DE1518107C - Process for the production of pure, color-stable aromatic amines by catalytic hydrogenation - Google Patents
Process for the production of pure, color-stable aromatic amines by catalytic hydrogenationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinen farbstabilen aromatischen Aminen durch katalytische Hydrierung der entsprechenden Nitroverbindungen in Gegenwart von Edelmetall- oder Nickelkatalysatoren. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man dem Hydrierungsgemisch nach beendeter Reduktion der Nitroverbindung Hydrazin oder eine Hydrazinverbindung mit einer freien NH2-Gruppein einer Menge von 0,1" bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das aromatische Amin, zusetzt, das Gemisch etwa 15 Minuten bis 2 Stunden bei einer Temperatur von 50 bis 15O0C hält und das Amin aus dem Reaktionsgemisch isoliert.The invention relates to a process for the preparation of pure, color-stable aromatic amines by catalytic hydrogenation of the corresponding nitro compounds in the presence of noble metal or nickel catalysts. The process is characterized in that after the reduction of the nitro compound has ended, hydrazine or a hydrazine compound having a free NH 2 group is added to the hydrogenation mixture in an amount of 0.1 "to 2 percent by weight, based on the aromatic amine, and the mixture is added for about 15 minutes keeps to 15O 0 C to 2 hours at a temperature of 50 and the amine from the reaction mixture isolated.
Bei der Herstellung von aromatischen Aminen ist die Gewinnung wasserheller oder hellfarbiger Produkte häufig schwierig, auch wenn mit größter Sorgfalt gearbeitet wird, um ein ,Material mit minimaler Verfärbung sicherzustellen. Aromatische Amine einschließlich derjenigen, die zunächst farblos sind, verfärben sich während der Lagerung und sind auf diese Weise für den vorgesehenen Verwendungszweck weniger brauchbar, wenn nicht ungeeignet. Die Verfärbung hat nicht nur zur Folge, daß die Amine unansehnlich werden und verunreinigt aussehen, sondern beeinträchtigt die Eigenschaften der Produkte, z. B. Farbstoffe, die mit dem Amin als Ausgangsprodukt hergestellt werden. Dies gilt besonders für Farbstoffe, mit denen helle Farbtöne und Glanz oder Lebhaftigkeit erzielt werden sollen. · .In the production of aromatic amines, the production of water-white or light-colored products is essential often difficult, even if the greatest care is taken to produce one, material with minimal Ensure discoloration. Aromatic amines, including those that are initially colorless, discolor during storage and are in this way for the intended purpose less useful if not unsuitable. The discoloration not only makes the amines unsightly and look contaminated, but affects the properties of the products, e.g. B. dyes, which are produced with the amine as the starting product. This is especially true for dyes, with which light tones and shine or vibrancy are to be achieved. ·.
.Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, aromatische Amine herzustellen, die verbesserte Qualität aufweisen und besonders minimal gefärbt und beständig gegen Verfärbung durch Einwirkung von Licht und Luft während der Lagerung sind.The object of the invention is to produce aromatic amines which are of improved quality and particularly minimally colored and resistant to discoloration due to the action of light and air are during storage.
Das grundlegende Hydrierverfahren, das durch die Erfindung verbessert werden kann, ist beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2131734, 2 823,235, 2 857 337, 3 073 865 und 3 145 231 beschrieben. In diesen Patentschriften sind die Hydrierverfahren, die Nitroverbindungen und die beim Verfahren gemäß der Erfindung anwendbaren Hydrierbedingungen einschließlich der Mengen, Temperaturen und Drucke beschrieben. ·■'.': The basic hydrogenation process which can be improved by the invention is described in U.S. Patents 2,131,734, 2,823,235, 2,857,337, 3,073,865, and 3,145,231, for example. These patents describe the hydrogenation processes, the nitro compounds and the hydrogenation conditions which can be used in the process according to the invention, including the amounts, temperatures and pressures. · ■ '.':
Die Erfindung ist im einzelnen auf Mono- und Bicycloamine, z. B. Benzenoid- und Naphthenoidamine anwendbar, die ein bis zwei Aminogruppen und einen oder mehrere Ringsubstituenten, nämlich Chlor, niedere Alkylreste und niedere Alkoxylreste, enthalten.The invention is particularly applicable to mono- and bicycloamines, e.g. B. Benzenoid and naphthenoid amines applicable, the one to two amino groups and one or more ring substituents, namely Chlorine, lower alkyl groups and lower alkoxyl groups contain.
Repräsentative Amine, deren ursprüngliche Farbe und Beständigkeit gegen Verfärbung während der Lagerung verbessert werden, sind Anilin, o-, m- und ρ-Chloranilin, 2,5 - Dichloranilin, 3,4-Dichloranilin, 3,5-Dichloranilin, o-, m- und p-Toluidin, 3-Chloro-toluidin, 5-Chlor-o-toluidin, 3-Chlor-p-toluidin, 2,4-Xylidin, o-, m- und p-Anisidin, o-, m- und p-Phenetidin, m-Phenylendiamin, Toluol-2,4-diamin, 1-Naphthylamin und 2-Methoxy-5-methylanilin. Bei bevorzugten Ausführungsformen dieses Verfahrens werden als aromatische Amine 3,4-Dichloranilin (hergestellt aus 3,4-Dichlor-l-nitrobenzol), o-Anisidin (hergestellt aus o-Nitroanisol) und o-Toluidin (hergestellt aus o-Njtrotoluol) verwendet.Representative amines, their original color and resistance to discoloration during the Storage are improved, are aniline, o-, m- and ρ-chloroaniline, 2,5 - dichloroaniline, 3,4-dichloroaniline, 3,5-dichloroaniline, o-, m- and p-toluidine, 3-chloro-toluidine, 5-chloro-o-toluidine, 3-chloro-p-toluidine, 2,4-xylidine, o-, m- and p-anisidine, o-, m- and p-phenetidine, m-phenylenediamine, toluene-2,4-diamine, 1-naphthylamine and 2-methoxy-5-methylaniline. With preferred Embodiments of this process are prepared as aromatic amines 3,4-dichloroaniline ( from 3,4-dichloro-1-nitrobenzene), o-anisidine (produced from o-nitroanisole) and o-toluidine (made from o-nitrotoluene).
