DE2226588C3

DE2226588C3 - Verfahren zur Herstellung von N-(2-Cyanoäthyl)- oder N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-aminophenolen

Info

Publication number: DE2226588C3
Application number: DE2226588A
Authority: DE
Inventors: Daniel F. Maryland Heights Mo. Scully
Original assignee: Mallinckrodt Inc
Current assignee: Mallinckrodt Inc
Priority date: 1971-06-01
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1982-01-28
Also published as: IT1035523B; DE2226588B2; NL7207341A; FR2141151A5; DE2226588A1; CA956648A; CH574398A5; SE370696B; GB1338522A; BE784203A; US3743668A; JPS5614658B1

Description

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N-CH₂CH₂CN

in welcher R Wasserstoff oder 2-Cyanoäthyl bedeutet,

dadurch gekennzeichnet, daß man in wäßriger Lösung ein Alkalimetall- oder Ammoniumaminophenolat oder ein sich von o-, m- oder p-Aminophenol und einem Amin ableitendes, in Wasser beträchtlich lösliches Phenolat mit Acrylnitril in einer Menge, die, bezogen auf die eingesetzte Menge o-, m- oder p-Aminophenol,

A) im wesentlichen äquivalent ist, oder

B) mehr als zwei Äquivalente beträgt,

bei einer Temperatur unter etwa 100° C umsetzt und danach, das Reaktionsgemisch neutralisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses bei einer Temperatur unter etwa 6O⁰C durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses mit dem jeweiligen Kaliumphenolat durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses mit dem jeweiligen Trimethylammoniumphenolat durchführt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von

A) N-(2-Cyanoäthy!)-oder

B) N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-aminophenolen der allgemeinen Formel

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N-CH₂CH₂CN

unvollständigen Umsetzung, teils wegen der Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, zu denen manchmal unbestimmte aber merkliche Mengen dicyanoäthyliertes Aminophenol gehören. Obwohl das Verfahren j für die Herstellung des monocyanoäthylierten Derivates mehr oder weniger befriedigt, ist es nicht leistungsfähig, wenn die Herstellung des reinen dicyanoäthylierten Produktes erwünscht ist. Schließlich kann sowohl eine gewisse Cyanoäthylierung der Phenolgruppe als auch

ίο der Aminogruppe stattfinden.

So ist beispielsweise aus der US-PS 28 OJ 983 ein Verfahren bekannt, mit welchem man unter anderem N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol herstellen kann. Dabei wird eine Mischung von p-Aminophenol, Acrylnitril,

ι "> Dioxan und Essigsäure 24 Stunden unter Rückflußbedingungen umgesetzt. Die Ausbeute ist jedoch nicht zufriedenstellend.

Weiterhin ist aus der US-PS 34 96 213 ein Verfahren zur Umsetzung von aromatischen Aminen mit Acrylni-

2» tril in Gegenwart von ZnCb in einem wäßrigen Medium bekannt. Unter anderem kann man mit diesem Verfahren auch N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol herstellen. Weiterhin ist aus Chem. Abstracts 60,1964,464e ein Verfahren bekannt, bei dem man Acrylnitril mit einem primären oder sekundären aromatischen Amin in Gegenwart eines Säuresalzes des Amins umsetzt. Es ist in dieser Literatursteile angegeben, daß man mit dem dort beschriebenen Verfahren unter anderem auch N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol herstellen kann.

i'i Es ist auch bekannt, daß bestimmte basische Katalysatoren, wie Cholin, die Cyanoäthylierung bestimmter aromatischer Amine wirkungsvoll unterstützen, sie befriedigen jedoch nicht bei der Cyanoäthylierung von Aminophenolen.

J3 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von N-(2-Cyanoäthyl)- oder N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-aminophenolen der oben angegebenen allgemeinen Formel, welches die mono- oder dicyanoäthylierten Aminophe-

·*<> nole in praktisch reiner Form ergibt, oder die Herstellung von Mischungen der beiden in vorbestimmten Verhältnissen ermöglicht. Dabei soll das Verfahren ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels oder von fremden katalytischen Substanzen durchführ-

-i) bar sein.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von A) N-(2-Cyanoäthyl)- oder B) N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-aminophenolen der allgemeinen Formel

OH

in welcher R Wasserstoff oder 2-Cyanoäthyl bedeutet.

