DE69410786T2

DE69410786T2 - Prozess zur herstellung von ortho-hydroxy-substituierten aromatischen nitrilen durch dehydratisierung der entsprechenden aldoxime

Info

Publication number: DE69410786T2
Application number: DE69410786T
Authority: DE
Inventors: Daniel Levin
Original assignee: Zeneca Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2014-02-12
Also published as: HU9502410D0; DE69410786D1; CA2154783C; AU6006094A; JPH08506826A; WO1994019317A1; CN1118161A; CN1037509C; KR960701003A; US5637750A; KR100293646B1; EP0686146B1; CA2154783A1; DK0686146T3; GB9303334D0; HUT71999A; EP0686146A1; ATE166865T1; HU218864B; ES2116580T3

Description

Diese Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren zur Herstellung von ortho-hydroxy-substituierten aromatischen Nitrilen.
Die Herstellung von aromatischen Nitrilen, indem man die entsprechenden Aldoxime der Wirkung von Dehydratisierungsmitteln unterzieht, ist eine gut dokumentierte Umsetzung, und mehrere geeignete Dehydratisierungsmittel wurden im Stand der Technik beschrieben. Die Aldoxime selbst können auf herkömmliche Art und Weise durch Umsetzen der entsprechenden aromatischen Aldehyde mit Hydroxylamin erhalten werden. In der Praxis wird das Hydroxylamin in der Regel in Form eines Salzes, zum Beispiel Hydroxylammoniumsulfat oder -chlorid, verwendet, und die Umsetzung wird in Gegenwart eines säurebindenden Mittels, wie Natriumcarbonat, das mit der freigesetzten Säure unter Bildung von Natriumsulfat oder -chlorid, das beseitigt werden muß, und Kohlendioxid reagiert, durchgeführt. Da die Umsetzung gewöhnlich in einem zweiphasigen wäßrigen und organischen Lösungsmittelmedium durchgeführt wird, kann die Entwicklung von Kohlendioxid einen Verlust an organischem Lösungsmittel mit wirtschaftlichen Problemen und Umweltproblemen verursachen, wenn nicht geeignete und oft teuere Vorkehrungen getroffen werden.
Die Herstellung von Nitrilen direkt aus den entsprechenden Aldehyden ist auch bekannt. Da Hydroxylamin oder ein zur Erzeugung von Hydroxylamin in situ befähigtes Material im allgemeinen als einer der Reaktanten verwendet wird, läuft die Umsetzung vermutlich über intermediäre Aldoxime ab, wobei jedoch ihre Isolierung vermieden werden kann. So beschrieben Ganboa und Palomo (Synthetic Communications, 13(3), 219-224, 1983) die Herstellung von aromatischen Nitrilen durch ein Eintopfverfahren aus Aldehyden, Hydroxylaminhydrochlorid, Magnesiumsulfat (das vermutlich als Dehydratisierungsmittel fungiert) und p- Toluolsulfonsäure als Katalysator. Dieselben Autoren (Synthetic Communications, 13 (12), 999-1006, 1983) beschrieben auch ein Eintopfverfahren zur Herstellung von aromatischen Nitrilen aus Aldehyden, Hydroxylaminhydrochlorid oder Nitromethan in einem Medium aus Essigsäure unter Verwendung von Polyphosphorsäure als Dehydratisierungsmittel.
Die durch Dehydratisierung von Aldoximen oder direkt aus Aldehyden hergestellten, aromatischen Nitrile umfaßten 2-Hydroxybenzonitril, eine bei der Herstellung von Agrochemikalien verwendbare Zwischenverbindung. Die Herstellung dieser Verbindung durch Erhitzen von Salicylaldoxim in Essigsäureanhydrid wurde von Victor Meyer (Chem. Ber. 26, 1254, 1893) beschrieben, und die Herstellung derselben Verbindung durch Erhitzen einer Lösung von Salicylaldehyd in Ameisensäure unter Rückfluß mit Hydroxylaminhydrochlorid und Natriumformiat wurde von van Es (J. Chem. Soc., 1965, 1564) berichtet.
Es wurde nun gefimden, daß ortho-hydroxy-substituierte aromatische Nitrile (nachstehend als 2-Hydroxyarylnitrile bezeichnet) leicht und wirtschaftlich aus 2-Hydroxyarylaldehyden hergestellt werden können, wenn die letzteren wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder eines Komplexes aus bestimmten Metallen, wie nachstehend beschrieben, verwendet werden. In einigen Fällen tritt eine viel schnellere Oximbildungsreaktion ein, als es in den herkömmlichen Verfahren der Fall ist, und ferner erlaubt die Integration der Oximbildungsreaktion bei einer Formylierung zur Herstellung des Aldehyds weitere betriebliche Einsparungen.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines 2-Hydroxyarylnitrils bereit, das das Umsetzen von Hydroxylamin mit einem 2-Hydroxyarylaldehyd, der wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems vorliegt, und das Dehydratisieren des so gebildeten 2-Hydroxyarylaldoxims umfaßt.
Das hier erwähnte Periodensystem ist das als die "frühere IUPAC-Form" auf dem vorderen Innenumschlag der 74. Ausgabe des von der CRC-Presse veröffentlichten "Handbook of Chemistry and Physics" bezeichnete.
Als Beispiele von 2-Hydroxyarylaldehyden, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können, können Salicylaldehyd und am Ring substituierte Salicylaldehyde verwendet werden, in denen der aromatische Ring zusätzlich zu der Hydroxyl- und Formylgruppe 1 bis 4 Substituenten tragen kann. Beispiele geeigneter Substituenten umfassen Halogenatome und Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Acylreste oder Hydroxylgruppen.
Gemäß der Erfindung wird der 2-Hydroxyarylaldehyd wenigstens teilweise in Form eines Salzes, das heißt eines Aryloxids und/oder eines Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems verwendet. Als Beispiele besonders geeigneter Metalle können Magnesium (Gruppe IIA), Aluminium (Gruppe IIIB), Titan und Zirconium (Gruppe IVA) und Chrom (Gruppe VIA) erwähnt werden. Das Metallsalz oder der Metallkomplex können vorher gebildet werden oder können in dem Reaktionsgemisch, vielleicht nur vorübergehend und möglicherweise im Gleichgewicht mit einem oder mehreren weiteren Derivaten des Metalls, erzeugt werden.
Die Reaktionsbedingungen, die zur Herstellung des Ausgangsmaterials 2-Hydroxyarylaldehyd in der Form, wie es in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, und des entsprechenden Aldoxims geeignet sind, wurden in EP-A-0 584 988 beschrieben.
Die Reaktionsbedingungen, die zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden in Form von Magnesiumsalzen geeignet sind, wurden in EP-A-0 529 870 von uns beschrieben.
Bedingungen, unter denen 2-Hydroxyarylaldehyde in Gegenwart von Verbindungen des Aluminiums, Titans, Zirconiums und Chroms hergestellt werden können, wurden in EP- A-0 077 279, EP-A-0 106 653 und US-A-4,231,967 beschrieben, und es kann erwartet werden, daß diese Bedingungen zur Bildung von 2-Hydroxyarylaldehyd wenigstens teilweise in Form von Salzen und/oder Komplexen des Metalls führen. Titanverbindungen, die bei der Herstellung des 2-Hydroxyarylaldehyds verwendet werden können, umfassen Titan(IV)-derivate. Geeignete Titan(IV)-derivate umfassen Verbindungen der Formel
