Способ получения 2, 3, 5-трихлорпиридина (его варианты) и 2, 4, 4-трихлор-4-формилбутиронитрила

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К ПАТЕНТУио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.07.82(72) Авторы изобретения ИностранцыЭгинхард Штайнер, Пьер Мартин (Швейцария) и Даниэль Беллус( ЧССР) Иностранная фирма1Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 2,3,5-трихлорпиридина (его вариантам), который находит применение в качествепромежуточного продукта в синтезепестицидов, а также к способу получения нового промежуточного продуктадля синтеза 2,3,5-трихлорпиридина.Известен способ получения 2,3,5-трихлорпиридина хлорированием в паровой Фазе 3,5-дихлорпиридина при350-400 С с использованием 5- 15-кратоного избытка хлора в среде четыреххлористого углерода 1 ,Недостатками известного способаявляются малая доступность исходного 3,5-дихлорпиридина, работа с газообразным хлором, высокие температурыи образование побочных продуктов.Известно присоединение производных трихлоруксусной кислоты к акрилонитрилу. Реакция легко проходит вприсутствии каталитических количествмеди, СвСт и других катализаторов,как в присутствии органического растворителя, так и в его отсутствии,при нагревании и без нагревания 2":,Цель изобретения - упрощение технологии процесса получения 2,3,5-трихлорпиридина и разработка способа получения 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила, который является новым промежуточным продуктом в синтезе 2,3,5-трихлорпиридина.Указанная цель достигается тем,цто согласно способу получения 2,3,5-трихлорпиридина трихлорацетальдегидподвергают взаимодействию с акрилонитрилом при 70-140 С в присутствиио1 и катализатора Си, СцСС (1), меднойбронзы в количестве О,01- 10 мол.Жв расчете на акрилонитрил, и полученный 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрил формулы31 С 1 С 101 1С- С- СН, - Сн- сэгд/С 1подвергают циклизации при 20-220 С,И если необходимо в присутствии орга25 Поставленная цель достигается также вариантом способа получения 2,3.,5-трихлорпиридина, заключающимся втом, что трихлорацетапьдегид под- З 5вергают взаимодействию с акрилонитрилом при 150-200 С в присутствииокатализатора Сц, СцСР , дихлор-трис-трифенилфосфинрутениявколичестве 0,1-5 мол,Р. в расчете на 4 Оакрилонитрил в среде инертного органического растворителя,Предпочтительно р еакцию проводятв закрытой системе при давлении, соответствующем температуре реакции. 45В качестве инертного органического растворителя используют нитрилалканкарбоновой кисгн ты с 2-5 атомами углерода или 3-алкоксипропионитрил с 1-2 атомами углерода в алкильной группе.Реакцию лучше проводить в ацетонитриле, бутиронитриле или 3-метоксипропионитриле,Также предложен способ получения 552,4,4-трихлор-формилбутиронитриа,заключающийся в том, что трихлорацетальдегид подвергают взаимодей 3 94259 нического растворителя, и целевой продукт выделяют,Предпочтительно взаимодействие трихлорацетаНьдегида и акрилонитрила проводят в закрытой системе при5 давлении, соответствующем 70- 140 С.Катализатор присоединения трихлорацетальдегида к акрилонитрилу берут в количестве 0,1-5 мол./ в расчете на акрилонитрил. оПрисоединение трихлорацетальдегида к акрилонитрилу проводят. в присутствии инертного органического растворителя.В качестве органического раство рителя используют нитрил алканкарбоновой кислоты с 2-5 атомами. углерода, 3-алкоксипропионитрил с 1-2 атомами углерода в алкильной группе или в избытке акрилонитрила.