Die genannten aromatischen Amine werden hinsichtlich der Farbe und der Beständigkeit gegen Verfärbung verbessert, indem man die durch Hydrierung der entsprechenden Nitroverbindung gebildete Reduktionsmasse mit einem Hydrazin der genannten Art behandelt. Die Hydrazinverbindung wird zweckmäßig der Reduktionsmasse zugesetzt, während diese den dispergieren Hydrierkatalysator und das als Reduktionsprodukt gebildete Wasser enthält. Dieser Zusatz erfolgt, nachdem die Hydrierung praktisch beendet ist, d. h. nachdem praktisch die gesamte Nitroverbindung unter Bildung des entsprechenden Amins umgesetzt worden ist, wobei Spurenmengen einiger Zwischenprodukte der Reduktion anwesend sind.The aromatic amines mentioned are used in terms of color and resistance to discoloration improved by the reduction mass formed by hydrogenation of the corresponding nitro compound treated with a hydrazine of the type mentioned. The hydrazine compound becomes useful added to the reducing mass, while this dispersed the hydrogenation catalyst and that as Contains water formed by the reduction product. This addition takes place after the hydrogenation has practically ended is, d. H. after practically all of the nitro compound with formation of the corresponding amine has been reacted, with trace amounts of some intermediate products of the reduction being present.
Es wird angenommen, daß die Hydrazinverbindung in Gegenwart des Hydrierkatalysators ein wirksameres Reduktionsmittel ist als Wasserstoff und die Spurenmengen von unvollständigen Reduktionsprodukten reduziert, die in der Reduktionsmasse noch vorhanden sind, nachdem die Hydrierung vollendet zu sein scheint. Diese unvollständigen Reduktionsprodukte werden als Initatoren der Farbbildung innerhalb des aromatischen Amins während der Lagerung angesehen. Während dieser Behandlung der Reduktionsmasse bei der. erhöhten Temperatur in Gegenwart des Hydrierkatalysators wird das Hydrazin vollständig zersetzt. Im fertigen aromatischen Amin ist keine Hydrazinverbindung festzustellen.It is believed that the hydrazine compound is more effective in the presence of the hydrogenation catalyst Reducing agent is called hydrogen and the trace amounts of incomplete reduction products reduced that are still present in the reducing mass after the hydrogenation appears to be complete. These incomplete reduction products act as initiators of color formation within the aromatic Amine viewed during storage. During this treatment of the reducing mass in the. The hydrazine is completely decomposed at elevated temperature in the presence of the hydrogenation catalyst. No hydrazine compound was found in the finished aromatic amine.
Als Hydrazinverbindungen eignen sich Hydrazin (einschließlich Hydrazinhydrat) und Hydrazine mit 1 bis 2 Kohienwasserstoffsubstituenten und einer freien NH2-Gruppe. Als Kohlenwasserstoffreste sind aliphatische, aromatische oder gemischte aliphatische und aromatische Reste, z. B. Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl und Alkaryl, mit normalerweise 1 bis 12 C-Atomen geeignet. Als repräsentative Beispiele seien die folgenden substituierten Hydrazine genannt, die sämtlich eine unsubstituierte —NH2-Gruppe enthalten:Suitable hydrazine compounds are hydrazine (including hydrazine hydrate) and hydrazines having 1 to 2 hydrocarbon substituents and a free NH 2 group. The hydrocarbon radicals are aliphatic, aromatic or mixed aliphatic and aromatic radicals, e.g. B. alkyl, cycloalkyl, aralkyl, aryl and alkaryl, normally with 1 to 12 carbon atoms are suitable. The following substituted hydrazines may be mentioned as representative examples, all of which contain an unsubstituted —NH 2 group:
i ΟΙΟ i U /i ΟΙΟ i U /
1-Benzyl-l-methyl1-benzyl-1-methyl
1-Benzyl-l-isopropyl1-benzyl-1-isopropyl
1 -Benzyl-1 -phenyl1 -benzyl-1-phenyl
l,l-Bis-(2-äthylhexyl)l, l-bis (2-ethylhexyl)
t-Butylt-butyl
l-Butyl-1-äthyl1-butyl-1-ethyl
1-t-Butyl-l-phenyl1-t-butyl-1-phenyl
CyclohexylCyclohexyl
1-Cyclohexyl-l-methyl1-cyclohexyl-1-methyl
CyclooctylCyclooctyl
CyclopentylCyclopentyl
1,1-Dibenzyl1,1-dibenzyl
1,1-Dibuty.l1,1-Dibuty.l
1,1-Dicyclohexyl1,1-dicyclohexyl
1,1-Diäthyl1,1-diethyl
1,1-Dimethyl1,1-dimethyl
1,1-Dipentyl1,1-dipentyl
1,1 -Diphenyl1,1-diphenyl
1,1-Dipropyl1,1-dipropyl
1,1-Di-p-tolyl1,1-di-p-tolyl
DodecylDodecyl
Äthylethyl
l-Äthyl-1-methyl1-ethyl-1-methyl
1,1 -Hexamethyldiisobuty 11,1-hexamethyldiisobuty 1
Methyl . ·Methyl. ·
1-Methyl-l-o-tolyl1-methyl-1-o-tolyl
(1-Naphthyl)(1-naphthyl)
(2-Naphthyl)(2-naphthyl)
OctylOctyl
PhenyläthylPhenylethyl
1-Phenyläthyl-1-phenyl1-phenylethyl-1-phenyl
PhenylPhenyl
o-Tolylo-tolyl
p-Tolylp-tolyl
2,3-Xylyl2,3-xylyl
Hydrazin und die durch Kohlenwasserstoffreste substituierten Hydrazine, die eine unsubstituierte Aminogruppe enthalten, können .als solche oder in Form von Derivaten verwendet werden, aus denen die Hydrazine durch Neutralisation, Ammonolyse und/ oder Hydrolyse unter den erfindungsgemäßen Behandlungsbedingungen regeneriert werden können. Zu diesen Derivaten gehörenHydrazine and the hydrazines substituted by hydrocarbon radicals, which are an unsubstituted Containing amino group, can be used as such or in the form of derivatives, from which the Hydrazines by neutralization, ammonolysis and / or hydrolysis under the treatment conditions according to the invention can be regenerated. These derivatives include
1. leicht erhältliche Hydraziniumsalze, z. B. von Mineralsäuren und organischen Säuren, wie HCl, H2SO4, Essigsäure u. dgl., und1. readily available hydrazinium salts, e.g. B. of mineral acids and organic acids, such as HCl, H 2 SO 4 , acetic acid and the like., And
2. N-Acylverbindungen, wie a)-N-Carbamoylderivate, dargestellt durch die Semicarbazide, b) N-Aminocarbamoylderivate, z.B. Carbohydrazid, und c) N-Alkanoyl- und N-Aroylderivate, d. h. Hydrazide, z. B. 1-Formylhydrazin, 1 - Acetylhydrazin, 1 - Benzoylhydrazin und 1,1-Phthaloylhydrazin.2. N-acyl compounds, such as a) -N-carbamoyl derivatives, represented by the semicarbazides, b) N-aminocarbamoyl derivatives, e.g. carbohydrazide, and c) N-alkanoyl and N-aroyl derivatives, d. H. Hydrazides, e.g. B. 1-formylhydrazine, 1 - acetylhydrazine, 1 - benzoylhydrazine and 1,1-phthaloyl hydrazine.
