DD267630A3 - Verfahren zur reduktion von aromatischen nitro- zu aminoverbindungen nach der bechamp-reaktion - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminoverbindungen aus deren Nitroverbindungen mit Hilfe der Bechamp-Reduktion, indem die Reduktion und Aufarbeitung in Gegenwart eines Tensides in einem Loesungs- bzw. Verduennungsmittel durchgefuehrt wird. Als Tenside sind anionogene, kationogene oder nichtionogene Verbindungen einsetzbar. Die erfindungsgemaesse Bechamp-Reduktion ergibt Aminoverbindungen als wertvolle Zwischenprodukte fuer Pharmaka, Farbstoffe und Pflanzenschutzmittel.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminoverbindungen aus deren Nitroverbindungen nach der Bechamp-Reduktion.

Aminoverbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte für Pharmaka, Farbstoffe und Pflanzenschutzmittel.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus BIOS-Final-Report 116,959,9861 und II, 1143,1144,1146.1149,1152,1153 und 1355 sind technisch realisierte Bechamp-Brimmeyr-Reduktionen bekannt und beschrieben.

Eine umfangreiche Übersicht zu Bechamp-Reduktionen ist in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage,

Band 11/1, Seite 394ff. und Band 4, Teil 1 c, Seite 741 ff. Weiterhin wird der technisch-ökonomische Vorteil dieser Reduktionen auch in Ullmanns Encyklopädiß der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 7, Seite 397 ff. bzw. Seite 567 für die Herstellung von Aminoverbindungen aus Nitroverbindungen beschrieben.

Die in den angegebenen Literaturstellen beschriebenen Ausbeuten und Reinheiten sind sehr hoch, in einigen Fällen jedoch wird auf Grund der oft sehr langen Reaktionszeiten die unerwünschte Bildung von Neben- und Folgeprodukten beobachtet. Diese nimmt besonders bei kompliziert gebauten Nitroverbindungen sprunghaft zu, insbesondere immer dann, wenn in Suspensionsform (Nitroverbindung-Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel) gearbeitet werden muß oder sehr oxidationsempfindliche Aminoverbindungen entstehen.

Aus Houben-Weyl, Band 11/1, Seite 398ff. sind die Bedingungen und Zusammenhänge für diesen Reaktionstyp ausführlich bekannt. So wird der guten Durchmischung der einzelnen Reaktanden und dem Anätzen des Eisens für einen quantitativen Verlauf sshr t roße Bedeutung beigemessen. Es wird darauf verwiesen, daß das Anätzen von Eisen nur separat erfolgen kann; bei eine." Dürr hführung, bei der alle Reaktanden vorgelegt werden, zumindest die Nitroverbindung, Eisen und das Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel und die Säure dann zugegeben wird, ein Anätzen praktisch nicht möglich ist.

Weiterhin wird im gleichen Werk Seite 403 ff. darauf hingewiesen, daß bei Nitroverbindungen, die verseif bare Gruppen besitzen, möglichst geringe Mengen an Säure zugegeben werden oder gar im Neutralbereich gearbeitet wird, um Nebenprodukte auszuschließen. Die Reaktionszeiten sind bei einfach gebauten Nitroverbindungen relativ kurz und die Ausbeuten nahezu quantitativ. Bei komplizierter gebauten Verbindungen verschiebt sich die Zeit nach längoren Reaktionszeiten, die Qualität nimmt auf Grund längerer Belastung ab und die Ausbeuten werden geringer.

Weiterhin bereitet oft die Abtrennung des Eisenschlammes aus dem Reaktionsgemisch große Schwierigkeiten.

In dem Fall, wenn in einem höheren aliphatischen Alkohol gearbeitet wird, insbesondere aber bei Isopropanol, kann nach der Variante DD-PS 149858 (C07C85/11) gearbeitet werden. In diesem Fall wird durch die Zugabe von Natronlauge ein großer Teil des Eisens bzw. Eisenhydroxids gebunden, jedoch aller Schlamm wird nicht abgetrennt. Diese Eisenanteile rufen vor allem bei den nachfolgenden Reaktionsschritten nachteilige Folgereaktionen hervor. Besonders durch die Bildung farbiger Verunreinigungen werden oft nicht qualitätsgerechte Zwischenprodukte erhalten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Auffindung eines verbesserten Verfahrens zur Reduktion nach Bechamp-Brimmeyr, bei der die aromatischen Nitroverbindungen in hoher Ausbeute und Reinheit in die gewünschte Aminoverbindung überführt werden. Weiterhin soll die Bildung von Neben- und Folgeprodukten sowie von farblichen Verunreinigungen minimhrt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren für die Reduktion von insbesondere kompliziert gebauten aromatischen Nitroverbindungen zu den gewünschten Aminoverbindungen nach der bekannten Bechamp-Brimmeyr-Reduktion zu finden.