Циклизацию 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила осуществляют в присутствии хлористого или бромистого водорода, хлористого алюминия или пятихлористого фосфора.Циклизацию 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила проводят при 80 о200 С в среде хлороформа, диалкиловых эфиров с 1-4 атомами углерода в алкильных группах или в диметилформамиде. 0 2 4ствию с акрилонитр лом при 70-140 Св присутствии катализатора Сц,СцСР , медной бронзы в количестве 0,01-10 мол 3 в расчете на акрилонитрил, и целевой продукт выделяют.Варианты способа получения 2,3,5-трихлорпиридина различаются тем,что по первому варианту промежуточно полученный в результате взаимодействия трихлорацетальдегида и акрилонитрила 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрил подвергают циклизации,а по второму варианту процесс взаимодействия акрилонитрила и трихлор-ацетальдегида и последующую циклизацию промежуточного продукта осуществляют в один прием.Поставленная цель достигается также способом получения 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила формулыС 1 сеНС- С-СН - СН-,СИС 1который является новым промежуточнымпродуктом для синтеза 2,3,5-трихлорпиридина и заключается в том, чтотрихлорацетальдегид подвергают взаимодействию с экрилонитрилом прио70- 140 С в присутствии катализатораСц, СцСС , медной бронзы в количестве 0,01-10 мол,3 в расчете наакрилонитрил, и целевой продукт выделяют.Предпочтительно реакцию проводятв закрытой системе при давлении, соответствующем 70- 140" С, катализаторберут в количестве 0,1-5 мол,/ в расчете на акрилонитрил,Предпочтительно реакцию проводятв присутствии инертного органического растворителя, такого как нитрилалканкарбоновой кислоты с 2- 5 атомами углерода, 3-алкоксипропионитрилс 1-2 атомами углерода в алкильнойгруппе или в избытке акрилонитрила,П р и м е р 1 а, Получение 2,4,4- трихлор-формилбутиронитрила,22,0 г трихлорацетальдегида, 5,3 гакрилонитрила и 0,5 г хлорида медисовместно с 30 мл ацетонитриланагревают в эмалированном автоклавев течение 20 ч при 115 С, После охлаждения растворитель отгоняют в ваОкууме при температуре около 40-50 С,остаток смешивают с 50 мл диэтиловогоэфира и полученный в виде осадка хлорид медиотфильтровывают. После5 94259отгонки диэтилового эфира остатокподвергают фракционной перегонке ввакууме, причем отбирают фракцию,кипящую при 64-650 С и остаточномдавлении 400 мм ртутного столба. По- злучают 13,6 г (60/ от теории) 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила в виде бесцветного масла.Инфракрасный спектр (СНСВ ) в см2250 (СМ), 1750 (СО),10Вычислено,/: С 29,96; Н 2,01;ей 6,99; С 53,06СН,1 СЮ МО (молекулярный вес 200, 45)Найдено,Ж: С 29,89; Н 2,13;Н 6,95; СЕ 52,67. 1 зП р и м е р 1 б, Получение 2,3,5-трихлорпиридина.13,6 г 2,4,4- трихлор-формилбутиронитрила, полученного по примеру 1 а, с добавлением 1,0 г треххлористого алюминия нагревают в эмалированном автоклаве 1 ч при 60 С. Затемонеочищенный продукт перегоняют с водяным паром и 2,3,5-трихлорпиридинотделяется в виде белых кристаллов. 25Выход составляет 9,1 г (833 от теории) 2,3,5-трихлорпиридина, имеющегот,пл. 49-50 С.П р и м е р 2 а, 14,7 г трихлорацетальдегида, 5,3 акрилонитрила 3 ви 0,5 г хлорида меди (1) нагревают,в среде 40 мл 3-метоксипропионитрилапри 80-85 С, В ходе реакции температура кипения смеси возрастает и, примерно через 30 ч, достигает 125130 С, После охлаждения находящееся0в колбе содержимое темного цветаэкстрагируют диэтиловым эфиром. После отгонки диэтилового эфира остающееся коричневое масло нагревают в 40вакууме, создаваемом водоструйным насосом при 100 фС, Остаток подвергаютфракционной перегонке в высоком вакууме, Получают 10,2 г (514 от теории) бесцветного масла, которое тождественно продукту, полученному впримере 1 а. П р и м е р 2 б. Полученный по примеру 2 а 24,4-трихлор-формилбутиронитрил переводят в 2,3,5-трихлорпиридин (выход 801 от теории),онагревая 3 ч при 130 С с последующей перегонкой с водяным паром.