DE1793468A1

DE1793468A1 - Verfahren zur Herstellung von alpha-Oximinoalkylketonen

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Publication number: DE1793468A1
Application number: DE19681793468
Authority: DE
Inventors: Alfons Dr Dorlars
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-09-21
Filing date: 1968-09-21
Publication date: 1972-03-02
Also published as: BE739105A; JPS5215577B1; DE1793468B2; CH517081A; DE1793468C3; US3697597A; ES371715A1; GB1220657A; FR2018591A1; NL6914172A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG^1793468

LEV ERKUS EN-Bayerwerk Hteat-Abttilunt

G/Kr

2 O₁ Sep. 1968

Verfahren zur Herstellung von «t-Oximinoalkylketonen

Die Herstellung der oc-0ximinoverbindungen Ton Ketonen nach Claisen durch Umsetzung der Ketone mit Alkylnitriten in Gegenwart von Säuren, insbesondere Chlorwasserstoff (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 20 (1887), Seite 252 und Band 22 (1889), Seite 526)iet bekannt (Organic Reactions, Band VII, Seite 351). Bei diesem Verfahren läßt man auf das zu nitrosierende Keton, gegebenenfalls in einem geeigneten Lösungsmittel, eine etwas mehr als stcchiometrisehe Menge Alkylnitrit in Gegenwart einer von Pail zu Fall verschiedenen Menge Chlorwasserstoff einwirken. Das gebildete oC-Oximinoketon wird dem Gemisch entweder durch Extraktion mit wäßriger Alkalilauge und Fällen mit Säure entzogen, bzw. es wird durch Abdestillieren des Lösungsmittels oder durch fällen mit Wasser isoliert (Houben-Weyl, 4. Auflage, Band X/4, Seiten 20 - 25). Diesem bekannten Verfahren haften jedoch Mangel an, die bei der Übertragung in den technischen Maßstab erhebliche Schwierigkeiten verursachen.

Sin wesentlicher Kachteil sind die meist mäßigen Ausbeuten, die nur in günstigen Fällen 60 bis 65 1» der Theorie überschrei-

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ten. Ferner erfordert der für die meisten Verwendungszwecke ungenügende Reinheitsgrad der erhaltenen <*-Oximinoketone meist eine zusätzliche Nachbehandlung. In besonderem Maße gilt das für die Umwandlung von Dialkylketonen in die entsprechenden oC-Oximinoderivate, die in wesentlich geringerer Ausbeute und Reinheit erhalten werden als die Oximinoverbindungen der Aralkylketone. So wird zum Beispiel Diäthylketon nach der bekannten Ausführungsform der Claisen-Nitrosierung in Ausbeuten von 37 - 55 % zu Oximinodiäthylketon umgesetzt (Berichte W der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 32 (1889), Seite 1095), während Methyl-ß-phenäthylketon 75 5& an 2-0ximino-1-phenyl-butanon-(3) liefert. Außerdem sind die Ausbeuten, insbesondere innerhalb der Gruppe der Dialkylketone, ziemlich wechselhaft.

Sofern lösungsmittel verwendet werden, benutzt man gelegentlich Alkohole, jedoch meist Diäthyläther, der zwar als schwache Base die katalytische Wirkung des Chlorwasserstoffs gut zur Geltung kommen läßt, jedoch wegen seiner leichten Entzündbarkeit und Explosionsgefahr für eine technische Verwendung nicht geeignet ist.

Es wurde nun gefunden, daß man ot-Oximinoketone der Formel

c - C - R

it n

0 N- OH

in der R^f Alkyl- oder Alkenylreete, die duroh Arylrenti» substituiert sein können,

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R Wasserstoff, einen Alkylrest, einen Alkenylrest, einen Arylrest oder einen arylsubstituierten Alkyl- und Alkenylrest
oder R¹ einen gegebenenfalls substituierten Arylrest und R einen Arylrest oder einen arylsubstituierten Alkyl-

oder Alkenylrest
oder R¹ und R zusammen mit - C - C - einen 6-gliedrigen

Il It

0 N-OH

Kohlenviasserstoffring, der mit einem aromatischen System anelliert ist, bedeuten, oder deren Salze durch λ Umsetzung von Ketonen der Formel

R¹ - C -CH₉ - R II

Il ^C

(R¹ und R wie oben)

mit Alkylnitriten in Gegenwart von Halogenwasserstoff, bzw. Halogenwasserstoff abgebenden Mitteln in sehr guten Ausbeuten und hoher Reinheit vorteilhaft herstellen kann, wenn man dae Keton, gelöst in einem inerten, mit Wasser nichtmischbare-n organischen Lösungsmittel, mit einer zur vollständigen Nitrosierung nicht ausreichenden Menge Alkylnitrit umsetzt, das Reaktionsgemisch mit wäßrigen, alkalisch reagierenden Lösungen extrahiert, das extrahierte Geiäisch, gegebenenfalls nach Ersatz des verbrauchten Ketone, erneut beliebig oft jeweils abwechselnd unvollständig nitrosiert und extrahiert und gegebenenfalls die du -Oximinoketone, bzw. deren Salze aus den wäßrig-

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alkalischen Extrakten isoliert.

