DE10212885A1 - Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure

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DE10212885A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure bzw. Lösungen, enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, ausgehend von Naphthalin, das im Wesentlichen die Schritte Sulfonierung, Umsetzung von Alkalien bei hohen Temperaturen und die vorteilhafte Aufarbeitung der resultierenden Reaktionsmischung umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2- methylbenzoesäure durch Erhitzen von Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder Salzen davon in Gegenwart von Alkalimetallhydroxiden.
  • 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure ist ein wertvolles Zwischenprodukt bei der Herstellung von Arzneimitteln wie zum Beispiel HIV-Protease-Inhibitaren und Agrochemikalien wie zum Beispiel Insektiziden (siehe z. B. US-A 5 484 926 und EP- A 639 559).
  • Gemäß Dean et al. (J. Chem. Soc., 1961, 2773) kann man 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure herstellen, indem man Natrium-hydrogen-3-amino-naphthalin-1,5- disulfonsäure mit zwei Gewichtsäquivalenten Natriumhydroxid und Wasser bei einem Druck von 40 bar auf 275 bis 280°C erhitzt und nach Abkühlen des Reaktionsgemisches filtriert und ansäuert.
  • Ein ähnliches Verfahren (DE 197 30 848 A) geht ebenfalls von Salzen der 3-Amino- naphthalin-1,5-disulfonsäure aus.
  • Beide Methoden besitzen jedoch den Nachteil, dass als Ausgangsprodukt sowohl teure Aminonaphthalinderivate als auch große Mengen von Alkalien eingesetzt werden müssen, die bei der Aufarbeitung für eine große Menge an Abfallsalzen sorgen. Weiterhin entsteht ein hoher Druck und es wird Ammoniak frei, der abgeführt werden muss.
  • Gemäß DRP 91201 kann man 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure auch herstellen, indem man Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure mit zwei Gewichtsäquivalenten Natriumhydroxid auf 150 bis 300°C erhitzt und nach Abkühlen des Reaktionsgemisches ansäuert. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass große Mengen an Alkalien eingesetzt werden müssen und bei der Aufarbeitung durch den Einsatz der Säure große Mengen an Schwefeldioxid erzeugt werden.
  • Es bestand daher das Bedürfnis, ein Verfahren zu entwickeln, das ausgehend von einfach verfügbaren Ausgangsverbindungen die Herstellung von Lösungen enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure oder 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure in vorteilhafter Weise ermöglicht.
  • Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure bzw. Lösungen enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • a) Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder deren Salze oder Mischungen davon in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid, Wasser und gegebenenfalls Erdalkalimetallhydroxid erhitzt werden,
    • b) die in der resultierenden Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteile, gegebenenfalls nach Zugabe von Wasser, abgetrennt werden und
    • c) gegebenenfalls aus der aus Schritt b) resultierenden Reaktionslösung lösliche, unerwünschte Bestandteile abgetrennt werden und
    • d) gegebenenfalls angesäuert wird.
  • Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure kann man beispielsweise herstellen indem man zunächst Naphthalin mit konzentrierter Schwefelsäure oder rauchender Schwefelsäure zur Naphthalin-1,5-disulfonsäure umsetzt und diese ohne oder nach Zwischenisolierung (z. B. als freie Säure oder Alkalimetallsalz) zu einer Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure-Sulfiermischung umsetzt (siehe z. B. Fierz-David, Grundlegende Reaktionen der Farbenchemie, Verlag Springer, Wien 1952).
  • Man kann beispielsweise auch nach dem sogenannten Kaltsulfierverfahren mit Schwefeltrioxid in einem Lösungsmittel zunächst Naphthalin-1,5-disulfonsäure herstellen und diese ohne oder nach Zwischenisolierung (z. B. als freie Säure oder Alkalimetallsalz) mit weiterem Schwefeltrioxid zu einer Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure-Sulfiermischung umsetzen (siehe z. B. EP-A 12 260 und DE-A 29 01 178).
  • Unter Salzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure sind beispielsweise und bevorzugt Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalimetallsalze zu verstehen.
  • Die Herstellung von Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalimetallsalzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure kann aus der isolierten Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure beispielsweise durch Zugabe von Ammoniak oder wässrigen Lösungen davon, alkalimetallhaltigen Basen oder Erdalkalimetallsalzen erfolgen.