П р и м е р 3. 20 г 2,4,4-трихлор"4-формилбутиронитрила, полученного по примеруа, растворяют в 20 мл диэтилового эфира и при 20- 25 С обрабатывают в течение 5 ч по" 2 6током газообразного бромистого водорода. Затем диэтиловый эфир отгоняют в вакууме и остаток очищаютпутем перегонки с водяным паром. Получают 13,6 г (60 от теории) 2-бром 3,5-дихлорпиридина в виде белыхкристаллов, имеющих т.пл. 42 С.хороший выход получают также приодинаковой методике получения, используя в виде растворителя хлороформ вместо диэтилового эфира,П р и м е р 4 а. Получение 2,4,4 - трихлор-формилбутированитрила.14,7 г трихлорацетальдегида, 13,2акрилонитрила и 0,63 г порошкообразной активированной меди нагревают 12 ч при 05 д С в реакторе дляработы при повышенном давлении. Затем избыток акрилонитрила отгоняютпри 40-50 С в вакууме, создаваемомводоструйным насосом, Получают18,2 г темного масла, которое, поданным газового хроматографическогоанализа, состоит на 85,4 из 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила, чтосоответствует выходу 774 от теории.П р и и е р 4 б. Получение 2,3,5-трихлорпиридина,18,2 г 2,4,4-трихлор-.формилбуронитрила, полученного по примеру 4 а,вносят по каплям в течение 15 минв вертикально расположенную колонкудлиной 40 см и диаметром 2,5 см,заполненную наполовину кольцамиРашига и снабженную рубашкой, обогреваемой горячим маслом при 175180 С. Одновременно снизу колонкиопропускают слабый поток газообразного хлористого водорода противотокомотносительно дчижения реакционнойсмеси. Вытекающую из реактора по кап, лям темную смолообразную массу перегоняют с водяным паром. Получают11,5 г (85 от теории) 2,3,5-трихлорпиридина в виде белых кристаллов,т,пл. 49-50 СП р и м е р 5 а Получение 2 4 4 -трихлор-формилбутиронитрила.Смесь 14 7 г трихлорацетальдегида 13,2 г акрилонитрила и 0,63 г активированной медной бронзы нагревают 48 ч с обратным холодильником. Затем избыточное количество акрилонитрила отгоняют при 40-50 С в вакууме, создаваемом водоструйным насосом. Получают.17,3 г темного масла, которое, по данныи газового хроматографического анализа,. состоит на 88,5 из 2,4,4создаваемом водоструйным насосом,Из дистиллата выпадает 2,3,5-трихлорпиридин в форме белых кристаллов с т.пл. 49-50 С, Выход 11,1 г(61, теории).2,3,5-трихлорпиридин со столь жехорошим выходом получают и в случаезамены хлорида меди0,5 г медной бронзы или О,5 г безводного хлорида железа , причем в остальном поступают, как описано.,П р и м е р 9. 17,7 г трихлорацетальдегида, 5,3 г акрилонитрила,0,3 г дихлор-трис-трифенилфосфинрутенияи 30 мл 3-метоксипропионитрила в эмалированном автоклаве нагревают 2 ч при 170 С, После обработки, подобной примеру 1, получают10,5 г (58 от теории) 2,3,5-трихлорпиридина.2,3,5-трихлорпиридин получают схорошим выходом и в случае замены3-метоксипропионитрила бутиронитрилом,П р и м е р 10. 17,7 г трихлорацетальдегида, 5,3 г акрилонитрилаи 0,5 г хлорида медисовместнос 40 мл ацетонитрила нагревают вэмалированном автоклаве 1/2 ч прио190 С. После охлаждения растворитель отгоняют примерно при 40-50 С в вакууме, создаваемом водоструйным насосом. Остаток перегоняют с водяным паром. Из продукта перегонки 2,3,5- -трихлорпиридин выпадает в виде белых кристаллов с т,пл. 49-50 С, Выход 11,3 г (623 от теории).2,3,5-трихлорпиридин получают с хорошим выходом, если при прочих равных условиях проведения синтеза температуру реакции выдерживают 2 ч при 1700 или 6 ч при 15( С.