DE856597C - Process for carrying out Grignard reactions - Google Patents

Description

Verfahren zur Ausführung von Grignard-Reaktionen Mit dem Sammelnamen Grignard-Reaktionen bezeichnet man bekanntlich eine Reihe synthetischer Verfahren, die darin bestehen, daß man halogenierte Kohlenwasserstoffe mit metallischem Magnesium zu Alkyl- (oder Aryl-)1\Iagnesiumhalogeniden umsetzt und diese dann auf Aldehyde, Ketone, Ester, Nitrile oder andere Verbindungen einwirken läßt, die aufrichtbare Mehrfachbindungen enthalten. Die Alkyl-(bzw. Aryl-)Gruppe tritt dabei an das Kohlenstoffatom der Carbonyl-, Ester- bzw. Cyangruppe od. dgl. ; durch nachfolgende Hydrolyse des Reaktionsgemisches erhält man in den genannten Fällen Alkohole bzw. Ketone.Procedure for carrying out Grignard reactions With the collective name As is well known, Grignard reactions are a number of synthetic processes which consist in the fact that halogenated hydrocarbons with metallic magnesium to alkyl (or aryl) 1 \ Iagnesiumhalogeniden and converts these then to aldehydes, Ketones, esters, nitriles or other compounds can act, the erectile Multiple bonds included. The alkyl (or aryl) group is attached to the carbon atom the carbonyl, ester or cyano group or the like; by subsequent hydrolysis of the Reaction mixture is obtained in the cases mentioned alcohols or ketones.

Man stellt die Alkyl- oder Arylmagnesiumhalogenide meistens in der Weise her, daß man zunächst die berechnete Menge Magnesium (in Form von Spänen) mit Äther überschichtet und hierzu das Al'kyl- oder Arylhalogenid tropfen läßt. Hierzu benötigt man große Mengen Äther. Dieser Umstand sowie die häufig zu beobachtende Verzögerung in der Reaktion, die dann meistens plötzlich und sehr heftig einsetzt, sind für die technische Anwendung des Verfahrens- nachteilig. Man 'hat zwar bereits versucht, ohne Äther zu arbeiten; dies gelang aber bisher nur bei Verwendung aromatischer Halogenverbindungen, und die Ausbeuten an Arylmagnesiumhalogeniden waren dabei infolge von Nebenreaktionen, wie Bildung von Diarylen, unbefriedigend.The alkyl or aryl magnesium halides are usually made in the Make sure that you first get the calculated amount of magnesium (in the form of chips) covered with ether and allowed to drip the alkyl or aryl halide. For this you need large amounts of ether. This fact as well as the one that is frequently observed Delay in the reaction, which usually starts suddenly and very violently, are for technical use the procedural disadvantage. Man 'has already tried to work without ether; but so far this has only been successful when using aromatic halogen compounds, and the yields of aryl magnesium halides were unsatisfactory as a result of side reactions such as the formation of diaryls.

Es wurde nun gefunden, daß man Grignard-Reaktionen vorteilhaft in der Weise ausführen kann, daß man das Alkyl- bzw. Arylmagnesiumhalogenid herstellt, indem man nach Art einer kontinuierlichen Extraktion den halogenierten Kohlenwasserstoff auf das Magnesium tropfen lädt, die dabei entstehende Magnesiumverbindung abzieht und laufend in das umzusetzende Keton bzw. Nitril oder den Ester u. dgl. einfließen lädt. Hierzu kann man sich einer Anordnung bedienen, wie sie in der Zeichnung erläutert wird.It has now been found that Grignard reactions are advantageous in can carry out the way that one prepares the alkyl or aryl magnesium halide, by using the halogenated hydrocarbon in the manner of a continuous extraction drops onto the magnesium and removes the resulting magnesium compound and continuously flow into the ketone or nitrile to be converted or the ester and the like loads. For this purpose, one can use an arrangement as explained in the drawing will.