In der obigen Formel sind Arylreste bevorzugt Phenyl- und Naphthylreste, die -weiter substituiert sein können. Als Substituenten dieser Arylreste seien vorzugsweise genannt: Haiogenatome, wie Fluor, Chlor und/oder Brom; niedere Alkylreste wie der Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isapropyl-, n-Butyl-_f i-Butyl-, tert.-Butyl- und/oder Amylrest, ein gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, Brom, niederes Alkyl oder Alkoxy substituierter Phenylrest, niedere Alkoxygruppen wie die Methoxy-, Ä'thoxy-, n- und i-Propoxy- und/oder die Butoxygruppe, eine gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, Brom, niederes Alkyl oder Alkoxy substituierte Phenoxygruppe, die Nitrogruppe und Cyan.

Alkylreste sind bevorzugt geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen. Alkenylreste sind bevorzugt solche mit 2 - 5 Kohlenstoffatomen.

FUr den Fall, daß R¹ und R zusammen mit der Gruppierung

-C-C-

Il Il

0 NOH

einen 6-gliedrigen, an ein aromatisches System anellierten Kohlenwasserst off ring bilden, sind Ketone der Tetrahydronaphthalin-Reihe bevorzugt.

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Beispiele innerhalb der genannten Ketonklassen sind u. a.: Methyläthylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Methylbutylketon, Methylhexylketon, Methylundecylketon, Methylheptadecylketon, Methylbenzylketon, Methyl~ß-phenyläthylketon, Benzalaceton, p-Chlor-, p-Methyl- und p-Methoxybenzalaceton, Diäthylketon, Äthylpropylketon, Äthylisobutylketon, Dipropyl-

keton, Dibutylketon, Dibenzylketon, Phenylbenzyllceton, Phenyl-ßphenyläthylketon, dCr- und ß-Tetralon.

Bei der Umsetzung von Dialkylketonen mit Methylnitritgas in Gegenwart von Chlorwasserstoff zeigt sich, daß die Aufnahme des Methylnitrits anfangs praktisch vollständig verläuft, daß sie jedoch nach der Nitrosierung eines Teils des vorhandenen Ketone sich schließlich immer mehr verlangsamt, bie ei· praktisch zum Erliegen kommt. Weitere Zufuhr an Methylnitrit und Chlorwasserstoff bewirkt daher kaum noch eine Ausbeuteeteigerung, sondern setzt die Qualität der Oximinoketone herab, da diese dem Nitrosierungsmittel gegenüber nicht indifferent sind. Der größere Teil des eingeleiteten Methylnitrite verläßt dann das Reaktionsgemisch unverändert. Entzieht man jedoch anschließend dem Gemisch sowohl das gebildete Oxiainoketon, als auch das aus dem verbrauchten Methylnitrit entstandene Methanol durch Extraktion mit wäßrig-alkalischen Lösungen, «o kommt die Nitrosierung wieder zügig in Gang, um nach der Umwandlung einer weiteren Ketonquote erneut zum Stillstand zu kommen. Wie gefunden wurde, erzielt man jedoch besonders günstige Ergebnisse, wenn man die Zufuhr an Methylnitrit bereits unter-

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bricht, bevor noch ein Nachlassen der Absorption zu beobachten ist, darauf das Gemisch mit wäßriger Alkalilauge extrahiert und die Nitrosierung,wie oben beschrieben, wiederholt.

Während ferner bei der Nitrosierung von Ketonen nach literaturbekannten Ausführungsformen der Claisen-Methode bei der Aufarbeitung der Lösungsmittel größere Mengen hochsiedender und zum Teil teeriger Rückstände anfallen, tritt die Bildung dieser unerwünschten Nebenprodukte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend in den Hintergrund. Sehr geringe Anteile an Neben- und Folgeprodukten (öi-Chlorketone, Hydroxamsäurechloride, Carbonsäuren u. a.) werden durch die wiederholte Alkalieinwirkung großenteils abgebaut und/oder über die wäßrige Phase entfernt, so daß kaum eine Anreicherung störender Nebenprodukte eintritt. Sine Aufarbeitung der verwendeten Lösungsmittel ist, wenn überhaupt, nur nach sehr langem Gebrauch bzw. nach großen Umsätzen nötig; sie ist durch Destillation technisch leicht zu bewerkstelligen, und es treten insgesamt nur sehr geringe Lc'sungsmittelVerluste ein. Verbrauchtes Ieton kann von Zeit zu Zeit ersetzt werden.