Cyanoäthylierte Aminophenole können beispielsweise als Zwischenprodukte für die Herstellung von Polymerisaten und Mischpolymerisaten und für die Synthese von Pharmazeutika verwendet werden. t,n

Es ist bekannt, daß man Aminophenole durch Umsetzung von Acrylnitril mit dem Aminophenol in Anwesenheit eines sauren Katalysators, wie Essigsäure, oder in Anwesenheit eines Kupfcrsal/.es, wie Kupfer-Il-Acetat, und vorzugsweise auch in Anwesenheit eines ti inerten Lösungsmittels, wie Dioxan, cyanoäthylieren kann. Die bei Anwendung dieses Verfahrens erzielbaren Ausbeuten sind jedoch oft schlecht, teils wegen der

CH₂CH₂CN

in welcher R Wasserstoff oder 2-Cyanoäthyl bedeutet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man in wäßriger Lösung ein Alkalimetall- oder Ammoniumaminophenolat oder ein sich von o-, m- oder p-Aminophenol und einem Amin ableitendes, in Wasser beträchtlich lösliches Phenolat mit Acrylnitril in einer Menge, die, bezogen auf die eingesetzte Menge o-, m- oder p-Aminophenol, A) im wesentlichen äquivalent ist, oder B) mehr als zwei Äquivalente beträgt, bei einer Temperatur unter etwa 100°C umsetzt und danach das Reaktionsgemisch neutralisiert.

Die wäßrige Aminophenolat-Lösung sollte genügend basisch sein, damit man vollständige Auflösung des Aminophenols erzielt, sie sollte jedoch nicht so basisch sein, daß das Acrylnitril hydrolysiert wird. Der bevorzugte pH-Wert beträgt daher ungefähr 11,5 bis 12,0.

Die Konzentration der Aminophenolat-Lösung kann je nach Löslichkeit des im einzelnen verwendeten Aminophenolates, der Temperatur der Reaktionsmischung und in Abhängigkeit von anderen Gesichtspunkten schwanken. Im Falle von Kaliumaminophenolaten zum Beispiel liegt die Konzentration vorteilhafterweise im Bereich zwischen 25 und 40 Gew.-%.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich ein Alkalimetallsalz des Aminophenols, wie das Natrium- oder Kaliumsalz, bevorzugt. Es können jedoch beliebige Salze, die in Wasser beträchtlich löslich sind, verwendet werden. Von solchen anderen brauchbaren Salzen seien die Ammoniumsalze und andere Aminsalze, wie die Mono-, Di- und Trimethylaminsalze. erwähnt.

Die Konzentration der wäßrigen Aminophenollösung ist vorzugsweise so hoch, wie bequem hergestellt und aufrechterhalten werden kann. Die Reaktionsmischung, insbesondere das Aminophenolsalz, ist etwas oxydationsempfindlich. Die Umsetzung wird daher vorteilhafterweise unter einer Stickstoff- oder einer anderen inerten Atmosphäre durchgeführt, um die Bildung gefärbter Nebenprodukte minimal zu halten, dies ist jedoch kein entscheidendes Merkmal.

Acrylnitril reagiert exotherm mit dem wasserlöslichen Aminophenolsalz, selbst bei Temperaturen, die bei etwa 0⁰C liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher vorzugsweise so durchgeführt, daß man das Acrylnitril allmählich zur wäßrigen Lösung des Aminophenolsalzes gibt und dabei — falls nötig — das Reaktionsgefäß kühlt, um die Temperatur unter etwa 100° C, vorzugsweise zwischen 10 und etwa 60⁰C, zu halten. Zu rasche Zugabe des Acrylnitril kann dazu führen, daß es polymerisiert, was einen Verlust an Reaktionsteilnehmer zur Folge hat und die Ausbeute an erwünschtem Produkt vermindert.