in der jeder der Reste W, X, Y und Z unabhängig voneinander ein Halogenatom oder einen Alkoxy-, Aryloxy-, Alkaryloxy-, Aralkoxy-, Acyloxyrest oder eine Cyclopentadienylgruppe oder einen β-Diketonrest, eine Hydroxychinolingruppe oder eine gegebenenfalls substituierte 2-Hydroxybenzaldehydgruppe bedeutet, oder zwei der Reste W, X, Y und Z zusammen ein Sauerstoffatom darstellen, wobei jeder der übrigen zwei Reste unabhängig voneinander ein Halogenatom oder einen Alkoxy-, Aryloxy-, Aralkoxy-, Alkaryloxy- oder Acyloxyrest oder einen (3-Diketonrest, eine Hydroxychinolingruppe oder eine gegebenenfalls substituierte 2- Hydroxybenzaldehydgruppe bedeutet. Im allgemeinen enthält der Alkyl- oder Acylteil eines Restes W, X, Y oder Z bis zu 22 Kohlenstoffatome, und der Aryrteil bedeutet eine Phenylgruppe. Spezifische Beispiele von Titan(IV)-derivaten umfassen Titantetraisopropoxid, Titantetrabutoxid und Titantetraphenoxid.
Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung kann das Ilydroxylamin vorteilhafterweise in Form eines Salzes, zum Beispiel einer wäßrigen Lösung eines Salzes, verwendet werden. Geeignete Salze umfassen Hydroxylammoniumbromid, -phosphat, -nitrat und -acetat, jedoch insbesondere das -sulfat.
Wenn das Hydroxylamin in Form eines Salzes und der Hydroxyarylaldehyd in Form eines partiellen Salzes verwendet wird, wobei das Metall in weniger als der chemisch äquivalenten Menge bezüglich des Hydroxyarylaldehyds, zum Beispiel in einer katalytischen Menge Titan, vorliegt, ist in der Regel die Durchführung der Oximbildungsreaktion in Gegenwart einer Base erforderlich. Geeignete Basen umfassen Alkalimetallhydroxide, -carbonate, -acetate und stickstoffhaltige Basen. Wenn das Metall, zum Beispiel Magnesium, in wenigstens einer chemisch äquivalenten Menge bezüglich des Hydroxyarylaldehyds verwendet wird, ist die Zugabe einer weiteren Base als säurebindendes Mittel in der Regel nicht erforderlich.
Die Oximbildungsreaktion kann geeigneterweise in einem geeigneten Lösungsmittelmedium bei Temperaturen von 30 bis 150ºC durchgeführt werden, obwohl, falls erwünscht, etwas niedrigere oder höhere Temperaturen verwendet werden können. Geeignete Lösungsmittelmedien umfassen organische Lösungsmittel, wie Alkohole, in denen sowohl der Hydroxyarylaldehyd als auch das Hydroxylamin bis zu einem wesentlichen Grad löslich sind. Die Verwendung des Hydroxylamins oder eines Salzes davon in Form einer wäßrigen Lösung ist jedoch bevorzugt. Der Hydroxyaldehyd, der wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/ oder eines Metallkomplexes vorliegt, kann in Abhängigkeit von seiner Struktur und auch vom Ionisationsgrad als solcher oder in Form einer Lösung oder Dispersion in Wasser oder in einem mit Wasser mischbaren oder mit Wasser nicht-mischbaren organischen Lösungsmittel verwendet werden. Bevorzugte Lösungsmittelsysteme umfassen Gemische aus Wasser und einem aromatischen Kohlenwasserstoft; wie Toluol oder Xylol.
Das 2-Hydroxyarylaldoxim kann für die nachfolgende Dehydratisierung zu dem 2- Hydroxyarylbenzonitril auf beliebige herkömmliche Art und Weise aus dem Reaktionsgemisch, in dem es hergestellt wird, gewonnen werden.
Der Dehydratisierungsschritt kann unter Verwendung von Bedingungen, die im Stand der Technik zur Umwandlung der Gruppe der Formel -CH=NOH in die Gruppe der Formel -CN vollständig beschrieben wurden, durchgeführt werden. Für Beispiele geeigneter Dehydratisierungsmittel wird auf Seite 533 von Band 2 von "Comprehensive Organic Chemistry" (Barton und Ollis), veröffentlicht von Pergamon Press, und auf den Seiten 1038 und 1039 der vierten Ausgabe von "Advanced Organic Chemistry" (Jerry March), veröffentlicht von John Wiley & Sons, Bezug genommen. Bevorzugte Dehydratisierungsmittel umfassen Essigsäureanhydrid, Thionylchlorid/Dimethylformamid und Natriumformiat/Ameisensäure. Die Dehydratisierung kann auch durch azeotrope Entfernung von Wasser in Gegenwart eines sauren Katalysators, zum Beispiel p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure oder einer festen auf einen Träger aufgebrachten Säure, wie einem Säurepolymer oder einem Säureton, durchgeführt werden. Obwohl das 2-Hydroxyarylaldoxim aus dem Reaktionsgemisch der Oximbildung zur Dehydratisierung isoliert werden kann, wird bevorzugt eine Isolierung vermieden, und das rohe Reaktionsgemisch der Oximbildung nach der physikalischen Entfernung von Wasser daraus durch zum Beispiel einfache Abtrennung oder azeotrope Destillation dehydratisiert.
In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren der Erfindung als ein Eintopfverfahren durchgeführt werden, wobei der Aldehyd, der wenigstens teilweise in der Salz- und/oder Komplexform vorliegt, über eine Aldoximzwischenverbindung zum Beispiel unter Verwendung von Bedingungen, die im Stand der Technik für diese Umwandlung beschrieben sind, direkt in das Nitril umgewandelt wird.
Das 2-Hydroxybenzonitril kann unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren aus dem Reaktionsgemisch, in dem es hergestellt (und falls erforderlich gereinigt) wird, gewonnen werden.
Verfahren zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden durch die ortho-Formylierung von gegebenenfalls substituierten Phenolen in Gegenwart verschiedener Metallderivate wurden in den vorstehend erwähnten EP-A-0 529 870, EP-A-0 077 279, EP-A-0 106 653 und US-A-4,23 1,967 beschrieben. In Übereinstimmung mit diesen Verfahren nimmt man an, daß 2-Hydroxyarylaldehyde wenigstens teilweise in Form von Metalisalzen und/oder -komplexen erhalten werden, aus denen die Aldehyde selbst durch herkömmliche Verfahren, zum Beispiel durch Ansäuem und Extraktion, gewonnen werden können. Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist, daß die in den Formylierungsverfahren erhaltenen 2-Hydroxyarylaldehydmetallsalze oder -komplexe ohne die Notwendigkeit einer Isolierung der Hydroxyaldehyde selbst direkt als Ausgangsmaterialien verwendet werden können.
Folglich stellt ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines 2-Hydroxyarylnitrils bereit, das das Umsetzen von Hydroxylamin mit einem 2-Hydroxyarylaldehyd, der wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems vorliegt und das direkte Produkt des Umsetzens eines Phenols mit wenigstens einer freien ortho-Stellung mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen in Gegenwart einer Verbindung eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems und/oder unter solchen Bedingungen ist, daß das Phenol wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems vorliegt, und Dehydratisieren des so gebildeten 2-Hydroxyarylaldoxims umfaßt.
