DE3211679A1

DE3211679A1 - Verfahren zur herstellung von acetalen und enolaethern aus acyloxymethylenverbindungen

Info

Publication number: DE3211679A1
Application number: DE19823211679
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Peeters; Christoph Dr Theis; Wilhelm Dr Vogt
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-10-06
Also published as: EP0090185A3; DE3371071D1; EP0090185B1; US4534910A; EP0090185A2; JPS58177937A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Enoläthern und/oder Acetalen.

Die Herstellung von Enoläthern der Struktur der Formel I ist bekannt, jedoch weisen diese Verfahren Mangel auf. So können nach der europäischen Patentanmeldung 0018473 beispielsweise 3-Ethoxyacrylnitril bzw. 3,3-Diethoxy-

'^y propionitril nur zusammen mit dem unerwünschten und schwer abtrennbaren 3-Ethoxy-2-ethylacrylnitril bzw. 2-(Diethoxymethyl)-butyronitril erhalten werden. Andere Verfahren gehen von teuren Ausgangsstoffen aus

oder sind verfahrenstechnisch aufwendig. 20

Es bestand daher die Aufgabe, aus gut zugänglichen Ausgangsstoffen Enoläther und/oder Acetale in glatt verlaufender Umsetzung als möglichst reine Reaktionsprodukte zu erhalten.
25

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1.

Die Acyloxymethylenverbindungen III sind als Ausgangsstoffe durch Acylierung der Hydroxymethylen-Derivate von Nitrilen bzw. ihrer Alkali- oder Erdalkalisalze nach der genannten europäischen Patentanmeldung bzw. durch entsprechende Acylierung von Hydroxymethylenderivaten der Essigsäureester, aliphatischen Carbonsäureester, <x-Cyanessigsäureestern, Malonitrilen oder Malonsäureestern bzw. ihrer Alkali-oder Erdalkalisalze, gut zugänglich. Der ¹J

Rest R ist im Falle von p=1 der von der Acylgruppe freie Rest einer aliphatischen cycloaliphatisch^ oder heterocyclischen, ggf. ungesättigten Monocarbonsäure oder, im Falle von p=2 der von beiden Acylgruppen freie Rest einer gesättigten oder ggf. ungesättigten, aliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen Dicarbonsäure. Bevorzugte Acylgruppen sind die Acetyl- und die Benzoylgruppe.

Als Reste R sind niedere Alkylgruppen mit 1 bis 6 C-Ato-

p men und der Rest des Methylglykols, als Reste R der des

1 2 EthylenglykoIs bevorzugt. Weitere Reste R oder R sind

dann bevorzugt, wenn der jeweilige Rest im Produkt benötigt wird. Soweit cyclische Ringsysteme Cyc in Frage kommen, sind einkernige bevorzugt und in zweiter Linige bicyclische.

In den mehrkernigen Ringsystemen können die Ringe direkt über ein oder mehrere Atome miteinander oder über ein oder mehrere Kohlenstoff- oder Heteroatome als Brücke miteinander verbunden sein.

Die heterocyclischen Reste enthalten bevorzugt Stickstoff, gegebenenfalls auch Sauerstoff oder weitere * Heteroatome. Die gegebenenfalls vorhandenen Substitu-

3211673

Λ enten der Ringsysteme sind an sich beliebig, soweit diese bei der Reaktion inert sind. Bevorzugt sind niedere Alkylgruppen von 1 bis 3 C-Atomen, Chlor, Methoxi-, Ethoxi- oder Carbalkoxigruppen. 5

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, daß die Acyloxymethylenverbindung zusammen mit dem Alkohol ggf. in Gegenwart eines Katalysaotrs bei der Reaktionstemperatur umgesetzt und nach Reaktionsende der Enoläther und/oder das Acetal durch übliche Aufarbeitungsmethoden wie Destillation oder Kristallisation isoliert wird.