Das gebildete Oximinoketon kann aus den wäßrig-alkalischen Extrakten entweder in freier Form durch Ansäuern oder als Alkaliaalz durch Aussalzen isoliert werden. GewünschtenfalIs können die Extrakte auch ohne Zwischenisolierung des Oximinoketons zu weiteren Umsetzungen herangezogen werden. Es gelingt erfindungsgemäß durch wiederholtes abwechselndes unvoll-

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ständiges Nitrosieren, Extrahieren mit wäßrigen Alkalilösungen und Ansäuern der Extrakte, die bisher nur in mäßigen Ausbeuten (vergl. Organic Reactions, Band VII, Tabelle Seite 358 - 360)

und zum Teil zunächst in minderer Qualität anfallenden Oximlnödialkylketone in über 85 bis 95#iger Ausbeute und genügender Reinheit wirtschaftlich herzustellen. Als zur vollständigen Nitrosierung nicht ausreichende Mengen an Alkylnitrit sind je nach Art des zu nitrosierenden Ketone etwa 0,1 bis etwa 50 Μο1-#, vorzugsweise 1 bis 20 Mol-?G, der theoretisch erforderlichen Menge ύ zu verstehen.

Wenn auch Aralkylketone, z. B. Benzylketone, bislang in wesentlich besseren Ausbeuten zu reineren Oximinoketonen nitrosiert werden konnten als Dialkylketone, so zeigt das vorliegende neue Verfahren auch bei der Nitrosierung dieser Ketone seine Über* legenheit, die sich in der Erzielung annähernd quantitativer Ausbeuten, dem Fehlen unerwünschter Hebenprodukte und dem Vermeiden aufwendiger Lösungemittelaufarbeitung ausweist.

Nitrosierung und Extraktion können unter gleichen oder verschiedenen Temperaturen im Bereich von etwa -10 bis +50° C, vorzugsweise im Bereich von +10 bis +45° C, vorgenommen werden.

Die für das Verfahren Verwendung findenden Lösungsmittel können verschiedenen Verbindungsklassen angehören. Sie müssen jedoch folgenden Forderungen genügen:

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1) Unter den Reaktionsbedingungen müssen sie praktisch indifferent

sein;

2) sie müssen im System mit Wasser bzw. den wäßrig-alkalischen

Extraktionslösungen im verwendeten Temperaturbereich eine möglichst breite Mischungslücke aufweisen;

3) Keton und Oximinoketon müssen ausreichend löslich sein;

4) das Lösungsmittel muß sich in der Dichte gegenüber der wäßrigen Phase genügend unterscheiden und

5) eoll der Verteilungskoeffizient des Oxitninoketons im System ™ "aufnehmende wäßrig-alkalische Phase" / "abgebende organische Phase" einen möglichst hohen Wert haben.

Die im folgenden als Beispiele angeführten Lösungsmittel können für sich oder in Kombination angewandt werden: Äthyl-n-butyläther, Di-n-propylather, Diisopropylather, Di-nbutylather, Di-sek-butylather, Di-n-araylather, Diisoamylather, 4,4'-Dichlor-di-n-butyläther, Anisol, Phenetol, Methyl-cyclohexyläther, Benzylmethylather, Benzyläthylather, Nitrobenzol, j Methylenchlorid, Chloroform.

Die für das Verfahren Verwendung findenden Alkylnitrite leiten sich vorzugsweise von den niederen, in Wasser gut löslichen Alkoholen ab, %. B. Methylnitrit, Äthylnitrit, ferner n- und i-Propylnitrit und werden flüssig oder gasförmig zur Reaktion gebracht. Als Halogenwasserstoff bzw. Halogenwasserstoff abgebende

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Mittel seien Bromwasserstoff und wäßrige Bromwasserstoffsäure, vorzugsweise jedoch Chlorwasserstoff bzw. Salzsäure genannt.

Zur Extraktion der Oximinoketone werden wäßrige,alkalisch reagierende Lösungen wie z. B. wäßrige Natrium- oder Kaliumcarbonatlösungen, Kaliumhydroxidlcsung, insbesondere Natriumhydroxidlcsung verwendet, wobei die "Alkali"-Konzentration zweckmäßig im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 normal liegt. Zur Korrektion des Dichtenunterschieds bzw. zur Verbesserung der Phasentrennung können der "Alkali"-Iösung üblicherweise Verwendung findende Substanzen, z. B. Neutralsalze wie Natriumchlorid oder Natriumsulfat, zugesetzt werden. Zur Extraktion der Oximinoketone genügt im allgemeinen eine einmalige Verteilung zwischen den Phasen; bei den höheren Oximinoalkylketonen kennen aufgrund ihrer weniger günstigen Verteilungekoeffizienten wiederholte Extraktionen zweckmäßig sein, die man zur besseren Ausnutzung der wäßrigen Alkalilösung nach Art der multiplikativen Verteilung ausführt.

Die oben dargelegten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahre·· nämlich hohe Reaktionsgeschwindigkeit, hohe stöchioeetrische Ausbeute und reine Produkte, keine Anreicherung von Nebenprodukten im Reaktionsgeeisch und daher praktisch keine Iftisunge-•ittelregenerlerung, Anwendung nur geringer Chlorwaeseretoffoengen bei der Nitroslerung, die wäßriger SaI»säure entnoowen werden können, keine stark sauren Abwässer - aaohen es besonders geeignet zur kontinuierlichen Arbeitsweise, wodurch eine

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hohe Raum-Zeit-Ausbeute erreicht wird.

