DE1963010B2 - Verfahren zur Herstellung von N-Mono(ßcyanäthyO-anilinen - Google Patents

Description

CHO

CH,-CH,- CN

rcits eine verdünnte Salzsäure, um die Nitrilgruppe . aufzuspalten (O. Bayer, Angew. Chem., 61, 236 [1949]).

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man N-Mono-ffi-cyanäthyD-aniline der allgemeinen Formel (II)

in welcher X und Y die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit wäßrigen Mineralsäurcn einer Konzentration von etwa I bis etwa 30 Gewichtsprozent, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsvermittlers, zwischen 0" und etwa lOO'C hydrolysiert.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse mit wäßriger Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse mit einer 2 7 normalen Salzsäure bei Temperaluren zwischen 60" und 90" C durchrührt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsvermittler Eisessig, niedere Alkanole, Glykole oder Glykoläther zugibt.

Es ist bekannt, daß man N-(//-Cyanäthyl)-aniline herstellen kann, indem man Aniline in Gegenwart geeigneter Katalysatoren mit Acrylnitril zur Umsetzung bringt oder indem man Anilinsalze einer Auslauschreaktion mit 3-Diälhylamino-propionnitril nach C y m e r m a η Craig unterwirft. Es ist aber auch bekannt, daß bei diesen Umsetzungen die N-Mono-(/»'-cyanälhyl)-aniline bei weitem nicht immer in befriedigenden Ausbeulen oder in ausreichender Reinheil und Einheitlichkeit anfallen.

Auf der anderen Seite isl bekannt, daß man cyanäthylierte Amide mit Hilfe konzentrierter Salzsäure unter gleichzeitiger Hydrolyse der Amid- und der endständigen Nitrilgruppe in die entsprechend substituierten //-Alanine überführen kann. Im Falle des cvanälhvlieiten N-Phenyl-thioharnslolTes genügt be-

-CH₂-CH₂-CN (II)

in welcher X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom oder eine C,- bis C^-Alkylgruppe, eine C,- bis C₄-Alkoxygruppe oder einen Phenyl- oder Naphthylrest, der durch Halogenatome oder Alkyl-, Alkoxy- oder Nitrogruppen substituiert sein kann, Y ein Wasserstoff- oder Chloratom, die Nitrogruppe, eine C,- bis C₄-Alkoxygruppe oder eine C,- bis Q-Alkyhjruppe. die durch Halogenatome und oder Methoxygruppen substituiert sein kann, bedeuten, in sehr guten Ausbeulen und in überraschend guter Reinheit und Einheitlichkeit herstellen kann, indem man N-(//-Cyanäthyl)-formanilide der allgemeinen Formel (I)

CHO

CH,-CH,- CN

in welcher X und Y die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit wäßrigen Mineralsäuren einer Konzentration von etwa I bis etwa 30 Gewichtsprozent, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsvermiltlcrs, zwischen 0" und eiwa KX)¹¹C hydrolysiert. Geeignete N-(/i-Cyanäthyl)-formanilide der genannten Formel (1) sind beispielsweise

N-(/i'-Cyanäthyl)-formanilid,

N-(/)'-Cyanäthyl)-2-chlor-formanilid,

N-(/i-Cyanäthyl)-2-brom-formanilid,

N-(/.'-Cyanäthyl)-2,5-dichlor-formanilid,

N-(/i'-Cyanälhyl)-3.5-dichlor-formanilid.

N-(/i'-Cyanälhyl)-2-nitro-formanilid,

N-(/)'-Cyanäthyl)-3-nitro-formanilid,

N-(,;-Cyanälhyl)-4-nitro-formanilid,

N-(/i-Cyanälhyl)-2-chlor-5-methyl-formanilid,

N-(/i'-Cyanälhyl)-2-chlor-.S-methoxy-formanilid.

N-(/i-Cyanäthyl)-2-ülhoxy-5-methyl-forrnanilid,

N-(/;-Cyanäthyl)-nonyl-2-methoxy-formanilid,

N-t/j'-CyanülhyM-dodecyl-formanilid und

N-(/>'-Cyanäthyl)-4-phenyl-formanilid.

Diese Verbindungen sind durch die Umsetzung von Formaniliden mit Acrylnitril in Gegenwart basischer Katalysatoren nach D. R. P. 7 34 725, vorzugsweise jedoch in Gegenwart wasserhaltiger basischer Katalysatoren in nahezu quantitativen Ausbeulen zugänglich. Der Wassergehall ist dabei über einen sehr großen Bereich variierbar. Er kann beispielsweise von Spuren Feuchtigkeit, wie sie das einzusetzende Formanilid oder das pulverisierte Natriumhydroxid nach einigen Minuten aus der Raumluft absorbieren, bis zu Wasscrmengcn, wie sie mit konzentrierter oder verdünnter Natronlauge gegeben sind, reichen. Bei der Umsetzung der Formunilide mit Acrylnitril kann die Zugabe eines Losungsvermittlers.

wie Dioxan, Äthylenglykoldimethyliiiher oder Äthylenglykoldiiithyläther von Vorteil sein.

Als Mineralsäuren für die Hydrolyse der Formanilide der genannten Formel (I) kommen beispielsweise wäßrige Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure in Betracht. Vorzugsweise werden diese wäßrigen Säuren in Konzentrationen von etwa I bis etwa 30 Gewichtsprozent eingesetzt. Sehr gute Ergebnisse werden zum Beispiel mit einer 2—7 η Salzsäure bei Temperaturen zwischen 60 und 90' C erhalten.

