DE60105734T2

DE60105734T2 - Verfahren zur Herstellung von 4-Cyano-4-Oxobuttersäureester und 4-Cyano-3-Hydroxybuttersäureester

Info

Publication number: DE60105734T2
Application number: DE60105734T
Authority: DE
Inventors: Ryuhei Toyonaka-shi Wakita; Nobuya Toyama-shi Ito
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: EP1201647A2; EP1201647B1; DE60105734D1; US6781009B2; US20030105347A1; EP1201647A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines 4-Cyano-3-oxobuttersäureesters.
Hintergrund der Erfindung
Ein Verfahren zur Herstellung von 4-Cyano-3-oxobuttersäureethylester durch Umsetzung von 4-Brom-4-oxobuttersäureethylester mit Natriumhydrid und Umsetzung des anfallenden Gemischs mit Cyanidionen ist in J. Chem. Soc. Chem. Commun., Seiten 932–933 (1977) offenbart worden.
Dieses Verfahren war aber nicht immer zufriedenstellend, da es, wie oben beschrieben, langwierige Prozeduren erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung gemäss kann ein 4-Cyano-3-oxobuttersäureester leicht in einem industriell verbesserten Prozess gewonnen werden.
Die vorliegende Erfindung liefert:

1. E in V erfahren zur Herstellung eines 4-Cyano-3-oxobuttersäureesters der Formel (1):
worin R eine C1- bis C8-Alkylgruppe bedeutet, indem eine 4-Halogen-3-oxobuttersäureesterverbindung der Formel (2):
worin X ein Halogenatom, und R wie oben definiert ist, mit einem Alkalimetallcyanid in Methanol umgesetzt wird; und
2. einen 4-Cyano-3-oxobuttersäureester der Formel (1):
worin R eine C1- bis C8-Alkylgruppe bedeutet, mit dem Vorbehalt, das R keine Ethylgruppe ist.

