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DE2648004C2 - 4-Cyanvaleric acid esters and process for their preparation - Google Patents

4-Cyanvaleric acid esters and process for their preparation

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Publication number
DE2648004C2
DE2648004C2 DE19762648004 DE2648004A DE2648004C2 DE 2648004 C2 DE2648004 C2 DE 2648004C2 DE 19762648004 DE19762648004 DE 19762648004 DE 2648004 A DE2648004 A DE 2648004A DE 2648004 C2 DE2648004 C2 DE 2648004C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carbon atoms
methyl
reaction
radical
substituted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19762648004
Other languages
German (de)
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DE2648004A1 (en
Inventor
Rolf Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Fischer
Hans-Martin Dipl.-Chem. Dr. 6702 Bad Dürkheim Weitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE19762648004 priority Critical patent/DE2648004C2/en
Publication of DE2648004A1 publication Critical patent/DE2648004A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2648004C2 publication Critical patent/DE2648004C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

R2—O —C — CH2-CH2-CH-CH3 (ΠΙ)R 2 —O —C - CH 2 -CH 2 -CH-CH 3 (ΠΙ)

CNCN

worin R2 einen gegebenenfalls durch 1 oder 2 Hydroxylgruppen substituierten Methyl- oder Alkylrest mit mehr als 2 Kohlenstoffatomen oder einen durch Heteroatome substituierten Äthylrest oder einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest bedeutet, wobei die vorgenannten Reste noch durch Alkyl- oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Hydroxylgruppen substituiert sein können, bedeutet.wherein R 2 is a methyl or alkyl radical optionally substituted by 1 or 2 hydroxyl groups with more than 2 carbon atoms or an ethyl radical substituted by heteroatoms or a cycloalkyl radical with 5 to 8 carbon atoms, an aralkyl radical with 7 to 12 carbon atoms or the phenyl radical, the aforementioned Radicals can also be substituted by alkyl or alkoxy groups each having 1 to 4 carbon atoms or hydroxyl groups.

Die Erfindung betrifft 4-Cyanvaleriansäureester und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß vorstehenden Ansprüchen.The invention relates to 4-cyanovaleric acid esters and a process for their preparation according to the above Claims.

Es ist aus Bull, of the Chem. Soc. of Japan, Band 40 (1967), Seiten 135 bis 144 bekannt, daß sich Acrylnitril mit Kohlenmonoxid und Methanol in Gegenwart von Kobaltcarbonyl, Pyridin und Wasserstoff i.m wesentlichen zu alpha-Cyanpropionsäuremethylestern umsetzen läßt. Nach der Lehre dieser Veröffentlichung müssen Temperaturen von 84 bis 124°C verwendet werden. Die Anwesenheit einer gewissen Menge von Wasserstoff ist für die Durchführung der Reaktion notwendig. Es wird gezeigt, daß ein Gemisch von alpha- und beta-CyanpropionatIt is from Bull, of the Chem. Soc. of Japan, Volume 40 (1967), pages 135 to 144 known that acrylonitrile with Carbon monoxide and methanol in the presence of cobalt carbonyl, pyridine and hydrogen essentially increase Can convert alpha-cyanopropionic acid methyl esters. According to the teaching of this publication, temperatures must be from 84 to 124 ° C can be used. The presence of some amount of hydrogen is essential for that Implementation of the reaction necessary. It is shown that a mixture of alpha- and beta-cyanopropionate

-to im Verhältnis 1:1 dann erzielt wird, wann kein Zusatz von Pyridin erfolgt. Nur im Falle dieser Gemische wird überhaupt eine vergleichsweise größere Menge der beta-Komponente erzielt, in Anwesenheit von Pyridin bleibt die beta-Komponente stets ein Nebenprodukt. Nach den Angaben der Versuchsbedingungen erhöht sich das Verhältnis der alpha-Komponente zur beta-Komponente um so stärker, je höher der Druck ist; Drücke von 60 bis 190 bar werden genannt. Wird der Wasserstoffpartialdruck erhöht, nimmt das Verhältnis der alpha-Komponente zur beta-Komponente ab.-to in a ratio of 1: 1 is then achieved when there is no addition of pyridine. Only in the case of these mixtures will at all a comparatively larger amount of the beta component is achieved, remains in the presence of pyridine the beta component is always a by-product. According to the information given in the test conditions, this increases The higher the pressure, the stronger the ratio of the alpha component to the beta component; Press from 60 to 190 bar are mentioned. If the hydrogen partial pressure is increased, the ratio of the alpha component increases to the beta component.

Es ist aus Liebigs Annalen der Chemie, Band 596 (1955), Seite 127 bekannt, daß man durch Erhitzen von 5-Valerolacton und Natriumcyanid 5-Cyanvaleriansäure und aus ihr durch Umsetzung mit Alkoholen die entsprechenden Ester erhalten kann. Eine entsprechende Umsetzung (US-Patentschrift 2 736 740) durch Erhitzen von 4-Valerolacton mit Natriumcyanid ergibt 4-Cyanvaleriansäure. Die Verfahren sind bezüglich einfachem, sicherem und wirtschaftlichem Betrieb sowie Ausbeute und Reinheit des Endstoffs unbefriedigend.It is known from Liebigs Annalen der Chemie, Volume 596 (1955), page 127 that by heating 5-valerolactone and sodium cyanide 5-cyanovaleric acid and from it the corresponding ones by reaction with alcohols Ester can get. A corresponding reaction (US Pat. No. 2,736,740) by heating of 4-valerolactone with sodium cyanide gives 4-cyanovaleric acid. The procedures are regarding simple, safe and economical operation and the yield and purity of the end product are unsatisfactory.