Die Reaktanten können in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden. Das Molverhältnis von Acyloxymethylenverbindung zu Alkohol beträgt 1 zu 1 bis 1 zu 30, verzugsweise 1 zu 2 bis 1 zu 15. Als Alkohole kommen insbesondere Alkylalkohole mit 1 bis 4 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol in Frage, jedoch auch zweiwertige Alkohole R (OH)2 wie z.B. Ethylenglykol oder Etheralkohole wie z.B. Methylglykol. Heteroatome in Diolen sind bevorzugt Stickstoff oder Sauerstoff, ggf. Schwefel.

Die Umsetzung kann in Abwesenheit oder bevorzugt in Gegenwart eines Katalysators erfolgen. Der Katalysator bewirkt im allgemeinen höhere Umsätze und Reaktionsgeschwindigkeiten. Als Katalysatoren kommen Protonenoder Lewis-Säuren in Frage; als Beispiele sind zu nennen

^O HCl, H₂SO^, KHSO^, HNO₃, H₃PO₄, NH^Cl, p-Toluolsulfonsäure, FeCl₃, AlCl₃, ZnCl₂, BF₃, saure Kationenaustauscher, doch stellt diese Aufzählung keine Begrenzung dar. Der Katalysator wird in Mengen von 0,01 bis 40 Mol-%, vorzugsweise von 0,05 bis 20 Mol-% eingesetzt.

^ Die Reaktionstemperatur beträgt-20 bis 250, vorzugsweise 50 bis 150⁰C. Die Reaktion erfolgt im allgemeinen unter Rückflußsieden des Alkohols. Der Druck liegt bevorzugt bei Normaldruck, jedoch ist Überdruck bis 40 bar möglich. Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen 0,2 bis 5, bevorzugt 0,2 bis 3 Stunden.

Die Aufarbeitung erfolgt im allgemeinen so, daß ggf. nach Abtrennung oder Neutralisation des Katalysators bzw. Abtrennung seines Salzes der überschüssige Alkohol abdestilliert und der Enoläther und/oder das Acetal durch Destillation oder Kristallisation rein gewonnen wird. Die Neutralisation des Katalysators kann durch Basen wie z.B. Ammoniak, Alkalialkoholat, Alkali- oder

15 Erdalkali-Hydroxide oder -Oxide erfolgen.

Die Umsetzung der Acyloxymethylenverblndung HI mit Alkoholen ergibt in Abhängigkeit von der Art des Substituenten Y, von den Reaktionsbedingungen und den Aufarbeitungsbedingungen den Enoläther oder das Acetal oder Gemische hiervon.

Acyloxymethylenverbindungen der Formel III, in denen Y nur die Bedeutung CN oder COOR¹ hat, reagieren mit Alkoholen ausschließlich zu den Enoläthern der Formel

Acyloxymethylenverbindungen III, in denen Y die Bedeutung von R^ hat, reagieren in Abhängigkeit von den Reaktions- und Aufarbeitungsbedingungen zu den Enoläthern I oder den Acetalen Ha bzw. Hb oder deren Gemischen mit I. Dabei begünstigt ein geringer Alkoholüberschuß oder das Verbleiben des Katalysators im Reaktionsgeraisch bei der Aufarbeitung und die Anwendung hoher Temperaturen bei der destillativen Aufarbeitung die Bildung des Enoläthers. Im Falle der Diole R (OH)₂

35 bilden sich Acetale der Formel ITb.

Ί Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren darstellbaren Enoläther und Acetale sind Zwischenprodukte z.B. zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Die Beispiele sind tabellarisch aufgeführt.

Allgemeine Arbeitsvorschrift;

Der Alkohol, der Katalysator und als letzte Komponente die Acyloxymethylenverbindung werden zusammengegeben und bei der angegebenen Reaktionstemperatur zur Umsetzung gebracht. Ggf. nach Abtrennung oder Neutralisation

15 des Katalysators bzw. Abtrennung seines Salzes wird

der überschüssige Alkohol abdestilliert und schließlich der Enoläther/das Acetal destillativ gereinigt. Die Produktcharakterisierung erfolgte durch Protonenresonanzanalyse, IR- und Passenspektroskopie.

Beispiele

Nr.