Unter diesen Bedingungen reagiert das Acrylnitril mit dem wasserlöslichen Aminophenolat glatt und im wesentlichen vollständig. Falls äquimolare Mengen Acrylnitril und wasserlösliches Aminophenolsalz umgesetzt werden, ist das sich ergebende Produkt im wesentlichen reines mono-cyanoäthyliertes Aminophenol. Es findet keine bedeutsame Di-cyanoäthylierung des Aminophenoles statt, bis die Mono-cyanoäthylierung im wesentlichen beendet ist. Durch Regelung der Acrylnitrilmenge, die zu dem wasserlöslichen Aminophenolat gegeben wird, kann entweder das mono-cyanoäthylierte oder das di-cyanoäthylierte Derivat hergestellt werden. Natürlich ist es auch möglich, Mischungen des mono- und di-substituierten Aminophenols in vorbestimmten Verhältnissen herzustellen, falls dies gewünscht wird. Bei der Herstellung des di-cyanoäthylierten Derivates ist ein kleiner Überschuß an Acrylnitril über die stöchiometrisch erforderliche Menge hinaus vorteilhaft, um sowohl maximale Ausbeute zu gewährleisten als auch die Reaktionszeit zu verkürzen.

Die bevorzugte Methode des Vermischens der Reaktionsteilnehmer ist die, das Acrylnitril allmählich entweder kontinuierlich odur in kleinen Anteilen zur Aminophenolat-Lösung zu geben. Die Temperatur kann dann leicht durch Einstellung der Zugabegeschwindigkeit des Acrylnitril und/oder durch Kühlen des Reaktionsgefäßes gesteuert werden. Es ist nicht notwendig, die Aminophenolatlösung zwecks Einleitung der Reaktion zu erhitzen, wie es bei den bekannten Verfahren üblich war.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die gewünschte Umsetzung im wesentlichen vollständig. Nebeln eaktionen sind minimal. Bezüglich der Ausnutzung der Ausgangsmaterialien ist es daher wirtschaftlieher. Darüber hinaus entfällt eine schwierige und teuere Gewinnung von Lösungsmitteln oder Beseitigung von Abfallprodukten in Form von nutzlosen Nebenprodukten.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen.

3eis piel 1
N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol

2(i In einem 1-Liter-Dreihals-Kolben, ausgestatiei mit Rührer, Kühler, Thermometer und Tropftrichter. werden 109 g (1 Mol) p-Aminophenol in 300 ml Wasser suspendiert. Zu dieser Suspension gibt man 120 g einer 5O°/oigen Kaliumhydroxydlösung. Man erhält eine klare

2j dunkelgefärbte Lösung mit einem pH von !1,5 bis 12.5. Dazu gibt man langsam 53 g (1 Mol) Acrylnitril im Verlauf von 2 Stunden. Während dieser Zugabe steigt die Temperatur auf 50"C. Die Reaktionsmischung wird 3 Stunden lang gerührt, dann gibt man 88 g einer

jo 36%igen HCI hinzu. Der pH beträgt dann 7,5. Das Produkt scheidet sich zuerst als öl ab, das sich beim Abkühlen in glänzend schwarze Kristalle (Fp. = 86° C) umwandelt, Gewicht 142 g (87% Ausbeute an Rohprodukt). Bei dem Produkt handelt es sich um N-(2-Cyano-

i> äthyl)-p-aminophenol.