Gegenstand des Patents 25 41 640 ist ein Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanvaleriansäureestern durch Umsetzung von Pentennitrilen der FormelThe subject of patent 25 41 640 is a process for the preparation of 5-cyanovaleric acid esters by Implementation of pentenenitriles of the formula

■ I■ I

R — C-CN (1)R - C-CN (1)

H HHH HH

I IlI Il

worin R'den Rest H — C — C=C oder den Rest H — C = C-C —
HHH HH
where R 'denotes the radical H - C - C = C or the radical H - C = CC -
HHH HH

bedeutet, mit Kohlenmonoxid und die Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindungen der Formelmeans with carbon monoxide and the hydroxyl group-containing compounds of the formula

R2 —OH (U)R 2 -OH (U)

in der R2 einen gegebenenfalls durch 1 oder 2 Hydroxylgruppen substituierten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest bedeutet, wobei die vorgenannten Reste noch durch Alkyl- oder A'koxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Hydroxylgruppen substituiert sein können, bei einer Temperatur von 140 bis 3000C und einem Druck von 100 bis 700 bar in Gegenwart von Metallcarbonylen und basischen, s einen 5- oder 6-gliedrigen stickstoffhaltigen Ring enthaltenden heterocyclischen Verbindungen.in which R 2 denotes an alkyl radical with 1 to 12 carbon atoms optionally substituted by 1 or 2 hydroxyl groups, a cycloalkyl radical with 5 to 8 carbon atoms, an aralkyl radical with 7 to 12 carbon atoms or the phenyl radical, the aforementioned radicals also being substituted by alkyl or A ' koxy groups with 1 to 4 carbon atoms or hydroxyl groups can be substituted at a temperature of 140 to 300 0 C and a pressure of 100 to 700 bar in the presence of metal carbonyls and basic, s a 5- or 6-membered nitrogen-containing ring containing heterocyclic compounds .

Es wurde nun gefunden, daß sich das Verfahren des Fatents25 41 640 entwickeln läßt, wenn man es auf 2-Methyl-3-butennitril als Peiitennitril überträgt, und dieses sich sonst auch zur Herstellung von 4-Cyanvaieriansäureestern eignet.It has now been found that the method of Fatents25 41 640 can be developed if it is based on 2-Methyl-3-butenenitrile transfers as Peiitenenitril, and this is otherwise also for the production of 4-Cyanvaieriansäureestern suitable.

Weiterhin wurde gefunden, daß man das Verfahren vorteilhaft ausführt, wenn die Umsetzung ohne Zusatz von in Wasserstoff durchgeführt wird.It has also been found that the process can be carried out advantageously if the reaction is carried out without the addition of in Hydrogen is carried out.

Die Reaktion kann für den Fall der Verwendung von 2-Methyl-3-butennitril und Methanol durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:The reaction can be carried out by the following in the case of using 2-methyl-3-butenenitrile and methanol Equation can be reproduced:

CH2=CH-CH-CH3 + CO + CH3OH —» H3CO-C-CH2-CH2-CH-CH3
CN CN
CH 2 = CH-CH-CH 3 + CO + CH 3 OH- »H 3 CO-C-CH 2 -CH 2 -CH-CH 3
CN CN

Im Hinblick auf den Stand der Technik liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege 4-Cyanvaleriansäureester in besserer Ausbeute und Reinheit, insbesondere im großtechnischen Maßstab. Toxische, betrieblich schwierig zu handhabende Stoffe, wie Natriumcyanid, werden vermieden; das Verfahren ist umweltfreundlicher. Eine besondere Veresterungsoperation wird eingespart. Alle diese vorteilhaften Ergebnisse sind im Hinblick auf den Stand der Techniic überraschend. Man hätte stattdessen eine erhebliche Ausbeute an 2-Methyl-3-cyanbuttersäuremethylester sowie die Bildung von Carbonsäureamiden und Carbonsäureestern bzw. zumindest Gemische zahlreicher Komponenten als Endstoffe erwarten müssen.In view of the prior art, the method according to the invention provides a simpler and more economical one Ways 4-cyanovaleric acid esters in better yield and purity, especially on an industrial scale Scale. Toxic, operationally difficult to handle substances, such as sodium cyanide, are avoided; the process is more environmentally friendly. A special esterification operation is saved. All these advantageous results are surprising in view of the state of the art. You would have one instead considerable yield of methyl 2-methyl-3-cyanobutyrate and the formation of carboxamides and carboxylic acid esters or at least mixtures of numerous components must be expected as end products.