  • Unter Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalimetallsalzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure sind im Rahmen der Erfindung solche Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäuren zu verstehen, in denen eins, zwei oder drei Protonen jeweils unabhängig voneinander durch ein Äquivalent Ammonium-, eines Alkalimetalls oder ein halbes Äquivalent eines Erdalkalimetalls ersetzt sind. Im Rahmen der Erfindung sind von den genannten Begriffen gegebenenfalls auftretende Hydrate solcher Salze ebenfalls umfasst.
  • Überraschenderweise können Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure besonders vorteilhaft hergestellt werden, indem man
    • a) Naphthalin mit rauchender Schwefelsäure umsetzt
    • b) Die aus 1) resultierende Sulfiermischung gegebenenfalls nach Verdünnung mit Wasser direkt mit einer alkalimetallhaltigen Base versetzt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von Alkalimetallsalzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure geht man beispielsweise so vor, dass man zunächst konzentrierte Schwefelsäure vorlegt und Naphtalin und rauchende Schwefelsäure zugibt und die resultierende Reaktionsmischung nach Verdünnung mit Wasser mit einer alkalimetallhaltigen Base umsetzt.
  • Konzentrierte Schwefelsäure bedeutet im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Schwefelsäure mit 90 bis 100 Gew.-% H2SO4. Rauchende Schwefelsäure bedeutet im Rahmen der Erfindung eine Schwefelsäure, die einen Gehalt von über 100 Gew.-% bezogen auf H2SO4 besitzt, das heißt freies SO3 und/oder höher kondensierte Schwefelsäuren wie z. B. Dischwefelsäure H2S2O7 enthält. Eine gängige Bezeichnung für rauchende Schwefelsäure im Sinne der Erfindung ist auch Oleum.
  • Üblicherweise wird bei Oleum der Gehalt an freiem SO3 angegeben (der auch höher kondensierte Schwefelsäuren umfasst), der beispielsweise 30 oder 65 Gew.-% betragen kann.
  • Bevorzugt verwendet man soviel Oleum, dass das molare Verhältnis von freiem SO3 zu Naphthalin zwischen 1,5 : 1 und 10 : 1, bevorzugt zwischen 2 : 1 und 5 : 1 und besonders bevorzugt zwischen 2,5 : 1 und 4 : 1 liegt.
  • Die Temperatur bei der Zugabe kann beispielsweise -20 bis 70°C betragen, 20 bis 55°C sind bevorzugt.
  • Die Zeit für die Zugabe kann beispielsweise zwischen 10 min und 48 h liegen, bevorzugt sind 2 h bis 24 Stunden.
  • Anschließend kann die resultierende Reaktionsmischung gegebenenfalls noch erhitzt werden. Die Temperatur kann dabei beispielsweise zwischen 55 und 150°C bevorzugt zwischen 80 und 100°C liegen.
  • Als alkalimetallhaltigen Basen für Schritt ii) eignen sich beispielsweise Alkalimetallcarbonate, -hydrogencarbonate und -hydroxide, die in fester Form oder als wässrige Lösungen oder Dispersionen eingesetzt werden können.
  • Bevorzugt werden als alkalimetallhaltige Basen Alkalimetallhydroxide eingesetzt, wobei Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Mischungen davon noch weiter, Natriumhydroxid ganz besonders bevorzugt ist.
  • Die Temperatur der Umsetzung für Schritt ii) kann beispielsweise 0 bis 100°C betragen, bevorzugt sind 80 bis 100°C.
  • Die Menge des eingesetzten Alkalimetallhydroxids kann beispielsweise das 2 bis 10 fache bezogen auf das molare Verhältnis des in Schritt i) eingesetzten Naphtalins sein, bevorzugt das 2,8 bis 3,5fache.
  • Nach in an sich bekannter Aufarbeitung, die zum Beispiel durch Filtration und gegebenenfalls Waschen und Trocknung des ausgefallenen Feststoffs erfolgen kann man Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure isolieren, die entweder gelagert oder vorzugsweise weiter umgesetzt werden können.
  • Als Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure seien beispielsweise die Trialkali-naphthalin-1,3,5-trisulfonate wie zum Beispiel Trinatrium-naphthalin-1,3,5- trisulfonat und Trikalium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat genannt.
  • Trialkali-naphthalin-1,3,5-trisulfonate zeichnen sich durch hohe Lagerbeständigkeit (z. B. ohne Zusammenbacken) und leichte Handhabung aus.
