CH637921A5 - Verfahren zur herstellung von iminoisobuttersaeuremethylesterhydrochlorid. - Google Patents

Verfahren zur herstellung von iminoisobuttersaeuremethylesterhydrochlorid. Download PDF

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CH637921A5
CH637921A5 CH1301878A CH1301878A CH637921A5 CH 637921 A5 CH637921 A5 CH 637921A5 CH 1301878 A CH1301878 A CH 1301878A CH 1301878 A CH1301878 A CH 1301878A CH 637921 A5 CH637921 A5 CH 637921A5
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isobutyronitrile
hydrogen chloride
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methanol
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David E Balke
Donald E Perez
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Ciba Geigy Ag
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C257/04Compounds containing carboxyl groups, the doubly-bound oxygen atom of a carboxyl group being replaced by a doubly-bound nitrogen atom, this nitrogen atom not being further bound to an oxygen atom, e.g. imino-ethers, amidines without replacement of the other oxygen atom of the carboxyl group, e.g. imino-ethers
    • C07C257/06Compounds containing carboxyl groups, the doubly-bound oxygen atom of a carboxyl group being replaced by a doubly-bound nitrogen atom, this nitrogen atom not being further bound to an oxygen atom, e.g. imino-ethers, amidines without replacement of the other oxygen atom of the carboxyl group, e.g. imino-ethers having carbon atoms of imino-carboxyl groups bound to hydrogen atoms, to acyclic carbon atoms, or to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäureme-thylesterhydrochlorid.
Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid ist ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Thiophos-phorsäureestern des 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyri-midins. Diese Thiophosphorsäureester des 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidins besitzen eine ausgeprägte in-sektizide und akarizide Wirkung. Ihre Herstellung und Verwendung ist im US Patent 2 754 243 beschrieben. Ein typischer Vertreter dieser Thiophosphorsäureester des 2-Isopro-py-4-methyl-6-hydroxypyrimidins ist das 0,0-Diäthyl-0-(2-isopropyl-4-methyl-6-pyrimidyl)-thiophosphat, welches unter der Bezeichnung DIAZINON® im Handel ist.
Es ist bekannt, dass man Iminoesterhydrochloride durch Umsetzung der entsprechenden Nitrile mit einem Alkohol in Gegenwart von Chlorwasserstoff herstellen kann. Diese Reaktion kann für die Umsetzung von Isobutyronitril mit Alkoholen wie folgt formuliert werden:
CH,
CIL
'CH—C^N + ROH
HCl
CH3 NH.HCl
CH.
"CH - C - OR
Wie aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich ist, wird der Iminoisobuttersäurealkylester in Form des Hydro-chlorids erhalten. Dieser Umstand führt sowohl bei der diskontinuierlichen als auch bei der kontinuierlichen Herstellung sehr oft zu unerwünschter Abscheidung des Hydro-chlorids. Dadurch wird das Herstellungsverfahren fur Iminoesterhydrochlorid nachteilig beeinflusst, da die Reaktionspartner sowohl für den vollständigen Ablauf der Reaktion als auch für weitere Umsetzungen, z.B. mit Ammoniak, in einer homogenen Lösung vorliegen sollten. Ausserdem stellt die Bildung von Iminoesterhydrochloriden gemäss obiger Gleichung eine exotherme Reaktion dar, die unter Kühlung durchgeführt werden muss. Da die Kristallisation der Iminoesterhydrochloride ebenfalls ein exothermer Vorgang ist, wird durch die kristalline Abscheidung des Iminoester-hydrochlorids einerseits die abzuführende Wärmemenge ver-grössert und anderseits die Abführung der Reaktions- und Kristallisationswärme durch Abscheidung des Produkts an den Kühlflächen erschwert. Da die Kristallisation ausserdem häufig sehr rasch erfolgt, kann das Verfahren durch plötzliche Überhitzung des Reaktionsgemisches leicht ausser Kontrolle geraten.
Für die weitere Umsetzung eines Iminoisobuttersäure-alkylesterhydrochiorids mit Ammoniak zum entsprechenden
45 Amidinhydrochlorid und dessen weitere Umsetzung mit Acetessigsäuremethylester zu 2-Isopropyl-4-methyl-6-hy-droxypyrimidin ging man bisher stets vom Iminoisobutter-säureäthylesterhydrochlorid aus, das entsprechend obiger Gleichung durch Umsetzung von Isobutyronitril mit Ätha-50 noi in Gegenwart von Chlorwasserstoff hergestellt wurde. Im Zusammenhang mit der Herstellung des Iminoester-hydrochlorids ist es jedoch seit langem wünschenswert, das Äthanol durch das billigere Methanol zu ersetzen. Dieses kann gleichzeitig als Lösungsmittel dienen, welches infolge seines niedrigeren Siedepunkts leichter aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert werden kann. Methanol wurde jedoch bisher nicht verwendet, da die Umsetzung von etwa äquimo-Iaren Mengen von Isobutyronitril, Methanol und Chlorwasserstoff unter normalen Reaktionsbedingungen im Temperaturbereich von 15 bis 25 °C unter Kristallisation des Endprodukts abläuft, was alle vorerwähnten Nachteile mit sich bringt.
Die vorliegende Erfindung ist daher auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäuremethyl-esterhydrochlorid gerichtet, welchem das Reaktionsprodukt sowohl während als auch nach der Reaktion in einer homogenen Lösung vorliegt, die unmittelbar für weitere Umsetzungen geeignet ist.
55
60
65
637 921
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Löslichkeit des durch Umsetzung von Isobutyronitril, Methanol und Chlorwasserstoff gebildeten Iminoisobuttersäure-methylesterhydrochlorids im Reaktionsgemisch durch Verwendung eines Überschusses an Chlorwasserstoff verbessert wird. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid ist daher dadurch gekennzeichnet, dass man Isobutyronitril und Chlorwasserstoff bei einer Temperatur von 5 bis 25 °C einer Lösung von überschüssigem Chlorwasserstoff in Methanol zufügt und während der Umsetzung ein mit Chlorwasserstoff gesättigtes Reaktionsmedium aufrechterhält. Je nach Kapazität der Kühlanlage kann die Umsetzung in den Temperaturbereichen von 5 bis 10 °C, von 10 bis 15 °C oder von 15 bis 25 °C durchgeführt werden, wobei im Bereich von 15 bis 25 °C die bevorzugte Reaktionstemperatur bei 20 bis 25 °C liegt.