Das zur Herstellung von 4-Cyanvaleriansäureestern vorzugsweise verwendete 2-Methyl-3-butennitril läßt sich durch Addition von Blausäure an Butadien, beispielsweise in Gegenwart von nickelhaltigen Komplexverbindungen oder Kupferchlorid nach der in der deutschen Offenlegungsschrift 15 93 277 beschriebenen Verfahrensweise herstellen.The 2-methyl-3-butenenitrile which is preferably used for the preparation of 4-cyanovaleric acid esters can be used by adding hydrocyanic acid to butadiene, for example in the presence of complex compounds containing nickel or copper chloride according to the procedure described in German Offenlegungsschrift 15 93 277 produce.

Bevorzugte Alkohole der allgemeinen Formel II und Eudstoffe sind solche, in deren Formeln R2 die vorgenannte Bedeutung als unsubsHtuierter oder substituierter Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen besitzt.Preferred alcohols of the general formula II and substances are those in whose formulas R 2 has the aforementioned meaning as an unsubstituted or substituted alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms.

Als Alkohole der Formel II kommen z. B. in Betracht: Methanol, Isopropanol, Äthanol, Dodecanol, n-Propanol, tert.-Butanol, Nonanol, sek.-Butanol, n-Hexanol, n-Butanol, iso-Butanol, 2-Äthylhexänol, Benzylalkohol, Äthylenglykol, Methylglykol, Propandiol-(1,3), Butandiol-(1,4), Propandiol-(1,2), Neopentylglykol, 2,4-Pentylenglykol, 2,3-Butylenglykol, Hexandiol-(1,6), Cyclopentanon Cyclohexanol, Cycloheptane, Cyclooctanol, Phenyläthylalkohol, n-Pentanol, Phenylpropanol, Phenol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, 2-Methylphenol, 3-Methylphenol, 4-Methylphenol, 2-Methoxyphenol, 3-Methoxyphenol, 4-Methoxyphenol, 2,3-Dimethylphenol, 3,4-Dimethylphenol, 2,6-Dimethylphenol, 3,5-Dimethylphenol, 2,3-Dimethoxyphenol, 3,4-Dimethoxyphenol, 3,5-Dimethoxyphenol, 2-Äthylphenol, 3-Äthylphenol, 4-Äthylphenol, 2,3-Diäthylphenol, 3,4-DiäthylphenoI, 2,6-Diäthylphenol, 3,5-Diäthylpheno5, 2-Äthoxyphenol, 3-Äthoxypnenoi, 4-Äthoxyphenol, 2-n-Propylphenol, 3-n-Propylphenol, 4-n-Propylphenol, 2,3-Di-n-propylphenol, 3,4-Di-n-propylphenol, 2,6-Di-n-propylphenol, 3,5-Di-n-propylphenol, 2-Isopropylphenol, 3-lsopropylphenol, 4-Isopropylphenol, 2-ButylphenoI, 3-Buiylphenol, 4-Butylphenol, 2-Isobutylphenol, 3-Isobutylphenol, 4-Isobutylphenol, 2-tert.-Butylphenol, 3-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, 2,3-Diäthoxyphenol, 3,4-Diäthoxyphenol, 2,6-Diäthoxyphenol, 3,5-Diäthoxyphenol.As alcohols of the formula II, for. B. possible: methanol, isopropanol, ethanol, dodecanol, n-propanol, tert-butanol, nonanol, sec-butanol, n-hexanol, n-butanol, iso-butanol, 2-ethylhexanol, benzyl alcohol, Ethylene glycol, methyl glycol, propanediol (1,3), butanediol (1,4), propanediol (1,2), neopentyl glycol, 2,4-pentylene glycol, 2,3-butylene glycol, hexanediol (1,6), cyclopentanone, cyclohexanol, cycloheptane, cyclooctanol, Phenylethyl alcohol, n-pentanol, phenylpropanol, phenol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, 2-methylphenol, 3-methylphenol, 4-methylphenol, 2-methoxyphenol, 3-methoxyphenol, 4-methoxyphenol, 2,3-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,3-dimethoxyphenol, 3,4-dimethoxyphenol, 3,5-dimethoxyphenol, 2-ethylphenol, 3-ethylphenol, 4-ethylphenol, 2,3-diethylphenol, 3,4-diethylphenol, 2,6-diethylphenol, 3,5-diethylphenol, 2-ethoxyphenol, 3-ethoxypnenoi, 4-ethoxyphenol, 2-n-propylphenol, 3-n-propylphenol, 4-n-propylphenol, 2,3-di-n-propylphenol, 3,4-di-n-propylphenol, 2,6-di-n-propylphenol, 3,5-di-n-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 2-butylphenol, 3-butylphenol, 4-butylphenol, 2-isobutylphenol, 3-isobutylphenol, 4-isobutylphenol, 2-tert-butylphenol, 3-tert-butylphenol, 4-tert-butylphenol, 2,3-diethoxyphenol, 3,4-diethoxyphenol, 2,6-diethoxyphenol, 3,5-diethoxyphenol.

Die Alkohole der Formel II können in stöchiometrischer Menge oder in einem Überschuß, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 bis 10 Mol Alkohol der Formel II je Mol 2-Methyl-3-butennitril umgesetzt werden.The alcohols of the formula II can be used in a stoichiometric amount or in an excess, preferably in a ratio of 1 to 10 moles of alcohol of the formula II per mole of 2-methyl-3-butenenitrile are reacted.