Предложенный способ получения 2,3,5-трихлорпиридина (и его вариант) позволяет получать целевой продукт в одну-две стадии из доступных исходных продуктов с хорошими выходами (60-904), высокой степени чистоты.Предложенный способ получения 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила позволяет получать новый промежуточный продукт для синтеза 2,3,5-триП р и м е р 8. 17,7 г трихлорацетальдегида, 5,3 г акрилонитрила и 0,5 г хлорида мединагревают с 40 мл ацетонитрила в эмалированномо автоклаве в течение 1 ч при 180 С. После охлаждения раствоитель отгоняют примерно при 40-50 С в вакууме,хлорпиридина из доступных исходныхреагентов. Формула изобретенияСпособ получения 2,3,5-трихлорпиридина, о т л и ч а ю щ и й с я 7 9425-трихлор-формилбутиронитрила, чтосоответствует выходу 76 5 от теории.П р и м е р 5 б, Получение 2,3,5-трихлорпиридина.17,3 г 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила, полученного по примеру 5 а, при пропускании слабого потока газообразного хлористого водороданагревают 24 ч при 80-85 С, Затемвсю реакционную смесь перегоняют с 1 фводяным паром. Получают 10,0 г (723от теории) 2,3,5-трихлорпиридина ввиде белых кристаллов с т.пл. 4950 С.П р и м е р 6, Получение 2,3,5- ф 5-трихлорпиридина.В раствор 25,0 г (0,125 моль)2,4,4-трихлор-формилбутиронитрилав 50 мл й,й-диметилформамида пропускают газообразный хлористый водород 26с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси на превышалао120 С. По окончании реакции смесь выливают в ледяную воду. Осадок бежевого цвета отфильтровывают и высушивают. Получают таким путем 15,1 г(66 от теории) 23,5-трихлорпиридинас т.пл, 48- 50 С.П р и м е р 7. Получение 2,3,5-трихлорпиридина. 30,10,3 г пятихлористого ФосфЬрапри охлаждении вносят отдельными порциями при температуре, не превышающей 60 С, в 40,0 г диметилформамида.После этого полученный раствор насыщают хлористым водородом, причемотемпература повышается до 95 С. После охлаждения реакционной массы доо50 С прибавляют по каплям 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила,полученного по примеру 1 а, с такимрасчетом, чтобы температура не превышала 75 С. После добавления 2,4.,4-трихлор-формилбутиронитрила смесьнагревают 1 ч при 100 вС, Затем реакционную смесь с температурой 60 Свыливают на лед, выпавший осадок2,3,5-трихлорпиридина отфильтровывают, высушивают и получают 16,2 гтем, цто, с целью упрощения технологии процесса, трихлорацетальдегид подвергают взаимодействию с акрилонитрилом при 70-140 С в присутствии катализатора Со, СоСЕ (1), медной бронзы в количестве 0,01-10 мол./ в расчете на акрилонитрил, и полученный 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрил формулыС 1 С 1О, 1С-С-СН -Сн-См2НС 1 О подвергают циклизации при температуре 20-220 С, если необходимо в присутствии органического растворителя,и целевой продукт выделяют.2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что взаимодействиетрихлорацетальдегида и акрилонитрила проводят в закрытой системе приОдавлении, соответствующем 70-140 С.3. Способ по п, 1, о т л и ч а ю,щ и й с я тем, что катализатор присоединения трихлорацетальдегида какрилонитрилу берут в количестве 0,15 мол./ в расчете на акрилонитрил,4. Способ ио и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что