Der hier verwendete Ausdruck "direktes Produkt" bedeutet ein Produkt, das aus dem Reaktionsgemisch, in dem es gebildet wird, nicht isoliert wurde.
In einer bevorzugten Ausfiiungsform dieses Gesichtspunkts der Erfindung wird Hydroxylamin oder ein Hydroxylaminsalz mit einem Magnesium-2-formylphenoxid umgesetzt, das durch Umsetzen eines Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxids, das sich wenigstens teilweise von einer aromatischen Hydroxylverbindung mit wenigstens einer freien Stellung in ortho zu der Hydroxylgruppe ableitet, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen erhalten wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Gesichtspunkts der Erfindung wird Hydroxylamin oder ein Hydroxylaminsalz mit einem Magnesiumbis-(2-formylphenoxid) umgesetzt, das durch Umsetzen eines Magnesiumbisphenoxids, das sich von einem Phenol mit wenigstens einer freien ortho-Stellung ableitet, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen erhalten wird.
Die weitgehend wasserfreien Bedingungen, die bei der Formylierungsreaktion zur Herstellung des Magnesiumbis-(2-formylphenoxids) erforderlich sind, können geeigneterweise durch die Verwendung von weitgehend wasserfreien Reaktanten zusammen mit herkömmlichen Verfahren, zum Beispiel Destillation, zur Entfernung von zusätzlicher Feuchtigkeit bereitgestellt werden. Die Durchführung der Umsetzung in Gegenwart eines weitgehend wasserfreien Lösungsmittelsystems ist in der Regel vorteilhaft. Geeignete Lösungsmittelsysteme umfassen typischerweise ein inertes, nicht-polares oder schwach polares organisches Lösungsmittel und/oder ein polares organisches Lösungsmittel, das hinsichtlich der Magnesiumatome als Ligand wirken kann.
Geeignete, inerte, nicht-polare oder schwach polare organische Lösungsmittel sind bei der Reaktionstemperatur Flüssigkeiten und wirken als Lösungsmittel für das Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxid. Bevorzugt erlauben sie die Entfernung eines oder mehrerer der flüchtigen Nebenprodukte durch Destillation. Beispiele geeigneter inerter Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Xylol, Mesitylen, Cumol, Cymol, Tetralin und insbesondere Toluol und chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol. Gemische inerter Losungsmittel können verwendet werden.
Geeignete polare Lösungsmittel sind bei der Reaktionstemperatur Flüssigkeiten und können als Co-Lösungsmittel betrachtet werden, wenn sie in Verbindung mit nicht-polaren oder schwach polaren Lösungsmitteln verwendet werden. Als Beispiele geeigneter polarer Co-Lösungsmittel können polare aprotische Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Dimethylacetamid, N-Formylpiperidin, N-Methylpyrrolidinon, Tetramethylharnstoff und insbesondere Dimethylformamid, tertiäre Basen, wie Triethylamin, Trioctylamin, Tetramethylethylendiamin und Pyridin, Ether, wie Diethylether, Diphenylether, Tetrahydrofuran, Glykolether, Diglykolether, Triglykolether, Tris-[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amin und Kronenether und weitere polare Lösungsmittel, wie "Polymeg" 1000 und "Cellosolve" erwähnt werden. Besonders verwendbare Co-Lösungsmittel umfassen niedere Alkanole, wie Ethanol und insbesondere Methanol. Gemische von Co-Lösungsmitteln können verwendet werden. Das Co- Lösungsmittel kann als solches oder in Form eines Liganden, der bereits mit den Magnesiumatomen des Biskohlenwasserstoffoxids einen Komplex bildet, in das Reaktionsgemisch eingebracht werden.
Einige Lösungsmittelmaterialien können die Fähigkeit aufweisen, sowohl als "Lösungsmittel" als auch als "Co-Lösungsmittel" in der Formylierungsreaktion zu wirken. So kann zum Beispiel ein Material, wie Tetrahydrofuran, als Lösungsmittel in Verbindung mit einem stärker polaren Co-Lösungsmittel oder als Co-Lösungsmittel in Verbindung mit einem schwächer polaren Lösungsmittel verwendet werden, oder es kann als das alleinige Lösungsmittel/Co-Lösungsmittel verwendet werden.
Die zur Herstellung des Magnesiumbis-(2-formylphenoxids) verwendete Formyherungsreaktion wird geeigneterweise bei Rückflußtemperatur im Bereich von 60ºC bis 130ºC durchgeführt, wobei die gebildeten Nebenprodukte der Umsetzung, zum Beispiel Methanol, Ameisensäuremethylester und Methylal, bevorzugt aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Die Rückflußtemperatur hängt in einem beliebigen speziellen Fall von der Zusammensetzung des Lösungsmittelsystems und von dem auf die Reaktionszone ausgeübten Druck ab. Die Formylierung kann bei Atmosphärendruck oder höheren Drücken zufriedenstellend durchgeführt werden, wobei jedoch in einigen Fällen die Formylierung bevorzugt bei reduziertem Druck, das heißt bei niedrigeren Drücken als dem normalen Atmosphärendruck, zum Beispiel bei Drücken von 50 bis 700 mmHg (absolut), durchgeführt wird. Insbesondere wurde gefimden, daß zusätzlich zu einer Erleichterung der Entfernung flüchtiger Reaktionsnebenprodukte häufig eine signifikante Verbesserung der Ausbeute und/oder Reinheit des Aldehyds und eine nennenswerte Verringerung der Bildung von Nebenprodukten bei der Durchführung der Umsetzung bei reduziertem Druck (und folglich bei niedrigerer Temperatur) verglichen mit der Durchführung der gleichen Reaktion in dem gleichen Lösungsmittelsystem bei Atmosphärendruck beobachtet werden kann.
In einigen Fällen kann es bevorzugt sein, die Umsetzung bei Rückflußtemperatur im Bereich von 70 bis 80ºC, zum Beispiel bei etwa 75ºC, durchzuführen, wobei der Reaktionsdruck so gewählt wird, das eine Destillation von Reaktionsnebenprodukten aufrechterhalten wird. Drücke im Bereich von etwa 50 bis etwa 500 mmHg (absolut) liefern im allgemeinen die bevorzugten Rückflußtemperaturen.
Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxide, die in der Formylierungsreaktion verwendet werden können, sind Verbindungen, die zwei Kohlenwasserstoffoxyreste pro Magnesiumatom enthalten, wobei wenigstens einer der Kohlenwasserstoffoxyreste einen Aryloxyrest, zum Beispiel eine Phenoxy- oder Naphthyloxygruppe, mit wenigstens einer freien Stellung in ortho zu dem Sauerstoffatom bedeutet. Besonders geeignet sind Magnesiumbisphenoxide, wobei die Phenoxidgruppen nicht-substituiert oder an einer beliebigen oder allen Stellungen, ausgenommen sowohl der 2- als auch der 6-Stellung, mit Substituenten substituiert sein können, die den Reaktionsverlauf nicht stören und die bevorzugt Elektronendonatoren oder schwache Elektronenakzeptoren sind.