Verwendet man überschüssiges 2-Methyl-3-butennitril im Falle von Polyhydroxyalkoholen, so werden entsprechende Di- bzw. Polyester der 4-Cyanvaleriansäure gebildet. Der für die Umsetzung notwendige Alkohol kann gleichzeitig auch als Lösungsmittel verwendet werden, wobei in diesem Fall die Menge vorteilhaft 10 bis 50 Mole Alkohol der Formel II pro Mol 2-Methyl-3-butennitril beträgt. Gegebenenfalls können auch unter den Reaktionsbedingungen inerte, organische Lösungsmittel verwendet werden wie aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol, Äthylbenzol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Isopropylbenzol, Methylnaphthalin; Äther, z. B. Äthylpropyläther, Methyl-tert.-butyläther, n-Butyläthyläther, Di-n-butyläther, Diisobutyläther, Diisoamyläther, Diisopropyläther, Anisol, Phenetol, Cyclohexylmethyläther, Diäthyläther, Äthylenglykoldimethyläther. Tetrahydrofuran, Dioxan, Thioanisol, beta.beta'-Dichlordiäthyläther; Ketone wie Methylethylketon, Aceton, Diisopropylketon, Diäthylketon, Acetophenon, Cyclohexanon und entsprechende Gemische. Zweckmäßig verwendet man das Lösungsmittel in einer Menge von 1 bis 15 Mol, vorzugsweise von 2 bis 10 Mol, bezogen auf 1 Mol Ausgangsstoff der Formel I. Die Reaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 140 bis 3000C, vorzugsweise von 140 bis 25O0C, insbesondere von 150 bis 2000C, unter Druck, in der Regel von 100 bis 700, vorteilhaft von 160 bis 350, insbesondere von 180 bis 350 bar, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. Setzt man bei Temperaturen zwischen 100 und 14O0C um, so erfolgt eine Reaktion mit wesentlich schlechteren Ausbeuten an Endstoff.If excess 2-methyl-3-butenenitrile is used in the case of polyhydroxy alcohols, corresponding di- or polyesters of 4-cyanovaleric acid are formed. The alcohol required for the reaction can also be used as a solvent at the same time, in which case the amount is advantageously 10 to 50 moles of alcohol of the formula II per mole of 2-methyl-3-butenenitrile. If appropriate, organic solvents which are inert under the reaction conditions can also be used, such as aromatic hydrocarbons, e.g. B. benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, isopropylbenzene, methylnaphthalene; Ether, e.g. B. ethyl propyl ether, methyl tert-butyl ether, n-butyl ethyl ether, di-n-butyl ether, diisobutyl ether, diisoamyl ether, diisopropyl ether, anisole, phenetole, cyclohexyl methyl ether, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether. Tetrahydrofuran, dioxane, thioanisole, beta.beta'-dichlorodiethyl ether; Ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, diisopropyl ketone, diethyl ketone, acetophenone, cyclohexanone and mixtures thereof. The solvent is advantageously used in an amount of 1 to 15 mol, preferably from 2 to 10 moles, relative to 1 mole of the starting material of the formula I. The reaction is generally conducted at a temperature from 140 to 300 0 C, preferably from 140 to 25O 0 C, in particular from 150 to 200 0 C, under pressure, generally from 100 to 700, advantageously from 160 to 350, in particular from 180 to 350 bar, carried out continuously or batchwise. If, at temperatures between 100 and 14O 0 C in a way, a reaction occurs with a significantly poorer yields of end product.

Kohlenmonoxid kommt in stöchiometrischer Menge oder im Überschuß, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 50, insbesondere von 20 bis 30 Mol Kohlenmonoxid je Mol 2-Methyl-3-butennitril in Betracht. Inder Regel führt man das Verfahren vorteilhaft ohne Zusatz von Wasserstoff oder in wasserstoffTreiem ReaktionsmediumCarbon monoxide comes in a stoichiometric amount or in excess, preferably in an amount of 10 up to 50, in particular from 20 to 30, moles of carbon monoxide per mole of 2-methyl-3-butenenitrile are suitable. Usually the process is advantageously carried out without the addition of hydrogen or in a hydrogen-free reaction medium

aus; kleinere Wasserstoffmengen, die durch die Reaktionskomponenten, z. B. durch Kohlenmonoxid, eingeschleppt oder während der Reaktion, z. B. aus Kohlenmonoxid und Wasser, gebildet werden, können anwesend sein.the end; smaller amounts of hydrogen produced by the reaction components, e.g. B. by carbon monoxide, introduced or during the reaction, e.g. B. from carbon monoxide and water, can be present be.