Die Zugabe von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril erfolgt in der Regel während 2 bis 4 Stunden. Das Verhältnis der Zugabegeschwindigkeiten von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril hängt von der jeweiligen Reaktionstemperatur ab.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäs-sen Verfahrens besteht darin, dass man den Chlorwasserstoff und das Isobutyronitril einer mindestens äquivalenten, mit Chlorwasserstoff gesättigten Menge Methanol zufügt, wobei das Verhältnis der Zugabegeschwindigkeiten von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril a) bei 5 bis 10 °C wenigstens ein Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril,
b) bei 10 bis 15 °C wenigstens 1,5 Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril und c) bei 15 bis 25 °C wenigstens 1,9 Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril beträgt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Temperatur auch über 25 °C betragen. Die Reaktionstemperatur sollte jedoch ständig unter 30 °C gehalten werden. Für die Erreichung einer hohen Ausbeute und einer hervorragenden Reinheit des Endprodukts ist es vorteilhaft, die Reaktionstemperatur unter 25 °C zu halten. Die Reaktionstemperatur kann auch bis 0 °C gesenkt werden. Dies bringt jedoch keine Vorteile und erfordert allenfalls zusätzliche Kühlanlagen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens im Temperaturbereich von 15 bis 25 °C gemäss c) werden vorzugsweise 2,0 bis 2,3 Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril zugegeben. Dieses Verhältnis der Zugabegeschwindigkeiten von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril eignet sich insbesondere für Reaktionstemperaturen von 20 bis 25 °C.
Im Temperaturbereich von 20 bis 25 °C ist ein Verhältnis der Zugabegeschwindigkeit von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril von 2,0 bis 2,1 Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril besonders bevorzugt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden.
Chlorwasserstoff verhindert nicht nur die Abscheidung des Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorids während der Reaktion, sondern kann auch zur Auflösung von bereits durch zu schnelle Zugabe von Isobutyronitril abgeschiede-s nem Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid verwendet werden. Hierzu wird nach erfolgter Abscheidung von Imino-isobuttersäuremethylesterhydrochlorid die Zugabe von Isobutyronitril unterbrochen und lediglich Chlorwasserstoff in das Reaktionsgemisch eingeleitet.
io Durch die erfindungsgemässe Arbeitsweise wird es möglich, Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid in ausgezeichneter Ausbeute und Reinheit herzustellen, ohne das sich das Produkt aus dem Reaktionsgemisch abscheidet. Das erhaltene Reaktionsgemisch ist daher unmittelbar für die wei-15 tere Umsetzung des gebildeten Iminoisobuttersäuremethyl-esterhydrochlorids geeignet.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
2o Beispiel
In einem 1-Liter- Fünfhalskolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer, einem mit Rotameter versehenen Ein-leitungsrohr für Chlorwasserstoff und einer an eine mit Schwefelsäure gefüllte Waschflasche angeschlossenen Ab-25 gasleitung ausgestattet ist, werden 138 g (4,32 Mol) Methanol vorgelegt. Dann wird unter Rühren während 30 Minuten Chlorwasserstoff eingeleitet, bis das Methanol mit Chlorwasserstoff gesättigt ist. Die Temperatur im Reaktionsgefäss wird durch Kühlung mit einem Aceton-Trockeneis-Bad auf 30 20 bis 25 °C gehalten. Das Einleiten des Chlorwasserstoffs erfolgt mit solcher Geschwindigkeit, dass weder viel Gas durch die Abgasleitung entweicht noch Schwefelsäure durch Vakuumbildung in die Abgasleitung zurückgesaugt wird. In das mit Chlorwasserstoff gesättigte Methanol werden dann 35 während 3 Stunden 276 g (4,0 Mol) Isobutyronitril mit konstanter Geschwindigkeit eingetropft, wobei während des Eintropfens von Isobutyronitril das Einleiten von Chlorwasserstoff fortgesetzt wird. Nach beendigter Zugabe des Isobutyronitrils wird für weitere 30 Minuten Chlorwasser-40 stoff in das Reaktionsgemisch eingeleitet, so dass sich die gesamte Menge an eingeleitetem Chlorwasserstoff auf 305 g beläuft. Während der Zugabe des Chlorwasserstoffs und des Isobutyronitrils wird das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 20 bis 25 °C gehalten. Nach beendigter Zugabe 45 von Chlorwasserstoff wird das Reaktionsgemisch 2 Stunden nachgerührt. Auf diese Weise wird ein Reaktionsgemisch erhalten, das zu 76 Gew.-% aus Iminoisobuttersäuremethyl-esterhydrochlorid und zu 21 Gew.-% aus nicht ungesättigtem Chlorwasserstoff besteht. Der Rest besteht aus Metha-50 noi und einer geringen Menge von Verunreinigungen.
In der Tabelle 1 sind die Mindestmengen an Chlorwasserstoff angegeben, die benötigt werden, um bei einer vorgegebenen Menge von Isobutyronitril im Temperaturbereich von 20 bis 25 °C die Kristallisation des Iminobutter-55 säuremethylesterhydrochlorids zu vermeiden.
Tabelle 1
Isobutyronitril (Gew.-Teile)
Mindestmenge an Chlorwasserstoff (Gew.-Teile)
2 4 6 8
10 12
2,21 4,43 6,65 8,87 11,09 13,31
637 921
4
Die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Daten be- Wasserstoff, um die Abscheidung von Iminoisobuttersäure-stätigen die Notwendigkeit eines Überschusses an Chlor- methylesterhydrochlorid zu vermeiden.
Tabelle 2
IBN
Temp.
Mol HCl
Kristallisation
(Mol)
CQ
h. Mol IBN
ja nein
4
5-10
0,98
X
4
6-10
1,17
X
4
5-9
1,12
X
4
10-14
1,09
X
4
15-20
1,08
X
4
20-25
0,85
X
4
20-25
1,23
X
2
21-25
1,09
X
4
20-25
2,10
X
12
20-25
2,11
X
IBN =
Isobutyronitril
s