Besonders verwendbare Magnesiumbisphenoxide sind Derivate von Phenolen der Formel:
in der jeder Rest R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Acylrest oder eine Hydroxylgruppe bedeutet. Jeder der verschiedenen Kohlenwasserstoff-, Kohlenwasserstoffoxy- und Acylreste, der durch R¹, R², R³ und R&sup4; dargestellt werden kaun, enthält geeigneterweise bis zu 36 Kohlenstoffatome, zum Beispiel 1 bis 6 Kohlenstoffatome.
Die von Phenolen der Formel 2 abgeleiteten Magnesiumbisphenoxide können als Zusammensetzungen betrachtet werden, die Strukturen der Formel 3 sowie verwandte, aber komplexere Strukturen mit mehr als einem Magnesiumatom pro Molekül enthalten.
In Strukturen der Formel 3:
ist jeder Rest R¹, R², R³ und R&sup4; wie vorstehend definiert, bedeutet L ein Ligandenmolekül, das sich von einer weiteren Komponente des Formylierungsreaktionsgemisches ableitet, und stellt n eine ganze Zahl von 1 bis 6 dar.
Komponenten des Formylierungsreaktionsgemisches, die die Ligandenmoleküle L bereitstellen können, umfassen das Co-Lösungsmittel, Formaldehyd und das Nebenprodukt Methanol und Gemische davon.
Die Verwendung eines Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxids, das aufgrund seines Herstellungsverfahrens bereits geeignete Ligandenmoleküle enthält, ist jedoch besonders geeignet.
So ist die Verwendung eines Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxids bevorzugt, das durch das von Ramirez et al. in Synthesis, 1979, 71, beschriebene Verfahren, das heißt durch Umsetzen eines Magnesiumalkoxids der Formel:
Mg(OR&sup5;)&sub2; (4)
in der R&sup5; einen Alkylrest, zum Beispiel einen C&sub1;&sub4;-Alkylrest, insbesondere eine Methylgruppe, bedeutet, mit bis zu zwei Mol eines Phenols mit wenigstens einer nicht-substituierten Stellung, die zu der phenolischen Hydroxylgruppe benachbart ist, zum Beispiel einem Phenol der Formel 2, hergestellt wurde. Bevorzugte Verhältnisse sind 0,9 bis 2, insbesondere 1,5 bis 2, typischerweise etwa 1,66 Mol Phenol pro Mol Magnesiumalkoxid.
Die bei der Formylierungsreaktion verwendeten Magnesiumbisaryloxide enthalten zwei Aryloxyreste pro Magnesiumatom, und man nimmt an, daß sie auch ein oder mehrere Ligandenmoleküle oder -reste, zum Beispiel Methanolmoleküle, enthalten, so daß sie Formel 3 entsprechen oder strukturell analog dazu sind. Man sollte jedoch verstehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf einer beliebigen Theorie hinsichtlich der genauen Struktur der Magnesiumbisaryloxide beruht, und bezüglich der Verwendung der Bisaryloxide, ob in Form von Komplexen der Formel 3 oder nicht, betrachtet werden soll.
Weitere Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxide, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können, umfassen Verbindungen, die einen Aryloxyrest und einen weiteren Kohlenwasserstoffoxyrest, zum Beispiel einen Alkoxyrest, pro Magnesiumatom enthalten. Diese Biskohlenwasserstoffoxide können zum Beispiel durch Umsetzen eines Mols eines Magnesiumalkoxids der Formel 4 mit etwa einem Mol eines Phenols mit wenigstens einer nichtsubstituierten Stellung, die zu der phenolischen Hydroxylgruppe benachbart ist, erhalten und, falls erwünscht, allein oder im Gemisch mit den vorstehend erwähnten Bisaryloxiden verwendet werden.
Der in der Formylierungsreaktion verwendete Formaldehyd kann in Form von freiem gasförmigem Formaldehyd oder einer Lösung in einem wasserfreien Lösungsmittel oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung, das heißt einer Verbindung, die unter den in dem Verfahren der Erfindung angewendeten Bedingungen Formaldehyd freisetzen kann, vorliegen. Geeignete Formaldehyd freisetzende Verbindungen umfassen polymere Formen von Formaldehyd, wie Paraformaldehyd. Eine allmähliche (kontinuierliche oder diskontinuierliche) Zugabe des Formaldehyds oder der Formaldehyd freisetzenden Verbindung zu dem Bisaryloxid in dem Lösungsmittelsystem ist bevorzugt.
Der Formaldehyd oder die Formaldehyd freisetzende Verbindung wird in dem Verfahren der Erfindung im allgemeinen in einer Menge von wenigstens zwei Mol, ausgedrückt als Formaldehyd (HCHO), pro in dem Biskohlenwasserstoffoxid vorliegendem Mol Phenol verwendet. Bevorzugte Verhältnisse sind 2 bis 3, typischerweise etwa 2,75, Mol Formaldehyd pro Mol Phenol in dem Biskohlenwasserstoffoxid. Das Co-Lösungsmittel wird geeigneterweise in einer Menge, die 5 Mol pro Mol Biskohlenwasserstoffoxid nicht übersteigt, bevorzugt in Mengen im Bereich von 1 bis 2 Mol pro Mol Biskohlenwasserstoffoxid, verwendet. Diese Mengen umfassen ein beliebiges Co-Lösungsmittel, das bereits als Ligand in dem Biskohlenwasserstoffoxid vorliegt. Da Methanol ein Nebenprodukt der Umsetzung ist, können die Umwandlung und Ausbeute durch Entfernen dieses Methanols und beliebiger weiterer flüchtiger Nebenprodukte durch Destillation während des Reaktionsverlaufes, so daß das Verhältnis von Co-Lösungsmittel/Biskohlenwasserstoffoxid auf dem optimalen Niveau gehalten wird, maximiert werden.
In einer weiteren nützlichen Ausführungsform der Erfindung kann Hydroxylamin oder ein Salz davon direkt mit den Aluminium-, Titan-, Zirconium- oder Chromderivaten der 2-Hydroxyarylaldehyde, die in den in EP-A-0 077 279, EP-A-0 106 653 und US-A-4,231,967 beschriebenen Formylierungsreaktionen erhalten werden, ohne die Notwendigkeit der Isolierung der Hydroxyaldehyde selbst aus den Reaktionsgemischen, in denen sie gebildet werden, umgesetzt werden, wobei das so gebildete Oxim anschließend dehydratisiert wird.
Das Verfahren der Erfindung ist für die Herstellung von 2-Hydroxybenzonitril selbst, insbesondere durch einen integrierten Prozeß, umfassend die Schritte des
1) Umsetzens von Magnesiumbisphenoxid mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen zu dem Magnesiumsalz von Salicylaldehyd, wobei das Magnesiumbisphenoxid durch Umsetzen von Phenol mit einem Magnesiumalkoxid der Formel 4 erhalten worden ist;
2) Umsetzens des Magnesiumsalzes von Salicylaldehyd mit Hydroxylamin oder einem Salz davon zu Salicylaldoxim; und
3) Dehydratisierens des Salicylaldoxims von besonderem Wert.
Der integrierte Prozeß wird bevorzugt ohne Isolierung weder des Magnesiumsalzes von Salicylaldehyd noch des Salicylaldoxims durchgeführt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber nicht eingeschränkt.