Die Umsetzung wird in Gegenwart von basischen, einen 5- oder 6-gliedrigen, stickstoffhaltigen Ring enthaltenden heterocyclischen Verbindungen durchgeführt. Bevorzugt sind als heterocyclische Verbindungen unsubstituierte oder durch Alkylgruppen, Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Hydroxylgruppen substituierte 5- oder 6-gliedrige heterocyclische Ringe, an die jeweils noch ein oder zwei aromatische, gegebenenfalls mit Alkylgruppen, Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Hydroxylgruppen substituierte Kerne anelliert sein können: unter den aneliierten Verbindungen sind solche mit nur einem anellierten Kern bevorzugt. Bevorzugte heterocyclische Ringe tragen insbesondere nur ein Stickstoffatom als Heteroatom, können aber noch ein weiteres Stickstoffatom oder ein Sauerstoffatom enthalten, und enthalten außerdem 2 oder 3 Doppelbindungen. Es kommen Mengen von 0,1 bis 2, vorzugsweise von 0,1 bis 1 Mol heterocyclische Verbindung je Mol Ausgangsstoff I in Betracht.The reaction is carried out in the presence of basic, a 5- or 6-membered, nitrogen-containing ring containing heterocyclic compounds carried out. Preferred heterocyclic compounds are unsubstituted or by alkyl groups, alkoxy groups each having 1 to 4 carbon atoms, hydroxyl groups substituted 5- or 6-membered heterocyclic rings, to which one or two aromatic, optionally substituted with alkyl groups, alkoxy groups each having 1 to 4 carbon atoms, hydroxyl groups Cores can be fused: among the fused compounds are those with only one fused Core preferred. Preferred heterocyclic rings in particular have only one nitrogen atom as a heteroatom, but can also contain an additional nitrogen atom or an oxygen atom, and also contain 2 or 3 double bonds. There are amounts from 0.1 to 2, preferably from 0.1 to 1 mol of heterocyclic Compound per mole of starting material I into consideration.

Bevorzugt sind beispielsweise Chinolin, Isochinolin, Imidazol, 1-Methylimidazol, 1-Propylimidazol.For example, quinoline, isoquinoline, imidazole, 1-methylimidazole and 1-propylimidazole are preferred.

2-Methylpyridin, 3-Methylpyridin, 4-Methylpyridin, 2,4-Dimethylpyridin, 2,6-Dimethylpyridin, 2,4,6-Trimethylpyridin und insbesondere Pyridin; es kommen auch Pyrrolidon, ^'-Pyrrolin, ^2-Pyrrolin, /13-Pyrrolin, alpha-Pyrrolenin, beta-Pyrrolenin, Pyrrol, Isooxazol, Oxazol, Pyrazol, Pyrazolin, Pyrazolidin, Imidazolidin, 3-lmidazolin, 2,3,4,5-Tetrahydropyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Piperazin, Indolin, Indol, 2-H-Indol, Indolenin, Isoindolin, Isoindol, Indolizidin, Indolizin, Benzoxazol, Indazol, Benzimidazol, 1,2,3,4-Tetrahydroisochinolin, Cinnolin, Chinanzolin, Chinoxalin, Phthalazin, Carbazol, Acridin, Phenoxazin, Phenazin, 4-Methoxypyridin, 2-Methylbenzoxazol, 2-MethylchinoIin, 4-MethyIimidazoI, I-Methyfindol, 2-MethylindoI, 3-Methylindol, 3-Methylisochinolin, 2-Methylpiperazin, 2-Methylpyrazin, 3-Methylpyrrol, 2-Methylpyrrol.2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2,4-dimethylpyridine, 2,6-dimethylpyridine, 2,4,6-trimethylpyridine and especially pyridine; there are also pyrrolidone, ^ '- pyrroline, ^ 2 -pyrroline, / 1 3 -pyrroline, alpha-pyrrolenine, beta-pyrrolenine, pyrrole, isooxazole, oxazole, pyrazole, pyrazoline, pyrazolidine, imidazolidine, 3-imidazoline, 2,3 , 4,5-tetrahydropyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, indoline, indole, 2-H-indole, indolenine, isoindoline, isoindole, indolizidine, indolizine, benzoxazole, indazole, benzimidazole, 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline , Cinnoline, quinanzoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenoxazine, phenazine, 4-methoxypyridine, 2-methylbenzoxazole, 2-methylquinoline, 4-methylimidazole, 1-methylindole, 2-methylindole, 3-methylindole, 3-methylisoquinoline, 2 -Methylpiperazine, 2-methylpyrazine, 3-methylpyrrole, 2-methylpyrrole.

2-Äthylpyridin, in Betracht.2-ethylpyridine, into consideration.