Diese typischen Derivate sind natürlich Hydrazinvorstufen, aus denen Hydrazin in situ durch die folgenden allgemein bekannten Reaktionen gebildet werden kann:These typical derivatives are of course hydrazine precursors, from which hydrazine is made in situ by the the following generally known reactions can be formed:
1. ArNH2 + NH2NH3 + X"
= ArNH3 + Χ" + NH2NH2 1. ArNH 2 + NH 2 NH 3 + X "
= ArNH 3 + Χ "+ NH 2 NH 2
worin fC ein salzbildendes
Cr5HSO41MeCO2-;where fC is a salt-forming
Cr 5 HSO 41 MeCO 2 -;
Anion ist, z. B.Anion is e.g. B.
2. ArNH2-FACyI-NHNR1R2
= ArNH- acyl + NH2NR1R2 2. ArNH 2 -FACyI-NHNR 1 R 2
= ArNH- acyl + NH 2 NR 1 R 2
worin Acyl ein Aminocarbamoyl-, Alkanoyl- oder Aroylrest, Ar ein Arylrest und R1 und R2 Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffreste sind, wie vorstehend angegeben;wherein acyl is an aminocarbamoyl, alkanoyl or aroyl radical, Ar is an aryl radical and R 1 and R 2 are hydrogen or hydrocarbon radicals, as indicated above;
3. 2ArNH2 + NH2-CO-NHNH2
—^ArNH-CO-NHAr + NH2NH2 + NH3 3. 2ArNH 2 + NH 2 -CO-NHNH 2
- ^ ArNH-CO-NHAr + NH 2 NH 2 + NH 3
worin Ar ein Arylrest ist, dessen Bedeutung oben angegeben wurde.wherein Ar is an aryl radical, the meaning of which has been given above.
Es ist ferner zu bemerken, daß die Derivate, die eine unsubstituierte Hydrazinylaminogruppe enthalten, z.B. Semicarbazid oder Carbohydrazid, nicht nur Hydrazinvorstufen sind, sondern auch unmittelbar mit dem Hydrierkatalysator reagieren können,.It should also be noted that the derivatives which contain an unsubstituted hydrazinylamino group, e.g. semicarbazide or carbohydrazide, are not only hydrazine precursors, but also directly can react with the hydrogenation catalyst.
d. h. in genügend wirksamer Weise Wasserstoff bilden, um die farbbildenden Verunreinigungen zu beseitigen.d. H. generate hydrogen sufficiently efficiently to remove the color forming impurities.
Im allgemeinen pflegen die Hydrazinderivate trägerIn general, the hydrazine derivatives are more sluggish
zu reagieren als Hydrazin selbst, so daß größere Mengen und· längere Reaktionszeiten erforderlich sein können, wenn sie verwendet werden.to react than hydrazine itself, so that larger amounts and longer reaction times are required can be when used.
Im Hinblick auf die im Reaktorsystem herrschenden Hydrierbedingungen können erfindungsgemäß auch Hydrazinvorstufen verwendet werden, die bei Reduktion Hydrazine bilden. Beispielsweise kann bei Vollendung der Hydrierung der aromatischen Nitroverbindung ein N-Nitroso-sek.-amin, z. B. N-Nitrosodimethylamin, zugesetzt werden. Unter Wasserstoffdruck wird eine solche Nitrosoverbindung katalytisch zum entsprechenden substituierten Hydrazin reduziert, . das unmittelbar nach seiner Bildung wirksam wird. Die Vollendung der Reaktion des Hydrazins oder seines Derivats und seine maximale Wirkung ist gewöhnlich in Abhängigkeit von der Temperatur nach folgenden Zeiten eingetreten: Bei 50°C in 2Stunden, bei 100°C in 0,5 Stunden, bei 15O0C in 0,25 Stunden. Bei Temperaturen zwischen den genannten Werten sind Zeiten zwischen den genannten Werten erforderlich. Bei Anwendung einer kürzeren Zeit, als sie vorstehend für die bestimmten Temperaturen genannt wurde, kann die Hydrazinreaktion unvollständig sein und eine geringere Verbesserung der ursprünglichen Farbe und der Beständigkeit des aromatischen Amins gegen Verfärbung die Folge sein. Im allgemeinen wird die Reaktion im bevorzugten Temperaturbereich von 90 bis 100° C 1 Stunde durchgeführt, um sicherzustellen, daß die Reaktion vollendet ist. Reaktionszeiten, die langer sind, als vorstehend angegeben, und weit über den für die niedrigeren und höheren Reaktionstemperaturen angegebenen Werten liegen, sind zwar nicht nachteilig, bringen jedoch keinen Vorteil mit sich.With regard to the hydrogenation conditions prevailing in the reactor system, hydrazine precursors which form hydrazines on reduction can also be used according to the invention. For example, upon completion of the hydrogenation of the aromatic nitro compound, an N-nitroso-sec-amine, e.g. B. N-nitrosodimethylamine may be added. Such a nitroso compound is catalytically reduced to the corresponding substituted hydrazine under hydrogen pressure,. which takes effect immediately after its formation. The completion of the reaction of hydrazine or its derivative and its maximum effect is usually occurred depending on the temperature after the following times: At 50 ° C in 2 hours, at 100 ° C in 0.5 hours, at 15O 0 C in 0.25 Hours. At temperatures between the stated values, times between the stated values are required. Using a time shorter than that given above for the particular temperatures may result in incomplete hydrazine reaction and less improvement in the original color and in the resistance of the aromatic amine to discoloration. In general, the reaction is carried out in the preferred temperature range of 90 to 100 ° C. for 1 hour in order to ensure that the reaction is completed. Reaction times which are longer than those indicated above and which are far above the values indicated for the lower and higher reaction temperatures are not disadvantageous, but do not entail any advantage.
