DE1518307B1 - Verfahren zur Herstellung von Nitrodiarylaminen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Nitrodiarylaminen

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DE1518307B1 DE1965S0097173 DES0097173A DE1518307B1 DE 1518307 B1 DE1518307 B1 DE 1518307B1 DE 1965S0097173 DE1965S0097173 DE 1965S0097173 DE S0097173 A DES0097173 A DE S0097173A DE 1518307 B1 DE1518307 B1 DE 1518307B1
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Description

3 4
in der X2 und X3 Wasserstoffatome, Alkoxyreste zusammen mit dem Wasser überdestillierende, nicht mit 1 oder 2 C-Atomen oder Nitrogruppen bedeuten. umgesetzte, primäre aromatische Amin wird im EntBeispiele für solche Amine sind Anilin, p-Toluidin, wässerungsturm vom Wasser abgetrennt, im Vero-Toluidin, p-Nitroanilin, m-Nitroanilin, o-Nitro- dämpfer verdampft und wieder in den Boden des anilin, p-Anisidin, o-Anisidin, p-Äthylanilin, o-Phe- 5 Reaktors zurückgeführt bzw. eingeblasen. Das im netidin, 2,4-Xylidin, 2,6-Xylidin und Xylidingemische. Entwässerungsturm abgetrennte Wasser wird im Bevorzugte Amine sind Anilin und p-Toluidin. Kühler abgekühlt und dann in den Abscheider Das primäre aromatische Amin wird in einer Menge geführt, in dem restliches, primäres aromatisches von etwa 1,1 bis 10, vorzugsweise von 1,1 bis 3 Mol, Amin wiedergewonnen und in den Kopf des Entje Mol des halogenierten Nitrobenzols verwendet. io wässerungsturmes zurückgeführt wird.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Durch die Zurückführung des entwässerten pri-Amid wird durch Umsetzung des im erfindungs- mären aromatischen Amins wird die Wirtschaftlichgemäßen Verfahren eingesetzten primären aroma- keit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber tischen Amins mit einer niedrigmolekularen alipha- dem bisher bekannten Verfahren verbessert, da auf tischen Monocarbonsäure, wie Ameisensäure, Essig- 15 diese Weise das während der Umsetzung entstehende säure oder Propionsäure, hergestellt. Bei Verwendung Wasser aus der Reaktionszone in etwa der doppelten von Anilin als primärem aromatischem Amin wird Menge, verglichen mit dem bekannten Verfahren, z. B. Formanilid, Acetanilid oder Propionanilid als abgetrennt werden kann. Die Reaktionszeit wird Amid verwendet. Vorzugsweise werden Amide ver- um etwa die Hälfte verringert. Durch den geringen wendet, die die Formyl- oder Acetylgruppe enthalten. 20 Gehalt an teerigen Nebenprodukten im Reaktions-Das Amid wird in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Mol, produkt wird eine Ausbeutesteigerung erhalten. Bei vorzugsweise von 0,1 bis 0,6 Mol, je Mol halo- der Durchführung der Reaktion in technischem geniertes Nitrobenzol verwendet. Maßstab kann die Reaktionszeit von bisher 12 bis Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren 18 Stunden auf etwa 5 bis 10 Stunden verringert, verwendbaren Halogenkohlenwasserstoffakzeptoren 25 die Ausbeute auf einen Wert von übar 90°/0 erhöht sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natrium- und die Reinheit verbessert werden, bicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumcarbonat und Die Menge des nach der Entwässerung zurück-Kaliumcarbonat. Unter den vorgenannten Verbin- geführten primären aromatischen Amins wird auf düngen sind die Kaliumsalze bevorzugt. Unter den einen Wert von 0,1 bis 5,0 Mol, insbesondere von Kaliumsalzen ist wasserfreies Kaliumcarbonat beson- 3° 0,5 bis 2,0 Mol, je Stunde und Mol des halogenierten ders bevorzugt, weil bei dessen Verwendung das Nitrobenzols eingestellt. Durch Einblasen des ent-Reaktionsprodukt in höherer Ausbeute und mit