  • Gegebenenfalls können die gemäß Schritt ii) erhaltenen und isolierten Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure z. B. durch Umkristallisation noch weiter gereinigt werden, für den Einsatz in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dies jedoch nicht nötig.
  • Die Herstellung von Erdalkalimetallsalzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure ist beispielsweise dadurch möglich, dass man die Alkalimetallsalze der Naphthalin- 1,3,5-trisulfonsäure oder die freie Säure selbst in Wasser löst und die gewünschten Produkte durch Zugabe von Lösungen von Erdalkalimetallsalzen, wie zum Beispiel Calciumchlorid, fällt.
  • Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erhitzen von Salzen der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder Mischungen davon in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid, Wasser und gegebenenfalls Erdalkalimetallhydroxid.
  • Da gemäß Erdmann, Nieszytka (Liebigs Ann. Chem., 361, 171, 1908) die freie Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure hygroskopisch ist, zum Zusammenbaden neigt und daher schwieriger zu handhaben ist, werden im Schritt a) bevorzugt Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure eingesetzt, bevorzugt die Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure. Besonders bevorzugt werden Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat, Trikalium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat eingesetzt, wobei Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat noch weiter bevorzugt ist.
  • Als Alkalimetallhydroxid können beispielsweise und bevorzugt Natrium- und Kaliumhydroxid z. B. als Feststoff oder in Form wässriger Lösungen oder Mischungen davon eingesetzt werden.
  • Das molare Verhältnis von eingesetztem Alkalimetallhydroxid zu Naphthalin-1,3,5- trisulfonsäure bzw. deren Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzen kann beispielsweise das 8 bis 14 fache bevorzugt das 10 bis 13 fache betragen.
  • Bevorzugt kann weiterhin auch der Zusatz von Erdalkalimetallhydroxid erfolgen. Geeignete Erdalkalimetallhydroxide sind beispielsweise und bevorzugt Magnesiumhydroxid und Calciumhydroxid, wobei Calciumhydroxid noch weiter bevorzugt ist. Das molare Verhältnis von eingesetztem Erdalkalimetallhydroxid zu Naphthalin- 1,3,5-trisulfonsäure bzw. deren Salzen kann beispielsweise das 0,1 bis 8 fache bevorzugt das 2 bis 5-fache und besonders bevorzugt das 2,5 bis 3,0-fache betragen.
  • Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu der Summe aus Alkalimetallhydroxid und gegebenenfalls zugesetztem Erdalkalimetallhydroxid kann beispielsweise 1 : 1,4 bis 1 : 6,0 betragen bevorzugt ist ein Verhältnis von 1 : 1,7 bis 1 : 5,0.
  • Der Druck bei der Reaktion kann beispielsweise 1 bis 200 bar betragen, bevorzugt bei 1 bis 60 bar und besonders bevorzugt demjenige Druck, der sich durch Aufheizen des Reaktionsgemisches auf die Reaktionstemperatur in einem geschlossenen Gefäß ausgehend von Umgebungsdruck einstellt.
  • Als geschlossenes Gefäß kommt zum Beispiel ein Autoklav in Frage, der z. B. aus Nickel oder anderen, gegen Alkalien resistenten Material sein kann.
  • Die Temperatur der Umsetzung kann beispielsweise 250 bis 320°C betragen, bevorzugt 270 bis 320°C, besonders bevorzugt 305 bis 320°C.
  • Die Reaktionszeit kann beispielsweise 2 bis 12, bevorzugt 3 bis 10, besonders bevorzugt 4 bis 8 Stunden betragen.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Reaktionstemperatur 270 bis 320°C und die Reaktionszeit 4 bis 8 Stunden.
  • Anschließend wird Schritt b) durchgeführt, die Abtrennung von in der resultierenden Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteilen, gegebenenfalls nach Zugabe von Wasser.
  • Die unlöslichen Bestandteile enthalten ohne Anspruch auf Vollständigkeit anorganische Sulfite, Sulfate und/oder organische Reaktionsnebenprodukte.
  • Bevorzugt wird nach Abkühlen der Reaktionsmischung Wasser zugegeben, was z. B. durch Eingießen der resultierenden Reaktionsmischung in Wasser oder auf Eis erfolgen kann.
  • Die Abtrennung von in der resultierenden Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteilen kann beispielsweise und bevorzugt durch Filtration, Zentrifugation, Sedimentation und Dekantieren gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfsmitteln erfolgen.