Beispiel 1

256 ml Methanol, 112 ml Toluol, 0,6 g metallisches Magnesium und 10 ml einer 8 %igen Lösung von Magnesiummethoxid in Methanol wurden in einen Reaktionsbehälter mit 2 1 gefüllt, auf 62-64ºC erhitzt und 2 Stunden unter Stickstoff bei dieser Temperatur gehalten.
Inzwischen wurde eine Lösung von 94 g Phenol in 100 ml Toluol hergestellt und zu dem Reaktionsgemisch gegeben, das anschließend eine weitere Stunde bei 64ºC gerührt wurde. Die Vorrichtung wurde anschließend für eine Destillation aufgebaut, und der Inhalt des Reaktionskolbens wurde auf 90ºC erhitzt, um eine Destillation von Methanol bei 67ºC zu ermöglichen. 300 ml zusätzliches Toluol mußten allmählich zugegeben werden, um eine Verfestigung des Gemisches zu verhindern. Nach dem Abdestillieren des größten Teils des Methanols, etwa 300 ml, wurden 90 g Paraformaldehyd, aufgeschlämmt in 140 ml Toluol, während 1 Stunde bei 90ºC zugegeben und anschließend mit 100 ml Toluol gespült. Das erzeugte Methanol wurde während der Zugabe abdestilliert. Man ließ das Reaktionsgemisch anschließend eine weitere Stunde destillieren, um eine Entfernung des gesamten Methanols sicherzustellen. Eine Lösung von 172,2 g Hydroxylaminsulfat in 100 ml Toluol wurde anschließend während 1 Stunde bei 45ºC zugegeben, und es wurde 3 Stunden bei 45ºC gerührt. Eine GC- Analyse zeigte, daß die Umsetzung bei Vorhandensein von 88,9 % Oxim und 2 % Phenol beendet war.
Das Reaktionsgemisch wurde anschließend mit einer Lösung von 98 g (1 Moläquivalent) Schwefelsäure in 300 ml Wasser und dann mit 4 x 150 ml Wasser gewaschen, wobei sich eine säurefreie Lösung ergab. Das Toluol wurde anschließend bei 50ºC/20 mmhg entfernt, wobei sich ein gelber Feststoff ergab.
Gew. des Oxims = 126,2 g
GC-Intensität gegen Standard = 88,9 %
Prozentuale Ausbeute von Salicylaldoxim, bezogen auf das ursprünglich eingesetzte Phenol = 81,9%
Prozentuale Ausbeute von Salicylaldoxim, bezogen auf das umgesetzte Phenol = 85,3 % 13,7 g Oxim und 150 ml Ameisensäure wurden 10 Minuten bei Umgebungstemperatur unter Stickstoff gerührt, 13,8 g Natriumformiat wurden anschließend während 2 Minuten zugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde allmählich bis zum Rückfluß (110ºC) erhitzt und 4 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Eine GC-Analyse zeigte, daß die Umsetzung beendet war, wenn 87 % 2-Cyanophenol und 2,7 % Oxim vorhanden waren.
Die Vorrichtung wurde anschließend für eine Destillation aufgebaut, und die Ameisensäure wurde bei 43ºC/20 mmhg abdestilliert. Man ließ das Reaktionsgemisch nicht fest werden. Nach der Entfernung von etwa 80 ml Ameisensäure wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt, anschließend wurden 150 ml Wasser und dann 150 ml Dichlormethan zugegeben, und es wurde eine weitere Stunde gerührt. Die heterogene Lösung wurde anschließend mit 2 x 100 ml Wasser gewaschen, und die vereinigten wäßrigen Phasen wurden mit 2 x 100 ml Dichlormethan gewaschen. Die Dichlormethanphasen wurden vereinigt, und Dichlormethan wurde bei 40ºC/20 mmhg entfernt, wobei sich ein Öl ergab.
Gewicht des Öls = 9,42 g
GC gegen Standard =94,2 %
Prozentuale Ausbeute von 2-Cyanophenol, bezogen auf das Oxim = 82,3 %
Prozentuale Ausbeute von 2-Cyanophenol, bezogen auf verbrauchtes Phenol = 86,4 %

Beispiel 2

128 ml Methanol, 56 ml Toluol, 7,3 g Magnesium und 10 ml einer 8 %igen Lösung von Magnesiummethylat in Methanol wurden in einen trockenen, mit Stickstoff gespülten Kolben gefüllt und bis zum Rückfluß erhitzt. Das Gemisch wurde unter Rückfluß gehalten, bis die Wasserstoffentwicklung beendet und das gesamte Magnesium umgesetzt war, wobei sich eine weiße Suspension von Magnesiummethylat ergab. 47 g Phenol, das in 200 ml Toluol gelöst war, wurden in einen Tropftrichter gefüllt und zur Auflösung des Feststoffes während 2 Minuten schnell unter Rühren zu der Reaktionsaufschlämmung gegeben, wobei sich eine blaßgelbe Lösung ergab.
Der Reaktionskolben wurde dann zur Destillation modifiziert, und der Kolbeninhalt wurde allmählich erhitzt und bis zu einer Innentemperatur von 95ºC destilliert. Während dieser Zeitdauer fiel das Magnesiumphenylat aus der Lösung aus, da das Methanol entfernt wurde.
Eine vorher gebildete Aufschlämmung von 45 g Paraformaldehyd in 100 ml Toluol wurde anschließend während einer Zeitdauer von 52 Minuten langsam zugegeben, während die Destillation bei 95-100ºC aufrechterhalten wurde, um die niedriger siedenden Komponenten (Methanol und Ameisensäuremethylester) zu entfernen. Die Farbe der Aufschlämmung wechselte während dieser Zugabe schnell von weiß zu gelb. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Aufschlämmung eine weitere Stunde gerrt.
Die Reaktionsmasse wurde auf Umgebungstemperatur abgekühlt, und 15,34 g konzentrierte Schwefelsäure wurden tropfenweise aus einem Tropftrichter unter Bildung von roten Tröpfchen und Schlieren zugegeben. Weiteres zweistündiges Rühren bei Umgebungstemperatur führte zu einer gewissen Solubilisierung des gelben Feststoffes. Der Kolben wurde anschließend zur azeotropen Destillation modifiziert, und 98,4 g Hydroxylaminsulfat und 24,0 g Methansulfonsäure wurden zugegeben. Das entstandene Gemisch wurde bis zum Rückfluß erhitzt. 7,1 ml Wasser, das durch die Umsetzung erzeugt wurde, wurden während einer Zeitdauer von etwa 10 Stunden abdestilliert. Die Farbe der zweiphasigen Reaktionsmasse verdunkelte sich während dieser Zeitdauer allmählich zu einer tiefrotbraunen Farbe.
200 ml Wasser wurden zu der Reaktionsmasse gegeben, und nach zweistündigem Rühren bei Umgebungstemperatur wurde das Gemisch zur Entfernung einer schwarzen Ölphase filtriert. Die Toluollösung wurde aus den Filtraten abgetrennt und unter reduziertem Druck eingeengt, wobei das Produkt erhalten wurde. Weitere Produktmengen wurden aus der nicht-mischbaren Öl/Teerphase erhalten. Die verschiedenen Fraktionen wurden durch quantitative GC gegen einen internen Standard analysiert, und eine isolierte Gesamtausbeute von 50,0 %, bezogen auf das eingesetzte Phenol, wurde gefunden.