Beispiel 2
N N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol

4D Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederhol!, mit der Ausnahme, daß 159 g (3 Mol) Acrylnitril zugegeben werden. Im Verlauf der Zugabe steigt die Temperatur auf 56° C. Nach der Neutralisation mit Säure trennt sich die Mischung in zwei Schichten,

4> die untere ist ein öl, das im wesentlichen aus dem gewünschten Produkt besteht. Dieses Öl wird abgetrennt und mit mehreren Portionen Wasser gewaschen, um Salze und andere wasserlösliche Verunreinigungen zu entfernen. Das Öl wird dann mit Kristallen des reinen

■>o Produktes angeimpft und abgeschreckt. Falls keine derartigen Kristalle vorhanden sind, kann die Kristallisation auch durch andere bekannte Techniken initiiert werden. Das kristallisierte Produkt liegt in Form eines sehr viskosen Breies vor, der durch Zugabe von ein

Ϊ5 wenig Isopropanol rührbar und filtrierbar gemacht wird. Es können auch andere geeignete Lösungsmittel, wie Butanol, verwendet werden. Das Produkt wird durch Umkristallisation aus Isopropanol weiter gereinigt. Man erhält so 128 g Kristalle, die bei 78°C schmelzen (60%

bo Ausbeute an Rohprodukt). Das Produkt ist N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol.

Beispiel 3
N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol

In einem 1-Liter-Dreihalskolben, ausgestattet mit Rührer, Kühler, Thermometer und Tropftrichter, werden 109 g (1 Mol) p-Aminophenol in 100 ml Wasser und

200 ml 30°/oigerTrimethylaminlösung suspendiert. Dazu gibt man langsam im Verlauf von 2 Stunden 1 Mol (53 g) Acrylnitril und rührt die Mischung weitere 2 Stunden lang. Der pH der Mischung wird durch Zugabe von 88 g 36%ige HCl auf 7,5 eingestellt Es scheidet sich ein Öl ab, das beim Abkühlen auf Raumtemperatur kristallisiert. Man erzielt eine 8O°/oige Ausbeute an N-(2-Cyanoäthyl)-p-aminophenol-Kristallen (Rohprodukt), die bei 86° C schmelzen.

Beispiel 4
N-(2-Cyanoäthyl)-m-aminophenol

Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 109 g m-AmJnophenol verwendet werden. Auf diese Weise erhält man 129 g (80% Ausbeute an Rohprodukt) N-(2-Cyanoäthyl)-m-aminophenol als Öl.

Beispie! 5
N,N-Bis-(2-CyanoäthyI)-m-aminophenol

In einem 1-Liter-Dreihalskolben, ausgestattet mit Rührer, Kühler, Thermometer und Tropftrichter, werden 109 g (1 Mol) m-Aminophenol in 300 ml Wasser suspendiert, dazu gibt man 120 g 50°/oige KOH-Lösung. Zur entstandenen klaren dunklen Lösung (pH = 11,5 bis 12.5) gibt man langsam im Verlauf von 2 Stunden 132 g

(2,5 Mol) Acrylnitril. Die Temperatur steigt im Verlauf dieser letzteren Z'jgabe auf 55^CC. Die Reaktionsmischung wird weitere 3 Stunden lang gerühr: und der pH durch Zugabe von 88 g 36%ige HCI auf 7,5 eingestellt. Das Produkt scheidet sich als dunkelgefärbtes Öl ab. Gewicht 213 g (Ausbeute an Rohprodukt: 99%). Es handelt sich um N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-m-aminophenol.

Beispiel 6
N-(2-Cyanoäthyl)-o-aminophenol

Man wendet das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren an, mit der Ausnahme, daß p-Aminophenol durch o-AminophenoI ersetzt wird. Man erzielt eine 85%ige Ausbeute an N-(2-Cyanoäthyl)-o-aminophenol (Rohprodukt) (Fp. = lirC).

Beispiel 7
N,N-Bis-(2-Cyanoäthyi)-o-aminophenoi)

Man wendet das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren an. mit der Ausnahme, daß p-Aminophenol durch o-Aminophenol ersetzt wird. Das Produkt scheidet sich als Öl ab und wiegt 210 g. sein Infrarotspektruni zeigt, daß es sich dabei um vollständig cyanoäthyliertes o-Aminophenol handelt [N.N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-oaminophenol](Ausbeute an Rohprodukt: 98%).

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von

A) N-(2-Cyanoäth.!)- oder

B) N,N-Bis-(2-Cyanoäthyl)-aminophenolen der allgemeinen Formel

OH