  • Hilfsmittel können beispielsweise sein Kieselgure, wie zum Beispiel Celite®, Aktivkohle, wie zum Beispiel Norite®, Acticarben, Bleicherde, Montmorillonit oder Knochenkohle.
  • Bevorzugt ist die Filtration, besonders bevorzugt die Filtration in Gegenwart von Hilfsmitteln, bevorzugt Aktivkohle.
  • Auf diese Weise wird eine Lösung enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure erhalten, die gegebenenfalls Schritt c) unterworfen werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können lösliche, unerwünschte Bestandteile wie zum Beispiel Verfärbungen oder organische Nebenprodukte im Schritt c) zumindest teilweise entfernt werden.
  • Dieser Schritt kann beispielsweise bei einem pH-Wert von über 3,5 bis 14 durchgeführt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform man z. B. so vor, dass zunächst auf einen pH- Wert von 3,5 bis 12, bevorzugt 5 bis 10,5 angesäuert wird.
  • Für das Ansäuern eignen sich beispielsweise saure Salze wie z. B. Ammoniumchlorid oder Säuren wie z. B. anorganische oder organische Säuren wie z. B. Carbonsäuren oder Sulfonsäuren. Bevorzugt werden anorganische Säuren wie z. B. Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, und Bromwasserstoffsäure oder Mischungen davon eingesetzt, wobei Schwefelsäure und Salzsäure noch weiter bevorzugt sind. Ganz besonders bevorzugt ist Schwefelsäure.
  • Anschließend kann mit einem organischen Solvens extrahiert werden. Geeignete organische Solventien sind beispielsweise Ester wie Essigester und Butylacetat, aliphatische oder aromatische, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Benzin, Benzol, Toluol, Xylole, Chlorbenzol, Dichlorbenzole, Isopropylbenzol, Petrolether, Hexan, Heptan, Octan, iso-Octan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Dichlormethan, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff; Ether, wie Diethylether oder Diisopropylether Ketone, wie 2-Butanon oder Methyl-isobutyl-keton oder Mischungen solcher Lösungsmittel.
  • Weiterhin kann die resultierende Reaktionslösung aus b) mit einem geeigneten Adsorbens z. B. von Verfärbungen befreien, was beispielsweise und bevorzugt nach obiger Extraktion erfolgt.
  • Geeignete Adsorbentien sind beispielsweise Kieselgele, Aluminiumoxide, Cellulose oder Aktivkohle.
  • 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure kann aus der aus b) resultierenden Reaktionslösung gegebenenfalls nach Durchführung des Schrittes c) durch Ansäuern gewonnen werden (Schritt d).
  • Dabei wird beispielsweise der pH-Wert auf 3,5 oder darunter, bevorzugt auf 0 bis 3,5, besonders bevorzugt auf 0,3 bis 2,5 gebracht.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich die Angabe der pH-Werte auf Werte bei Raumtemperatur beziehen.
  • Für das Ansäuern eignen sich beispielsweise saure Salze oder Säuren wie z. B. anorganische oder organische Säuren wie z. B. Carbonsäuren oder Sulfonsäuren. Bevorzugt werden anorganische Säuren wie z. B. Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, und Bromwasserstoffsäure oder Mischungen davon eingesetzt, wobei Schwefelsäure und Salzsäure noch weiter bevorzugt sind. Ganz besonders bevorzugt ist Schwefelsäure.
  • Auf erfindungsgemäße Weise wird 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure gewonnen, die gegebenenfalls zumindest teilweise bereits aus der Lösung ausfallen kann.
  • Geeignete Aufarbeitungsmethoden sind beispielsweise Extraktion mit geeigneten organischen Solventien, oder die Abtrennung ausgefallener 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure durch Filtration gegebenenfalls in Gegenwart von Filtrationshilfsmitteln, Zentrifugieren oder Sedimentation und Dekantieren und gegebenenfalls anschließender Trocknung.
  • Geeignete organische Solventien für die Extraktion der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure sind beispielsweise, Ester wie Essigsäuremethylester, Essigsäureethylester und Essigsäuren-butylester, aliphatische oder aromatische, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Benzin, Benzol, Toluol, Xylole, Chlorbenzol, Dichlorbenzole, Isopropylbenzol, Petrolether, Hexan, Heptan, Octan, iso-Octan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Dichlormethan, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff; Ether, wie Diethylether oder Diisopropylether Ketone, wie 2-Butanon oder Methyl-isobutyl-keton oder Mischungen solcher Lösungsmittel. Die 3-Hydroxy-2- methylbenzoesäure kann nach Extraktion in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Verdampfen des Lösungsmittels gewonnen werden.