Die Menge der verwendeten Hydrazinverbindung hängt von der Art des Hydrazins und der Zahl der darin enthaltenden N — H-Wasserstoffatome, von dem zu behandelnden Aminsystem und von der gewünschten Wirkung ab. Es werden etwa 0,1 bis 2%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent Hydrazin, bezogen auf das zu behandelnde aromatische Amin, verwendet. Wenn geringere Mengen verwendet werden, sind sie nicht immer vollständig wirksam, während höhere Mengen gewöhnlich nicht erforderlich sind.The amount of the hydrazine compound used depends on the type of hydrazine and the number of N - H hydrogen atoms contained therein, of the amine system to be treated and the desired effect. There will be about 0.1 to 2%, preferably 0.1 to 0.5 percent by weight hydrazine, based on the aromatic amine to be treated, used. If lesser amounts are used, they are not always fully effective while higher amounts are usually not required.
Um die volle Wirkung des Hydrazins zu erzielen, wird das Hydrazin oder sein Derivat der Reduktionsmasse nach der Reduktion der Nitroverbindung zugesetzt. Andernfalls wird seine Wirkung proportional der anwesenden Menge der Nitroverbindung geringer, weil vermutlich das Hydrazin bevorzugt dieIn order to achieve the full effect of the hydrazine, the hydrazine or its derivative is the reducing mass added after the reduction of the nitro compound. Otherwise, its effect will be proportional the amount of nitro compound present is lower, because the hydrazine presumably prefers the
Nitroverbindung reduziert und für die Einwirkung auf die Verbindungen, die durch Wasserstoff nicht beeinflußt werden und für die Farbbildung verantwortlich sind und zu Verfärbung führen, verlorengeht.Nitro compound reduced and for acting on the compounds by hydrogen not are influenced and are responsible for the color formation and lead to discoloration, is lost.
Als Hydrierkatalysatoren, die normalerweise für die Reduktion der Nitroverbindungen - verwendet werden und die außerdem die vorteilhafte Reduktionswirkung des Hydrazins begünstigen, eignen sich Platin, Palladium und Gemische dieser Edelmetalle, gewöhnlich auf Ruß als Träger, und Nickel. Auch andere Edelmetalle der Gruppe VIII, z.B. Ruthenium und Rhodium, können verwendet werden. In'Abwesenheit des Hydrierkatalysators ist das Hydrazin verhältnismäßig unwirksam, besonders wenn das unzersetzte Hydrazin in den Vorläufen einer Fraktionierung entfernt wird, die vorgenommen" wird, um ein möglichst reines und farbloses aromatisches Amin zu gewinnen.As hydrogenation catalysts, normally used for the reduction of nitro compounds and which also favor the advantageous reducing effect of hydrazine, are suitable platinum, Palladium and mixtures of these precious metals, usually supported on carbon black, and nickel. Others too Group VIII noble metals such as ruthenium and rhodium can be used. In absence of the hydrogenation catalyst, the hydrazine is relatively ineffective, especially if the undecomposed Hydrazine is removed in the preliminary stages of a fractionation which is carried out "in order to achieve a possible to obtain pure and colorless aromatic amine.
Die verwendete Menge des Hydrierkatalysators kann innerhalb weiter Grenzen liegen. Bereits Spurenmengen sind katalytisch wirksam in bezug auf Zersetzung des Hydrazins unter Bildung von Wasserstoff. Die Katalysatormenge entspricht gewöhnlich der Menge, die für die katalytisch^ Hydrierung der Nitroverbindung zum Amin verwendet wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann demgemäß nacheinander unter Hydrierung der Nitroverbindung ohne Isolierung des als Reduktionsprodukt gebildeten Amins durchgeführt werden, oder es kann auf das farbinstabile Amin selbst angewandt werden, indem sowohl ein Hydrierkatalysator (der gleichzeitig die Dehydrierung der Hydrazine unter Bildung von aktivem Wasserstoff bewirkt) als auch ein Hydrazin in der beschriebenen Weise zugesetzt wird, worauf unter den vorgeschriebenen Bedingungen der Zeit und Temperatur erhitzt wird.The amount of hydrogenation catalyst used can be within wide limits. Already trace amounts are catalytically effective in relation to the decomposition of the hydrazine with the formation of hydrogen. The amount of catalyst usually corresponds to the amount required for the catalytic hydrogenation of the Nitro compound is used to the amine. The method according to the invention can accordingly successively with hydrogenation of the nitro compound without isolation of the reduction product formed Amine, or it can be applied to the color-unstable amine itself by both a hydrogenation catalyst (which simultaneously causes the dehydrogenation of the hydrazines with the formation of active hydrogen causes) as well as a hydrazine is added in the manner described, whereupon heated under the prescribed conditions of time and temperature.
