DE2855845A1

DE2855845A1 - Verfahren zur herstellung von iminoisobuttersaeuremethylesterhydrochlorid

Info

Publication number: DE2855845A1
Application number: DE19782855845
Authority: DE
Inventors: David E Balke; Donald E Perez
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1979-06-28
Also published as: CH637921A5; JPS6154019B2; GB2011394B; JPS5498712A; FR2413364B1; IL56295A; US4111976A; DE2855845C2; GB2011394A; IL56295A0; FR2413364A1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. C. Ar?siii&r:r. - Dr. Γ?. Koenigsberger DipL-Phys. R. Holzbauer - Dip!.-fn':. F. K'i« csei sen - Dr. F. Zumstein jun.

800O München 2 · Bräuhausstraße 4 ■ Telefon Sammd-Nr. 22 53 41 ■ Telegramme Zumoat ■ Telex 529979

•3

CIBA-GEIGX AG, CH-4-002 Basel / Schweii

5-11504/GC 833/=

Verfahren zur Herstellung von Iminoisobutters£uremethylester-

hvdrochlorid

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäuremethylester hydrochlorid.

IminoisobuttersMuretnethylesterhydrochlorid ist ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Thiophosphorsäureestern des 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyriτnidins. Diese Thiophosphorsäureester des 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidins besitzen eine ausgeprägte insektizide und akarizide Wirkung. Ihre Herstellung und Verwendung ist im US Patent 2.754.243 beschrieben. Ein typischer Vertreter dieser Thiophosphorsäureester des 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidins ist das 0,0-Diäthyl-O-(2-isopropyl-4-methyl-6-pyrimidyl.')-thiophosphat, welches unter der Bezeichnung DIAZINOH® 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:

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CH„ CH, NH. HCl

³\ ³\ Il

CH-C=N + ROH , χ CH - C - OR

y ι s

CH₃ ^HC1 CH₃

Wie aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich ist, wird der IminoisobuttersSurealky!ester in Form des Hydrochlorids erhalten. Dieser Umstand führt sowohl bei der diskontinuierlichen als auch bei der kontinuerilichen Herstellung sehr oft zu unerwünschter Abscheidung des Hydrochlorids. Dadurch wird das Herstellungsverfahren für 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 Iminoesterhydrochlorxde ebenfalls ein exothermer Vorgang ist, wird durch die kristalline Abscheidung des Iminoesterhydrochlorids einerseits die abzuführende Wärmemenge vergrö'ssert und andererseits die Abführung der Reaktions- und Kristallisationswärme durch Abscheidung des Profukts an den Kühlflächen erschwert. Da die Kristallisation ausserdem häufig sehr rasch erfolgt, kann das Verfahren durch plötzliche Ueberhitzung des Reaktionsgemisches leicht ausser Kontrolle geraten.

Für die weitere Umsetzung eines Iminoisobuttersäurealkylesterhydrochlorids mit Ammoniak zum entsprechenden Amidinhydrochlorid und dessen weitere Umsetzung mit Acetessigsäure methylester zu 2-Isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidin gegen man bisher stets vom Iminoisobuttersäureäthylester-

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hydrochlorid aus, das entsprechend obiger Gleichung durch Umsetzung von Isobutyronitril mit Aethanol in Gegenwart von Chlorwasserstoff hergestellt wurde. Im Zusammenhang mit der Herstellung des Iminoesterhydrochlorids ist es jedoch seit langem wünschenswert, das Aethanol 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 äquimolaren Mengen von Isobutyronitril, Methanol und Chlorwasserstoff unter normalen Reaktionsbedingungen im Temperaturbereich von 15 bis 25⁰C unter Kristallisation des Endprodukts abläuft, was alle vorerwähnten Nachteile mit sich bringt.

Die vorliegende Erfindung ist daher auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid gerichtet, welchem das Reaktionsprodukt sowohl während als auch nach der Reaktion in einer homogenen Lösung vorliegt, die unmittelbar für weitere Umsetzungen geeignet ist.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Löslichkeit des durch Umsetzung von Isobutyronitril, Methanol und Chlorwasserstoff gebildeten Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorids im Reaktionsgemisch durch Verwendung eines Ueberschusses 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 1O⁰C, von

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10 bis 15°C oder von 15 bis 25°C durchgeführt werden, wobei im Bereich von 15 bis 25⁰C die bevorzugte Reaktionstemperatur bei 20 bis 25⁰C 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 Reaktionstemperatür ab.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen 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 10⁰C wenigstens ein Mol Chlorwasserstoff pro Stunde und pro Mol Isobutyronitril,

b) bei 10 bis 15⁰C 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 3O⁰C 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 0⁰C 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

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Mol Isobutyronitril zugegeben. Dieses Verhältnis der Zugabegeschwindigkeiten von Chlorwasserstoff und Isobutyronitril eignet sich insbesondere für Reaktionstemperatüren von 20 bis 25°C.