In einem Kolben A befindet sich die Komponente der 2. Stufe, d. h. das Keton, der Ester od. dgl., verdünnt mit einem Lösungsmittel (Äther, Petroläther, Benzol), dessen Siedepunkt niedriger ist als der der Komponente selbst. Der Kolben A trägt einen Soxhletaufsatz B, der mit einer Rohrverbindung mit Hahn R zum Kolben A, einem Kühler C und einem Tropftrichter Tversehen ist. In. den Auf satzB, der unten zweckmäßig mit einem Sieb oder Filtereinsatz abgeschlossen ist, bringt man das Magnesium. Man lädt nun durch den Tropftrichter T eine geringe Menge des 'halogenierten Kohlenwasserstoffs, gelöst in dem gleichen Lösungsmittel, das auch im Kolben A als Verdünnungsmittel benutzt wird, auf die Magnesiumspäne tropfen, die man zuvor mit etwas Lösungsmittel überschichtet und in üblicher Weise mit Jod oder mit fertiger Magnesiumverbindung aktiviert hat. Sobald die Reaktion, nötigenfalls nach schwachem Erwärmen des Aufsatzes B von außen, in Gang gekommen und starke Blasenbildung bzw. Selbsterwärmung im Aufsatz B zu bemerken ist, kann man den halogenierten Kohlenwasserstoff durch den Tropftrichter T laufend zugeben. Man öffnet den Hahn im Verbindungsrohr R zum Kolben A und lädt die gebildete Organomagnesiumhalogenverbindung in dem Maße, wie sie sich bildet, in den Kolben A abfließen. Sie reagiert dort sofort mit der vorgelegten Komponente der 2. Stufe, .d. h. dem Keton, Ester od. dgl. Zweckmäßig stellt man den Hahn im Rohr R so ein, daß die bei der Reaktion im Kolben A entstehende Wärme gerade das Lösungsmittel im Sieden erhält. flenn die Reaktion nicht genügend exotherm ist, heizt man den Kolben A. Zur Verbesserung der Ausbeute ist es zweckmäßig, ständig etwas reinen Stickstoff durch .den Kühler zu leiten.In a flask A is the component of the 2nd stage, i. H. the ketone, the ester or the like, diluted with a solvent (ether, petroleum ether, Benzene), the boiling point of which is lower than that of the component itself. The piston A carries a Soxhlet attachment B, which has a pipe connection with tap R to the piston A, a condenser C and a dropping funnel T are provided. In. the essayB, the is conveniently closed at the bottom with a sieve or filter insert, one brings the magnesium. You now load through the dropping funnel T a small amount of the 'halogenated Hydrocarbon dissolved in the same solvent that was used in flask A as Thinner is used, drip onto the magnesium shavings that you previously used some solvent overlaid and in the usual way with iodine or with finished Activated magnesium compound. As soon as the reaction, if necessary after weak Warming of the attachment B from the outside, started and strong blistering resp. Self-heating is noticeable in essay B, one can use the halogenated hydrocarbon add continuously through the dropping funnel T. You open the tap in the connecting pipe R to flask A and charges the organomagnesium halogen compound formed to the extent that as it forms, flow into flask A. She reacts there immediately with the submitted component of the 2nd stage, .d. H. the ketone, ester or the like. Appropriate the cock in tube R is set so that the reaction in flask A results Heat just keeps the solvent boiling. the reaction is not screeching enough is exothermic, the flask A is heated. To improve the yield, it is advisable to to constantly pass some pure nitrogen through the cooler.

Wenn der Siedepunkt der Komponente der 2. Stufe verhältnismäßig nahe am Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels liegt, z. B. Acetonäther, ist es zweckmäßig, das Verbindungsrohr V zwischen dem Kolben A und dem Soxhletaufsatz B mit Raschigringen zu füllen bzw. zu kühlen, damit vorwiegend nur das Lösungsmittel mit dem Magnesium in Berührung kommt.When the boiling point of the 2nd stage component is relatively close to the boiling point of the solvent used, e.g. B. acetone ether, it is advisable to fill the connecting tube V between the piston A and the Soxhlet attachment B with Raschig rings or to cool it so that mainly only the solvent comes into contact with the magnesium.