Die Reduktionsmasse wird in Gegenwart des Hydrazins bei einer Temperatur zwischen 50 und 150° C, vorzugsweise zwischen 90 und 100° C, gehalten. Bei niedrigeren Temperaturen ist eine längere Zeit für die Erzielung der erfindungsgemäßen Verbesserung erforderlich, so daß das Verfahren übermäßig in die Länge gezogen wird. Bei Temperaturen über 150° C . wird im Vergleich zur Anwendung niedrigerer Temperaturen kein Vorteil erzielt. Nachteilige Nebenreaktionen können stattfinden, und außerdem ist mit Verlusten von Hydrazin, das bei Normaldruck einen Siedepunkt von etwa 114° C hat, zu rechnen, wenn das System nicht unter Druck gehalten wird.The reducing mass is in the presence of the hydrazine at a temperature between 50 and 150 ° C, preferably between 90 and 100 ° C held. At lower temperatures is a longer time for the achievement of the improvement according to the invention is necessary, so that the process excessively in the Length is drawn. At temperatures above 150 ° C . there is no benefit compared to using lower temperatures. Disadvantageous side reactions can take place, and besides, is with losses of hydrazine, which at normal pressure has a boiling point of about 114 ° C if the system is not kept under pressure.
Der Druck des Wasserstoffs während der Zeit der Reaktion des Hydrazins in der Reduktionsmasse ist nicht entscheidend wichtig. Der Wasserstoff bildet in bequemer Weise eine inerte Atmosphäre, und sein Drück kann zwischen 0 und 35 atü liegen, üblich ist ein Wasserstoffdruck von 0 atü.The pressure of the hydrogen during the time of the reaction of the hydrazine in the reducing mass is not crucially important. The hydrogen conveniently forms an inert atmosphere, and its The pressure can be between 0 and 35 atmospheres, a hydrogen pressure of 0 atmospheres is common.
Allgemeines PrüfverfahrenGeneral test procedure
Die Reinigungswirkung des Hydrazins in aromatischen Aminen gemäß der Erfindung kann nach der folgenden allgemeinen Methode geprüft und gemessen werden: Eine Hydrierung einer aromatischen Nitroverbindung wird in der üblichen Weise nach Methoden vorgenommen, die für die Herstellung des entsprechenden aromatischen Amins im technischen Maßstab oder Laboratoriumsmaßstab festliegen. Die erhaltene Reduktionsmasse oder ein Teil dieser Masse wird in zwei Teile geteilt. Ein Teil wird mit dem Hydrazin oder dem Hydrazinderivat behandelt, der andere Teil bleibt unbehandelt. Die Hydrazinbehandlung besteht darin, daß das Hydrazin mit der Reduktionsmasse gemischt und das Gemisch bei erhöhter Temperatur gehalten wird, wie bereits beschrieben. Jeder Teil der Reduktionsmasse wird dann 1. zur Entfernung des suspendierten Katalysators filtrieft,The cleaning effect of the hydrazine in aromatic amines according to the invention can be according to the The following general method can be tested and measured: A hydrogenation of an aromatic nitro compound is carried out in the usual way by methods that are necessary for the preparation of the corresponding aromatic amine on an industrial scale or laboratory scale. the obtained reducing mass or part of this mass is divided into two parts. Part is with the Treated hydrazine or the hydrazine derivative, the other part remains untreated. The hydrazine treatment consists in that the hydrazine mixed with the reducing mass and the mixture at increased Temperature is maintained as already described. Each part of the reducing mass is then 1. to Removal of the suspended catalyst by filtration,
2. von der Wasserschicht abgetrennt, 3. dehydratisiert, gewöhnlich durch Erhitzen unter vermindertem Druck, und 4. zur weiteren Reinigung des Amins destilliert. Zuweilen wird die Destillationsstufe ausgelassen. Die Farbe des Amins wird nach der Gardner-Farbskala oder als prozentuale Lichtdurchlässigkeit gemessen. In den folgenden Beispielen wurde das Hydrazin als wäßrige Lösung zugesetzt, die 54 bis 95 Gewichtsprozent NH2NH2 enthielt. Die Mengen sind als Hydrazin selbst ausgedrückt.2. separated from the water layer, 3. dehydrated, usually by heating under reduced pressure, and 4. distilled to further purify the amine. Sometimes the distillation stage is skipped. The color of the amine is measured according to the Gardner color scale or as a percentage of light transmission. In the following examples, the hydrazine was added as an aqueous solution containing 54 to 95 percent by weight of NH 2 NH 2 . The amounts are expressed as hydrazine itself.
Beispielelbis7Exampleelto7
Verschiedene aromatische Nitroverbindungen wurden in Gegenwart der folgenden Katalysatoren hydriert:Various aromatic nitro compounds were produced in the presence of the following catalysts hydrogenated:
A — Platin auf AcetylenrußA - platinum on acetylene black
B — Gemisch von Palladium und Platin aufB - mixture of palladium and platinum
Acetylenruß
C — Nickel auf einem siliciumhaltigen MaterialAcetylene black
C - nickel on a silicon containing material
Bei den Versuchen 1 bis 6 betrug die Temperatur 95 ± 5°C, der Wasserstoffdruck 28 bis 35 atü und das Verhältnis des Nitrokörpers zum Katalysatormetall 40000 bis 60 000:1. Beim Versuch? betrug die Hydriertemperatur 105 bis HO0C, der Druck 8,4 bis 9,1 atü und das Verhältnis von Nitrokörper zu Katalysator 20 000:1.In experiments 1 to 6, the temperature was 95 ± 5 ° C., the hydrogen pressure was 28 to 35 atmospheres and the ratio of the nitro body to the catalyst metal was 40,000 to 60,000: 1. When trying? the hydrogenation temperature was 105 to HO 0 C, the pressure 8.4 to 9.1 atm and the ratio of nitro bodies to catalyst 20,000: 1.