Die Reaktionszeiten und -temperaturen sind in der Regel voneinander und von der vorliegenden Säurekonzentration abhängig. So ist bei Anwendung einer 4- 6 η Salzsäure und einer Reaktionstemperatur von 80 C die Umsetzung im allgemeinen nach 20 bis 40 Minuten beendet. Bei gleicher Siiurekonzentration und einer Reaküonstemperalur von nur 20 C kann die Umsetzung bis zu 3 Tagen dauern. Verwendet man eine 1 η Salzsäure, so benötigt man zur Abspaltung der Formylgruppe bei Siedetemperatur des Reaktionsmediums (100 C) eine Reaktionszeit von etwa 2 Stunden. Vorzugsweise wird mit einer 5 η Salzsäure bei 80 C gearbeitet, wobei die Hydrolyse dann im allgemeinen nach 20—40 Minuten abgeschlossen ist.

Der Zusatz eines Lösungsvermitllers empfiehlt sich dann, wenn sowohl das als Ausgangsverbindung dienende N-(/i-Cyanäthyl)-formanilid als auch das zu erwartende N-(//'-Cyanäthyl)-anilin im Reaklionsmedium schwer löslich sind. Geeignete Lösungsvermittler sind beispielsweise Eisessig, niedere Alkanole, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Butanol, Glykole, wie Äthylenglykol, oder Glykoläther, wie Alhylenglykolalkyläther, beispielsweise Äthylenglykoldimethylüther.

Zur Isolierung der Verfahrensprodukle wird das Reaklionsgcmisch abgekühlt und auf einen zur Isolierung optimalen pH-Bereich zwischen den Grenzen pH I und pH 12 eingestellt. Soweit die Produkte kristallin anfallen, werden sie unmittelbar ahtiltriert, mit Wasser gewaschen, bis das Fillral neutral und Tabelle 1

elektrolytfrei abläuft, und schließlich getrocknet. Sind die Produkte ölig, dann trennt man sie beispielsweise im Scheidetrichter von der wäßrigen Phase ab. Hier ist in manchen Fällen der Zusatz eines sich nicht mit ■-, Wasser mischenden Lösungsmittels von Vorteil.

Verschiedentlich enthalten die Rohprodukte einige Prozente an anorganischen Salzen. Diese sind in der Regel bei der weiteren Verwendung der Reaktionsprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens als Her-

H) bicide oder Farbstoff-Zwischenprodukte nicht hinderlich. Wünscht man nun aber doch salzfreie Präparate, so verfahrt man auf einfache Weise so, daß man bei öligen Produkten diese mit Wasser ausschüttelt und bei kristallinen Produkten diese schmilzt und dann

1-1 mit Wasser ausschüttelt oder sie aus einem Alkohol Wassergemisch umkristallisiert.

Die überraschend hohe Leistungsfähigkeit des vorliegenden Verfahrens ergibt sich aus den Angaben in der nachstehenden Tabelle. In der Spalte 1 dieser

-'() Tabelle sind die Verbindungen aufgerührt, die im umkristallisierten oder destillierten Zustand zur Umsetzung herangezogen wurden. Ihre physikalischen Daten, wie Schmelzpunkte oder Siedepunkte, finden sich in der nächstfolgenden Rubrik. Des weiteren sind

j-> die Formeln der Reaktionsprodukte und ihre Schmelzpunkte aufgeführt. Die Schmelzpunkte wurden von mehrfach umkristallisierten und analysenreinen Proben gemacht. Die Ausbeuteangaben und die sich anschließenden Schmelzpunkte beziehen sich auf isolierte

μ und salzfreie oder lediglich Spuren eines anorganischen Salzes enthaltende Rohprodukte, in wenigen Füllen auch auf einmal umkristallisierte Verbindungen. Betrachtet man nun die Ausbeuten und vergleicht die Schmelzpunkte der isolierten und zur Ausbeutebe-

r. Stimmung herangezogenen Präparate mit denen der reinen Verbindungen, so beobachtet man. daß trotz der hohen Ausbeuten von 94--99% die Sehmelzpunktdepressionen mit in der Regel 1 2 C sehr niedrig sind. Daraus kann man auf einen praktisch quantitativen Verlauf der Umsetzung im Sinne des vorliegenden Verfahrens schließen.

Ausgangsverbindung (I)

Fp oder Kp Vorschrift Rcaktionsprodukt (11) C¹C)

Fp Aus- Fp

beule ("C) (%) (¹C)

-1

OCH,
Cl

.' V-N

CHO

Vh₂-CH₂-CN
CHO

CH₂-CH₂-CN
CHO

Vh₂-CH₂-CN
CHO

Vh₂-CH₂-CN

Cl

Kp = 160° 0.7 Torr

Fp = 80"

Fp = 67" Kp = 172" 0,6 Torr

Kp = 176" 1 Torr

Beispiel I (( V-NH-CH₂-CH₂-CN

CH,
Cl

Beispiel 2 ζ V-NH-CH₂-CH₂-CN

OCH.,

Cl

Beispiel 3 <f V-NH-CH₂-CH₂-CN

Cl

Br
Beispie! 4 <f X-NH-CH₂-CH₂-CN

37 97 34-36

76 96 70 72

48 97 43 46

41 97 39 40

Fortsetzung

Ausgangsverbindung (I)

Fp oder Kp Vorschrift Reaktionsprodukt CC)

CHO

Cl

Fp = 85°

I Cl

CH2-CH2-CN

NO2

CH;-CH,-CN

/

N

\ CH2-CH2-CN

=/ \

CH2-CH2-CN

X=/ \

CH2-CH2-CN

Anmerkung:

Fp = 84—85°

Beispiel 6

NO2 I

CHO

CHO

CHO

CHO

Fp = 84°

analog

O2N^f

Beispiel 3

\

Fp = 100°

analog

Beispiel 3

O

X=/

Fp = 110°

analog

Beispiel 5

Beispiel 5 f >-NH—CH₂-CH₂-CN

Cl

NO₂

V-NH-CH₂-CH₂-CN

NO₂

NH-CH₂-CH₂-CN

Fp Aus- I-ρ

beute ( C) (%l ( C)

78 99 76—77

101 97 99-100

112 99 107 bis 110

O₂N-<f >—NH-CH₂-CH₂-CN 130 94 127 bis

(2)

-NH-CH₂-CH₂-CN 146 99 145 (4)

(1) (a) Fp = 95—96°, S. A. He i η i nger, J. org. Chemistry 22, 1213 (1957); (b) Fp = 97.5'. J. T. Bra u η h ο 11 ζ und F. G. M a η η. J. ehem. Soc. (London) 1954, 651.