Als Metallcarbonyle kommen reine Carbonyle, Carbonyle, deren Kohlenmonoxid teilweise durch neutrale oder geladene Liganden substituiert ist, und Carbonylwasserstoffe in Frage, zweckmäßig solche des Iridiums, Eisens, Nickels, Rutheniums, Rhodiums und insbesondere bevorzugt solche des Kobalts. Bezüglich der Herstellung der Carbonyle wird auf Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 12, Seiten 312 bis 324, verwiesen. Ebenfalls kommen anstelle vorgenannter Carbonyle die entsprechenden Metalle oder Metallverbindungen, die unter den Reaktionsbedingungen solche Carbonyle bilden können, in Betracht. Als Metallverbindung können zweckmäßig die Halogenide, insbesondere Jodide und Chloride, Acetate, Oxide, Sulfate vorgenannter Metalle, z. B. Kobaltacetat-tetrahydrat, verwendet werden. Substituenten der substituierten Carbonyle sind z. B. Trialkylverbindungen, Triarylverbindungen und Trihalogenide des Phosphors, Amine, Isonitrile, Cyanidionen; Halogene, z. B. in Gestalt von Carbonylhalogeniden wie Chloriden oder Jodiden. Zweckmäßig verwendet man 0,005 bis 0,1, vorzugsweise 0,0i bis 0,05 Mol Carbonylverbindung je Mol Ausgangsstoff der Formel I.The metal carbonyls are pure carbonyls, carbonyls whose carbon monoxide is partially replaced by neutral ones or charged ligands is substituted, and carbonyl hydrogen in question, expediently those of iridium, Iron, nickel, ruthenium, rhodium and particularly preferably those of cobalt. Regarding the manufacture the carbonyls are referred to Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, Volume 12, pages 312 to 324. Instead of the aforementioned carbonyls, the corresponding metals or metal compounds are also used, which can form such carbonyls under the reaction conditions into consideration. As a metal compound The halides, in particular iodides and chlorides, acetates, oxides, sulfates of the aforementioned can expediently be used Metals, e.g. B. cobalt acetate tetrahydrate can be used. Substituents of the substituted carbonyls are z. B. Trialkyl compounds, triaryl compounds and trihalides of phosphorus, amines, isonitriles, Cyanide ions; Halogens, e.g. B. in the form of carbonyl halides such as chlorides or iodides. Appropriate 0.005 to 0.1, preferably 0.0i to 0.05 moles of carbonyl compound are used per mole of starting material Formula I.

Es kommen z. B. als Metallcarbonyle und Derivate von Metallcarbonylen in Betracht: Fe(CO)5, Ni(CO)4, Ru(CO),, Rh2(CO)8, Ir2(CO)8; ((C6Hs)3P)2Ni(CO)2, ((C6Hj)3P)Fe(CO)4, Ni(CN - C6H5J4, K2[Ni(CO)2(CN),], IR(CO)2Br2; HCo(CO)4, H2Fe(CO)4, HRh(CO)4, bevorzugt Dikobaltoctacarbonyl Co2(CO)8.
Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden. Ein Gemisch aus 2-Methyl-3-butennitril, dem Ausgangsstoff der Formel II, Kohlenmonoxid, der Base und dem Metallcarbonyl, gegebenenfalls zusammen mit einem Lösungsmittel, wird bei der Reaktionstemperatur und dem Reaktionsdruck 1 bis 20 Stunden gehalten. Vorteilhaft wird man in einem mit Stickstoff oder Argon gefüllten Reaktor ein Gemisch aus 2-Methyl-3-butennitril, Alkohol der Formel H, Base und Metallcarbonyl in einem geeigneten Lösungsmittel vorlegen. Nach dem Aufpressen von Kohlenmonoxid bei Raumtemperatur wird die Temperatur bis auf die Reaktionstemperatur gesteigert. Dann wird gegebenenfalls Kohlenmonoxid nachgepreßt, um den Reaktionsdruck zu erreichen. Die Umsetzung wird nun zweckmäßig 1 bis 20 Stunden unter den angegebenen Bedingungen durchgeführt, dann wird das Gemisch abgekühlt und entspannt. Der Endstoff wird nun aus dem Gemisch in üblicher Weise, z. B. durch fraktionierte Destillation, isoliert. Je nach ihrem Siedepunkt bleibt die heterocyclische Verbindung entweder im Destillationsrückstand oder destilliert ab. Kobaltcarbonyl verbleibt bei der Destillation im Rückstand, der sich,
There come z. B. as metal carbonyls and derivatives of metal carbonyls into consideration: Fe (CO) 5 , Ni (CO) 4 , Ru (CO) ,, Rh 2 (CO) 8 , Ir 2 (CO) 8 ; ((C 6 Hs) 3 P) 2 Ni (CO) 2 , ((C 6 Hj) 3 P) Fe (CO) 4 , Ni (CN - C 6 H 5 J 4 , K 2 [Ni (CO) 2 (CN),], IR (CO) 2 Br 2 ; HCo (CO) 4 , H 2 Fe (CO) 4 , HRh (CO) 4 , preferably dicobalt octacarbonyl Co 2 (CO) 8 .
The reaction can be carried out as follows. A mixture of 2-methyl-3-butenenitrile, the starting material of the formula II, carbon monoxide, the base and the metal carbonyl, optionally together with a solvent, is kept at the reaction temperature and the reaction pressure for 1 to 20 hours. A mixture of 2-methyl-3-butenenitrile, alcohol of the formula H, base and metal carbonyl in a suitable solvent will advantageously be placed in a reactor filled with nitrogen or argon. After carbon monoxide has been injected at room temperature, the temperature is increased up to the reaction temperature. If necessary, carbon monoxide is then injected in order to achieve the reaction pressure. The reaction is then expediently carried out for 1 to 20 hours under the specified conditions, then the mixture is cooled and let down. The end product is now from the mixture in the usual way, for. B. by fractional distillation isolated. Depending on its boiling point, the heterocyclic compound either remains in the distillation residue or is distilled off. Cobalt carbonyl remains in the residue during the distillation, which is

so gegebenenfalls nach Zugabe von Base, ohne wesentliche Ausbeuteminderung für weitere Carbonylierungen verwenden läßt.so, if necessary, after adding base, without any significant reduction in the yield for further carbonylations lets use.