Eingehende Beschreibung
Beispiele der durch R dargestellten C1- bis C8-Alkylgruppe in den Formeln (1) bzw. (3) sind eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine n-Hexylgruppe, eine n-Heptylgruppe oder eine n-Octylgruppe.
Das durch X dargestellte Halogenatom ist zum Beispiel ein Chloratom oder ein Bromatom.
Beispiele des Alkalimetallcyanids sind Natriumcyanid und Kaliumcyanid.
Die Menge an Alkalimetallcyanid, die verwendet werden kann, beträgt gewöhnlich 0,8 bis 1,3 Mole pro Mol einer 4-Halogen-3-oxobuttersäureesterverbindung der Formel (1).
Das Alkalimetallcyanid und der 4-Halogen-3-oxobuttersäureester der Formel (2) können als solche oder als eine Methanollösung verwendet werden.
Jede Methanolmenge, die die Reaktion befördern kann, kann im vorliegenden Prozess verwendet werden, sie beträgt gewöhnlich 3 bis 10 000 Gewichtsteile pro Gewichtsteil der Verbindung der Formel (2).
Ein 4-Halogen-3-oxobuttersäureester der Formel (2) und das Alkalimetallcyanid können auf folgende Weise zusammengebracht werden. Zum Beispiel werden 1) der 4-Halogen-3-oxobuttersäureester oder eine Lösung des Esters in Methanol und das Alkalimetallcyanid oder eine Lösung des Cyanids in Methanol gleichzeitig in einen Reaktor gegeben; 2) zum 4-Halogen-3-oxobuttersäureester oder einer Lösung des Esters in Methanol wird das Alkalimetallcyanid oder eine Lösung des Cyanids in Methanol hinzugegeben; oder 3) der 4-Halogen-3-oxobuttersäureester oder eine Lösung d es Esters in Methanol wird tropfenweise zu einer Lösung des Alkalimetallcyanids in Methanol hinzugegeben.
Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich im Bereich von –10°C bis zum Siedepunkt des Reaktionsgemischs, bevorzugt bei –10 bis 40°C.
Der Fortschritt der Reaktion kann durch jedes herkömmliche Verfahren wie Hochleistungs-Flüssigchromatographie, Gaschromatographie, Dünnschichtchromatographie oder dergleichen verfolgt werden. Nach beendeter Reaktion wird das Reaktionsgemisch der üblichen Nachbehandlung wie Extraktion mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, Einengen und/oder dergleichen unterworfen, und das anfallende Produkt kann, wenn erforderlich, weiter durch Chromatographie, Umkristallisieren oder Destillieren gereinigt werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird weiter in den folgenden Beispielen beschrieben, mit denen nicht beabsichtigt ist, die Erfindung einzuschränken.
In der folgenden Beschreibung ist die Reinheit einer synthetisierten Verbindung in Flächenprozent des Peaks eines Gaschromatogramms ausgedrückt.
Beispiel 1
10,0 g Kaliumcyanid wurden in 400 ml Methanol aufgelöst, dann wurden 24,8 g 4-Brom-3-oxobuttersäuremethylester aus einem Tropftrichter über eine Zeit von 20 Minuten tropfenweise hinzugefügt. Im Tropftrichter verbleibender 4-Brom-3-oxobuttersäuremethylester wurde in weiteren 10 ml Methanol aufgelöst und tropfenweise hinzugefügt, und die Mischung wurde während einer Stunde unter Kühlung auf Eis und während zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf Eis abgekühlt und tropfenweise mit 3 ml einer konzentrierten Chlorwasserstoffsäure behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde dreimal mit Diethylether (insgesamt 2000 ml) extrahiert. Die organischen Schichten wurden vereinigt, zweimal mit 100 ml gesättiger Sole gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt, um 15,3 g des 4-Cyano-3-oxobuttersäuremethylesters zu ergeben (Reinheit: 83%).
GC-Bedingungen:
Säule: DB-1 (0,25 mm Innendurchmesser × 30 mm Länge, Teilchengrösse 0,25 μm)
Einspritztemperatur: 250°C
Detektor: FID (300°C)
Kammertemperatur: 50°C während 5 min, um 5°C pro Minute auf 250°C steigend, dort für 10 min gehalten
Trägergas: 1,0 ml/min
Splitverhältnis: 1/10
Massenspektrum: 141,0 (EI)
³H-NMR (CDCl₃), δ(ppm): 2,47 (1H), 3,86(3H), 4,43(2H), 6,71(1H)
Beispiel 2
Jeder 4-Cyano-3-oxobuttersäureester wurde ähnlich wie im Beispiel 1 erhalten, ausser dass anstelle des 4-Brom-3-oxobuttersäuremethylesters die in der Tabelle angegebene, betreffende Verbindung als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
Beispiel 3
10 g 4-Brom-3-oxobuttersäuremethylester werden in 100 g Methanol aufgelöst. Die sich ergebende Lösung wird auf 0°C abgekühlt, und eine Lösung von 4 g Natriumcyanid in 100 g Methanol wird hinzugefügt. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch allmählich unter Rühren auf Zimmertemperatur erwärmt. Danach wird das Reaktionsgemisch in Wasser gegossen und mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Schicht wird mit gesättigter Sole gewaschen, getrocknet und eingeengt, um 4-Cyano-3-oxobuttersäuremethylester zu erhalten.
Beispiel 4
Nachdem 0,4 g Kaliumcyanid bei Zimmertemperatur zu einer Lösung von 1 g 4-Chlor-3-oxobuttersäuremethylester in 20 ml Methanol hinzugegeben worden waren, wurde das anfallende Gemisch auf 40°C erwärmt und während weiterer acht Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde die Reaktionslösung abgekühlt, und der pH-Wert der Lösung wurde durch Zugabe von 10 ml Wasser und einigen Tropfen konzentrierter Schwefelsäure auf 3 eingestellt. Danach wurde das Gemisch dreimal mit Diethylether in einer Gesamtmenge von 100 ml extrahiert, die abgetrennten organischen Schichten wurden vereinigt und unter vermindertem Druck eingeengt, um 0,6 g des 4-Cyano-3-oxobuttersäuremethylesters zu ergeben (Reinheit: 71%).

Claims

Verfahren zur Herstellung eines 4-Cyano-3-oxobuttersäureesters der Formel (1):
worin R eine C1- bis C8-Alkylgruppe bedeutet, indem eine 4-Halogen-3-oxobuttersäureesterverbindung der Formel (2):
worin X ein Halogenatom ist und R wie oben definiert ist, mit einem Alkalimetallcyanid in Methanol umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin X ein Bromatom ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin R eine Methylgruppe ist
Ein 4-Cyano-3-oxobuttersäureester der Formel (1):
worin R eine C1- bis C8-Alkylgruppe bedeutet, mit dem Vorbehalt, das R keine Ethylgruppe ist.
4-Cyano-3-oxobuttersäuremethylester.