(2) Fp = 128—130°, J. T. Bra unho 11 ζ und F. G. M a η η, J. ehem. Soc. (London) 1953. 1817.

(3) Fp der rohen Verbindung = 121—130°, la.

(4) Fp = 146°, L. Bauer, J. Cy merman und W. J. S he Id on, J. ehem. Soc. (London) 1951,3313 und 3314.

Da die erhaltenen Rohprodukte der N-(,;-Cyan- dem vorliegenden Verfahren zu den entsprechenden

äthylKormanüidc in der Regel weitgehend einheitlich w N-(,>'-Cyanathyl)-anilinen der genannten Formel (II)

und ihre Ausbeuten praktisch quantitativ sind, kann unterwerfen. Interessant ist. daß auch bei diesem

man sie unmittelbar anschließend an ihre Synthese verlängerten Syntheseweg gemäß dem Formelschcma noch im gleichen Reaktionsgefäß der Hydrolyse nach

-NH-CHO —

(IM)

CHO

CH,-CH,-CN

(U)

NH —CH,—CH, — CN

die Ausbeuten, bezogen auf das eingesetzte Form- äthyl)-formanilide (I).

anilid, um den hohen Wert von 95% schwanken. Den Ausbeutebestimmungen wurden die praktisch In der nachstehenden Tabelle 2 sind eine Reihe von reinen Rohprodukte zugrunde gelegt, die Schmelz-Ausgangs- und Endprodukten zusammengestellt, die 55 punktangaben beziehen sich auf die umkristallisierten nach dem Formelschema 2 eingesetzt bzw. gewonnen Produkte,
wurden und zwar ohne Isolierung der N-(/-;-Cyan-

Tabelle 2	Fp Γ C)	114	Vorschrift	N-(ff-Cyanäthyl)-anilin (11)	j-CH	,-CN	Fp CC)	Ausbeute
Formanilid (III)	3 113-		Beispiel 9	F1C- - C - Cl-, (KH,			63-64	96
F1C - C- - CF, OCH,

Fortsetzung

Formanilid (III)

Fp

CC)

Vorschrift N-(/J-Cyanälhyl)-anilin (11)

Fp

cc»

Ausbeute

CHO

148

Beispiel 10 NH-CHO 173—174 Beispiel 11

(5)

NH—CH₂-CH₂-CN

48

NH-CH₂-CH₂-CN 146 (6)

93

98

OC₂H₅

OC₂H₅

CHO

NH- CHO

77—78

122 (7)

analog Biil

analog <;

Beispiel 10 N=-

CH₃

/\-NH—CH₂-CH₂-CN

analog Beispiel 9

NO₂ ^^^-NH—CH₂-CH₂-CN

64—65 93

112 98

Anmerkung:

(5) Fp = 172°C, J. Zimmermann, Ber. dtsch. ehem. Ges. 13, 1967(1880), Beiist. 12, 1319.

(6) siehe Tabelle 1, Anmerkung 4.

(7) Fp = 122°C, K. v. Auwers. Z. physik. Chem. 23, 459 (1897), Beist. 12, 691.

Eine hervorragende Bedeutung kommt dem vor- 30 Synthesemöglichkeit für N-Mono-(/i-cyanäthyl)-aniliegcnden Verfahren der Hydrolyse von N-(/f-Cyan- line aus den entsprechenden Anilinen gemäß dem äthyl)-formaniliden dadurch zu, daß es eine neue Formelschema

XX X CHO

/ V-NH₂ > f Λ-ΝΗ—CHO ►

YY Y CH₂-CH₂-CN

(IV)

(III)

(I)

NH-CH₂-CH₂-CN

worin X und Y die weiter oben angegebenen Bedcutungen haben, bietet.

Dieses Verfahren der Monocyanäthylierung von Anilinen ist also dadurch gekennzeichnet, daß man nach bekannten Verfahren aus Anilinen zunächst deren N-Formylvcrbindungen herstellt (IV —> III), diese nach bekannten Verfahren cyanäthylicrt (III —> I) und die so erhaltenen N-f/i-Cyana'thyli-formanilidc nach dem vorliegenden Verfahren sauer hydrolysiert (I—HI).

Die Isolierung der Zwischenstufen der Formylanilide (III) und der N-(f(-Cyanäthyl)-formanilide (I) m> ist möglich (vgl. Tabelle I und Tabelle 2), oftmals jedoch nicht erforderlich. Somit ist die Synthese von N-Mono-(//-cyaniithyl)-unilincn auch im sogenannten Eintopfverfahren durchführbar, wobei überraschenderweise die Reaktionsprodukte in der Regel bei sehr μ guten Ausbeuten in großer Reinheit anfallen.

Zusätzlich interessant und bedeutungsvoll wird dieses Herstcllunjisvcrfahrcn dann, wenn man es mit herkömmlichen Verfahren der Monocyanäthylierunj von Arylaminen vergleicht.

