專利名稱：丙二腈的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新穎的制備丙二腈的方法。
丙二腈是制備異常寬范圍的各種活性成分(例如，藥用或農業化學活性成分)的非常重要的原料和中間體(Ullmann＇s Encyklopdie der technischen Chemie，第4修訂增補版，Verlag Chemie Weinheim出版，第16卷，第419-423頁)。
雖然已知有許多制備丙二腈的方法，但僅有一種方法在工業規模上是有重要意義的，這就是乙腈與氯化氰在700℃以上的高溫的反應。
本發明的目的是，開發另一種具有潛在的工業規模應用價值的丙二腈的制造方法。
本發明的目的是用以下方法實現的。
在本發明中，將通式Ⅰ的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵在500℃至1000℃轉化成丙二腈
式中，R1和R2相同或不同，表示氫或烷基，R3表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或下式表示的基團
式中，R4表示烷基、芳基或芳烷基，X表示鹵原子。
此處所述的“烷基”宜指C1-6烷基，即，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基及其異構體或己基及其異構體。較好的是，R1是甲基。
此處所述的“環烷基”宜指C3-6環烷基，即環丙基、環丁基、環戊基、或環己基。
此處所述的“芳基”宜指被取代的苯基或萘基，“芳烷基”宜指芐基。烷基和芳基均可有合適的取代基。其例子包括C1-4烷基、C1-4烷氧基、C1-4烷酰基、鹵素、硝基、氨基、烷氨基或二烷基氨基。
鹵素是指氟、氯、溴或碘，優選溴或氯。作為高溫處理的起始化合物的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵可方便地通過將通式Ⅱ的(2-氰基-N-烷氧基)乙酰胺鹵化而制得
式中，R1、R2和R3的定義同上。
所述鹵化最好是氯化，用合適的鹵化劑(如五氯化磷、光氣、磷酰氯或四氯甲烷和三苯膦)進行。
反應宜在合適的溶劑(較好的是鹵化溶劑，如氯仿或二氯甲烷)中進行。
鹵化的反應溫度宜為-20℃至150℃。可以專業方式(例如抽提)從反應混合物中得到相應的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵，然后除去溶劑，用于進一步的轉化。
本發明的高溫轉化最好在700℃至1000℃進行。反應通常在管狀反應器中進行。轉化時間一般為數秒種。
反應在供氫體的存在下，例如在烷基取代的芳香族化合物(最好是甲苯)的存在下進行較有利。
未反應的原料可循環使用。
丙二腈可從反應產物中分離出來，例如用烴和水進行抽提，然后用氯化鈉使水相飽和，接著用醚將丙二腈重新抽提出來。
通式Ⅰ的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵
(式中，R1、R2和R3的定義同上)是以往的文獻中未報道過的、因此、也由本發明提供。
較佳的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵是(2-氰基-N-甲氧基)亞氨代乙酰氯和(2-氰基-N-乙氧基)亞氨代乙酰氯。
實施例1a(2-氰基-N-甲氧基)亞氨代乙酰氯的制備室溫下，將13.8g(119.7mmol)(2-氰基-N-甲氧基)乙酰胺導入200ml氯仿中。將所得溶液冷卻至3℃，然后小心地加入在70ml氯仿中的29.6g(139mmol)PCl5。待放氣平息后，小心地在5℃加入90ml水。分出水相，用50ml二氯甲烷抽提2次以上。將合并的有機相用碳酸氫鈉洗滌，直至其為中性，干燥，通過蒸發進行濃縮。將褐色殘留物(11.34g)在85℃/10mbar蒸餾，作進一步的純化。得到無色液體8.5g(53％)，經1H-NMR分析，為純的化合物。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ: 3.60(s,3H,CH2)；4.01(s,3H,OCH3)。
13C-NMR(400MHz,CDCl3)δ:128.3(s)；113(s)；63.4(q)；26.3(t)。實施例1b(2-氰基-N-乙氧基)乙酰胺的制備室溫下，將13.69g(135.3mmol)三乙胺徐徐滴加在12.0g(123.0mmol)O-乙胲鹽酸鹽和11.61g(117.2mmol)氰基乙酸甲酯在100ml甲醇中的溶液中，將所得混合液在室溫攪拌60小時。雖然轉化尚不完全，將反應混合液蒸干。用快速柱色譜法(硅膠，洗脫液先是1∶1乙酸乙酯/己烷，然后是乙酸乙酯)對殘留物進行純化，得到白色固體的標題產物8.20g(55％)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6): 11.2(s，寬峰，NH)；3.80(q,2H)；3.55(s,2H)；1.15(t,3H)；13C-NMR(400MHz,DMSO-d6):159.37(C=O)；115.53(C≡N)；70.88(OCH2)；22.89(CH2)；13.27(CH3)。