurde in Wasser gelöst und mit Aktivkohle behandelt, und die filtrierte Lösung wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Der Niederschlag wurde abgetrennt und getrocknet. Es wurden so 0,44 g (Ausbeute: 18,5%)3-HydroxybenzonitrilvomF. = 66 bis 69° C erhalten. Durch Extraktion der Mutterlaugen mit Diäthyläther (zweimal 15 ml) wurden weitere 0,85 g Produkt vom F. = 65 bis 70°C (Ausbeute: 35,5%) erhalten (Gesamtausbeute an Rohprodukt: 1,29 g, 54%). Das gesamte rohe Produkt wurde aus Benzol umkristallisiert, wobei 0,84g (Ausbeute: 35%) Produkt vom F. = 73 bis 75° C erhalten wurden. (Literatur F. = 8O⁰C).

Beispiel 9

Ein Gemisch von 2,66 g (0,02 Mol) 2-Methoxybenzonitril und 2,45 g (0,02 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natriumphenolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natriumphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem 50-ml-Kolben, der zur Destillation eingerichtet war, erhitzt. Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Metallbades. Die Badtemperatur wurde bei 240 bis 270° C gehalten. Man ließ den Phenylmethyläther während I¹Z₂ Stunden abdestillieren. Der feste Rückstand wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und zweimal mit je 10 ml Petroläther (Kp.: 40 bis 60° C) gewaschen. Der feste Rückstand wurde in der minimalen Menge Wasser gelöst und mit Aktivkohle behandelt, und die filtrierte Lösung wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Es schied sich ein öl ab, das sich beim Abkühlen verfestigte. Man erhielt so 1,49 g (Ausbeute: 62,5%) 2-Hydroxybenzonitril vom F. = 84 bis 86⁰C (Literatur: F. = 92°C).

Beispiel 10

Ein Gemisch von 13,3 g (0,1 Mol) 4-Methoxybenzonitrilund 13,66 g (0,105 Mol) wasserfreiem gepulvertem Natrium-4-methylphenolat (hergestellt durch azeotrope Entfernung von Wasser aus einer wäßrigen Lösung von Natrium-4-methylphenolat mit Chlorbenzol) wurde in einem 250-ml-Kolben, der mit einem Destillationsaufsatz, Thermometer und Destillationskühler ausgestattet war, erhitzt. Das Erhitzen erfolgte mit Hilfe eines Bades aus Woods-Metall, wobei die Badtemperatur 240 bis 260° C betrug. Man ließ den 4-Methylphenylmethyläther im Maße seiner Bildung während 2 Stunden überdestillieren und entfernte ihn schließlich unter vermindertem Druck. Das Gewicht des gesammelten 4-Methylphenylmethyläthers betrug 10,07 g (82% der theoretischen Ausbeute). Der Rückstand wurde zweimal mit je 25 ml Petroläther (Siedebereich: 40 bis 6O⁰C) verrieben, um unverändertes 4-Methoxybenzonitril zu entfernen, wobei der Petroläther durch Dekantieren entfernt und der Rückstand von rohem Natrium-4-cyanophenolat durch Erwärmen auf einem Dampfbad getrocknet wurde. Der Rückstand wurde in 50 ml destilliertem Wasser aufgenommen, mit Aktivkohle behandelt und filtriert. Das Filtrat wurde dann mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Der Niederschlag wurde abgetrennt und in einem Exsikkator über Kieselgel getrocknet. Man erhielt so 10,04g (Ausbeute: 84%) 4-Hydroxybenzontril vom F. = 102 bis 106° C. Eine zweite Fraktion von 4-Hydroxybenzonitril wurde durch Extraktion der Mutterlaugen mit Diäthyläther (zweimal 25 ml) und Eindampfen zur Trockne erhalten. Hierbei wurden 1 01 g (8,4% der theoretischen Ausbeute) eines Produkts vom F. = 70 bis 95° C erhalten, das aus einer kleinen Menge Benzol umkristallisiert wurde und hierbei 0,6 g (Ausbeute: 5,5%) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 105 bis 108° C lieferte.