Unter herkömmlichen Cyanäthylierungsverfahrcr sollen hier die beiden folgenden verstanden werden

A. Die Herstellung von N-Mono-(/f-cyanäthyl) anilinen durch Umsetzung der entsprechenden Aniliw mit Acrylnitril in Gegenwart von Katalysatoren wii Eisessig, Kupfer oder Kupferacetat. Ein für diesi Hcrstcllungswcisc charakteristisches Beispiel liefer die Monocyanäthylierung von 2-Chlor-anifin nacl S.A. Hcininger, wie es in den Organic Syn theses, Coll, Vol. IV, 146, beschrieben wird.

B. Die Herstellung von N-Mono-(//-cyanäthyl)-ani linen durch Umsetzung von Salzen der entsprechender Aniline mit 2-Diäthylaminopropionitril.

Für diese Synthese beispielhaft ist die Vorschrif zur Monocyanäthylierung von Anilinen nach J. Cy merman Craig und M. Moylc, die cbcnfall in der Vorsclinflensammlung der Organic Synthese!

(Coll. Vol. IV, 205) zu finden ist.

Die nachstehende Tabelle 3 bringt eine Aufzählung einiger Monocyanäthyl-aniline und eine Gegenüberstellung ihrer Ausbeuten, wie sie bei den drei verschiedenen Verfahren isoliert werden. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren der Monocyanäthylierung über die Zwischenstufen des Formanilids und des N-(//-Cyanäthyl)-formanilids in allen Fällen die höchsten Ausbeuten liefert.

Weiter sei erwähnt, daß die nach den Verfahren A und B erhaltenen Rohprodukte in der Regel beträchtliche Mengen Fremdbestandteile enthalten, die sich bei der anschließenden Umsetzung oder Verwendung dieser cyanäthylierten Aniline sehr störend auswirken. Es ist dann ein oftmals aufwendiges und kostspieliges Reinigungsverfahren, wie z. B. Destillieren im ölpumpenvakuum zwischen 100° und 200⁰C oder Umkristallisieren aus Alkohol, unbedingt erforderlich.

Dagegen stellen die nach dem neuen Verfahren erhaltenen Produkte in ihrem Rohzustand praktisch reine Substanzen dar, die ohne Reinigungsoperationen ihrer weiteren Verwendung zugeführt werden können.

Die verfahrensgemäß erhältlichen Verbindungen stellen in erster Linie wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Farbstoffen dar, wobei im Falle der Herstellung von Azofarbstoffen die genannten Ver

NH-CHO

Y I

ίο

bindungen als Azokomponenten dienen. So erhält man beispielsweise bei der Kupplung von diazotiertem 4-Nitro-2-cyananilin mit N-(/i-Cyanäthyl)-2-bromanilin in saurem Medium den Monoazofarbstoff der Formel

Br

der beispielsweise auf Cellulosetriacetatfasern und unmodifizierten Polyesterfasern nach Dispersionsfarbeverfahren kräftige, rotstichige Orangefarbungen von sehr guten Licht- und Sublimationsechtheiten ergibt. Auch zum Färben von Fasermischungen, die Polyesterfasern enthalten, eignet sich der genannte Farbstoff sehr gut. So wird beim Färben von beispielsweise Polyesterfaser/Wolle-Mischungen der WoIlanteil nur mäßig angefärbt, wobei sich die VVoIlanfärbung durch eine reduktive Nachbehandlung oder eine Emulgatorwäsche leicht wieder entfernen läßt. Die verfahrensgemäß erhältlichen Verbindungen können ferner als Herbicide verwendet werden.

CHO CH₂-CH₂-CN

\\- NH-CH₂-CH₂-CN

Y
II

Vergleich:

A: Aniline + Acrylnitril + Katalysator (H e i η i η g e r).

B: Anilinsalze + 3-Diäthylaminopropionitril (C y m e r m a n— Craig).

NH-CH₂-CH₂-CN

NH-CH₂-CHj-CN

NH-CH₂-CH₂-CN

NH-CH₂-CH₂-CN

Reaktions	Ausbeute	Fp oder Kp	Ver	Ausbeute	Fp oder Kp	Lit.
schritte	(%)		fahren	(%)
III · Il	96	Fp = 51-52°	A	73	Fp = 52—53°	(8)
					Fp = 51,5°	(9)
			B	78	Fp = 48—51°	(10)
					Fp = 51—52°	(9)
III ► Il	95	Fp = 49°	A	65	Fp = 48—49°	(8)
			B	42	Fp = 44—46°	(H)
					Fp = 48°	(12)
III · Il	92	Fp = 24°	A	62	Kp = 139-141"	(8)
					0,3 Torr
		Kp = 139-141"	B	nicht	_	(13)
		0.3 Torr		isolierbar
III -IV-II	92	Fp = 41"	Λ	18	Fp = 36—39"	eige
					Kp= 137-140"	ner
					0,3 Torr	Ver
						such
						ana
						log
						(13)
		Kp= 137-139°	B	keine Versuche	...
		0.3 Torr

Fortsetzung

Reaktionsschritte

Ausbeute Fp oder Kp

Ver- Ausbeule Fp oder Kp fahren

V-NH-

NH-CH₂-CH₂-CN

IV-Il

-NH-CH₂-CH₂-CN' IM — IV — II

Fp = 48°	A	35	Fp =	39-45°	59—6!°	eige
			Kp =	145-· 149"	62—64°	ner
			0.3 Torr	146°	Ver
				146°	such
				ana-
				Ioü
				(13)
Kp= 145-147°	B	keine	Versuche	-
0.3 Torr
Fp = 61—62°	A	84	Fp =	(8)
	B	79	Fp =	(14)
Fp = 146°	A	13	Fp =	(15)
	B	50	Fp =	(15)

Anmerkung:

(8) siehe Tabelle 1, Anmerkung 1 a.