4-Cyanvaleriansäureester sind wertvolle Ausgangsstoffe für de Herstellung von Farbstoffen, Schädlingsbekämpfungsmitteln, Fasern, insbesondere Polyamidfasern, und Kunststoffen. Durch Hydrierung zu4-Methyl-5-aminovaleriansäureestern und Abspaltung des Alkohols erhält man 5-Methyl-2-piperidon, das als Extraktions- und Lösungsmittel dient. Dieses Lactam kann (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 11/1 (1957), Seiten 593 und 594) mit Kupferchromit zu 3-Methyl-piperidin reduziert werden. 3-Methylpiperidin ist Ausgangsprodukt für die Herstellung von Nicotinsäure und seinen Derivaten. Aus dem Lactam kann direkt durch Dehydrierung (CuO/Cr2Oj) 3-Methyl-pyridin (beta-Picolin) und aus dem Pyridinderivat Niacin (Nikotinsäure) hergestellt worden:4-Cyanvaleric acid esters are valuable starting materials for the production of dyes, pesticides, fibers, especially polyamide fibers, and plastics. Hydrogenation to 4-methyl-5-aminovaleric acid esters and elimination of the alcohol gives 5-methyl-2-piperidone, which is used as an extraction and solvent. This lactam can (Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume 11/1 (1957), pages 593 and 594) be reduced to 3-methylpiperidine with copper chromite. 3-methylpiperidine is the starting material for the production of nicotinic acid and its derivatives. 3-methyl-pyridine (beta-picoline) can be produced directly from the lactam by dehydration (CuO / Cr 2 Oj) and niacin (nicotinic acid) from the pyridine derivative:

CH3 CH 3

CH2=CH-CH-CN + CO + CH3OHCH 2 = CH-CH-CN + CO + CH 3 OH

+ 2H2 + 2H 2

H3CO-C-CH2-CH2-CH-CH3 H 3 CO-C-CH 2 -CH 2 -CH-CH 3

CNCN

CH3 CH 3

Il IIl I

H3CO-C-CH2-CH2-CH-CH2NHjH 3 CO-C-CH 2 -CH 2 -CH-CH 2 NHj

H3CH 3 C

-H2
-H2O ^
-H 2
-H 2 O ^

CH3 CH 3

+ 1,5O2 -H2O ^ + 1.5O 2 -H 2 O ^

-CH3OH-CH 3 OH

COOHCOOH

(s. a. Chem. techn. 1979, Seite 365).(see also Chem. techn. 1979, p. 365).

Die bisherigen großtechnischen Wege gingen zur Herstellung von Niacin von a) Acetaldehyd, Formaldehyd und Ammoniak oder von b) Acetaldehyd und Ammoniak aus:The previous large-scale routes went to the production of niacin from a) acetaldehyde, formaldehyde and ammonia or from b) acetaldehyde and ammonia from:

4CH3CHO + 3CH2O+ 2NH3 4CH 3 CHO + 3CH 2 O + 2NH 3

-4H2O CH3CHO + NH3 >-4H 2 O CH 3 CHO + NH 3 >

H3CH 3 C

[ -7H2O ^ [ -7H 2 O ^

CH2-CH3 CH 2 -CH 3

HNO3 HOOCENT 3 HOOC

COOHCOOH

COOHCOOH

Im Vergleich zu diesen Verfahren ist das erfindungsgemäße Verfahren überraschend und vorteilhaft. Die Verwendung von Ammoniak wird eingespart. Pyridin als Nebenprodukt fallt nicht an. Die Oxidation zur Pyridindicarbonsäure und die Decarboxylierung, die 2 Kohlenstoffatome pro Pyridinausgangsstoff ohne Wiederverwertung abtrennt, wird vermieden. Auf der anderen Seite kann der auf dem neuen Weg abgetrennte Alkohol R2OH wiederverwertet werden. Im Hinblick auf den leicht zugänglichen AusgangsstofT Acetaldehyd hat der erfindungsgemäße Ausgangsstoff den zusätzlichen Vorteil, daß er in großer Menge als unverwertbares Nebenprodukt, z. B. bei der Herstellung von Adipinsäurenitril durch Butadien/Blausäure-Umsetzung, anfällt. Im Vergleich mit den bisherigen Verfahren ermöglichen daher die erfindungsgemäßen Stoffe einen wirtschaftlicheren, im Hinblick auf die Gesamtproduktion großtechnisch einfacheren und umweltfreundlicheren Weg der Herstellung von Nicotinsäure und ihren Derivaten. Bezüglich der Verwendung wird auf die genannten Veröffentlichungen verwiesen.In comparison to these processes, the process according to the invention is surprising and advantageous. The use of ammonia is saved. There is no pyridine as a by-product. The oxidation to pyridinedicarboxylic acid and the decarboxylation, which removes 2 carbon atoms per pyridine starting material without recycling, are avoided. On the other hand, the alcohol R 2 OH separated in the new way can be recycled. With regard to the easily accessible starting material acetaldehyde, the starting material according to the invention has the additional advantage that it can be used in large quantities as an unusable by-product, e.g. B. in the production of adiponitrile by butadiene / hydrocyanic acid conversion. Compared with the previous processes, the substances according to the invention therefore enable a more economical, technically simpler and more environmentally friendly way of producing nicotinic acid and its derivatives with regard to overall production. With regard to the use, reference is made to the publications mentioned.