Beispiel 3

128 ml Methanol, 56 ml Toluol, 7,3 g Magnesium und 10 ml einer 8 %igen Lösung von Magnesiummethylat in Methanol wurden in einen trockenen, mit Stickstoff gespülten Kolben gefüllt, und bis zum Rückfluß erhitzt. Das Gemisch wurde unter Rückfluß gehalten, bis die Wasserstoffentwicklung beendet und das gesamte Magnesium umgesetzt war, wobei sich eine weiße Suspension von Magnesiummethylat ergab. 47 g Phenol, das in 200 ml Toluol gelöst war, wurden in einen Tropftrichter gefüllt und zur Auflösung des Feststoffes während 2 Minuten schnell unter Rühren zu der Reaktionsaufschlämmung gegeben, wobei sich eine blaßgelbe Lösung ergab.
Der Reaktionskolben wurde dann zur Destillation modifiziert, und der Kolbeninhalt wurde allmählich erhitzt und bis zu einer Innentemperatur von 95ºC destilliert. Während dieser Zeitdauer fiel das Magnesiumphenylat aus der Lösung aus, da das Methanol entfernt wurde.
Eine vorher gebildete Aufschlämmung von 45 g Paraformaldehyd in 100 ml Toluol wurde anschließend während einer Zeitdauer von 1 Stunde langsam zugegeben, während die Destillation bei 95-100ºC aufrechterhalten wurde, um die niedriger siedenden Komponenten (Methanol und Ameisensäuremethylester) zu entfernen. Die Farbe der Aufschlämmung wechselte während dieser Zugabe schnell von weiß zu gelb. Nach der Beendigung der Zugabe wurde die Aufschlämmung einer weitere Stunde gerührt, um eine vollständige Umsetzung sicherzustellen (wie durch GC-Analyse beurteilt).
Die Reaktionsmasse wurde auf 45ºC abgekühlt, und eine Lösung von 98,4 g Hydroxylaminsulfat und 15,34 g Schwefelsäure in 300 ml Wasser wurde während einer Zeitdauer von 10 Minuten aus einem Tropftrichter zugegeben, wobei die Temperatur bei 45-50ºC gehalten wurde. Das zweiphasige Gemisch wurde anschließend 2 Stunden schnell gerührt, bis die Oximbildung beendet war (wie durch GC-Analyse beurteilt). Das Gemisch wurde anschließend in einen Scheidetrichter überführt, und die untere wäßrige Schicht wurde abgetrennt. Die organische Phase wurde mit 100 ml 5 %iger Schwefelsäure gewaschen und anschließend in den Reaktionskolben zurückgegeben.
Der Kolben wurde zur azeotropen Destillation modifiziert, die Toluollösung bis zum Rückfluß erhitzt und vorhandenes Wasser azeotrop entfernt. Die Lösung wurde anschließend auf 95ºC abgekühlt, und 4,36 g p-Toluolsulfonsäure wurden zugegeben. Die Reaktionslösung wurde erneut 2 bis 3 Stunden bis zum Rückfluß erhitzt, bie die Umsetzung beendet war (wie durch GC-Analyse beurteilt), und durch die Dehydratisierungsreaktion erzeugtes Wasser wurde azeotrop entfernt.
Das Reaktionsgemisch wurde auf Umgebungstemperatur abgekühlt. 200 ml Wasser wurden zugegeben, und nach zweistündigem Rühren bei Umgebungstemperatur wurde das Gemisch zur Entfernung jeglicher Grenzschichten filtriert, und die Toluolphase wurde aus den Filtraten abgetrennt und anschließend unter reduziertem Druck eingeengt, wobei das Produkt erhalten wurde.

Gewicht des Rohmatenais = 23.1 g

Intensität (GC gegen int. Std.) = 40.3 %

Ausbeute (bezogen auf Phenol) = 31.3 %

Beispiel 4

In einen 1,0 l-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührer, Thermometer und Rückflußkühler ausgestattet war, wurden 150,0 ml trockenes Methanol, 50,0 ml trockenes Toluol und 5,0 ml einer 8 %igen Lösung von Magnesiummethoxid in Methanol gefüllt. 5,85 g Magnesiumspäne wurden zugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde anschließend bis zum Rückfluß erhitzt. Nach mehreren Minuten wurde eine Wasserstoffentwicklung festgestellt. Das Gemisch wurde dann 60 Minuten unter Rückfluß gehalten, bis das gesamte Magnesium gelöst war, wobei sich eine trübe, weiße Lösung/Suspension ergab und sich kein weiterer Wasserstoff entwickelte. 37,6 g Phenol wurden zugegeben, und die entstandene Aufschlämmung wurde 1 Stunde unter Rückfluß erhitzt. 240,0 ml Toluol wurden zugegeben, und die Apparatur wurde auffraktionierte Destillation umgestellt. Das Gemisch wurde zur Entfernung des Methanols als Azeotrop mit Toluol erhitzt, bis eine Innentemperatur von 95ºC erreicht war. Während der Destillation (bei etwa 88ºC) wurde die Aufschlämmung sehr viskos und eine weitere Zugabe von 50,0 ml Toluol war erforderlich. Eine Aufschlämmung von 36,0 g Paraformaldehyd in 80 ml Toluol wurde portionsweise während 1 Stunde bei 95ºC unter gleichzeitiger Destillation von 62,0 ml Lösungsmittel und niedrig siedender Nebenprodukte zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 1,5 Stunden bei 95ºC gehalten, bevor es unter Stickstoff über Nacht auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Die Apparatur wurde anschließend für die Oximbildungsreaktion auf Rückfluß umgestellt, und es wurde auf 55ºC erhitzt. Eine Lösung von 39,4 g Hydroxylammomumsulfat in 120,0 g Wasser wurde bei 40-50ºC hergestellt und während 30 Minuten unter schnellem Rühren zu dem Versuchsansatz gegeben. Die Umsetzung wurde 2 Stunden bei 55ºC fortgesetzt, dann wurde auf 30-40ºC abgekühlt und der Rührer angehalten.
Der Inhalt des Reaktionsbehälters wurde anschließend in einen Scheidetrichter überführt. Die wäßrige Schicht wurde entfernt, und die purpurfarbene/schwarze organische Schicht wurde in den Reaktionsbehälter zurückgegeben. Eine kalte verdünnte Lösung von 13,8 g Schwefelsäure in 180,0 g Wasser wurde in den Behälter gefüllt, und es wurde 5-10 Minuten bei 1 0ºC gerührt. Eine schnelle Farbänderung nach gelb trat in der ersten Minute ein. Nach dieser Säurebehandlung wurde der Kolbeninhalt erneut in den Scheidetrichter überführt, und die saure wäßrige Schicht wurde entfernt. Die organische Schicht wurde anschließend mit 2 x 100 ml Wasser bis zur Säurefreiheit gewaschen. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt, und der pH-Wert wurde vor der Extraktion mit 2 x 100 ml Dichlorethan auf einen Wert von 2-3 eingestellt. Die ursprüngliche Toluolschicht und die Dichlormethanextrakte wurden dann vereinigt, und die Lösungsmittel wurden durch Rotationsverdampfung entfernt, wobei sich 57,5 g eines beigen Feststoffes ergaben, der bei der GC-Analyse unter Verwendung einer Probe von Salicylaldoxim bekannter Intensität als Standard eine Intensität von 86,6 % aufwies. Dies ergibt eine Ausbeute von 90,9 %. Die Hauptverunreinigung in dem Produkt erwies sich bei einer Intensität von 3,2 % als 2-Cyanophenol, wobei sich eine weitere verwendbare Ausbeute von 3,85 % (d.h. eine verwendbare Gesamtausbeute von 94,75 %) ergab.
Das vorstehende Salicylaldoxim wurde anschließend auf die folgende Art dehydratisiert, wobei sich das erwünschte 2-Cyanophenol ergab.
In einen trockenen 500 ml-Mehrhalskolben (ausgestattet mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Druckausgleich-Tropftrichter und einem mit Dichlormethan/Drikold gekühlten Rückflußkühler mit einem Natriumhydroxid-Gaswäscher) wurden 15,82 g des rohen Salicylaldoxims (enthaltend: Salicylaldoxim mit einer Intensität von 86,6 % und 0,51 g 2- Cyanophenol) aus der vorstehenden Stufe und 100 ml Toluol gefüllt, wobei sich eine Lösung ergab, die auf 93-95ºC erhitzt und 30 Minuten bei dieser Temperatur gehalten wurde. 74,1 g einer 20 %igen Lösung von Phosgen in Toluol wurden anschließend während 45 Minuten durch einen Tropftrichter tropfenweise zugegeben, wobei die Temperatur bei 93-95ºC gehalten wurde. Während der Zugabe wurde eine blaßgelbe/grüne Suspension gebildet, die sich gegen Ende der Zugabe löste, wobei sich eine gelbe Lösung ergab. Man ließ das Reaktionsgemisch eine weitere Stunde bei 93-95ºC rühren. Eine GC-Analyse zeigte, daß kein Salicylaldoxim vorhanden war, und daher wurde das Reaktionsgemisch auf 70ºC abgekühlt, und zu diesem Zeitpunkt wurden 50 ml Wasser während 30 Minuten tropfenweise zugegeben, während die Temperatur bei 70-72ºC gehalten wurde. Nach der Zugabe des Wassers ließ man das heterogene System weitere 30 Minuten rühren, um jegliches nicht-umgesetztes Phosgen zu zerstören. Eine Prüfling in dieser Stufe zeigte, daß kein Phosgen vorhanden war. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Abscheiden eines Feststoffes aus dem heterogenen System sichtbar. 1,45 g dieses Feststoffes wurden vor der Isolierung des Produkts abfiltriert.
Die wäßrige Phase und die Toluolphase wurden getrennt, und die wäßrige Phase wurde mit 4 x 50 ml Dichlormethan extrahiert. Die Toluolschicht und die Dichlormethanextrakte wurden anschließend vereinigt, und die Lösungsmittel wurden durch Rotationsverdampfing entfernt, wobei sich 11,9 g eines Feststoffes ergaben, der durch GC quantitativ analysiert wurde, wobei sich eine Intensität von 91,2 % und eine Gesamtausbeute von 82,9 % aus dem Phenolausgangsmaterial ergaben.