實施例1c(2-氰基-N-乙氧基)亞氨代乙酰氯的制備在3℃，將7.60g(0.037mmol)五氯化磷在30ml氯仿中的懸浮液徐徐滴加在3.90g(0.030mol)(2-氰基-N-乙氧基)乙酰胺在70ml氯仿中的溶液中。將略微混濁的反應混合物在室溫攪拌1小時。在用冰進行冷卻的同時，滴加40ml H2O。分出各相并將水相用氯仿抽提(2×50ml)。將合并的有機相用碳酸鈉溶液(pH≌11,2×20ml)洗滌，用硫酸鈉干燥，在旋轉式蒸發器蒸去溶劑。用Kugelrohr蒸餾法(2-4mbar,150℃爐溫)對殘留物進行純化，得到透明無色的油狀標題產物3.21g(72％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ: 4.25(q,2H)；3.60(s,2H)；1.32(t,3H)。
13C-NMR(400MHz,CDCl3)δ:127.78(Cl-C=N)；113.46(C≡N)；71.62(OCH2)；26.41(CH2)；14.36(CH3)。實施例2a丙二腈的制備將129mg(2-氰基-N-甲氧基)亞氨代乙酰氯溶解在10ml甲苯中。將所得溶液注入與石英熱裂解管(長30cm，內徑2.5cm，加熱至870℃)連接的球形汽化燒瓶中，每次注入100μl、用時45分鐘，以使通過真空泵減小了的壓力維持在0.2mbar。
將反應產物收集在冷卻至-196℃的冷卻阱中。用1H-NMR和GC-MS分析反應混合物，結果顯示，根據所用的原料進行計算，丙二腈的產率為27％，其余為未反應的原料和1,2二苯乙烷。實施例2b丙二腈的制備將146mg(2-氰基-N-乙氧基)亞氨代乙酰氯溶解在10ml甲苯中。將所得溶液注入與石英熱裂解管(長30cm，內徑2.5cm，加熱至870℃)連接的球形汽化燒瓶中，每次注入100μl，用時45分鐘，以使通過真空泵減小了的壓力維持在0.2mbar。
將反應產物收集在冷卻至-196℃的冷卻阱中。用1H-NMR和GC-MS分析反應混合物，結果顯示，根據所用的原料進行計算，丙二腈的產率為25％，其余為未反應的原料和1,2-二苯乙烷。實施例3c丙二腈的制備與純化將510mg(2-氰基-N-甲氧基)亞氨代乙酰氯溶解在50ml甲苯中。將所得溶液注入與石英熱裂解管(長30cm，內徑2.5cm，加熱至870℃)連接的球形汽化燒瓶中，每次注入100μl，用時130分鐘，以使通過真空泵減小了的壓力維持在0.3mbar。
將反應產物收集在冷卻至-196℃的冷卻阱中。將冷卻阱中的反應產物移至分離漏斗中，用50ml己烷沖洗冷卻阱并用40ml水沖洗2次。將合并的溶液用水(總共150ml)進行抽提并分出水相。
往水相中加入52g氯化鈉，然后用乙醚(總共700ml)振蕩抽提3次。用硫酸鎂將乙醚相干燥，減壓下除去溶劑。用1H-NMR分析殘留物，結果顯示，其95％為丙二腈，5％為起始物質。根據所用的原料進行計算，丙二腈的產率為26％。
用與實施例2相同的方法進行下述實驗，但在各實驗中所用石英管的溫度有所不同。
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權利要求
1．丙二腈的制備方法，其特征在于，將通式Ⅰ的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵在500℃至1000℃進行轉化，
式中，R1和R2相同或不同，表示氫或烷基，R3表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或下式表示的基團
其中，R4表示烷基、芳基或芳烷基，X表示鹵原子。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，轉化在700℃至1000℃進行。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，通式Ⅰ的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵是通過通式Ⅱ的(2-氰基-N-烷氧基)乙酰胺的鹵化而制得的
式中，R1的定義同上。
4．如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述鹵化是氯化，用五氯化磷、光氣、磷酰氯或四氯甲烷和三苯膦進行。
5．如權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述鹵化在鹵化溶劑的存在下于-20℃至150℃進行。
6．通式Ⅰ的(2-氰基-N-烷氧基)亞氨代乙酰鹵，
式中，R1 R2、R3和X的定義同上。
全文摘要
一種新穎的制備丙二腈的方法,包括將(2－氰基－N－烷氧基)亞氨代乙酰鹵進行高溫處理。
文檔編號C07C253/00GK1232818SQ99104070
公開日1999年10月27日 申請日期1999年3月18日 優先權日1998年3月19日
發明者P·陳, J·赫敷納, A·米勒, R·富克斯 申請人:隆薩股份公司