Claims (8)

  1. 637 921
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäure-methylesterhydrochlorid durch Umsetzung von Isobutyronitril mit Methanol in Gegenwart von Chlorwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass man Isobutyronitril und Chlorwasserstoff bei einer Temperatur von 5 bis 25 C einer Lösung von überschüssigem Chlorwasserstoff in Methanol zufügt und während der Umsetzung ein mit Chlorwasserstoff gesättigtes Reaktionsmedium aufrechterhält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Methanol verwendet, das mit Chlorwasserstoff gesättigt ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei einer Temperatur von 5 bis 10 C durchführt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei 10 bis 15 °C vornimmt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1,5 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
    2
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei einer Temperatur von 15 bis 25 °C vornimmt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyro-
    5 nitrii und Stunde wenigstens 1,9 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei einer Temperatur von 20 bis 25 °C
    io vornimmt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1,9 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umset-
    i5 zung mit Methanol bei 15 bis 25 °C vornimmt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde 2,0 bis 2,3 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umset-
    20 zung mit Methanol bei einer Temperatur von 20 bis 25 °C durchführt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde 2,0 bis 2,1 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
CH1301878A 1977-12-27 1978-12-21 Verfahren zur herstellung von iminoisobuttersaeuremethylesterhydrochlorid. CH637921A5 (de)

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US4111976A (en) 1978-09-05
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DE2855845A1 (de) 1979-06-28
FR2413364B1 (de) 1983-08-05
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