409 513/428

9 10

_R · in fernt, und das Gemisch wurde 2 Stunden bei 235 bis

^{ö e 1 s p} ^l ^e ' ^u 250° C erhitzt, wobei man den 4-Methylphenylmethyl-

9,4 g (0,1 Mol) Phenol wurden in einer aus 6,5 g äther im Maße seiner Bildung abdestillieren ließ.

85%igem festem Kaliumhydroxyd (0,1 Mol) und 20 ml Das Gewicht des gesammelten 4-Methylphenylmethyl-

destilliertem Wasser erhaltenen Lösung gelöst, und 5 äthers betrug 12,02 g (98,5% der theoretischen Aus-

die gebildete Lösung wurde tropfenweise innerhalb beute). Der Rückstand wurde zweimal mit je 50 ml

von einer Stunde zu 50 ml siedendem Chlorbenzol Petroläther (Siedebereich: 40 bis 60°C) verrieben, der

in einem 100-ml-Kolben, der mit einem Rührer, einem Petroläther wurde durch Dekantieren entfernt, und der

Tropftrichter und einem Destillationskühler ausge- Rückstand wurde durch gelindes Erhitzen auf einem

stattet war, zugegeben, wobei gleichzeitig Chlorbenzol io Dampfbad getrocknet. Durch Eindampfen der Petrol-

zum Ersatz des abdestillierten Chlorbenzols zugesetzt äther-Waschflüssigkeiten wurden 0,13 g 4-Methoxy-

wurde und darauf geachtet wurde, daß etwas festes benzonitril erhalten. Der Rückstand wurde in 50 ml

Kaliumphenolatprodukt zu allen Zeiten während der destilliertem Wasser aufgenommen, mit Aktivkohle

Zugabe vorhanden war, da andernfalls Kaliumpheno- behandelt und filtriert. Das Filtrat wurde mit kon-

lat aus der Lösung am Ende der Reaktion unter einer 15 zentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert. Der Nieder-

sehr starken Wärmefreisetzung ausfällt. Nach der schlag wurde abgetrennt und im Exsikkator über SiIi-

Entfernung des gesamten Wassers wurde das Chlor- cagel getrocknet, wobei 10,75 g (Ausbeute: 90,4%)

benzol abdestilliert, zuletzt unter vermindertem Druck. 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 108 bis 109⁰C erhal-

13,3 g (0,01 Mol) 4-Methoxybenzonitril wurden dann ten wurden. Eine zweite Fraktion von 4-Hydroxy-

zu dem so erhaltenen trockenen Kaliumphenolat 20 benzonitril wurde durch Extraktion der Mutterlaugen

zugegeben. Das Gemisch wurde in einem Bad aus mit zweimal je 50 ml Diäthyläther erhalten. Nach

Woods-Metall bei einer Badtemperatur von 230 bis Entfernen des Äthers auf einem Drehverdampfer

240°C 2 Stunden erhitzt, wobei man das Anisol im wurden hierbei 0,57 g (Ausbeute: 4,8%) 4-Hydroxy-

Maße seiner Bildung abdestillieren ließ. Das Gewicht benzonitril vom F. = 100 bis 106⁰C erhalten,
des gesammelten Anisols betrug 10,09 g (93,5% der 25

theoretischen Ausbeute). Der Rückstand wurde zwei- Beispiel 13

mal mit je 50ml Petroläther (Siedebereich: 40 bis

60°C) verrieben, der Petroläther wurde durch Dekan- 20 g Phenol, Natriumhydroxylösung (27,1g; 40%

tieren entfernt, und der Rückstand wurde durch ge- Gewicht/Volumen) und 150 ml Anisol wurden unter

lindes Erhitzen auf einem Dampfbad getrocknet. 30 Stickstoff gerührt und in einem Metallbad auf 148° C

Durch Eindampfen der Petroläther-Waschflüssigkei- erhitzt. Das Wasser wurde während des Erhitzens

ten erhielt man 0,19 g 4-Methoxybenzonitril. Der azeotrop entfernt, und 100 ml Destillat (Kp. = 87 bis

Rückstand wurde in 50 ml destilliertem Wasser aufge- 148° C) mit einem Gehalt von 22 ml Wasser wurde

nommen, mit Aktivkohle behandelt und filtriert. Das aufgefangen. Die theoretische Gesamtmenge für eine