присоединение трихлорацетальдегида к акрилонитрилу проводят в присутствии инертного органического растворителя.5. Способ по пп, 1 и 4, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что присоедине 35ние трихлорацетальдегида к акрилонитрилу проводят в нитриле алканкарбоновой кислоты с 2- 5 атомамиуглерода, 3-алкоксипропионитрилес 1-2 атомами углерода в алкильнойгруппе или в избытке акрилонитрилав качестве инертного органическогорастворителя.6. Способ по п, 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, что циклиэа 45цию 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила осуществляют в присутствии хлористого или бромистого водорода,хлористого алюминия или пятихлористого фосфора.7, Способ ио и, 1, о т л и ч а ю - 50щ и й с я тем, что циклизацию 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила проводят при 80-200 С,8, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что циклизацию 2,4,455-трихлор-формилбутиронитрила проводят в среде хлороформа, диалкиловых эфиров с 1-4 атомами углерода в алкильных группах или в диметилформамиде.9. Способ получения 2,3,5-трихлорпиридина, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощениятехнологии процесса, трихлорацетальдегид подвергают взаимодействию сакрилонитрилом при 150-20 У С в присутствии катализатора Сц, СцСЕ (1),дихлор-тристрифенилфосфинрутения(11) в количестве 0,1-5 мол.3 в расчете на акрилонитрил в среде инертного органического растворителя.10; Способ по и. 9, о т л ич а ю щ и й с .я тем, что реакциюпроводят в закрытой системе при давлении, соответствующем температуререакции,11, Способ по пп. 9 и 10, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве инертного органического растворителя используют нитрил алканкарбоновой кислоты с 2-5 атомамиуглерода или 3-алкоксипропионитрилс 1-2 атомами углерода в алкильнойгруппе,12. Способ по пи, 9-1 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, цто реакциюпроводят в ацетонитриле, бутиронитриле или З-метоксииропионитриле.13. Способ получения 2,4,4-трихлор-формилбутиронитрила формулыС 1 С 11 1С С СН СНСХНГСЕо т л и ч а ю щ и й с я тем, чтотрихлорацетальдегид подвергают взаимодействию с акрилонитрилом при70-140 С в присутствии катализатораоСц, СцСЯ (1), медной Ьронзы в количестве 0,01-10 мол,4 в расчете наакрилонитрил, и целевой продукт,выделяют.14. Способ по и 13, о т л ич а ю щ и й с я тем, что реакциюпроводят в закрытой системе при давлении, соответствующем температуре70-140 С.15. Способ по п. 13, о т л ич а ю щ и й с я тем, что катализатор берут в количество 0,1 .5 мол,Фв расчете на акрилонитрил.16. Способ по и, 13, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что реакцию проводят в присутствии инертного орга-нического растворителя.17 Способ по пп. 13 и 16, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что реак942592 Составитель Ж. СергееваРедактор Т.Кугрыщева Техред М. Рейвес Корректор М, Демчик Заказ 4885/53 Тираж 445 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 цию проводят в нитриле алканкарбоновой кислоты с 2-5 атомами углерода, 3-алкоксипропионитриле с 1-2атомами углерода в алкильной группе или в избытке акрилонитрила в качест-ве инертного органического раствори-, теля.Приоритет по пунктам05 12.78 по пп. 1,3,4-6, 9-13,1-17,о23 10.79 по пп. 2,5,7,8,14,17,12 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе з1. Патент ВеликобританииМ 1532038, кл. С 07 0 213/61, 1978. 2. М. 5 Ьп 11 и др. Присоединение этйлового эфира трихлоруксусной кислоты к олефинам. - "3. Огд С 1 ещ", 1964, 29, М 7, 2104.