Vor allem soli durch dos erfindungsgemäße Verfahren in gezielter Reaktionsführung die Bildung von Neben- un'd Folgeprodukten unterbunden und eine qualitative und quantitative Verbesserung erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man dem Gomisch, bestehend aus Nitroverbindung, Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel, Eisen und einer Säuren, ein Tensid bzw. ein Gemisch von Tensiden zusetzt.

So ruft der Zusatz von Tensiden zur Bochamp-Reduktion eine Aktivierung des Eisens hervor. Diese Aktivierung der Oberfläche des Eisens wirkt sich besonders vorteilhaft für den Anätzvorgang aus. Eine Ausbeutesteigerung, Reaktionszeitverkürzung und ein gleichmäßigerer Reaktionsverlauf sind die Folgen.

Als Tenside sind anionogene Tenside, wie Alkylsulfonate, Arylsulfonate, Alkylsulfate, Arylsulfate, Arylalkylsulfate, Arylalkylsulfonate, aber auch kationenaktive Tenside, wie quaternäre Ammoniumsalze, mit mindestens 12C-Atomen und in Form ihrer Chloride bzw. Sulfate, aber auch nichtionogene Tenside, wie Oxethylierungsprodukte mit Ethylenoxid mit einer Kette von 5 bis 15MoI Ethylenoxid, ausgehend von Alkylphenolen, Fettalkoholen, Fet'aminen bzw. Polyetheralkoholen, geeignet.

Als anionogene Tenside sollen auch Seifen und Alkylcarbonylamide genannt werden.

Erfindungsgemäß verfährt man dabei so, daß man dem Reaktionsgemisch, bestehend aus der zu reduzierenden Nitroverbindung, Wasser und/oder einem inerten organischen Lösungsmittel, Eisen und einer Säure, ein Tensid oder ein Gemisch von Tensiden in Mengen von 0,1 bis 10 Massenanteilen in % zusetzt. Dabei kann die Zugabe vor oder nach der Säurezugabe erfolgen. Als Säuren werden vorteilhaft anorganische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Methylschwefelsäure, Phosphorsäure, oder auch organische Säuren, wie Essigsäure, Ameisensäure, Oxalsäure, eingesetzt.

Die Säuren werden in Mengen von 5 bis 50%, bezogen auf die stöchiometrisch notwendige Menge der Eisenneutralisation, eingesetzt.

Das Reaktionsgemisch wird beim Siedepunkt des Lösungsmittels bzw. Verdünnungsmittels 1 bis 15 Stunden, vorzugsweise 1 bis 3 Stunden, gekocht und anschließend aufgearbeitet. Im Falle von organischen Lösungsmitteln bzw. Gemischen mit Wasser bewährt sich die Abtrennung von Eisen bzw. Eisenhydroxiden durch Zugabe von Natronlauge, wobei die Anwesenheit des Tensids bzw. mehrerer Tenside in nicht erwarteter Weise eine vollständige Eisenschlammabtrennung ermöglicht.

Als inerte organische Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel eignen sich besonders niedere aliphatische Alkohole mit 1 bis 8C-Atomen, niedere aliphatische Ketone mit 3 bis IOC-Atomen, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe bzw. deren Gemische.

Die so durchgeführten Reduktionen verlaufen im Vergleich zu den Reduktionen ohne Tensidzugabe schneller und einheitlicher.

Die Bildung von Neben- und Folgeprodukten wird vermieden, Oxidationsreaktionen werden weitestgehend zurückgedrängt.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne dabei die Erfindung darauf zu beschränken.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Zu

19001 Isopropanolund 1001 Wasser werden 352 kg 3-Nitro-5-acetyl-iminodibenzyl,

3 kg Alkylsulfonat (mit mindestens 12 C-Atomen) und 250 kg Eisenpulver eingetragen.