Filtrat wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 35 100%ige Umwandlung des Phenols in Natriumphe-

angesäuert. Der Niederschlag wurde abgetrennt und nolat beträgt 22,5 ml Wasser.

in einem Exsikkator über Kieselsäuregel getrocknet. Das Erhitzen wurde abgebrochen und ein Gemisch Es wurden 10,6g (Ausbeute: 89%) 4-Hydroxybenzo- aus 100ml hochsiedendem Mineralöl (bestehend aus nitril vom F. = 110 bis 111° C erhalten. Eine zweite einer Mischung von gesättigten Kohlenwasserstoffen Fraktion von 4-Hydroxybenzonitril wurde durch 40 mit nicht mehr als 0,2% aromatischen Kohlenwasser-Extraktion der Mutterlaugen mit Diäthyläther (zwei- stoffen, mit einer Viskosität von 30 bis 37 Centistokes mal 50 ml) erhalten. Der Äther wurde dann in einem bei 20° C und einer Dichte von 0,850 bei 20° C, wovon Drehverdampfer entfernt und der ölige Rückstand aus 92% bei einem Druck von 1 bis 2 mm Hg zwischen Benzol umkristallisiert, wobei 0,28 g (Ausbeute: 2,3%) 138 und 240°C und 8% über 240°C destillieren, mit 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 106 bis 109°C er- 45 einem Brechungsindex n²S von 1,466 bis 1,467 und halten wurden. einem Flammpunkt von 189° C) und 26,6 g 4-Meth-Beisoiel 12 oxybenzonitril wurde bei 105°C zugegeben. Das Erhitzen wurde fortgesetzt, um das zugegebene Anisol

10,8 g (0,1 Mol) 4-Kresol wurden in einer aus 6,5 g abzudestillieren. Die Destillation hörte auf, wenn das

85%igem Kaliumhydroxyd (0,1 Mol) und 20 ml destil- 50 Gemisch eine Temperatur von 192° C erreicht hatte,

liertem Wasser erhaltenen Lösung gelöst, und die so wobei insgesamt 147 ml Anisol aufgefangen worden

gebildete Lösung wurden tropfenweise unter Rühren waren (Siedepunkt: 144 bis 147° C). Eine weitere Menge

innerhalb von 2 Stunden zu 50 ml siedendem Chlor- von 1 ml Anisol wurde durch Fortsetzen der Destil-

benzol in einen 100-ml-Kolben, der mit einem Rührer, lation unter vermindertem Druck (250 mm Hg) ge-

einem Tropftrichter und einem Destillationsaufsatz 55 sammelt. So wurden insgesamt 148 ml Anisol von den

für azeotrope Destillation ausgestattet war, züge- ursprünglich zugegebenen 150 ml wiedergewonnen,
geben, wobei dafür Sorge getragen wurde, daß etwas Das Gemisch wurde dann bei Atmosphärendruck

festes Kalium-4-Methylphenolatprodukt zu jeder Zeit unter Stickstoff unter Rühren stärker erhitzt, um den

während der Zugabe vorhanden war, da andernfalls funktionellen Austausch zwischen dem Natriumphe-

das Kalium-4-methylphenolat aus der Lösung am 60 nolat und dem 4-Methoxybenzonitril zu bewirken.

Ende der Reaktion unter sehr starker Wärmefreiset- Wenn die Temperatur des Gemisches 240° C erreicht

zung ausfällt. Das Chlorbenzol wurde unter Rück- hatte, begann das als Nebenprodukt gebildete Anisol

fluß gehalten, bis das gesamte Wasser entfernt war, abzudestillieren. Das Erhitzen wurde fortgesetzt, bis

und dann abdestilliert, zuletzt unter vermindertem die Temperatur des Gemisches 284° C erreicht hatte

Druck. 13,3 g (0,1 Mol) 4-Methoxybenzonitril wurden 65 und 20ml Anisol aufgefangen waren (Siedepunkt: 120

dann zu dem trocknen Kalium-4-methylphenolat zu- bis 150° C). Das Erhitzen wurde abgebrochen und die

gegeben, und der Reaktionskolben wurde in ein Bad Destillation unter vermindertem Druck fortgesetzt,

von Woods-Metall überführt. Der Rührer wurde ent- bis 26 ml Anisol gesammelt waren (Kp._25O = L^⁰C/.