Acyloxymethylenverb.

Alkohol

Katalysator

Zeit (h)

Aufarbeitung

Produkt

Ausb

1.

CH₃-C-O-CH=CH-CN 10,8 g 0,1 mol

2.

CH₃₇C-O-CH=CH-CN 10,8 g 0,1 mol

3.

CH₃-C-O-CH=CH-CN 10,8 g 0,1 mol

CH₃OH

32 k 1 mol

AlCl₃

2,7 g 0,02 mol

65

mit NaOCH₃

pH 7,
Salzabtrenng.

(CH₃O)₂CH-CH₂-CN 9,0 g

78,2

C₂H₅OH

46 g 1 mol

0,073 g 0,002 mol

78

C₂H₅O)₂CH-CH₂-Cl 12,6 g

88,0

H₃CCH₃

CH-OH

60 g 1 mol

0,2 g 0,005 mol

82

Ψ Γ

12,2 g

71,3

4.

CH₃-C-O-CH=CH-CN 10,8 g 0,1 mol

n-C₄H_gOH

74 g 1 mol

p-Toluolsulfonsäure

1,7 g 0,01 mol

117

mit Natriumbutylat

PH 7,
Salzabtrenng.

n~C₄H₉O)₂CH-CH₂ 16,9 g ™

34,8

Nr.

Acyloxymethylenverb.

Alkohol

atalysator

T ein-

S:

Zeit

Aufarbeitung

Produkt

Aust %

5.

^H₃-C-O-CH=CH-CN

10,8 g
0,1 mol

CH₃O-CH₂ OH-GH,

76 g 1 mol *

H₂SO₄

0,1 g
0,001 mol

123

CH₃O-CH₂O-CH=CH-CN

81,4

CH^-C-O-CH=CH-CN

10,8 g
0,1 mol

HO-CH₂ HO-CH₂

62,1 g 1 mol

NH₄Cl

1,0 g
0,02 mol

150

;h-ch₂-cn

6,2 g

54,9

CH₃-C-O-CH=CH-COOCh,

28,8 g
0,2 mol

CH₃OH

48 g 1,5

HCl

0,037 g
0,001 mol

65

mit NaOCH,
pH 7,

(CH₃O)₂CH-CH₂-C00CH 21,7 g

73,3

8.

CH₃-C-O-CH=CH-COOC₂H₅

79,1 g
0,5 mol

,H₅OH

230 g mol

KHSO₄

0,68 g

0,005

78

mit NaOC₂Hc
pH 7

(C₂H₅O)₂-CH-CH₂-C=O

80,4 g

'2^H5

	Nr.	Acylaxymethylenverb.	Alkohol	Katalysator	Temp. (⁰C)	Zeit	Aufarbeitung	Produkt	Ausb«
	9.	CH₃-C-O-CH=CH-COOC₂H₅ 79,1 g	CpHc-OH 230 g	KHSO₄ 0,68 g	78	3	Abdestillie- ren ν.Etha nol, 1 Std.	C₂H₅O-CH=CH-COOC₂H₅ 49,0 g	68,0
		0,5 mol	5 mol	0,005 mol			160⁰C (760 Torr) Vakuumdest.
♦» ♦ » » »	10.	CH₃-C-O-CH=C(COOCH₃ )₂	CH₃OH	HCl	65	1	—	CH₃O-CH=C(COOCH₃)₂
• · * a * *		20,2 g 0,1' mol	32 g 1 mol	0,073 g 0,002 mol				13,9 g	79,8
» > » * » • > > ."",ι	11.	C₆H₅-C-O-CH=C(COOCH₃ J₂	CH₃OH	HCl	65	1		CH₃O-CH=C(COOCH₃)2
» * ί S ft β • C · » » I · * » * · β ·		0,1 mol	32 g 1 mol	0,036 g 0,001 mol				15,0 g	86,1
*• · » ·**	12.	O=C-O-CH=C(COOCH₃)₂	CH₃OH	HCl	65	2	—	CH₃O-CH=C(COOCH₃)2
		O=S-O-CH=C(COOCH₃)2							73,9
		33,8 g 0,075 mol	48 g 1,5 mol	0,27 g 0,0075 mol				19,3 g

CD (JD

Nr.