  • Zur weiteren Reinigung kann 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure gegebenenfalls umkristallisiert oder umgefällt werden.
  • Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln wie z. B. HIV-Proteaseinhibitoren und Agrochemikalien, wie zum Beispiel Pflanzenschutzmitteln und Insektiziden oder Zwischenprodukten davon.
  • Weiterhin eignet sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte 3- Hydroxy-2-methylbenzoesäure zur Herstellung von 3-Methoxy-2-methylbenzoesäure und 3-Acetoxy-2-methylbenzoesäure.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendung von preiswertem Naphthalin bzw. von auf erfindungsgemäße Weise einfach erhältlichen Salzen der 1,3,5-Naphtalintrisulfonsäure als Ausgangsmaterial, die hohen Ausbeuten und Reinheiten der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure und der effektive Einsatz von Hydroxiden, der zu einer verminderten Salzfracht führt.
    • Beispiele Beispiel 1 Sulfonierung von Naphthalin
  • In einem Kolben werden 3961 g Schwefelsäure (100%ig) vorgelegt. Dazu dosiert man innerhalb von 15 h 1844 g Naphthalin und 5613 g Oleum (65%) simultan so zu, dass die Temperatur zwischen 20 und 550C bleibt. Nach beendeter Zugabe heizt man auf 92°C auf und rührt bei dieser Temperatur 6 h nach. Man erhält 11355 g Reaktionsgemisch.
    • Beispiel 2 Herstellung von Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat (Methode I)
  • In einem Kolben werden 3602 g des Reaktionsgemisches aus Beispiel 1 mit 1207 g destilliertem Wasser verdünnt. Dazu gibt man bei 90 bis 100°C 1095 g Natronlauge (50%ig) und lässt auf 40°C abkühlen. Den dabei ausfallenden Feststoff filtriert man ab und wäscht mit 1000 g Schwefelsäure (10%ig) nach. Man erhält 1651 g eines gelblich-weißen, feinkristallinen, wasserfeuchten Feststoffs (Gehalt 62,0% Trinatrium-1,3,5-naphthalin-trisulfonat, 2,2% andere Trinatriumtrisulfonate). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 51,6% d. Th.
    • Beispiel 3 Herstellung von Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat (Methode II)
  • In einem Kolben werden 3602 g des Reaktionsgemisches aus Beispiel 1 mit 2268 g Waschwassers aus Beispiel 1 und 148 g destilliertem Wasser verdünnt. Dazu gibt man bei 90 bis 100°C 1096 g Natronlauge (50%ig) und lässt auf 40°C abkühlen. Den dabei ausfallenden Feststoff filtriert man ab und wäscht zuerst mit 396 g Schwefelsäure (10%ig) und dann mit 500 g Schwefelsäure (5%ig), die mit Trinatrium- 1,3,5-naphthalin-trisulfonat gesättigt wurde (Gehalt 24,3%), nach. Man erhält 2329 g eines gräulich-weißen, feinkristallinen, wasserfeuchten Feststoffs (Gehalt 69,2% Trinatrium-1,3,5-naphthalin-trisulfonat, 1,4% andere Trinatriumtrisulfonate). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 81,2% d. Th.
    • Beispiel 4 Herstellung von Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat (Methode III)
  • In einem Kolben werden 3640 g des Reaktionsgemisches aus Beispiel 1 mit 1219 g destilliertem Wasser verdünnt. Dazu gibt man bei 90 bis 100°C 1107 g Natronlauge (50%ig) und lässt auf 50°C abkühlen. Den dabei ausfallenden Feststoff filtriert man ab und wäscht zuerst mit 500 g Schwefelsäure (5%ig), die mit Trinatrium-1,3,5- naphthalin-trisulfonat gesättigt wurde (Gehalt 24,3%), nach. Man erhält 1768 g eines weißen, feinkristallinen, wasserfeuchten Feststoffs (Gehalt 67,9% Trinatrium-1,3,5- naphthalin-trisulfonat, 2,1% andere Trinatriumtrisulfonate). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 50,9% d. Th.