Die Vorteile des Verfahrens liegen vor allem darin, daß man nur geringe Mengen Lösungsmittel benötigt und somit die sonst möglichen Gefahren vermeidet. Außerdem wird die Reaktionszeit erheblich verkürzt und die Ausbeute an Endprodukt erhöht.The main advantages of the process are that only small Amount of solvent is required and thus avoids the otherwise possible dangers. In addition, the reaction time and the yield of the end product are shortened considerably elevated.

Die Ersparnis an Lösungsmitteln wirkt sich wie bei den gewöhnlichen Extraktionsverfahren vor allem bei größeren Ansätzen günstig aus. Es ist ohne weiteres möglich, die beschriebene Anordnung in größeren Maßstab zu übertragen. Sie lädt sich durch einfache Abänderung auch kontinuierlich gestalten, indem man nach an sich bekannten Methoden durch eine Schleusenvorrichtung in das Gefäß B von Zeit zu Zeit frisches Magnesium und in das Gefäß A frisches Keton od. dgl. einführt und aus dem Ge-fäß A das gebildete Endprodukt abzieht.The saving in solvents has a positive effect, as with the usual extraction processes, especially with larger batches. It is easily possible to transfer the described arrangement to a larger scale. It can also be charged continuously by simple modification by introducing fresh magnesium from time to time through a sluice device into vessel B and fresh ketone or the like into vessel A, and from vessel A the formed end product withdraws.

Aus der amerikanischen Patentschrift 2 o66 198 sind ein Verfahren und eine Apparatur bekannt, Kohlenwasserstoffhalogenide und Magnesium unter Zusatz entsprechender Mengen Lösungsmittel in kontinuierlichem Betriebe zu Lösungen der entsprechenden Grignardverbindungen umzusetzen. Demgegenüber besteht das Wesentliche des vorliegenden Verfahrens darin, beliebige Mengen Halogenkohlenwasserstoff undMagnesium,imaKreislauf einer, von unvermeidlichen geringen Verlusten abgesehenen, praktisch gleichbleibenden, geringen Menge Lösungsmittel nach Art einer kontinuierlichen Extraktion umzusetzen. Das vorliegende Verfahren gibt erstmals die Lehre, Grignard-Synthesen unter sparsamstem Verbrauch von Äther in technischem Maßstab durchzuführen, und bedeutet somit einen großen Fortschritt. Beispiel i Man füllt in das Gefäß B Sog Magnesiumspäne, die man mit i ccm Isopropylinagnesiumchloridlösutig anätzt. Aus dem Tropftrichter 7' lädt man 26o g Isopropylchlorid, in 26o ccm Äther gelöst, zutropfen. Im Kolben A ist ein Gemisch von 3009 technischem Isobutyron und 6oo ccm Äther vorgelegt. In den Kühler B wird Stickstoff eingeleitet.A method and an apparatus are known from the American patent specification 2,066,198 for converting hydrocarbon halides and magnesium with the addition of appropriate amounts of solvent in continuous operation to solutions of the corresponding Grignard compounds. In contrast, the essence of the present process consists in converting any desired amounts of halogenated hydrocarbons and magnesium, in the cycle of a practically constant, small amount of solvent, apart from inevitable small losses, in the manner of a continuous extraction. The present process teaches for the first time to carry out Grignard syntheses with the most economical consumption of ether on an industrial scale, and thus represents a great advance. EXAMPLE i Vessel B is filled with suction magnesium shavings, which are etched with 1 cc of isopropylinagnesium chloride to dissolve them. From the dropping funnel 7 ', 26o g of isopropyl chloride, dissolved in 26o ccm of ether, are added dropwise. A mixture of 3009 technical isobutyron and 600 ccm of ether is placed in flask A. Nitrogen is introduced into the cooler B.