(9) R. C. Cookson und F. G. Mann, J. ehem. Soc. (London) 1949,67.

(10) J. Cy merman — Craig und M. M oy Ie, Org. Synth. Coll. Vol. IV, 205.

(11) R. J. Bales, J. Cymerman — Craig, M. Moyle und R. J. Young, J. ehem. Soc. (London), 1956, 388.

(12) A. F. Bek h I i, J. Gen. Chem. U.S.S.R.), 21, 86 (1951); Chem. Abstracts, Vol. 45,7540 g.

(Ij) S.A. Heininger, Org. Synth. Coll. Vol. IV, 146.

(14) J. Cymerman —Craig, M. M oy I e, A. J. C. N ic hol sen und R. L. Werner, J. chem. Soc. (London) 1955, 3628.

(15) siehe Tabelle 2, Anmerkung 4.

Beispiel 1

22,25 g(0,l Mol)N-(/i-Cyanäthyl)-2-chlor-5-methylformanilid (Kp. = I6O"C/O,7 Torr) werden in 100 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher auf 80"C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Gegen Ende der Umsetzung liegt eine klare Lösung vor. Zur Abtrennung des Reaktionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/ Wasser-Bad aus und stellt während des Abkühlens mit etwa 50 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH = 3—4. Das zunächst ölig anfallende Produkt wird bei 0"—5"C nach einiger Zeit kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird noch 60 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Dann saugt man den Kristallbrei ab, wäscht ihn mit kaltem Wasser, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und trocknet bei Raumtemperatur. Man erhält 19,7 g eines bei 28"—34"C schmelzenden Rohproduktes. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 18,8 g (97% der Theorie, Fp. = 34"—36"C) N-(/i-Cyanäthyl)-2-chlor-5-mcthyl-anilin. Kristallisiert man die Verbindung noch mehrfach um, bis der Schmelzpunkt konstant ist, so liegt dieser bei 37"C.

Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₂-CN

Zu der eingesetzten Ausgangsverbindung gelangt man, indem man 2-Chlor-5-methyl-anilin mit Ameisensäure umsetzt und die erhaltene Formylverbindung mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanäthyliert.

Beispiel 2

23,85 g (0,1 Mol) N-(//-Cyanäthyl)-2-chlor-5-meth-J-) oxy-formanilid (Fp. = 80"C) werden in 150 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher auf 80' C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Während der Umsetzung erhält man keine vollständige Lösung der organischen Bestandteile in der wäßrigen Phase. Zur Abtrennung des Reaktionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und stellt beim Abkühlen innerhalb von 1—2 Minuten mit etwa 74 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH = 3—4. Das Reaktionsprodukt wird beim Abkühlen zwischen 50' und 60"C kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird noch 60 Minuten bei 0"— 5"C gerührt. Anschließend wird der Kristallbrei abgesaugt und gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolyt-

¹So frei abläuft. Nach dem Trocknen erhält man 21,3 g (Fp. = 67°—71"C) Rohprodukt. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 20,2 g (96% der Theorie) N-(/i-Cyanäthyl)-2-chlor-5-methoxyanilin, die bei 70" bis 72" C schmelzen.

Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 76°C.
Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

Cl
/~\-NH- CH₂-CH₂-CN

OCH.,

b5 Zu dem als Ausgangsprodukt eingesetzten N-(/i-Cyanäthyl)-2-ch!or-5-methoxy-formanilid gelangt man, indem man 2-Chlor-5-mcthoxyanilin mit Ameisensäure erwärmt und die erhaltene Formylverbindung

mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanäthyliert.

Beispiel 3

24,3 g (0,1 Mol) N-(/f-Cyanäthyl)-2,5-dichlor-formanilid (Kp. = 172°C/0,6 Torr, Fp. = 67°C) werden in 300 ml 5 η wäßrige Salzsäure eingetragen, die vorher bereits auf 80⁰C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Während der Umsetzung erhält man keine vollständige Lösung der organischen Bestandteile. Zur Abtrennung des Reaktionsproduktes tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und stellt beim Abkühlen innerhalb von 2—3 Minuten mit etwa 140 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH = 3—4. Das zunächst ölig anfallende Produkt kristallisiert bei Temperaturen unterhalb 20" C zu einer farblosen, grobkörnigen Masse. Es wird 60 Minuten zur Vervollständigung der Kristallisation bei 0"—5° C nachgerührt. Anschließend wird das Produkt abgesaugt. Es wird mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Ausbeute an rohem N-(ß-Cyanäthyi)-2,5-dichloranilin beträgt 21,6 g (Fp. = 4Γ¹—45"C). Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/ Wasser erhält man 20,7 g (96,5% der Theorie) eines farblosen, feinkristallinen Produktes, das bei 43°— 46"C schmilzt. Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 48°C. Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

Cl

—CH₂-CH₂-CN

Cl

Das als Ausgangsprodukt eingesetzte N-(/i-Cyanäthyl)-2,5-dichlorformanilid ist zugänglich durch die Cyanäthylierung von 2,5-Dichlorformanilid in Gegenwart katalytischer Mengen 33gewichtsprozentigcr Natronlauge.