    • Beispiel 5 Umsetzung mit Alkalien (Methode I)
  • In einem Nickelautoklaven werden in einem Gemisch aus 232,0 g wässriger Natronlauge (45%ig, 2,6 mol), 194,0 g Natriumhydroxid (99%ig, 4,8 mol) und 300,0 g Trinatrium-1,3,5-naphthalintrisulfonat (83,6%ig, 2,6% andere Trisulfonate, 13% Wasser, 0,58 mol Edukt, 0,60 mol Trisulfonate) so eingerührt, dass eine gut rührbare, breiartige Suspension entsteht. Der Autoklav wird verschlossen, ohne Rühren auf 190°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 30 Minuten temperiert. Danach wird der Rührer eingeschaltet und auf 280°C aufgeheizt. Der Innendruck (Eigendruck) steigt dabei auf 18,4 bar. Es wird 6 h bei der Reaktionstemperatur nachgerührt und danach auf 90°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur werden 200,0 g Wasser eingepumpt und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Die erhaltene Suspension wird abgesaugt und mit 442,6 g Wasser nachgewaschen. Man erhält 176,1 g eines bräunlich-weißen, feinteiligen Feststoffs und 1061,2 g einer dunkelbraunen Mutterlauge (Produktgehalt 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure ca. 6,6%). Das entspricht einer Ausbeute von 79,5% d. Th.
    • Beispiel 6
  • Umsetzung mit Alkalien (Methode II)
  • In einem Nickelautoklaven werden in einem Gemisch aus 356,0 g wässriger Natronlauge (45%ig, 4,0 mol), 126,0 g Natriumhydroxid (99%ig, 3,1 mol) und 127,0 g Calciumhydroxid (99%ig, 1,7 mol), 300,0 g Trinatrium-1,3,5-naphthalintrisulfonat (83,6%ig, 2,6% andere Trisulfonate, 13% Wasser, 0,58 mol Edukt, 0,60 mol Trisulfonate) so eingerührt, dass eine gut rührbare, breiartige Suspension entsteht. Der Autoklav wird verschlossen, ohne Rühren auf 190°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 30 Minuten temperiert. Danach wird der Rührer eingeschaltet und auf 280°C aufgeheizt. Der Innendruck (Eigendruck) steigt dabei auf 29,3 bar. Es wird 15 h bei der Reaktionstemperatur nachgerührt und danach auf 90°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur werden 200,0 g Wasser eingepumpt und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Die erhaltene Suspension wird abgesaugt und mit 500,0 g Wasser nachgewaschen. Man erhält 299,6 g eines bräunlich-weißen, feinteiligen Feststoffs (Produktgehalt ca. 0,3%) und 1287,5 g einer dunkelbraunen Mutterlauge (Produktgehalt 5,25%). Das entspricht einer Ausbeute von 76,9% d. Th.
    • Beispiel 7 Umsetzung mit Alkalien (Methode III)
  • In einem Nickelautoklaven werden in einem Gemisch aus 356,0 g wässriger Natronlauge (45%ig, 4,0 mol), 126,0 g Natriumhydroxid (99%ig, 3,1 mol) und 127,0 g Calciumhydroxid (99%ig, 1,7 mol), 300,0 g Trinatrium-1,3,5-naphthalintrisulfonat (83,6%ig, 2,6% andere Trisulfonate, 13% Wasser, 0,58 mol Edukt, 0,60 mol Trisulfonate) so eingerührt, dass eine gut rührbare, breiartige Suspension entsteht. Der Autoklav wird verschlossen, ohne Rühren auf 190°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 30 Minuten temperiert. Danach wird der Rührer eingeschaltet und auf 310°C aufgeheizt. Der Innendruck (Eigendruck) steigt dabei auf 50 bar. Es wird 5 h bei der Reaktionstemperatur nachgerührt und danach auf 90°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur werden 200,0 g Wasser eingepumpt und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Die erhaltene Suspension wird abgesaugt und mit 548,3 g Wasser nachgewaschen. Man erhält 336,1 g eines bräunlich-weißen, feinteiligen Feststoffs (Produktgehalt ca. 0,11%) und 1310,3 g einer dunkelbraunen Mutterlauge (Produktgehalt 5,22%). Das entspricht einer Ausbeute von 77,8% d. Th.