Teile der erhaltenen Reduktionsmasse wurden mit 0,5 Gewichtsprozent Hydrazin, bezogen auf den Amingehalt der Reduktionsmasse, behandelt und 1 Stunde bei 90 ± 5°C bei Normaldruck gehalten. Diese behandelten Materialien und Teile der nicht mit Hydrazin behandelten Reduktionsmasse wurden auf die vorstehend beschriebene Weise einschließlich der Destillation aufgearbeitet. Die Farbe von Proben der Produkte wurde gemessen, worauf die Proben in Klarglasflaschen unter der Einwirkung des Lichts der Umgebung bei Raumtemperatur aufbewahrt wurden, um die Farbentwicklung zu beobachten. Die jeweiligen hergestellten Amine, der jeweils verwendete Katalysator und die Wirksamkeit der Hydrazinbehandlung, die sich in der verbesserten Anfangsfarbe und in der Beständigkeit gegen Verfärbung während der Lagerung widerspiegelt, sind in Tabelle I angegeben.Parts of the resulting reducing composition were 0.5 percent by weight hydrazine, based on the amine content the reducing mass, treated and kept for 1 hour at 90 ± 5 ° C at normal pressure. These treated Materials and parts of the reducing mass not treated with hydrazine were added to the above-described manner including the distillation worked up. The color of samples of the The products were measured, after which the samples were placed in clear glass bottles under the action of the light Environment at room temperature to observe color development. The respective produced amines, the catalyst used in each case and the effectiveness of the hydrazine treatment, which is reflected in the improved initial color and in the resistance to discoloration during storage are given in Table I.
Tabelle I . . ,Table I. . ,
Wirkung auf die Hydrazinbehandlung der Reduktionsmasse auf die Farbe des AminsEffect on the hydrazine treatment of the reducing mass on the color of the amine
Aromatisches AminAromatic amine
Für die Herstellung Aufbewah: verwendeter KatalysatorFor the production storage: used catalyst
rungszeit
Tage bei Raumtemperatur time
Days at room temperature
Farbe gemäß Gardner-Skala
behandeltes Amin unbehandeltes AminColor according to the Gardner scale
treated amine untreated amine
Anilinaniline
0
10
1
1
Braun (18)1
Brown (18)
Fortsetzungcontinuation
Aromatisches ÄminAromatic amin
Für die Herstellung Aufbewahrungszeit, verwendeter Tage bei Raum-Katalysator temperaturStorage time, days used for space catalyst for manufacture temperature
Farbe gemäß Gardner-Skala
behandeltes Amin unbehandeltes AminColor according to the Gardner scale
treated amine untreated amine
m-Chloranilinm-chloroaniline
o-Toluidin (dehydratisiert
und nicht destilliert)o-Toluidine (dehydrated
and not distilled)
o-Toluidino-toluidine
o-Anisidino-anisidine
2,4-Xylidin2,4-xylidine
m-Phenylendiamin
(unterkühlte Flüssigkeit)m-phenylenediamine
(supercooled liquid)
2121
2727
119119
0
14
280
14th
28
1414th
0
3
60
3
6th
4 bis 5
64 to 5
6th
1 bis 21 to 2
2 ■2 ■
1
2 bis 31
2 to 3
1
3
61
3
6th
1
2 bis 31
2 to 3
1
41
4th
10
15
1610
15th
16
4
124th
12th
15
Dunkelrot15th
Dark red
1515th
2
sehr dunkel2
very dark
Der Versuch 5 wurde unter Verwendung von 0,3% Hydrazin wiederholt, wobei der Wasserstoffdruck zwischen 28 und 35atü und die Reaktionsmasse 1 Stunde bei etwa 90° C gehalten wurde. Das erhaltene o-Anisidin hatte eine Anfangsfarbe von weniger als 2 und verfärbte sich in 14 Tagen auf einen Gardner-Farbwert von nur 2.Experiment 5 was repeated using 0.3% hydrazine, using the hydrogen pressure between 28 and 35atü and the reaction mass was kept at about 90 ° C for 1 hour. The received o-Anisidine had an initial color of less than 2 and discolored to a Gardner color value in 14 days of only 2.
Eine unbehandelte Probe von -Toluidin, die dehydratisiert, aber nicht destilliert worden war (Beispiel 3), wurde mit 0,1% Hydrazin gemischt. Die Probe hatte eine Anfangsfarbe von 3 auf der Gardner-'Skäla und nach 119tägiger Aufbewahrung einen Farbwert von 17 im Vergleich zu einem Wert von 6 für das o-Toluidin, das aus der mit Hydrazin behandelten Reduktionsmasse stammte, wobei jedoch kein Hydrazin im dehydratisierten Produkt nachweisbar war, und dann für die gleiche Zeit aufbewahrt wurde.An untreated sample of toluidine that had been dehydrated but not distilled (Example 3), was mixed with 0.1% hydrazine. The sample had an initial color of 3 on the Gardner-'Skäla and after 119 days of storage a color value of 17 compared to a value of 6 for the o-toluidine derived from the hydrazine-treated reducing mass, but no hydrazine was detectable in the dehydrated product and then stored for the same time.
Ebenso wurde eine unbehandelte Probe von destilliertem 2,4-Xylidin (Beispiel 6) mit 0,1% Hydrazin gemischt. Die Anfangsfarbe betrug 3. Nach otägiger Lagerung war der Farbwert auf 10 gestiegen, während 2,4-Xylidin aus der mit Hydrazin behandelten Reduktionsmasse eine Anfangsfarbe von 1 zeigte, die nach otägiger Lagerung nur auf 6 gestiegen war.An untreated sample of distilled 2,4-xylidine (Example 6) with 0.1% hydrazine was also used mixed. The initial color was 3. After storage for days, the color value had risen to 10, during 2,4-Xylidine from the reducing mass treated with hydrazine showed an initial color of 1, which after of days of storage had only risen to 6.