Das Reaktionsgemisch wird gut gerühit und zum Sieden erhitzt. In der Siedehitze läßt man in etwa 2 Stunden 1651 Salzsäure zulaufen. Im Anschluß daran läßt man 12 Stunden unter Rückfluß rühren, kühlt wieder auf 75°C ab und

gibt 1601 Natronlauge zum Reaktionsgemisch.

Der Eisenschlamm verklebt und man läßt 30 Minuten absitzen. Die klare isopropanolische Phase wird abgehebert, der Eisenschlamm nochmals mit 6001 kopropanol versetzt, erhitzt und auf etwa 25001 eingeengt, mit

10 kg Aktivkohle versetzt, filtriert und unter Rühren kristallisiert

Es wird abgesaugt und nachgewaschen.

Ausbeute: 275 kg 3-Amino-5-acetyl-iminodibenzyl = 88% der Theorie. Analytische Kontrolle:

DC: Laufmittel: Cyclohexan, Aceton, Methanol, NH₄OH

100 %3-Amino-5-acetyl-iminodibenzyl, keine Verunreinigungen. Fp.: 152-154⁰C.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Es wird analog Beispiel 1 gearbeitet, jedoch ohne Zugabe von 3 kg Alkylsulfonat.

Ausbeute: 227 kg S-Amino-ö-acetyl-iminodibenzyl £ 72,5 % der Theorie.

Analytische Kontrolle:

Gaschromatographie: 2% Acetyl-iminodibenzyl.

Fp.: 152-154⁰C.

Beispiel 3

Zu

500ml Isopropanol mit einem Wassergehalt von maximal 10% werden g 3-Nitro-5-acetyl-iminodibenzyl, g Hexadecyltrimethylammoniumchlorid (als 50%ige wäßrige Lösung) und g Eisenpulver eingetragen.

Das Reaktionsgemisch wird gut gerührt und mit ml Salzsäure bei 20 bis 30⁰C versetzt.

Nun erhitzt man unter starkem Rühren zum Sieden und läßt 12 Stunden unter Rückfluß rühren, kühlt wieder auf

60 bis 70 ⁰C ab und gibt 160ml Natronlauge zum Gemisch.

Der Eisenschlamm verklebt und man läßt 30 Minuten absitzen.

Die klare isopropanolische Phase wird dekantiert, der Eisenschlamm nochmals mit ml Isopropanol versetzt, erhitzt und auf etwa 1000 ml eingeengt, mit g Aktivkohle versetzt, filtriert und unter Rühren kristallisiert.

Es wird abgesaugt und nachgewaschen.

Ausbeute: 275 g 3-Amino-5-ace'.yl-iminodibenzyl £ 88 % der Theorie.

Analytische Kontrolle: Fp.: 152-154 °C.

DC: Laufmittel: wie bei Beispiel 100%3-Amino-5-acetyl-iminodibenzyl.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

ei Nitrobenzen werden in ml Wasser suspendiert. Dazu gibt man g Eisen und tropft, beginnend bei 25 °C, ml konz. Salzsäure zu. Es wird innerhalb30 Minuten zum Sieden erhitzt und 1 Stunde bei 95 bis 100⁰C gerührt. Das Reaktionsgemisch färbt sich schwarz. Nach 1 Stunde filtriert man den Eisenschlamm ab und wäscht mit Wassernach. Das Filtrat wird einer Wasserdampfdestillation unterworfen und anschließend das Anilin vom Wasser abgetrennt. Die wäßrige Phase wird mit Kochsalz gesättigt und das restliche Anilin abgetrennt. Ausbeute: 87 g Anilin A 93 % der Theorie. Analytische Kontrolle: Gaschromatographie: 99,5 % Anilin, 0,5 % Nitrobenzen.

Beispiel 5

Es wird in Analogie zum Beispiel 4 gearbeitet. Nach der Eisenzugabe versetzt man mit g Hexadecylsulfonat und arbeitet wie im Beispiel 4 beschrieben auf. Nach der Destillation und dem Aussalzen erhält man folgende Ausbeute. Ausbeute: 91 g Anilin A 97 % der Theorie. Analytische Kontrolle: Gaschromatographie: 100% Anilin.

Beispiel β

Es wird in Analogie zum Beispiel 4 gearbeitet. Nach der Eisenzugabe versetzt man das Gemisch mit ml einer 50%igen wäßriger Lösung von Triethyldodecylammoniumchlorid. Nach dem Destillieren jnd Aussalzen erhält man folgende Ausbeute: Ausbeute: 92,5p Α-ϋιηέ 99% der Theon'3. Analytische Kontrolle: Gaschromatographie: 100% Anilin.

Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)

Nach dem Beispiel der DD-PS 89 848 werden g 2-Ethyl-1-nitrobenzen mittels Bochamp-Reaktion reduziert. Ausbeute: 249g 2-Ethylanilin ^ 98,5% derTheorie. Analytische Kontrolle: Gaschromatographin: 99,3 % 2-Ethylanilin, 0,7 % 2-Ethyl-1-nitrobenzen.

Beispiel 8

Beispiet 317g ml ml g

Nach dem Beispiel der OD-PS 89 848 werden 2-Ethyl-1 -nitrobenzen unter Zusatz von Hexadecylsulfonat mittels Bochamp-Reaktion reduziert. Ausbeute: 249 g 2-Ethylanilin ύ, 98,5% der Theorie. Analytische Kontrolle: Gaschromatographie: 100% 2-Ethylanilin.

2-Ethyl-1 -nitrobenzen werden in Isopropanol gelöst. Dazu gibt man Wasser und Eisenpulver. Nun ersetzt man mit einer 50%igen wäßrigen Lösung von Triethyldodecylammoniumchlorid und Salzsäure und erhitzt, kocht 30 Minuten am Rückfluß und kühlt anschließend auf 6O⁰C. Nun versetzt man mit 180 ml Natronlauge und trennt den Eisenschlamm ab.

Die isopropanolische Phase wird destilliert, bis sämtliches Lösungsmittel abdestilliert ist.

Der Rückstand ist das gewünschte 2-Ethylanilin.

Ausbeute: 252 g 2-Ethylanilin A 100% der Theorie.

Analytische Kontrolle:

Gaschromatographie: 100% 2-Ethylanilin.

Beispiele zur Aktivierung

Ausgangsverbindung	Verfahren	Endprodukt	Ausbeute	Analyse	Bemerkungen zur
				DC-Methode/	Reaktionszeit
				UV-Methode
3-Nitro-5-acetyl-	nachallgem.	3-Amino-5-acetyl-	76%	DC 97% E.	3,5 Stunden
iminodibenzyl	Arb.vorschr.	iminodibenzyi		2% A.
	B6champ-Red.			1%3-Amino-
	nach Houben-			iminodibenzyl
	Weyl			UV wie DC
3-Nitro-5-acetyl-	nachallgem.	3-Amino-5-acetyl-	83%	DC98%E.	3 Stunden
iminodibenzyl	Arb.vorschr.	iminodibenzyl		1 %A.
	Bechamp-Red.			1%3-Amino-
	mit aktiv. Eisennach			iminodibenzyl
	Houben-Weyl			UV wie DC
S-Nitro-ö-acetyl-	erfindungs	3-Amino-5-acetyl-	88%	DC100%E.	2 Stunden
iminodibenzyl	gemäß	iminodibenzyl		UV wie DC

Claims (3)

1. Verfahren zur Reduktion von aromatischen Nitro- zu Aminoverbindungen nach der Bochamp-Reaktion unter Einsatz von Eisen, Säure und einem Lösungs- bzw. Verdiinnungsmittel, gekennzeichnet dadurch, daß man die Reduktion und Aufarbeitung in Gegenwart eines Tensides durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Tensid vor oder nach dem Säurezusatz zugibt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß man ein Gemisch aus Tensiden einsetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß man die Tenside in Mengen von 0,1 bis 10%, bezogen auf das Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel, zum Einsatz bringt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß man anionogene Tenside, wie beispielsweise Alkylsulfate, Ary!sulfate, Arylalkylsulfate, Alkylsulfonate, Arylsulfonate, Arylalkylsulfonate, Seifen oder Alkylcarbonylamide, einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß man kationenaktive Tenside, beispielsweise quaternäre Ammoniumverbindungen, mit mindestens 12C-Atomen in Form ihrer Chloride bzw. Sulfate, einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß man nichtionogene Tenside, wie beispielsweise oxethylierte Alkylphenole, Fettalkohole, Fettamine bzw. Polyetheralkohole, einsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß man den Eisenschlamm durch Zugabe von Natronlauge bei Reduktionen in inerten organischen Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln in Gegenwart von Tensiden abtrennt.