    • Beispiel 8 Aufarbeitung (Methode I)
  • In einem Kolben werden 500,0 g Mutterlauge aus Beispiel 7 vorgelegt und mit 108,0 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH-Wert von 7,4 eingestellt, wobei man die Reaktionsmischung auf 80°C erwärmen lässt. Man gibt 5,0 g Aktivkohle zu und erhitzt zum Rückfluss. Man klärt die Reaktionslösung und wäscht mit 250,0 g Wasser nach. Die geklärte Reaktionslösung wird auf 95°C aufgeheizt und durch Zudosieren von 129,5 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH von 0,4 eingestellt. Man tempert 4 h bei 90°C, wobei man einen kräftigen Stickstoffstrom durch die Lösung perlen lässt. Dann wird innerhalb von 2 h auf 45°C abgekühlt. Dabei fällt das Produkt als weißer Niederschlag aus. Das Produkt wird auf einer Glasfilternutsche abgesaugt und mit 340,0 g Wasser nachgewaschen. Der Niederschlag wird im Vakuumtrockenschrank 16 h bei 60°C getrocknet. Man erhält 903,6 g Mutterlauge (0,3% 3-Hydroxy-2- methylbenzoesäure) und 369,1 g Waschlauge (1,5% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) und 25,4 g 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure (Gehalt 95,6%). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 74,5% d. Th.
    • Beispiel 9 Aufarbeitung (Methode II)
  • In einem Kolben werden 500,0 g Mutterlauge aus Beispiel 7 (Produktgehalt ca. 6,6‰) vorgelegt und mit 108,0 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH-Wert von 7,4 eingestellt, wobei man die Reaktionsmischung auf 80°C erwärmen lässt. Man gibt 5,0 g Aktivkohle zu und erhitzt zum Rückfluss. Man klärt die Reaktionslösung und wäscht mit 250,0 g Wasser nach. Die geklärte Reaktionslösung wird auf 95°C aufgeheizt und durch Zudosieren von 123,9 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH von 0,4 eingestellt. Man tempert 4 h bei 90°C, wobei man einen kräftigen Stickstoffstrom durch die Lösung perlen lässt. Dann wird innerhalb von 2 h auf 45°C abgekühlt. Dabei fällt das Produkt als weißer Niederschlag aus. Das Produkt wird auf einer Glasfilternutsche abgesaugt und mit 400,0 g wässriger Lösung von 3-Hydroxy-2- methylbenzoesäure (1,67% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) nachgewaschen. Der Niederschlag wird im Vakuumtrockenschrank 16 h bei 60°C getrocknet. Man erhält 925,7 g Mutterlauge (0,3% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) und 404,1 g Waschlauge (1,8% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) und 28,8 g 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure (3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, Gehalt 95,6%). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 84,4% d. Th.
    • Beispiel 10 Aufarbeitung (Methode III)
  • In einem Kolben werden 930,0 g Mutterlauge aus Beispiel 8 (Produktgehalt ca. 5,25‰) vorgelegt und mit 150,6 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH-Wert von 7,2 eingestellt, wobei man die Reaktionsmischung auf 80°C erwärmen lässt. Man gibt 8,0 g Aktivkohle zu und erhitzt zum Rückfluss. Man klärt die Reaktionslösung und wäscht mit 100,0 g Wasser nach. Die geklärte Reaktionslösung wird auf 95°C aufgeheizt und durch Zudosieren von 199,2 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH von 0,5 eingestellt. Man tempert 4 h bei 90°C, wobei man einen kräftigen Stickstoffstrom durch die Lösung perlen lässt. Dann wird innerhalb von 2 h auf 45°C abgekühlt. Dabei fällt das Produkt als weißer Niederschlag aus. Das Produkt wird auf einer Glasfilternutsche abgesaugt und mit 350,0 g Wasser nachgewaschen. Der Niederschlag wird im Vakuumtrockenschrank 16 h bei 60°C getrocknet. Man erhält 1170,0 g Mutterlauge (0,2% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure), 391,2 g Waschlauge (1,1% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) und 42,5 g 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure (3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, Gehalt 95,9%). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 83,5% d. Th.