Ein Teil der Reduktionsmasse aus der Hydrierung von 3,4-Dichlor-l-nitrobenzol (durchgeführt bei 95 ± 5° C und 28 bis 35 atü unter Verwendung von Platin auf Acetylenruß als Katalysator bei einem Verhältnis von Nitrokörper zu Katalysator von 40 000: 1) wurde mit 2,0 Gewichtsprozent Hydrazin, bezogen auf den Gehalt der Masse an 3,4-Dichloranilin, ge-Part of the reducing mass from the hydrogenation of 3,4-dichloro-l-nitrobenzene (carried out at 95 ± 5 ° C and 28 to 35 atmospheres using platinum on acetylene black as a catalyst at a ratio from nitro bodies to catalyst of 40,000: 1) was based on 2.0 percent by weight of hydrazine on the content of the mass of 3,4-dichloroaniline, ge
mischt. Das Gemisch wurde unter Wasserstoff und Normaldruck 1 Stunde bei etwa 100° C gehalten und dann filtriert, von der Wasserschicht abgetrennt und zur Isolierung des 3,4-Dichloranilins dehydratisiert. Eine nicht mit Hydrazin behandelte Vergleichsprobe wurde in der gleichen Weise aufgearbeitet. Da das Amin bei Raumtemperatur fest ist, wurde seine Farbe an Hand der prozentualen Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 4250 Ä durch eine 50-mm-Zelle gemessen, die eine l%ige Lösung des Amins in o-Dichlorbenzol enthielt. Das behandelte Material ließ 97,5% des Lichts durch, während die Durchlässigkeit des unbehandelten Amins für dieses Licht nur 83,5% betrug, ein Zeichen für eine deutliche Verbesserung der Anfangsfarbe des 3,4-Dichloranilins als Folge der Behandlung der Reduktionsmasse, aus der es abgetrennt wurde, mit Hydrazin.mixes. The mixture was kept at about 100 ° C. for 1 hour under hydrogen and normal pressure then filtered, separated from the water layer and dehydrated to isolate the 3,4-dichloroaniline. A comparative sample not treated with hydrazine was worked up in the same way. Since that Amine is solid at room temperature, its color was determined by the percentage of light transmittance a wavelength of 4250 Å measured by a 50 mm cell containing a 1% solution of the amine in Contained o-dichlorobenzene. The treated material let 97.5% of the light through, while the transmission of the untreated amine for this light was only 83.5%, a sign of a significant improvement the initial color of the 3,4-dichloroaniline as a result of the treatment of the reducing mass which it was separated with hydrazine.
Beispiele 9 bis 13Examples 9-13
Teile der Reduktionsmasse aus der Hydrierung von o-Nitrotoluol (durchgeführt bei 95 ± 5° C und 28 bis 35 atü mit einem Gemisch von Palladium und Platin als Katalysator bei einem Verhältnis von Nitrokörper zu Metall von 200 000:1) wurden mit Hydrazin und Hydrazinderivaten gemischt und etwa 1 Stunde bei 90 bis 95° C gehalten. Zur Aufarbeitung der Proben gehörte die Destillation. Die Anfangsfarbe des o-Toluidins und die Farbe, die entwickelt wurde, während die zu etwa zwei Drittel gefüllten Flaschen im Dunkeln bei 50 bis 55° C aufbewahrt wurden, wurden an Hand der Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 4100 Ä durch das 100%ige Material in einer 10-mm-Spektrophotometerzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.Parts of the reducing mass from the hydrogenation of o-nitrotoluene (carried out at 95 ± 5 ° C and 28 up to 35 atm with a mixture of palladium and platinum as a catalyst with a ratio of nitro bodies to metal of 200,000: 1) were mixed with hydrazine and hydrazine derivatives and about 1 hour held at 90 to 95 ° C. The processing of the samples included distillation. The initial color of o-toluidine and the color developed while the bottles were about two-thirds full in the dark were stored at 50 to 55 ° C, were on the basis of the transmittance for light of a wavelength of 4100 Å through the 100% material in a 10 mm spectrophotometer cell measured. The results are shown in Table II.
209 643/100209 643/100
1 OiO IU/1 OiO IU /
9 . 109. 10
Tabellen
' Einfluß von ausgewählten Hydrazinderivaten auf die Farbe und Farbstabilität von o-ToluidinTables
Influence of selected hydrazine derivatives on the color and color stability of o-toluidine
(Kontrolle)"9
(Control)
Hydrazin10
Hydrazine
11
1,1-Dimethyl-
hydrazinexample
11
1,1-dimethyl
hydrazine
Semicarbazid '·..;12th
Semicarbazide '· ..;
Carbohydrazid13th
Carbohydrazide
Lichtdurchlässigkeit in %
nach
O Tagen
1 Tag..'. o-toluidine, weight percent
Light transmission in%
after
O days
1 day .. '.
51
1691
51
16
96
91
790.25
96
91
79
92
86
781.0
92
86
78
94
80 .
350.85. '■'
94
80.
35
89
620.25
89
62
Hydrazin und 1,1-Dimethylhydrazin haben eine erhebliche stabilisierende Wirkung auf o-Toluidin gegen Verfärbung des Amins während der Lagerung. Semicarbazid und Carbohydrazid zeigen eine geringere, aber immer, noch deutliche Wirkung hinsichtlich der Verhinderung der Farbbildung im o-Toluidin. Ein beschleunigter Alterungstest wurde angewendet. Unter diesen Bedingungen ist die durch Semicarbäzid und Carbohydrazid erzielte Verbesserung als bedeutsam anzusehen.Hydrazine and 1,1-dimethylhydrazine have one considerable stabilizing effect on o-toluidine against discoloration of the amine during storage. Semicarbazide and carbohydrazide show a lesser, but still, significant effect in terms of the prevention of color formation in o-toluidine. An accelerated aging test was used. Under these conditions is the improvement achieved by semicarbazide and carbohydrazide to be regarded as significant.