Um Zetonverluste bei der Umsetzung niederer Dialkylketone möglichst niedrig zu halten, deren löslichkeit in wäßrigen

Medien, insbesondere in wäßrigen Säuren nicht mehr vernachläesigtwerden kann, wird man bei kontinuierlicher Arbeitsweise einerseits die Nitrosierungsquote möglichst hoch und das Volumen der alkalischen Extraktionslösung möglichst niedrig einstellen, andererseits zur Beladung der organischen Phase mit Halogenwasserstoff gasförmigen Halogenwasserstoff einsetzen, bzw. bei Verwendung wäßriger Halogenwasserstoffsäure als Halogenwasserstoff donator mit möglichst geringen Mengen auszukommen versuchen.

Die nach dem vorliegenden Verfahren herstellbaren öC-Oximinoketone sind wertvolle Zwischenprodukte zur Synthese von pharmazeutischen Präparaten, Farbstoffen, analytischen Reagen- tien, Pflanzenschutzmitteln sowie optischen Aufhellungsoitteln (Franz. Patentschrift 1.480.699). Auch die anderen nach vorliegenden Verfahren erhältlichen Verbindungen können in gleicher Weise Verwendung finden wie in der französischen Patentschrift beschrieben.

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Beispiel 1

Di-n-propylketon wird in folgender Apparatur diskontinuierlich nitrosiert:

1) Reaktionskolben: 4 Liter-Vierhalskolben mit Gaseinleitungsrührer, Gaseinleitungsfritte für Chlorwasserstoff, Thermometer, Rückflußkühler mit Blasenzähler und Ablaßhahn am Boden.

2) Methylnitrit-Generator: 2-Liter-Vierhalskolben mit Rührer, Thermometer, graduiertem 500 ml-Tropftrichter und Rückflußkühler mit Blasenzähler, der an den Begasungsrührer des Re- f aktionskolbens angeschlossen ist.

Der Kolben des Methylnitrit-Generatore wird beschickt mit 360 g (5,2 Mol) Natriumnitrit, 400 ml Wasser und 235 ml (= 186 g; 5,8 Mol)Methanol; der Tropftrichter wird mit 500 ml 10 n-Schwefelsäure gefüllt. Diese Beschickung wird jeweils nach Verbrauch von 5 Mol Methylnitrit erneuert (100 ml 10 n-Schwefelaäure entsprechen annähernd einem Mol Methylnitrit).

In den Reaktionskolben werden 1,4 Liter Di-n-butylather und 685 g (6,0 Mol) Di-n-propylketon gegeben. Nach der Zugabe von 10 ml konz. Salzsäure wird mit dem Einleiten von Methylnitritgas begonnen, das man durch langsames Zutropfen der 10 n-Schwefelsäure in die wäßrig-roethanolische Nitritlösung entwickelt. Das eingeleitete Methylnitrit wird zügig aufgenommen; der Ausgangs -Blasenzähl er am Rückflußkühler des Reaktionskolbens ver-

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bleibt in Ruhe. Nach der Absorption von 1,0 Mol Methylnitrit wird das Einleiten des Nitrits unterbrochen und das Reaktionsgemisch noch 10 bis 15 Minuten nachgerührt. Die Temperatur steigt während der Nitrosierung von etwa 20 auf 32° C.

Anschließend werden durch den Thermometerstutzen 600 ml eiskalte 2 η-Natronlauge unter schnellem Rühren in das Gemisch einfließen gelassen; man rührt etwa 2 Minuten kräftig durch und läßt dann bei abgestelltem Rührwerk absitzen. Die schwere gelbbraune wäßrig-alkalische Schicht trennt sich rasch und vollständig von der fast farblosen leichten organischen Phase. Der alkalische Extrakt wird durch das Bodenventil abgelassen. Die im Kolben verbleibende organische Lösung, die wiederum Raumtemperatur angenommen hat, wird erneut mit 10 ml konz. Salzsäure angesäuert und unter Rühren mit 0,9 Mol Methylnitritgas behandelt, das praktisch vollständig aufgenommen wird. Die Temperatur steigt dabei auf 30,5° C. Anschließend wird kurze Zeit nachgerührt und erneut in der beschriebenen Weise mit 540 ml eiskalter 2 η-Natronlauge extrahiert.

Nitrosierung und alkalische Extraktion werden zunächst 5 mal nacheinander durchgeführt. Die wäßrig-alkalischen Extrakte werden jeweils einzeln unter Kühlung mit konz. Salzsäure schwach angesäuert, wobei das Oximinodipropylketon als helles öl ausfällt, das nach einigem Stehen abgetrennt und mit wenig Eiswasser gewaschen wird. Es enthält noch 11 Gew.-^ Wasser und Lösungsmittel, die durch Vakuumdestillation entfernt werden können. In der folgenden Tabelle sind der Nitritverbrauch, die

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jeweils zur Extraktion verwendete Menge an 2-η-Natronlauge und die Ausbeute an Oximinoketon angegeben. Nach dem 5. Durchgang wird verbrauchtes Keton durch Zugabe von 365 g (3,2 Mol) Dipropylketon zum Reaktionsgemisch ersetzt. Darauf wird erneut in der gleichen Weise 5 mal jeweils in Gegenwart von Salesäure mit Methylnitrit nitrosiert und mit 2 n-Hatronlauge extrahiert (Durchgänge 6 bis 10).