Die Umsetzung ist nach q1/2 Stunden beendet. Man erhält nach der üblichen Zersetzung des Reaktionsgemisches mit Eis und Schwefelsäure und Aufarbeitung 311 g eines Triisopropylcarbinol enthaltenden Alkoholgemisches.The reaction is complete after q1 / 2 hours. After the usual decomposition of the reaction mixture with ice and sulfuric acid and work-up, 311 g of an alcohol mixture containing triisopropylcarbinol are obtained.

Bei der Ausführung der Reaktion mit den gleichen Mengen Magnesium, Isopropylchlorid und Isobutyron in der bisher üblichen Weise in zwei Stufen (gleichfalls unter Stickstoff) benötigte man 71/2 Stunden und mindestens 36oo ccin Äther; die Ausbeute betrug 264 g des Alkoholgemisches. Beispie12 Entsprechend der Arbeitsweise im Beispiel i lädt man eine Lösung von 95 g Äthylchlorid in 95 ccm Äther auf 24 g Magnesium einwirken und die erhaltene Äthylmagnesiumchloridlösung nach Maßgabe ihres Entstehens zu einer Lösung von 96g Fluorenon in 500 ccm Äther fließen. Man erhält bei der üblichen Aufarbeitung i io g Äthylfluorenol, das nach einmaligem Umkristallisieren aus einem Gemisch von Alkohol und Wasser den bekannten Schmelzpunkt von ioo bis ioi° hat.When carrying out the reaction with the same amounts of magnesium, isopropyl chloride and isobutyron in the usual manner in two stages (also under nitrogen), 71/2 hours and at least 36oo ccine of ether were required; the yield was 264 g of the alcohol mixture. Beispie12 In accordance with the procedure in Example i, a solution of 95 g of ethyl chloride in 95 ccm of ether is loaded onto 24 g of magnesium and the resulting ethylmagnesium chloride solution flows into a solution of 96 g of fluorenone in 500 ccm of ether as it arises. Conventional work-up gives 10 g of ethylfluorenol which, after recrystallizing once from a mixture of alcohol and water, has the known melting point of 100 to 10 °.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Ausführung von Grignard-Reaktionen durchkontinuierliche Umsetzung von halogenierten Kohlenwasserstoffen mit Magnesium in Gegenwart eines der hierfür erforderlichen Lösungsmittel und Einfließenlassen .der Grignardlösung in eine Lösung einer mit der Grignardverbindung umsetzfitthigen Verhindung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Herstellung der Grignardverbindurig im Kreislauf einer geringen Menge des Lösungsmittels nach Art einer kontinuierlichen Extraktion vornimmt, indem man den halogenierten Kohlenwasserstoff zum Magnesium tropfen läßt, die gebildete Magnesiumverbindung durch das Lösungsmittel laufend extrahiert und zu der für die Grignard-Reaktion bestimmten Verbindung zulaufen läßt, aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch laufend das Lösungsmittel abdestilliert und es wieder in flüssiger Form dem Gefäß zuführt, in welchem die Umsetzung des halogenierten Kohlenwasserstoffs mit -NZagnesium erfolgt. Angezogene Druckschriften: USA.-Paten tschrift Nr. 2 o66 igg.PATENT CLAIM: Process for carrying out Grignard reactions by continuous Reaction of halogenated hydrocarbons with magnesium in the presence of a the solvents required for this and let the Grignard solution flow in into a solution of a connection which is reactable with the Grignard compound, thereby characterized in that the production of the Grignardverbindurig in the circuit of a carries out a small amount of the solvent in the manner of a continuous extraction, by dripping the halogenated hydrocarbon to the magnesium that is formed Magnesium compound extracted by the solvent and added to the for the Grignard reaction allows certain compound to run in from the reaction mixture obtained continuously the solvent is distilled off and it is returned to the vessel in liquid form feeds, in which the reaction of the halogenated hydrocarbon with -NZagnesium he follows. Printed publications: USA.-Patent No. 2 o66 igg.