Die theoretische Gewinnung von Anisol beträgt 21,6 ml plus 2 ml, die bei der anfänglichen Entwässerung nicht wiedergewonnen wurden.

Man ließ das Gemisch abkühlen und gab 45 ml Wasser zu. Das Gemisch wurde dann auf 9O⁰C erhitzt, um die Festsubstanz zu lösen, und dann getrennt, um die obere Schicht, die aus dem hochsiedenden Mineralöl besteht, zu entfernen. Dieses öl wurde viermal mit insgesamt 85 ml Wasser gewaschen, und die vereinigten wäßrigen Phasen wurden mit 1 g Entfärbungskohle behandelt. Die Lösung wurde auf 80⁰C erhitzt und filtriert, und der Rückstand wurde viermal mit je 10 ml Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde bei Atmosphärendruck auf ein Volumen von 65 ml eingeengt, auf gerade über 50⁰C abgekühlt und mit 17,5 ml konzentrierter Salzsäure angesäuert. Das Gemisch wurde dann auf 5° C abgekühlt und filtriert. Der Rückstand wurde dreimal mit je 10 ml eiskaltem Wasser gewaschen und im Vakuum bei 60⁰C getrocknet. Es wurden so 22 g (92,4%ige Ausbeute) 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 110 bis 111° C (beheizter Kupferblock) erhalten.

Beispiel 14

Ein Gemisch von 0,03 Mol 4-Kresol und 0,02 Mol 4-Methoxybenzonitril wurde in einem verschlossenen Rohr IV₂ Stunden bei 35O°C erhitzt. Nach Abkühlen wurde das Reaktionsprodukt durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie analysiert, wobei festgestellt wurde, daß es die folgenden Bestandteile enthielt:

4-Hydroxybenzonitril

(52% des theoretisch aus der vollständigen Umwandlung erwarteten Anteils),

4-Methylphenylmethyläther
(52% des theoretisch aus der vollständigen Umwandlung erwarteten Anteils),

4-Methoxybenzonitril

(48% des ursprünglich vorhandenen Anteils).

(Der in dem Reaktionsprodukt vorhandene Anteil an 4-Kresol wurde nicht bestimmt.) Die Ausbeute an 4-Hydroxybenzonitril und 4-Methylphenylmethyläther, bezogen auf das verbrauchte 4-Methoxybenzonitril, war quantitativ, d. h. 100%.

Die Identität des erhaltenen 4-Hydroxybenzonitrils wurde weiter bestätigt, indem eine Probe des rohen Reaktionsprodukts mit wäßriger Natriumhydroxydlösung extrahiert und der alkalische Extrakt gründlich mit Diäthyläther gewaschen wurde. Das rohe 4-Hydroxybenzonitril wurde durch Zugabe von Salzsäure ausgefällt und mit Diäthyläther extrahiert. Die Ätherextrakte wurden zur Trockne eingedampft, und der Rückstand wurde aus Benzol umkristallisiert, wobei 4-Hydroxybenzonitril vom F. = 109 bis 110⁰C erhalten wurde. Durch Mischen mit einer authentischen Probe von nach einer anderen Methode hergestelltem 4-Hydroxybenzonitril trat keine Schmelzpunktdepression auf.

Das rohe Reaktionsprodukt kann in seine Bestandteile, d. h. 4-Hydroxybenzonitril, 4-Methylphenylmethyläther, 4-Methoxybenzonitril und 4-Kresol, beispielsweise durch fraktionierte Destillation, getrennt werden. Das gewonnene 4-Kresol und 4-Methoxybenzonitril, die getrennt oder in Form eines Gemisches je nach der angewendeten Trennungsmethode erhalten werden können, können als Ausgangsmaterialien für Verfahren, die den oben beschriebenen ähnlich sind, wiederverwendet werden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Hydroxybenzonitrilen der allgemeinen Formel

bedeutet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

(III)

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