Beispiel 4

25,3 g (0,1 Mol) N-(/i-Cyanäthyl)-2-bromformanilid (Kp. = 176°C/1 Torr) werden in 300 ml 5 η wäßrige Salzsäure gegeben, die vorher auf 80" C erwärmt wurden. Bei dieser Temperatur wird 30 Minten gerührt. Dann wechselt man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und stellt das Reaktionsgemisch noch während des Abkühlens mit etwa 140 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH = 3—4. Das zunächst ölig anfallende Produkt kristallisiert bei Temperaturen unterhalb 10°C zu einer farblosen grobkörnigen Masse. Es wird 60Minuten bei 0°—5°C nachgerührt. Anschließend wird das Produkt abgesaugt. Es wird mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Ausbeute an rohem N-(/i-Cyanäthyl)-2-bromaniIin beträgt 22,4 g (Fp. = 34°—38°C). Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser erhält man 21,8 g (97% der Theorie) eines farblosen, feinkristallinen Produktes, das bei 39°—40"C schmilzt. Eine mehrfach aus Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt

bei 4I"C. Ihre analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₂-CN

Das als Ausgangsprodukt eingesetzte N-(//-Cyanäthyl)-2-brom-formanilid ist in der Weise zugänglich, daß man 2-Bromanilin mit Ameisensäure in das 2-Bromformanilid überführt und diese Verbindung mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen 2 η Natronlauge umsetzt.

Beispiel 5

24,3 g (0,1 Mol) N-(/<-Cyanäthyl)-3,5-dichlor-formanilid (Fp. = 85°C) werden in ein 80^cC warmes Gemisch von 50 ml 5 η wäßriger Salzsäure und 50 ml Äthanol gegeben. Bei dieser Temperatur wird 30 Minuten gerührt. Dann wird das Heizbad gegen ein Eis/ Wasser-Bad ausgetauscht. Während des Abkühlens wird das Reaktionsgemisch mit etwa 31 ml 33gewichtsprozenliger Natronlauge neutralisiert. Das Produkt fällt kristallin an. Es wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft. Nach dem Trocknen verbleiben 21,4 g (99% der Theorie) N-(/(-Cyanäthyl)-3,5-dichloranilin. Fp. = 76"—77°C. Eine mehrfach aus Alkohol um-

jo kristallisierte Probe schmilzt bei 78°C. Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₁-CN

Die eingesetzte Ausgangsverbindung erhält man M) durch Formylierung und anschließende Cyanäthylierung von 3,5-Dichlor-anilin.

Beispiel 6

4,38 g(0,02 Mol)N-(/i-Cyanäthyl)-3-nitroformaniüd 4) (Fp. = 84°—85°C) werden in 100ml In wäßriger Salpetersäure 2 Stunden unter Rühren bei Siedetemperatur (100°C) gehalten. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht. Während des Abkühlens wird mit 50 ml 2 n-Natronlauge neutralisiert und das Reaktionsgemisch unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt. Das kristalline Produkt wird abgesaugt, neutral und elektrolytfrei gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 3,70 g (97% der Theorie, Fp. = 99"—100°C) N-(/J-Cyanäthyl) - 3 - nitroanilin. Die analysenreine Substanz schmilzt bei IOTC. Die analytischen Daten entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₂-CN

NO₂

Das als Ausgangsprodukt eingesetzte N-(/i-Cyanäthyl)-3-nitro-formanilid erhält man durch Cyanäthylierung des 3-Nitroformanilids, das durch mehrstündiges Erhitzen von m-Nhroanilin in wasserfreier Ameisensäure herdestellt wird.

Beispiel 7 Beispiel 9

5,95 g (0,025 Mol) N-(/<-Cyanäthyi)-2-chlor-5-methoxyformanilid werden in 50 ml Eisessig gelöst. Zu dieser Lösung gibt man oei Raumtemperatur (etwa 20⁰C) 50 ml 5 η wäßrige Salzsäure und rührt darauf das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur. Nach 75 Stunden wird mit etwa 100 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge neutralisiert (pH = >7)und das Reaktionsgemisch mit 100 ml Wasser verdünnt. Anschließend wird aufO°—5°C abgekühlt. Nachdem noch 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt wurde, wird das kristalline Reaktionsprodukt abgesaugt, neutral und elektrolytfrei gewaschen und getrocknet. Man erhält 5,15 g(98% der Theorie) N-(^-Cyanäthyl)- ,5 2-chlor-5-methoxyanilin mit einem Schmelzpunkt von 73°—75° C. Die analysenreine Verbindung schmilzt bei 76°C und entspricht der Formel

OCH₃

NH-CH₂-CH₂-CN

Beispiel 8

20

25

Technisches Dodecylanilin wird in üblicher Weise mit Ameisensäure umgesetzt und die erhaltene N-Formylverbindung wird dann mit Acrylnitril in Gegenwart katalytischer Mengen festen Natriumhydroxids cyanäthyliert.

Zur Wiederabspaltung der Formylgruppe werden 230 g(0,67 Mol) destilliertes N-(^-Cyanäthyl)-docecylformanilid in 100 ml Äthanol glöst und innerhalb 15 Minuten in eine auf 80° C erwärmte Mischung von 750 ml Äthanol und 500 ml 5 η Salzsäure gegeben. Anschließend wird das Reaktionsgemisch nach 60 Minuten bei der angegebenen Temperatur gerührt. Danach kühlt man es ab und neutralisiert gleichzeitig mit etwa 300 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge (pH = 7). Das ölig anfallende Produkt wird in 200 ml Benzol aufgenommen, von der Mutterlauge im Scheidetrichter getrennt und zweimal mit etwa 200 ml Wasser praktisch elektrolytfrei gewaschen. Von der getrockneten Lösung destilliert man zunächst das Benzol wieder ab und fraktioniert dann das zurückbleibende leicht orange gefärbte, viskose Rohprodukt im Vakuum bei 0,1 Torr, wobei die folgenden Fraktionen erhalten werden:

1. 8Γ—146° C, 6,45 g,

2. 146°—162°C, 25,1 g,

3. 160°—171°C, 161 g und

4. Rückstand 7,9 g.

Die Ausbeute der Hauptfraktion (i60°—171°C) des N-(/?-Cyanäthyl)-dodecylanilins beträgt 76% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte N-(/?-Cyanäthyl)-dodecylformanilid. Die analytischen Daten dieses Präparates C₂IH₃₄N₂ (314,5) Ber. Basen-N 4,45, Gesamt-N 8,9, Gefunden Basen-N 4,2, Gesamt-N 9,2 entsprechen der Formel

NH-CH₂-CH₇-CN 24,1 g (0,08 Mol) 3-iBis-trifluormethyl-methoxymethylKormanilid und 0,05 g zerstoßene Natriumhydroxidplätzchen werden unter Luftzutritt in einer Reibschale gut miteinander vermengt und in einen 250-ml-Mehrhalskolben eingetragen. Bei 60°—80°C gibt man tropfenweise 5,1 g (0,08 Mol + 20%) Acrylnitril hinzu. Das zunächst noch pulverige Ausgangsgemisch geht dabei schon bald in eine gut rührbare, viskose Masse über. Zur Vervollständigung der Umsetzung wird 1 Stunde bei 70° C nachgerührt. Daraui spaltet man die Formylgruppe mit 100 ml 5 η Salzsäure während 30 Minuten bei 80° C ab. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht, und noch während des Abkühlens wird mil etwa 55 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge neutralisiert. Unterhalb 10° C wird das zunächst noch ölige Reaktionsprodukt langsam kristallin. Zur Vervollständigung der Kristallisation wird 1 Stunde bei 0°—5°C nachgerührt. Darauf wird das Produkt abgesaugt, gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei Raumtemperatur getrocknet. Man isoliert 26,3 g rohes N-(ß-Cyanäthyl)-3 - (bis - trifluormeth} i - methoxy - methyl) - anilin vom Fp. = 56°—60° C. Nach dem Umkristallisieren aus Alkohol/Wasser verbleiben 25 g (96% der Theorie) Die mehrfach umkristallisierte Verbindung der Formel

30

35

40

45

50

55

7 V)—μη—r·« ru

65

C₁₅H

12 "25

F₃C-C-CF₃
OCH₃

schmilzt bei 63°—64° C. Die analytischen Daten dei Verbindung stimmen mit der Formel überein.

Beispiel 10

19 g (0,1 Mol) 2,5-Dichlorformanilid werden mil 0,5 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge versetz! und in einen 250-ml-Mehrhalskolben gegeben. Dei Kolben taucht in ein Heizbad von 8O⁰C Unter dei tropfenweise Zugabe von 6,4 g(0,1 Mol + 20%) Acrylnitril verflüssigt sich das zunächst noch pulverige Reaktionsgemenge zu einer viskosen Masse. Zui Vervollständigung der Umsetzung wird 1 Stunde be 70° C nachgerührt. Dann gibt man 50 ml 5 η Salzsäur« und 50 ml Äthanol zum Reaktionsgemisch und verseift 30 Minuten bei 80° C. Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht, unc noch während des Abkühlens wird mit etwa 30 m 33gewichtsprozentiger Natronlauge phenolphthalein alkalisch gestellt. Unterhalb 20° C wird das zunächst noch ölige Reaktionsprodukt kristallin. Zur Vervoll ständigung der Kristallisation wird 1 Stunde be 0°—5⁰C nachgerührt. Darauf wird das Produk abgesaugt, mit Wasser gewaschen, bis das Filtra neutral und elektrolytfrei abläuft, und getrocknet Die Ausbeute beträgt 21,5 g (Fp. = 39°—44°C) Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol/Was ser verbleiben 19,9 g (93% der Theorie) N-(/?-Cyan äthyl)-2,5-dichloranilin, die bei 42^O-^6°C klar schmel zen. Die analysenreine Substanz schmilzt bei 48° C

S09 540/5

und entspricht der Formel

Cl

-NH-CH₂-CH₂-CN

Beispiel 11

7,9 g (0,04 Mol) 4-Phenylformanilid werden pulverisiert und zusammen mit 2,6 g (0,04 Mol + 23%) Acrylnitril und 1 ml 2 η Natronlauge in 30 ml Äthylenglykoldimethyläther gegeben. Man erwärmt unter Rühren 2 Stunden auf 80⁰C. Gegen Ende der Cyanäthylierung liegt das Reaktionsgemisch als Lösung vor. Zur Abspaltung der Formylgruppe gibt man dann 40 ml 5 η Salzsäure hinzu und rührt bei 80° C weitere 30 Minuten. Darauf wird das Reaktionsmedium mit 23 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge phenolphthalein-alkalisch gestellt. Das Reaktionsprodukt fällt teilweise aus. Zur Vervollständigung der Ausfällung wird Wasser (etwa 100 ml) hinzugegeben und das ganze auf 0°—5° C abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt, gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und bei 60° C im Trockenschrank getrocknet. Man erhält 8,7 g (98% der Theorie) N-(/J-Cyanäthyl)-4-phenylanilin (Fp. = 145° C). Eine mehrfach als Alkohol umkristallisierte Probe schmilzt bei 146° C und entspricht der Formel

^Ji~^ -NH-CH₂-CH₂-CN

Beispiel 12

123 g (1 Mol) p-Anisidin werden unter Rühren während 1 Stunde bei 90°—100⁰C mit 69 g (1,5 Mol) 100%iger Ameisensäure umgesetzt. Anschließend werden zur Cyanäthylierung des gebildeten Formanilids bei 40°—60⁰C in der aufgeführten Reihenfolge 63 g (I Mol + 19%) Acrylnitril, 50 ml Wasser und 48 ml 33gewichtsprozentige Natronlauge zum Reaktionsgemisch gegeben.