Beispiel 5

In einen trockenen 500 ml-Mehrhalskolben, der mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Kühler und Stickstoffdichthemd ausgestattet war, wurden 15,82 g Salicylaldoxim, das, wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt wurde, und 150 ml Essigsäure gefüllt. Das Gemisch wurde 10 Minuten bei Umgebungstemperatur unter Stickstoff gerührt, wobei sich eine klare Lösung ergab. 8,35 g Natriumacetat wurden während 2 Minuten zugegeben (bei der Zugabe trat eine schwache Erwärrnung um 4ºC ein), wobei sich eine Suspension ergab, die anschließend langsam bis zum Rückfluß (118-119ºC) erhitzt und 10 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wurde. Eine GC-Analyse an diesem Punkt zeigte, daß eine 95 %ige Umwandlung von Salicylaldoxim in die Produkte erfolgt war. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Vorrichtung wurde für die Vakuumdestillation aufgebaut. Nachdem die Hauptmenge von 80 ml Essigsäure entfernt war, wurden 150 ml Wasser und 150 ml Dichlormethan zugegeben, und das heterogene Gemisch wurde 1 Stunde bei Umgebungstemperatur unter Stickstoff gerührt.
Die wäßrige Phase und die Dichlorrnethanphase wurden unter Verwendung eines Scheidetrichters getrennt, und die wäßrige Phase wurde mit 4 x 25 ml Dichlormethan extrahiert. Die Lösungsmittel wurden anschließend abdestilliert, wobei sich 18 g eines Feststoffes ergaben, der durch GC quantitativ analysiert wurde, wobei sich eine Intensität von 67 % und somit eine Gesamtausbeute von 93 %, bezogen auf das in Beispiel 4 verwendete Phenol, ergaben.

Beispiel 6

In einen trockenen 250 ml-Mehrhalskolben, der mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Kühler, Seitenarm nach Dean & Stark und Stickstoffdichthemd ausgestattet war, wurden 15,82 g Salicylaldoxim, das, wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt wurde, und 100 ml Toluol gefüllt. Die Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt (110-111ºC), und eine weitere Stunde gerührt, um in der Lösung jegliches vorhandene Wasser azeotrop zu entfernen. Unterdessen wurde das Dehydratisierungsreagens durch Einfüllen von 34 ml Toluol, 11 ml Dimethylformamid und 7 ml Thionylchlorid in einen Tropftrichter hergestellt. Nach 5 Minuten wurde eine heterogene Lösung gebildet, und die das SOCl&sub2;-DMF-Dehydratisierungsreagens enthaltende Bodenschicht wurde entfernt und in einen weiteren Tropftrichter gefüllt, von dem sie dann tropfenweise zu dem Reaktionsgemisch unter Rückfluß gegeben wurde, wobei sich eine gelbe Suspension ergab. Nach 2 Stunden unter Rückfluß war ersichtlich, daß noch 5 % Salicylaldoxim vorhanden waren, und daher wurde eine weitere Charge des Dehydratsierungsreagenzes (hergestellt wie vorstehend angegeben) zu dem Reaktionsgemisch gegeben, und es wurde eine weitere Stunde unter Rückfluß gerührt. Eine GC-Analyse zeigte eine 100 %ige Umwandlung von Salicylaldoxim in die Produkte mit 71 % (Flächen-%) 2-Cyanophenol.

Beispiel 7

In einen trockenen 250 ml-Mehrhalskolben, der mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Kühler, Seitenarm nach Dean & Stark und Stickstoffdichthemd ausgestattet war, wurden 15,82 g Salicylaldoxim, das, wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt wurde, und 100 ml Toluol gefüllt. Die Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt (110-111ºC), und eine weitere Stunde gerührt, um in der Lösung jegliches vorhandene Wasser azeotrop zu entfernen. 19,00 g para-Toluolsulfonsäure wurden anschließend zugegeben, und es wurde weitere 4 Stunden unter Rückfluß gerührt, wonach eine GC-Analyse zeigte, daß die Umsetzung bei einer 79 %igen Umwandlung von Salicylaldoxim in die Produkte das Gleichgewicht erreicht hatte. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt. 50 ml Wasser wurden anschließend zu dem Reaktionsgemisch gegeben, der pH-Wert wurde unter Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure auf einen Wert von 1 eingestellt, und es wurde 15 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt.
Die wäßrige Phase und die Toluolphase wurden unter Verwendung eines Scheidetrichters getrennt, und die wäßrige Phase wurde mit 4 x 25 ml frischem Toluol extrahiert. Die Lösungsmittel wurden anschließend abdestilliert, wobei sich 31 g eines Feststoffes ergaben, der durch GC quantitativ analysiert wurde, wobei sich eine Intensität von 27 % und somit eine Gesamtausbeute von 64 %, bezogen auf Phenol, ergaben (siehe Beispiel 4).