Im Teperaturbereich 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 Aufläsung von bereits durch zu schnelle Zugabe von Isobutyronitril abgeschiedenen Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid verwendet werden. Hierzu wird nach erfolgter Abscheidung von Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid die Zugabe von Isobutyronitril unterbrochen und lediglich Chlorwasserstoff in das Reaktionsgemisch eingeleitet.

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 weitere Umsetzung des gebildeten Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid geeignet.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

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-r-t

Beispiel

In einem 1 Liter FUnfhalskolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer, einem mit Rotameter versehenem Einleitungsrohr für Chlorwasserstoff und einer an eine mit Schwefelsäure gefüllte Waschflasche angeschlossene Abgasleitung 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 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 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 Chlorwasserstoff in das Reaktionsgemisch eingeleitet, sodass 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 von Chlorwasserstoff wird das Reaktionsgemisch 2 Stunden nachgerührt. Auf diese Weise wird ein Reaktionsgemisch erhalten, das zu 76 Gew.-% aus Iminoisobuttersäurernethylesterhydrochlorid und zu 21 Gew.-% aus nicht ungesättigtem Chlorwasserstoff besteht. Der Rest besteht aus Methanol und einer geringen Menge von Verunreinigungen.

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In der Tabelle 1 sind die mindest Mengen an Chlorwasserstoff angegeben, die benötigt werden, um bei einer vorgegebenen Menge von Isobutyronitril im Temperaturbereich von 20 bis 25°C die Kristallisation des Iminobuttersäuremethylesterhydrochlorid zu vermeiden.

Tabelle 1

Isobutyronitril Mindestemenge an Chlorwasserstoff [Gew.-Teile] [Gew.-Teile]

2 2,21

4 4,43

6 6,65

8 8,87

10 11,09

12 13,31

Die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Daten bestätigen die Notwendigkeit eines Ueberschusses an Chlorwasserstoff, um die Abscheidung von Iminoisobuttersäuremethylesterhydrochlorid zu vermeiden.

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Tabelle 2

JBN	Temp.	Mol HCl	Kristallisation	nexn
[Mol]	5-10	h. Mol IBN	ja	X
4	6-10	0,98		X
4	5-9	1,17		X
4	10-14	1,12
4	15-20	1,09	X
4	20-25	1,08	X
4	20-25	0,85	X
4	21-25	1,23	X
2	20-25	1,09	X	X
4	20-25	2,10		X
12	2,11

IBN = Isobutyronitril

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Claims

-r-

Patentansprüche

Vl. J Verfahren zur Herstellung von Iniino is obutter säuremethyIesterhydrochlorid durch Umsetzung von Isobutyronitril mit Methanol in Gegenwart von Chlorwasserstoff, dadurch gekennzeichnet j dass man Isobutyronitril und Chlorwasserstoff bei einer Temperatur von 5 bis 25⁰C einer Lösung von überschüssigem Chlorwasserstoff in Methanol zufügt und während der Umsetzung ein mit Chlorwasserstoff gesättigtes Reaktionsmedium aufrechterhält.
2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass man Methanol verwendet, das mit Chlorwasserstoff gesättigt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei einer Temperatur von 5 bis 10⁰C durchführt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
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.
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

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und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1,9 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
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 vornimmt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde wenigstens 1,9 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methanol bei 15 bis 25°C vornimmt und dem Reaktionsgemis ch pro Mol Isobutyronitril und Stunde bei 2,0 bis 2,3 Mol Chlorwasserstoff zufügt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zugabe des Isobutyronitrils und seine Umsetzung mit Methaxil bei einer Temperatur von 20 bis 25⁰C durchführt und dem Reaktionsgemisch pro Mol Isobutyronitril und Stunde bei 2,0 bis 2,1 Mol Chlorwasserstoff zufügt.

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