Um die Umsetzung zu vervollständigen, wird 1 Stunde bei 60⁰C nachgerührt. Zur Abspaltung der Formylgruppe wird das Reaktionsgemisch zunächst auf 80⁰C erwärmt. Dann versetzt man es mit 200 ml konzentrierter Salzsäure, wobei nach Neutralisation der wie weiter oben beschrieben zugegebenen Natronlauge ein Reaktionsgemisch erhalten wird, das etwa 8,9gewichtsprozentig hinsichtlich freier Salzsäure ist. Dieses Gemisch wird 30 Minuten bei 80⁰C gerührt.

Anschließend wird das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad ausgetauscht. Noch während des Abkühlens wird mit etwa 280 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge der pH-Wert auf 4—7 eingestellt. Bei 40° C beginnt das sich zunächst ölig abscheidende Reaktionsprodukt zu kristallisieren. Es wird bei 0°—5°C abgesaugt, mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat neutral und elektrolytfrei abläuft, und getrocknet. An Rohprodukt erhält man 175 g, Fp. = 58°—6PC. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Alkohol und Wasser verbleiben 165 g (94% der Theorie) N-(/i-Cyan-

äthylH-methoxyanilin vom Fp. = 61°—62° C und der Formel

H₃CO-

■r V-NH-CH₂-CH₂-CN
Beispiel 13

510 g (4MoI) 2-Chlor-anilin und 297 g (6MoI) Ameisensäure als 93prozentige Ware werden in einem 6-1-Vierhalslfolben 3 Stunden bei 70° C gerührt.

Für die Cyanäthylierung der entstandenen Formylverbindung tauscht man vorteilhaft das 70°—80° C warme Bad gegen ein zunächst etwas 25° C warmes Bad aus. Unter kräftigem Rühren gibt man nun die folgenden Komponenten in der aufgeführten Reihenfolge zügig zum Reaktionsgemisch: 240 g (4 Mol + 13%) Acrylnitril, 1400 ml Eiswasser und 320 ml 33gewichtsprozentige Natronlauge. Nach dieser Zugabe hat das Reaktionsgemisch eine Temperatur von 35°—40⁰C. Von der Natronlauge werden etwa 240 ml zur Neutralisation der überschüssigen Ameisensäure verbraucht. Die restlichen 80 ml Natronlauge werden benötigt, um das Reaktionsmedium alkalisch zu stellen, was durch zugesetzte Phenolphthaleinlösung verfolgt wird. Die groß kristallin ausgefallene Formylverbindung verflüssigt sich bei der Cyanäthylierung schon bald wieder. Die Reaktion wird unter Rühren bei 30^o-^U)^oC während 3 Stunden ausgeführt. Zur Abspaltung der Formylgruppe stellt man das Reaktionsgemisch zunächst mit etwa 64 ml konzentrierter Salzsäure neutral (Phenolphthalein) und erwärmt es auf 7O⁰C. Ist diese Temperatur erreicht, dann gibt man weitere 1336 m! konzentrierte Salzsäure hinzu. Das erhaltene Reaktionsgemisch, das nach Neutralisation der wie weiter oben beschrieben zugegebenen Natronlauge etwa 8,5gewichtsprozentig hinsichtlich freier Salzsäure ist, wird 40 Minuten lang bei 70⁰C gerührt. Während dieser Zeit wird das zunächst milchig-trübe Reaktionsgemisch schließlich farblosklar.

Zur Ausfällung des N-i/i-Cyanäthyl^-chloranilins tauscht man das Heizbad gegen ein Eis/Wasser-Bad aus und beginnt mit der Neutralisation, ohne eine wesentliche Abkühlung des Reaktionsgemisches abzuwarten. Mit etwa 1230 ml 33gewichtsprozentiger Natronlauge wird ein pH-Wert zwischen 1 und 2 eingestellt (Glaselektrode). Die Temperatur steigt dabei vorübergehend von zum Beispiel 60⁰C auf 85°C an. Nachdem man noch einige Minuten nachgerührt hat, stellt man den Rührer ab. Nach weiteren 15 Minuten kann das ölige Reaktionsprodukt der Formel

CH,-CH,-CN

das sich inzwischen am Boden des Reaktionskolbens angesammelt hat, mittels eines Saughebers in einen Scheidetrichter übergeführt werden. Es wird mit Wasser ausgeschüttelt und dann in eine Vorratsflasche gegeben.

Das Rohprodukt ist nahezu farblos. Es enthält ungefähr 3% Fremdbestandteile, davon entfällt etwa 1 % auf eingeschlossene Feuchtigkeit, die dem Produkt ein trübes Aussehen verleiht. Nicht umgesetztes 2-Chloranilin ist nur in Spuren (<1%) vorhanden. Die Ausbeute beträgt 686 g einer 97prozentigen Rohware, was 92% der Theorie entspricht.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von N-Mono-(/<-cyanäthyl)-anilinen der allgemeinen Formel

^X-NH-CH₂-CH₂-CN
Y

in welcher X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom oder cine C₁- bis C₁₅-Alkylgruppe, eine C₁- bis C₄-Alkoxygruppe oder einen Phenyl- oder Naphthylrest, der durch Halogenatome oder Alkyl-, Alkoxy- oder Nitrogruppen substituiert sein kann, Y ein Wasserstoff- oder Chloratom, die Nitrogruppe, cine C,- bis C₄-Alkoxygruppc oder eine C₁- bis Q-Alkylgruppc, die durch Halogenatome und/oder Methoxygruppen substituiert sein kann, bedeuten, dadurch gekennzeichne t,daß man N-(/i'-Cyanäthyl)-formanilide der allgemeinen Formel