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T ab e lie

Durchgang	Verbrauchtes Methylnitrit	Verbrauchte Natronlauge	Ausbeute an Qximinoketon	g = 0,89	89 tigern
1	1,0 Mol	600 ml	143	g = 0,81	Mol
2	0,9 Mol	540 ml	131	g = 0,65	Mol
3	0,8 Mol	480 ml	104	g = 0,53	Mol
4	0,7 Mol	420 ml	85	g = 0,32	Mol
5	0,6 Mol	360 ml	52	g = 0,92	Mol
6	1,0 Mol	600 ml	148	g = 0,80	Mol
7	0,9 NoI	540 al	129	g ■ 0,60	Mol
8	0,8 Mol	480 al	96	g = 0,56	Mol
9	0,7 Mol	420 ml.	90	g = 0,29	Mol
10	0,6 Mol	360 al	48	Mol

Gesamt

7,0 Mol

4800 öl

1026 g 89 *iges Produkt entspricht = 912 g reinen Produkt * 6,37 Hol

Zur Irnittlung der Ausbeute wird der Versuch nach des 10. Durchgang abgebrochen. In der rerbleibenden organischen Schient wird noch Torbanden·· Dipropylketon analytisch eraittelt; gefunden: 230 g « 2,0 Mol.

Verbrauch an Dipropjlketon: 6,0 + 3,2 - 2,0 NeI =7,2 Mol Ausbeute an Oxieinodipropylketon: 912 ff * 6,37 Hol (08,5 ί der

tkeorie)

erhaltene Ojtleiao-dibutylketom lädt sieh dvroa Takuua-

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destillation vollständig von anhaftendem Wasser und Lösungsmitteln befreien.

Kp : 72 - 74° C; farbloses Öl, das beim Stehen in der Kälte 0,2

kristallin erstarrt.

Beispiel 2 Methylbenzylketon wird in der in Pig. 1 skizzierten Apparatur

kontinuierlich nitrosiert:

1) Reaktionsteil: Der Reaktor (1) iat ein lylindriechee O«fäfl { von etwa 5 Liter Inhalt Bit Thermometer und Einfüllstutzen, da» über die Rape (2) mit dem höhergelegenen Niveaugefäß (3) Ton etwa 3 Liter Inhalt verbunden ist. Letzteres ist mit einem Ablaßhahn (3a) versehen. Ober die Leitung (5) ist der obers· Teil von (3) mit dem von (1) und - über den Auagangs-Blasenzähler (6) - mit der AuBenatmosphäre verbunden. Das Überlaufrohr (A) gestattet den Flüeelgkeitsrücklauf von (3) nach (1).

Der Methylnitritgenerator (7) ist ein 3 Liter-Kolben mit Rührer, Thermometer, graduiertem 1 Liter-Tropftrichter, AbIaQ-βtutaen und Gasableitungsrohr, das über den Eingangs-Blasensähler (9) an die Pritte von (1) angeschlossen ist.

2) Extraktionsteil: Der Mischer (11), ein zylindrisches, etwa 600 ml fassendes Rührgefäß mit schnell laufendem Rührer, das über je ein Bodenrohr sowohl mit dem graduierten Tropftrichter (12), als auch über das Ventil (10) mit dem Fallrohr (A) in Verbindung steht, ist über das Rohr (13) an die Beruhigungs-

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kammer (14) angeschlossen, aus der die beiden getrennten Phasen durch je ein Rohr abfließen können. Das Rohr für die leichtere Phase (15) führt zum zweiten Mischer (16), der mit dem graduierten 2 Liter-Tropftrichter (17) verbunden ist und sonst in allen Teilen dem ersten Mischer (11) entspricht. Die sohwere Phase wird durch das Rohr (22) in das Fällungegefäß (24) geleitet, dae mit einem Rührer und einem weiten Ablaufrohr (25) versehen ist. Der zweite Mischer (16) steht über (18) mit der Beruhigungen kaoner (19) in Verbindung, die in den Abmessungen wiederum der . Kammer (14) entspricht. Aus (19) fließt die leichte Phase über die Leitung (20) und durch einen Maohabsohelder zurück in den Reaktor (1). Das Rohr (20) ist mit einem graduierten 1 Liter-Tropf trichter (21) verbunden. Das Rohr (23) für die schwere Phase führt ebenfalls in das Fällungegefäß (24).

In den Methylnitrit-Generator (7) werden 736 g (10,6 Mol) Natriumnitrit, 800 ml Wasser und 520 ml (- 412 g; 12,8 Mol)

Methanol eingefüllt und der Tropftrichter (8) wird mit 1 Liter lOn-Schwefelsäure beschickt. Die gesamte Beschickung von (7) und (8) wird jeweils nach Verbrauch erneuert.