    • Beispiel 11
  • Aufarbeitung (Methode IV)
  • In einem Kolben werden 655,0 g Mutterlauge aus Beispiel 9 (Produktgehalt ca. 5,25‰) vorgelegt und mit 107,8 g Schwefelsäure (100%ig) ein pH-Wert von 7,1 eingestellt, wobei man die Reaktionsmischung auf 80°C erwärmen lässt. Man gibt 5,0 g Aktivkohle zu und erhitzt zum Rückfluss. Man klärt die Reaktionslösung und wäscht mit 150,0 g Wasser nach. Die geklärte Reaktionslösung wird auf 95°C aufgeheizt und durch Zudosieren von 117,2 g Schwefelsäure (100%ig) wird ein pH von 0,4 eingestellt. Man tempert 4 h bei 90°C, wobei man einen kräftigen Stickstoffstrom durch die Lösung perlen lässt. Dann wird innerhalb von 2 h auf 45°C abgekühlt. Dabei fällt das Produkt als weißer Niederschlag aus. Das Produkt wird auf einer Glasfilternutsche abgesaugt und mit 300,0 g wässriger Lösung von 3-Hydroxy-2- methylbenzoesäure (1,7% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) nachgewaschen. Der Niederschlag wird im Vakuumtrockenschrank 16 h bei 60°C getrocknet. Man erhält 914,7 g Mutterlauge (0,2% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure), 328,4 g Waschlauge (1,7% 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure) und 31,8 g 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure (3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, Gehalt 95,7%). Das entspricht einer isolierten Ausbeute von 89,0% d. Th.

Claims (27)

1. Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure oder Lösungen enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, dadurch gekennzeichnet, dass
a) Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder deren Salze oder Mischungen davon in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid und Wasser erhitzt werden und
b) die in der resultierenden Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteile abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aus b) resultierenden Reaktionslösung lösliche, unerwünschte Bestandteile abgetrennt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von in der Reaktionslösung löslichen, unerwünschten Bestandteile durch Extraktion bei einem pH-Wert von über 3,5 bis 14 erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aus b) resultierenden Reaktionslösung mit einem sauren Salz oder einer Säure angesäuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen pH-Wert von 3,5 oder darunter angesäuert wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure hergestellt werden durch
a) Umsetzung von Naphthalin mit rauchender Schwefelsäure und
b) Umsetzung der resultierenden Sulfiermischung mit einer alkalimetallhaltigen Base.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 1) konzentrierte Schwefelsäure vorlegt und Naphtalin und rauchende Schwefelsäure zugegeben wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt i) das molare Verhältnis von freiem SO3 aus der rauchenden Schwefelsäure zu Naphthalin zwischen 1,5 : 1 und 10 : 1 liegt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt ii) die resultierende Sulfiermischung aus Schritt i) mit Alkalimetallhydroxiden oder wässrigen Lösungen davon umgesetzt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) Alkalimetallsalze der Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) Trinatrium-naphthalin-1,3,5-trisulfonat eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) in Gegenwart von Erdalkalimetallhydroxid durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) das molare Verhältnis von eingesetztem Erdalkalimetallhydroxid zu Naphthalin- 1,3,5-trisulfonsäure bzw. deren Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzen das 0,1 bis 8 fache beträgt.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) in Gegenwart von Calciumhydroxid durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) das molare Verhältnis von eingesetztem Alkalimetallhydroxid zu Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure bzw. deren Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzen das 8 bis 14 fache bevorzugt das 10 bis 13 fache beträgt.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) das Gewichtsverhältnis von Wasser zu der Summe aus Alkalimetallhydroxid und gegebenenfalls zugesetztem Erdalkalimetallhydroxid 1 : 1,4 bis 1 : 6,0 beträgt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) der Druck bei der Reaktion 1 bis 200 bar beträgt.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) die Temperatur der Umsetzung 250 bis 320°C beträgt.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) die Reaktionszeit 2 bis 12 Stunden beträgt.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) die Abtrennung von in der Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteilen nach Zugabe von Wasser erfolgt.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) die Abtrennung von in der Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteilen durch Filtration erfolgt.
23. Lösungen enthaltend Salze der 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure dadurch erhältlich, dass
a) Naphthalin-1,3,5-trisulfonsäure oder deren Salze oder Mischungen davon in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid und Wasser erhitzt werden und
b) die in der resultierenden Reaktionsmischung unlöslichen Bestandteile abgetrennt werden.
24. Verwendung von Lösungen gemäß Anspruch 23 zur Herstellung von Arzneimitteln, Agrochemikalien oder Zwischenprodukten davon.
25. Verwendung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, die gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 hergestellt wurde zur Herstellung von Arzneimitteln, Agrochemikalien oder Zwischenprodukten davon.
26. Verwendung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, die gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 hergestellt wurde zur Herstellung von Insektiziden.
27. Verwendung von 3-Hydroxy-2-methylbenzoesäure, die gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 hergestellt wurde zur Herstellung von 3- Methoxy-2-methylbenzoesäure oder 3-Acetoxy-2-methylbenzoesäure.
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