Acyloxymethylenverb.

Alkohol

Katalysator

Temp. 5

Zeit (h)

Aufarbeitung

Produkt

Ausb, %

13.

C₆H₅-C-OCH=

17,3 g
0,075 mol

COOCH,

CH₃OH

32 g 1 mol

HCl

0,9 g
0,025 mol

65

Η,Ο-CH=

COOCH

6,9 g

65,2

14.

CH₃-C-O-CH=C-CN

12.5 g
0,1 mol

C₂H₅OH

55 g 1,2 mol

HCl

0,18 g 0,005 mol

78

(C₂H₅O)₂-CH-CH-CN CH₃

11,9 g

75,8

15.

CH^-C-O-CH=C

14,0 g
0,075 mol

'6^H5

C₂H₅OH

46 g 1 mol

HCl

0,037 g 0,001 mol

78

(C₂H₅O)₂-CH-(^H

9,7 g

58,9

16.

CH^-C-O-CH=

15,5 g
0,1 mol

C₀H₁-OH

46 g 1 mol

HCl

0,037 g 0,001 mol

78

(C₂H₅O)₂-CH-13,0 g

CH,

Claims

Patentansprüche

worin R geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 20 C-Atomen oder (CH₂) -Cyc mit Cyc = isocyclische oder heterocyclische, einkernige oder mehrte kernige aromatische oder cycloaliphatische Ringsysteme, welche gegebenenfalls Substituenten an den Ringen tragen, mit m = 0 bis 5, die Reste (CH₂)_n0R oder (CH₂-CH₂O)_nOR⁴ mit η = 1 bis 4 und mit R⁴ = geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 12 C-Atomen,
ρ

R einen doppelt gebundenen Alkylen- oder Alkenylen-Rest mit 2 bis 6 C-Atomen, die ggf. durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen sind,

R=H, geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 20 C-Atomen, geradkettige oder verzweigte Reste (CH₂)_n-CN, (CH₂)_nC00R⁴, (CH₂)_nNR⁵ ₂, oder (CH₂)_m Cyc bedeuten, wobei n, m, FT" und Cyc die genannte Bedeutung haben und R^ gleich oder ungleich H, geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 12 C-Atomen, Cyc oder COR und R =H, geradkettige

oder verzweigte Alkylreste mit Cyc ist,

1 bis 12 C-Atomen oder

X die Bedeutung CN oder COOR¹ hat und Y die Bedeutung von R oder von X hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Acyloxymethylenverbindung der Formel

O y

-C-O-CH=CT

III,

•7

worin X und Y die genannte Bedeutung haben und R geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkylen-, Alkenyl- oder Alkenylenreste mit 1 bis 12 C-Atomen, isocyclische oder heterocyclische Ringsysteme mit ein- oder mehrcyclischer Struktur oder (CH₂)_n Cyc, wobei

-is η und Cyc die oben genannte Bedeutung haben, bedeutet und ρ = 1 oder 2 ist, mit einem Alkohol der Formel

R¹OH IV, oder R²(0H)₂ V,

1 2

p₍₎ worin R und R die genannte Bedeutung haben, umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bevorzugt in Gegenwart einer Pro-

pt- tonen- oder Lewissäure erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormenge 0,01 bis 40 Mol-%, vorzugsweise 0,05 bis 20 Mol-% beträgt.

*!·0
h. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Acyloxymethylenverbindung zu Alkohol 1 zu 1 bis 1 zu 30, vorzugsweise 1 zu 2 bis 1 zu 15, beträgt.

»· ft*» ο,Λ Λ ϊ

Verfahren nach -3- der Ansprüche 1 bis h, dadurch 1 5. gekennzeichnet, einem die Reaktionstemperatur 20 bis daß 50 bis 150⁰C beträgt. 250 C, vorzugsweise - 5 10 15 20 25 30 35