In den Reaktor (1) gibt man bei Raumtemperatur eine Mischung von 5,85 Liter Di-aek.-Butyläther, 2,15 1 (2,15 kg;16,0 Mol) Methylbenzylketon und 20 ml Salzsäure d = 1,19. Dabei arbeitet die Pumpe (2), so daß sich auch dts Niveaugefäß (3) füllt, die Lösung über (4) nach (3) zurückfließt und der Kreislauf zwischen (1) und (3) ständig in (rang bleibt. In den Tropf trichter (12) werden 2 Liter

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2n-Na-tonlauge, in den Tropftrichter (17) 2 Liter Salzsäure d = 1,16 (=31,5 Gew.-# Chlorwasserstoff) und in den Vorratstrichter (21) 1 Liter Methylbenzylketon einet-füllt. Unter Rühren wird aus (8) 1On-Schwefelsäure in den Kolben (7) getropft. Die Entwicklung von Methylnitrit kommt sofort in Gang, das durch die Pritte in die saure Ketonlösung in (1) eintritt. Während der Eingangszähler (9) rasch arbeitet, verharrt der Ausgangszähler (6) vollständig in Ruhe.

Kaohdem etwa 2 Mol Methylnitrit eingeleitet worden sind (100 ml 1On-Schwefelaäure entsprechen 1 Mol Methylnitrit), wird mit der kontinuierlichen Extraktion begonnen. Dasu werden zunächet die Rührwerke der Mischer (11) und (16) in Gang gebracht, aua(12) 2 n- Natronlauge und aus (17) Salzsäure in die Mischer (11) bzw. (16) eintreten gelassen. Schlitßlich wird das Tentll

(10) geöffnet, durch dae die organische Reaktionslosung teilweise in

(11) eintritt, wo sie «it der Iatronlaueβ gründlich durchgemischt wird. Bas entstandene Oxiainobensyl-aethylketon tritt hier fast

quantitativ aus der organischen Phase als latriuaaals in die wäflrige Phase über, die auch das aus des Methylnitrit entstandene Methanol auswäscht. Auserde» werden durch die Alkalibehandlung in (11) geringe Mengen chlorierter und oxydierter lebenproauxte abgebaut, bsw. aus der organischen Phase herausgelöst. Dasei wire zwangsläufig auch der in der organischen Phase gelöste Chlorwasserstoff entfernt, so daß er in einer folgenden Stufe wieder zugesetzt werden muß. Das geschieht in Mischer (16). Zunächst wird da· OeMiseh

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aus (11) durch das Rohr (13) in die Beruhigungskanraier (.1.4) ge-., schleudert, wo sich die beiden Phasen rasch trennen und über (22) bzw. (15) abfließen.

Die au« (12) zu entnehmende Menge Natronlauge wird bei geöffnetem Ventil (10) so eingeregelt, daß die aus der Kammer (14) durch (22) abfließende orangebraune wäßrigt Lösung des Oximinoben*ylmethylketon-natriums einen pH-Wert von 12,4 - 13, 2 aufweist.

Die durch (15) abgeführte extrahierte organische Lösung wird im Nischer (16) duroh die von (17) körnende SaI«säure erneut mit Chlorwasserstoff beladen. Mach der Phasentrennung in der Kammer (19) fließt die leichte organische Schicht duroh (20) nach (1) zurück. Auf dem Wege dorthin wird verbrauchtes Ausgangsmaterial durch Zutropfen von Methylbenzyllceton aus dem Vorratsgefäß (21) ersetzt; dessen Zufluß wird nach Maßgabe der Ausbeute an Oximinobensyl-methy!keton pro Zeiteinheit eingestellt.

Die schwere wälrig-salsaaure Schicht fließt aus (19) durch das Rohr (23) in da« FällungsgefäB (24), in das ebenfalls unter Äühren die alkalische Lösung des Oximinobeniylmethylketon-natriua* aus der Kassier (U) durch (22) einläuft. Die Menge der duroh (29) stttroffSBde» t*lssäure wird am Ventil des Tropftriohters (17) so eingestellt, «al die in (24) entstehende breiig-kristal-

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line Suspension des freien Oximinobenzyl-methylketone einen pH-Wert von etwa 3,0 bis 3,5 zeigt. Durch das weite Abflußrohr (25) wird der Kristallbrei kontinuierlich abgelassen, auf einer

Nutsche gesammelt, mit etwas kaltem Wasser gewaschen, trocken gesaugt und im Trockenschrank bei 65⁰C unter Luftzirkulation getrocknet.