Beispiel 8

In einen trockenen 250 ml-Mehrhalskolben, der mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Kühler, Seitenarm nach Dean & Stark und Stickstoffdichthemd ausgestattet war, wurden 15,82 g Salicylaldoxim, das, wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt wurde, und 100 ml Toluol gefüllt. Die Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt (110-111ºC), und eine weitere Stunde gerührt, um in der Lösung jegliches vorhandene Wasser azeotrop zu entfernen. 5 g konzentrierte Schwefelsäure wurden anschließend tropfenweise zu dem Reaktionsgemisch gegeben, und das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rückfluß gerülut. Eine GC-Analyse zeigte eine 100 %ige Umwandlung von Salicylaldoxim in die Produkte. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt. 50 ml Wasser wurden zu dem Reaktionsgemisch gegeben, das dann 1 Stunde bei Umgebungstemperatur gerührt wurde.
Das Reaktionsgemisch wurde in einen Scheidetrichters überführt, und die wäßrige Phase und die Toluolphase wurden getrennt. Die wäßrige Phase wurde unter Verwendung von 4 x 25 ml Dichlormethan extrahiert. Die Lösungsmittel wurden anschließend abdestilliert, wobei sich 13 g eines Feststoffes ergaben, der durch GC quantitativ analysiert wurde, wobei sich eine Intensität von 89 % und somit eine Gesamtausbeute von 88 %, bezogen auf Phenol, ergaben (siehe Beispiel 4).

Beispiel 9

In einen trockenen 250 ml-Mehrhalskolben, der mit einem gasdichten Rührer, Thermometer, Druckausgleich-Tropftrichter und einem mit Dichlormethanldrikold gekühlten Rückflußkühler (verbunden mit einem Gaswäscher mit wäßrigem Natriumhydroxid) ausge stattet war, wurden 15,82 g Salicylaldoxim, das, wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt wurde, und 100 ml Toluol gefüllt, wobei sich eine Lösung ergab, die auf 93-95ºC erhitzt und 0,5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt wurde. 89,1 g einer 20 %igen Lösung (Gew./Gew.) von Phosgen in Toluol wurden anschließend durch einen Tropftrichter während 0,75 Stunden tropfenweise zugegeben, während die Temperatur bei 93-95ºC gehalten wurde, wobei sich eine blaßgelbe Suspension ergab. Die Temperatur wurde 2 Stunden gehalten, wonach eine GC- Analyse die Beendigung der Reaktion anzeigte. Die Vorrichtung wurde vorsichtig zur Destillation unter Normaldruck umgebaut (wobei sichergestellt wurde, daß die Apparatur noch mit dem Natriumhydroxid-Gaswäscher verbunden war), und Toluol wurde bis zu einer Innentemperatur von 120ºC abdestilliert, wobei sich 2-Cyanophenol in 92,5 %iger Ausbeute, bezogen auf das in Beispiel 4 verwendete Phenol, ergab.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines 2-Hydroxyarylnitrils, das das Umsetzen von Hydroxylamin mit einem 2-Hydroxyarylaldehyd, der wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems vorliegt, und Dehydratisieren des so gebildeten 2-Hydroxyarylaldoxims umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metall Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium oder Chrom ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Umsetzung zwischen dem Hydroxylamin und dem Aldehyd und die Dehydratisierung des Aldoxims durch ein Eintopfverfahren durchgeflihrt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der 2-Hydroxyarylaldehyd das direkte Produkt des Umsetzens eines Phenols mit wenigstens einer freien ortho-Stellung mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen in Gegenwart einer Verbindung eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems und/oder unter solchen Bedingungen ist, daß das Phenol wenigstens teilweise in Form eines Salzes und/oder Komplexes eines Metalls der Gruppe II, Gruppe III, Gruppe IVA oder Gruppe VIA des Periodensystems vorliegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das das Umsetzen von Hydroxylamin oder eines Hydroxylaminsalzes mit einem Magnesium-2-formylaryloxid umfaßt, das durch Umsetzen eines Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxids, das sich wenigstens teilweise von einer aromatischen Hydroxylverbindung mit wenigstens einer freien Stellung in ortho zu der Hydroxylgruppe ableitet, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Magnesium-2-formylphenoxid verwendet wird, das ein Magnesiumbis-(2-formylphenoxid) ist, das durch Umsetzen eines Magnesiumbisphenoxids, das sich von einem Phenol mit wenigstens einer freien ortho-Stellung ableitet, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das Magnesium-2-formylaryloxid das Produkt des Umsetzens des Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxids mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung in Gegenwatt eines weitgehend wasserfreien Lösungsmittelsystems, umfassend ein inertes, nicht-polares oder schwach polares organisches Lösungsmittel und ein polares, organisches Lösungsmittel, ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das inerte, organische Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff oder einen ehlorierten aromatischen Kohlenwasserstoff umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der aromatische Kohlenwasserstoff Toluol oder Xylol umfaßt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das polare organische Lösungsmittel ein polares aprotisches Lösungsmittel oder ein niederes Alkanol umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das niedere Alkanol Methanol umfaßt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei das Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxid ein Magnesiumbisphenoxid ist, und die Phenoxidgruppe nicht-substituiert sein kann oder an einer beliebigen oder allen Stellungen, ausgenommen sowohl die 2- als auch die 6-Stellung, mit Substituenten, die den Verlauf der Formylierungsreaktion nicht stören, substituiert sein kann.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich das Magnesiumbisphenoxid von einem Phenol der Formel:

ableitet, in der jeder Rest R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Acylrest oder eine Hydroxylgruppe bedeutet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei jeder der Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acylreste, die durch R¹, R², R³ und R&sup4; dargestellt werden können, 1 bis 36 Kohlenstoffatome enthält.

15. Verfahren nach einem der Anspruche 5 bis 14, wobei das Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxid das Produkt des Umsetzens eines Magnesiumalkoxids der Formel

Mg(OR&sup5;)&sub2; (4)

in der R&sup5; einen Alkylrest bedeutet, mit bis zu zwei Mol eines Phenols mit wenigstens einer nicht-substituierten Stellung in ortho zu der Hydroxylgruppe ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Magnesiumbiskohlenwasserstoffoxid das Produkt des Umsetzens des Magnesiumalkoxids mit 0,9 bis 2 Mol Phenol pro Mol Magnesiumalkoxid ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei das Magnesiumalkoxid Magnesiummethoxid ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der 2-Hydroxyarylaldehyd Salicylaldehyd ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, das die Schritte des

1. Umsetzens von Magnesiumbisphenoxid mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter weitgehend wasserfreien Bedingungen, zu dem Magnesiumsalz von Salicylaldehyd, wobei das Magnesiumbisphenoxid durch Umsetzen von Phenol mit einem Magnesiumalkoxid der Formel 4 von Anspruch 15 erhalten worden ist;

2. Umsetzens des Magnesiumsalzes von Salicylaldehyd mit Hydroxylamin oder einem Salz davon zu Salicylaldoxim; und

3. Dehydratisierens des Salicylaldoxims umfaßt.