Die in den folgenden Beispielen genannten Teile bedeuten Gewichtsteile.The parts mentioned in the following examples are parts by weight.

Beispiel 1example 1

Ein mit Argon gefüllter Schüttelautoklav wird mit einem Gemisch aus 40,5 Teilen 2-Methyl-3-butennilril, 3,4 Teilen Dikobaltoctacarbonyl, 6,5 Teilen Pyridin, 40 Teilen Methanol und 25 Teilen Aceton beschickt. Durch Aufpressen von Kohlenmonoxid wird der Druck auf 200 bar gebracht. Anschließend wird der Autoklav auf 1600C erhitzt, der Druck durch Nachpressen von Kohlenmonoxid auf 300 bar eingestellt und das Reaktionsgemisch 4 Stunden lang unter diesen Bedingungen geschüttelt. Nach dem Abkühlen, Entspannen des Autoklaven und Durchleiten von Luft durch das Reaktionsgemisch wird filtriert. Durch fraktionierte Destillation erhält man 52,2 Teile 4-CyanvaleriansäuremethyIester (74,1% der Theorie), Siedepunkt 108 bis ilO°C/21 mbar, η??= 1.4270.A shaking autoclave filled with argon is charged with a mixture of 40.5 parts of 2-methyl-3-butennilril, 3.4 parts of dicobalt octacarbonyl, 6.5 parts of pyridine, 40 parts of methanol and 25 parts of acetone. The pressure is brought to 200 bar by injecting carbon monoxide. The autoclave is then heated to 160 ° C., the pressure is adjusted to 300 bar by forcing in more carbon monoxide and the reaction mixture is shaken under these conditions for 4 hours. After cooling, letting down the pressure in the autoclave and passing air through the reaction mixture, it is filtered. Fractional distillation gives 52.2 parts of methyl 4-cyanovalerate (74.1% of theory), boiling point 108 to 110 ° C./21 mbar, η ?? = 1.4270.

Beispiel 2Example 2

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 setzt man ein Gemisch aus 40,5 Teilen 2-Methyl-3-butennitril, 6,8 Teilen Dikobaltoctacarbonyl, 13 Teilen Pyridin und 75,1 Teilen Isopropanol um. Die Umsetzung wird unter den Bedingungen von Beispiel 1 bei 1600C und 300 bar mit einer Reaktionszeit von 4 Stunden durchgeführt. Durch fraktionierte Destillation erhält man 55,7 Teile 4-Cyanvaleriansäureisopropylester (66% der Theorie), Siedepunkt 100 bis 102°C/13 mbar, n$ = 1,4282.In the same way as in Example 1, a mixture of 40.5 parts of 2-methyl-3-butenenitrile, 6.8 parts of dicobalt octacarbonyl, 13 parts of pyridine and 75.1 parts of isopropanol are reacted. The reaction is carried out under the conditions of Example 1 at 160 ° C. and 300 bar with a reaction time of 4 hours. Fractional distillation gives 55.7 parts of isopropyl 4-cyanovalerate (66% of theory), boiling point 100 to 102 ° C./13 mbar, n $ = 1.4282.

Claims (2)

Patentansprüche -.Claims -. 1. Verfahren zur Herstellung von 4-Cyanvaleriansäureestern, dadurchgekennzeichnet, daß man in dem Verfahren nach Patent 25 41 640, bei dem ein Pentennitril mit Kohlenmonoxid und die Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindungen der Formel1. A process for the preparation of 4-cyanovaleric acid esters, characterized in that in the method according to patent 25 41 640, in which a pentenenitrile with carbon monoxide and the hydroxyl group containing compounds of the formula R2 - OH (II)R 2 - OH (II) in der R2 einen gegebenenfalls durch 1 oder2 Hydroxylgruppen substituierten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlen- :o Stoffatomen, einen Cycloalkylrest mit S bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest bedeutet, wobei die vorgenannten Reste noch durch Alkyl- oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Hydroxylgruppen substituiert sein können, bei einer Temperatur von 140 bis 3000C und einem Druck von 100 bis 700 bar in Gegenwart von Metallcarbonylen und basischen, einen 5- oder 6-gliedrigen stickstoffhaltigen Ring enthaltenden heterocyclischen Verbindungen umgesetzt wird, als Pentennitril 2-Methyl-3-butennitril verwendet.in which R 2 denotes an alkyl radical with 1 to 12 carbon atoms, optionally substituted by 1 or 2 hydroxyl groups, a cycloalkyl radical with S to 8 carbon atoms, an aralkyl radical with 7 to 12 carbon atoms or the phenyl radical, the aforementioned radicals also being substituted by alkyl or alkoxy groups each having 1 to 4 carbon atoms or hydroxyl groups can be substituted at a temperature of 140 to 300 ° C. and a pressure of 100 to 700 bar in the presence of metal carbonyls and basic heterocyclic compounds containing a 5- or 6-membered nitrogen-containing ring is implemented, 2-methyl-3-butenenitrile is used as the pentenenitrile. 2. 4-Cyanvaleriansäureester der Formel2. 4-Cyanvaleric acid ester of the formula
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