Nach kurzer Betriebszeit stellt sich bei aufeinander abgestimmten Geschwindigkeiten einerseits der Zufuhr des Methylnitrits (Einstellung an 8a) und andererseits des Abgangs an gebildetem Oximinobenzyl-methylketon (Einstellung an 10) eine annähernd konstante Konzentration des Oximinobenzyl-methylketons in der durch (1) und (3) zirkulierenden Lösung ein. Da auch die von der Stellung des Ventils (10) abhängigen Einstellungen an (12), (17) und (21) leicht zu finden sind, ergeben sich in der laufenden Apparatur schnell stationäre Verhältnisse. Während des Betriebs wird die Reaktionstemperatur im Bereich von 30 bis 33⁰C gehalten; die Nitrosierungsgeschwindigkeit ist dann so hoch, daß in der Lösung beim Eintritt in den Mischer (11) kein Methylnitrit mehr nachgewiesen werden kann. Die Reaktionsmischung in (1) enibätt stets ausreichende Mengen Chlorwasserstoff.

Zur Ermittlung der Ausbeute wird die Anlage nach 52-stündigem Betrieb stillgelegt; alle Lösungen werden abgelassen und aufgearbeitet.
Verbrauch an:
1) Methylnitrit 199,0 Mol

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2) Methylbenzyl- Vorgelegte Menge 1,44 kg keton :

Zugesetzte Menge + 18.96 kg

21,67 kg

Nach Unterbrechung
zurückgewonnen - 1,21 kg Umgesetzte Menge 20,46 kg =184,0 Mol

Es werden erhalten:

23,60 kg helles cremefarbenes Oximinobenzyl-methylketon vom

P.: 161 - 163° = 176,0 Mol

Ausbeute: 95,5 # der Theorie, bezogen auf umgesetztes Methy1-benzylketon

Ausnutzung des Methylnitrits: 88,5 #

Beispiel 3

Di-n-propylketon wird in der im Beispiel 2 beschriebenen Appaf&tur, an die Über das Ableitungsrohr (25) eine Trennkammer anschlossen ist, kontinuierlich unter folgenden Betriebsbedingungen nitrosiert: Sie umlaufende organische Phase besteht aus 8 Litern einer lösung von Dipropylketon (3 Mol Keton pro Liter Lösung) in Di-sek.-butyläther. Die Nitroeierungsgeschwindigkeit ist etwa 2,5 - 3,0 Mol Methylnitrit pro Stunde und die Reaktionstemperatur wird im Bereich von 28 - 34° gehalten. Zur Extraktion wird 4n-Natronlauge verwendet. Das Fällungsgefäß (24) wird von außen gekühlt. In der an (25) angeschlossenen Trennkammer sammelt sich das gebildete Oximinodipropylketon, das als leichtere helle Schicht kontinuierlich in ein Sammelgefäß abfließt. Ein geringer

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Gehalt an Wasser und Lösungsmittel, der für weitere Umsetzungen ohne Belang ist, kann gewünschtenfalls durch Vakuumdestillation entfernt werden (Kp_{Q 2} = 72 - 74°). In ca. 56 Betriebsstunden werden insgesamt 17,12 kg (150,0 Mol) Dipropylketon umgesetzt; man erhält 19,50 kg (136,1 Mol; 90,9# der Theorie) Oximinodipropylketon. Die Nitritausnutzung beträgt 88,0 #.

Beispiel 4

Diäthylketon wird in der in Fig. 2 skizzierten Apparatur kontinuierlich nitrosiert.

1. Der Reaktionsteil mit dem Reaktorkreislauf und dem Methylnitritgenerator (1 bis 9) ist der gleiche wie in der im Beispiel 2 beschriebenen Apparatur.

2. Der Extraktionsteil enthält - abweichend von der in Pig. 1 skizzierten Anlage - nur eine Misch- und Trenneinheit (10 bia 14; identisch mit den Elementen gleicher Nr. in Pig. 1). Aus der Beruhigungskammer (14) tritt die leichtere Phase durch das Rohr (15) in den Nachabscheider (16) der mit einer Begasungefritte versehen und mit dem Vorratsgefäß (17) verbunden ist. Aue

(16) fließt die leichte Phase über (19) in den Reaktor (1) zu- ■

Die schwerere Phase fließt aus (H) über (20) in das gekühlte Pällungsgefäß (21), in das der Inhalt des Vorrategefäßee (22) eintropfen kann.

Der Methylnitritgenerator (7 und 8) wird , wie angegeben, beschickt; in den Reaktor (1) gibt man ein Gemisch aus 5,451 Di-

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sek.-butyläther, 2,55 1 (=2,07 kg; 24 Mol) Diäthylketon und 20 ml Salzsäure d = 1,19, so daß bei laufender Pumpe (2) ein Kreislauf zwischen (1) und (3) in Gang bleibt. In das Vorratsgefäß (12) wird 4n-Natronlauge, in die Gefäße (22) Salzsäure d = 1,19 und (17) Diäthylketon eingefüllt. Es wird nun Methylnitrit aus (7) mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,0 - 4,5 Mol pro Stunde in (1) eingeleitet und nach der Absorption von etwa 3,0 - 3,5 Mol Methylnitrit wird analog Beispiel 2 mit der Ex- , traktion des Oximinodiathylketons mit 4n-Natronlauge in (11) begonnen. Die (12) zu entnehmende Menge Natronlauge wird nach Maßgabe des pH-Wertes der aus (H) durch (20) abfließenden Lösung des gebildeten Oximinodiathylketon-Natriume eingeregelt, der etwa zwischen 12,8 und 13,2 liegen soll. Die durch (15) abfLießende extrahierte organische Lösung wird i« Nachabscheider (16) von geringen Mengen noch anhaftender wäßriger Phase befreit und durch (18) mit katalytischen Mengen Chlorwasserstoffgas beladen; sie fließt nach Ersatz der verbrauchten Ketonmenge aus dem Vorratsbehälter (17) durch (19) nach (1) zurück.