Beispiel 14
(Erfindungsgemäßes Verfahren)Example 14
(Method according to the invention)
300 g o-Nitroanisol und 0,60 g vom Katalysator B (Gemisch von Palladium und Platin auf Acetylenruß) wurden in einen 1-1-Autoklav gegeben. Der Autoklav wurde auf 95 bis 100° C erhitzt, Wasserstoff eingeleitet und der Druck auf 28 bis 35 Atmosphären erhöht. Die Reduktionszeit betrug 33 Minuten. Der Autoklav wurde abgekühlt, das Produkt dem Autoklav entnommen und mit 3 ml einer Hydrazinhydratlösung (1,6 g Hydrazin) versetzt. Dieses Gemisch wurde 45 Minuten lang in einem Wärmeschrank bei 90 bis 95° C gehalten, anschließend dem Schrank wieder entnommen, filtriert, die Wasserschicht abgetrennt und das Produkt in Vakuum destilliert. Die Ausbeute an o-Anisidin betrug 95% des theoretischen Wertes. Eine Probe dieses Produkts besaß anfänglich eine Lichtdurchlässigkeit von 84%, gemessen mit einem »Bausch and Lomb Spectronic 20 Colorimeter« bei 450 ηΐμ in einem optisch angepaßten Teströhrchen, das einen Innendurchmesser von 1,27 cm besaß.300 g of o-nitroanisole and 0.60 g of catalyst B (mixture of palladium and platinum on acetylene black) were placed in a 1-1 autoclave. The autoclave was heated to 95 to 100 ° C, passed in hydrogen and the pressure increased to 28 to 35 atmospheres. The reduction time was 33 minutes. The autoclave was cooled, the product the autoclave removed and treated with 3 ml of a hydrazine hydrate solution (1.6 g of hydrazine). This mixture was Held in a heating cabinet at 90 to 95 ° C for 45 minutes, then back in the cabinet removed, filtered, the water layer separated and the product distilled in vacuo. The yield of o-anisidine was 95% of the theoretical value. A sample of this product initially had one Light transmission of 84%, measured with a "Bausch and Lomb Spectronic 20 Colorimeter" 450 ηΐμ in an optically adapted test tube, which had an inner diameter of 1.27 cm.
Beispiel 15
(Verfahren nach Stand der Technik)Example 15
(State-of-the-art method)
200 g o-Nitroanisol, 200 ml Methanol und 2,5 g Katalysator B wurden in einen 2-1-Kolben mit rundem Boden gegeben, die mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Einlaß für Hydrazinhydrat ausgerüstet war. Der Rührer wurde eingeschaltet und 150 ml Hydrazinhydratlösung (54% Hydrazin) in drei Portionen von je 50 ml dazugegeben. Die ■ Temperatur von 76° C wurde beim Rückfluß aufrechterhalten. Zusätzliches Hydrazinhydrat (100 ml) wurde zugegeben, 50 ml auf einmal. Die Temperatur von 880C wurde bis zur vollständigen Reduktion aufrechterhalten. Das Produkt wurde gekühlt und gefiltert. Wasser und Alkohol wurden durch Destillation bei Atmosphärendruck entfernt und das Produkt im Vakuum destilliert. Die Ausbeute an o-Anisidin betrug 95% des theoretischen Wertes. Eine Probe davon besaß anfänglich eine Lichtdurchlässigkeit von 93%. Sie wurde ebenfalls mit einem Bausch und Lomb Spectronic 20 Colorimeter bei 450 πΐμ in einem optisch angepaßten Teströhrchen von 1,27 cm Innendurchmesser gemessen.200 g of o-nitroanisole, 200 ml of methanol and 2.5 g of Catalyst B were placed in a 2 l round bottom flask equipped with a thermometer, a stirrer and an inlet for hydrazine hydrate. The stirrer was switched on and 150 ml of hydrazine hydrate solution (54% hydrazine) were added in three 50 ml portions. The ■ temperature of 76 ° C. was maintained at reflux. Additional hydrazine hydrate (100 ml) was added, 50 ml all at once. The temperature of 88 ° C. was maintained until the reduction was complete. The product was cooled and filtered. The water and alcohol were removed by distillation at atmospheric pressure and the product was distilled in vacuo. The yield of o-anisidine was 95% of the theoretical value. A sample thereof initially had a light transmission of 93%. It was also measured with a Bausch and Lomb Spectronic 20 colorimeter at 450 πΐμ in an optically adapted test tube with an inner diameter of 1.27 cm.
Um die Farbstabilität der Produkte aus Beispiel 14 und 15 zu prüfen, wurden 50-g-Proben bei Raumtemperatur 7 Tage lang aufbewahrt und in Intervallen von 2, 4 und 7 Tagen geprüft, wobei jeweils die Lichtdurchlässigkeit gemessen wurde. Nach Berechnung der entsprechenden Gardner-Zahlen ergaben sich folgende Ergebnisse:To test the color stability of the products from Examples 14 and 15, 50 g samples were taken at room temperature Stored for 7 days and checked at 2, 4 and 7 day intervals with the Light transmission was measured. After calculating the corresponding Gardner numbers, the result was the following results:
Der Vergleich dieser beiden Produkte beweist, daß das nach dem bekannten Verfahren unter Verwendung von Hydarzinhydrat als Reduktionsmittel hergestellte o-Anisidin hinsichtlich Farbstabilität dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkt deutlich unterlegen ist. Das nach dem beanspruchten Verfahren hergestellte o-Anisidin war noch nach 2 Tagen unverändert und besaß erst nach 7 Tagen etwa die Lichtdurchlässigkeit, die das nach den bekannten Verfahren hergestellte Produkt schon nach 2 Tagen aufwies, obwohl letzteres mit 93% Lichtdurchlässigkeit anfänglich heller war.The comparison of these two products proves that this is using the known method o-anisidine produced by hydarzin hydrate as a reducing agent in terms of color stability product produced by the process of the invention is clearly inferior. That after the claimed O-anisidine produced by the method was still unchanged after 2 days and only possessed after 7 days for example the light permeability that the product manufactured according to the known processes already has 2 days, although the latter was initially lighter with 93% light transmission.
Claims (4)
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