Die dem Pällungegefäß (21) durch (20) zugeführte orangebraune wäßrig-alkalische Lösung des Oximinodiäthylketon-Natriums wird unter Rühren und Kühlung bei 0 bis +5° mit Salzsäure aus (22) in dem Maße versetzt, daß der pH-Wert der entstehenden breiigkristallinen Suspension des freien Oximinodiäthylketons sich dauernd im Bereich von 3,0 bis 2,8 hält, was durch eine pH-ge-

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regelte automatische Salζsäurezufuhr leicht erreicht wird. Der durch das weite Abflußrohr (23) abgeschleuderte Kristallbrei wird auf einer Nutsche gesammelt, schließlich mit wenig kalter verdünnter Natriumchloridlösung gewaschen und trocken gesaugt. Man erhält cremefarbenes, fast weißes kristallines Oximinodiäthylketon, das noch etwa 5 - 6 56 Wasser und 2 - 2,5 # Natriumchlorid enthält, von organischen Verunreinigungen praktisch frei ist und ohne weitere Reinigung zu Kondensationsreaktionen verwendet werden kann.

Während des Betriebs der sich im stationären Zustand befindenden Anlage wird eine Reaktionstemperatur von 28 - 33° mit Hilfe von in (1) und (3) eingebauten (nicht eingezeichneten) Kühlschlangen dauernd eingehalten. Beim Eintritt in (11) ist unverbrauchtes Methylnitrit in der organischen Lösung nicht mehr nachzuweisen, so daß in (21) keine nitroeen Gase frei werden. Zur Ermittlung der Ausbeute wird der Betrieb nach 95Stunden unterbrochen; alle Lösungen werden aufgearbeitet, bzw. analysiert.

Verbrauch an

1. Methylnitrit = 4Ο6 Mol

2. Diäthylketon = Vorgelegte Menge 2,07 kg

Zugesetzte Menge 33.28 kg

35,35 kg nach Unterbrechung

zurückgewonnen -1,64 kg

Umgesetzte Menge 33,71 kg = 391,5 Mol

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Bs werden erhalten:

44,4 kg 92#iges, entsprechend 40,8 kg 1 OO^igem Oximinodiäthyl-

keton, vom F. 59 - 60° = 354,5 Mol

Ausbeute: 90,6 # der Theorie, bezogen auf umgesetztes Diäthylketon.

Ausnutzung des Methylnitrits: 87,1 fi.

Zu ähnlich guten Ergebnissen gelangt man bei der Nitrosierung von Methylisobutylketon zu 4-Methyl-3-oximinopentanon-(2), die man in analoger Weise und unter den gleichen Reaktionsbedin- w gungen durchführen kann.

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Claims

Patentanspruch;

Verfahren zur Herstellung von ^-Oximinoketonen der Formel

R«_C-C-R

Il Il

O N - OH in der R¹ Alkyl- oder Alkenylreste, die durch Arylreste substituiert sein können und

R Wasserstoff, einen Alkylrest, einen Alkenylrest, einen Arylrest oder einen arylsubstituierten Alkyl- und Alkenylrest oder R¹ einen gegebenenfalls substituierten Arylrest und R einen Arylrest oder einen arylsubstituierten Alkyl-

oder Alkenylrest oder R¹ und R zusammen mit - C - C - einen 6-gliedrigen

It Il

0 N-OH

Kohlenwasserstoffring, der mit einem aromatischen System anelliert ist, bedeuten,

durch Umsetzung von Ketonen mit Alkylnitriten in Gegenwart von Halogenwasserstoff bzw. Halogenwasserstoff abgebenden Mitteln, < dadurch gekennzeichnet, daß man ein Keton der Formel

R¹ - C - OHp- R

Il ^C

worin R¹ und R die angegebene Bedeutung haben, gelöst in einem inerten, mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, mit einer zur vollständigen Nitrosierung nicht ausreichenden Menge Alkylnitrit umsetzt, das Reaktionsgemisch

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mit wäßrigen, alkalisch reagierenden Lösungen extrahiert, das extrahierte Gemisch, gegebenenfalls nach Ersatz des verbrauchten Ketone, erneut beliebig oft jeweils abwechselnd unvollständig nitrosiert und extrahiert und gegebenenfalls die ci-Oximinoketone, bzw. deren Salze aus den wäßrig-alkalischen Extrakten isoliert.

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