wässerten primären aromatischen Amins in den höherer Reinheit erhalten wird als bei Verwendung Boden des Reaktors wird das während der Umder anderen Salze. Der Halogenwasserstoffakzeptor Setzung entstehende Wasser aus dem Reaktionswird in einer Menge von etwa 1,1 Mol je Mol halo- 35 gemisch abgetrieben. Weiterhin können die Reakgeniertes Nitrobenzol verwendet. tionsbedingungen leicht durch Steuerung des verBeispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren dampften und in den Reaktor zurückgeführten priverwendbaren kupfer- oder nickelhaltigen Dehydro- mären aromatischen Amins reproduziert werden, halogenierungskatalysatoren sind Kupferpulver, Kup- selbst wenn der Reaktionsansatz vergrößert wird. fer(I)-jodid, Kupfer(II)-jodid, Kupfer(I)-chlorid, Kup- 40 Nach beendeter Umsetzung läßt man das Reakfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, ba- tionsgemisch zur Abtrennung anorganischer Salze in sisches Kupfercarbonat, Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(I)- Wasser einlaufen. Das ölige Reaktionsprodukt wird cyanid, Kupfer(II)-cyanid, Kupfer(II)-nitrat, Kup- vom Wasser abgetrennt und von Katalysatorresten fer(II)-formiat, Kupfer(II)-acetat, Kupfer(II)-stearat, abfiltriert. Das f Itrierte Reaktionsprodukt wird dann Nickeljodid, Nickelchlorid, Nickelsulfat, Nickelnitrat, 45 zur Abtrennung nicht umgesetzter Ausgangsverbin-Nickelcyanid, Nickelformiat, Nickelacetat und Nickel- düngen entweder einer Wasserdampfdestillation unterstearat. Vorzugsweise wird Kupfer(II)-oxid verwendet. worfen oder unter vermindertem Druck destilliert. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann gegebenen- Das wiedergewonnene Amid und nicht umgesetztes falls ein indifferenter Kohlenwasserstoff, wie Xylol, primäres aromatisches Amin können erneut verwen-Toluol, Tetrahydronaphthalin oder Dimethylnaph- 5° det werden.
thalin, als Lösungsmittel verwendet werden. Gemäß einer Abänderung des Verfahrens, bei der
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- ähnlich günstige Ergebnisse erhalten werden, werden
fahrens werden die Ausgangsverbindungen in einen das primäre aromatische Amin und eine niedrig-
Reaktor gegeben und auf etwa 100 bis 3000C, vor- molekulare aliphatische Monocarbonsäure in der zur
zugsweise auf 170 bis 2300C, erhitzt. Die Reaktions- 55 Bildung des Amids erforderlichen Menge durch
zone wird unter vermindertem Druck gehalten. Ein mehrstündiges Erhitzen miteinander umgesetzt. Dieses
Druck von 100 bis 600 Torr ist bevorzugt. Die Um- Gemisch wird anschließend mit dem halogenierten
setzung (Kondensation) erfolgt bei der angegebenen Nitrobenzol, dem Dehydrohalogenierungskatalysator
Temperatur. Bei der Reaktion entstehendes Wasser und dem Halogenwasserstoffakzeptor versetzt. Die
wird in einer Menge von etwa 0,1 bis 0,2 Mol je 6o Kondensation wird nach dem erfindungsgemäßen
Stunde und Mol des halogenierten Nitrobenzols Verfahren durchgeführt,
abdestilliert. Gleichzeitig mit dem Wasser wird nicht Die Beispiele erläutern die Erfindung,
umgesetztes primäres aromatisches Amin abdestilliert. . .
Die Umsetzung ist im allgemeinen nach 5 bis B e 1 s ρ 1 e 1 1
Stunden beendet. 65 In einem mit einem Rührwerk versehenen Reaktor
Der Reaktor ist an eine Pumpe angeschlossen und werden 402 kg p-Chlornitrobenzol, 356 kg Anilin,
mit einem Entwässerungsturm, einem Kühler, einem 103 kg Acetanilid, 176 kg wasserfreies Kaliumcarbo-
Abscheider und einem Verdampfer ausgerüstet. Das nat und 5 kg Kupfer(ll)-oxid vorgelegt. Dieses '
5 6
Gemisch wird bei einer Temperatur von 184 bis Destillation 3,0% teerige Nebenprodukte zurück-188 C mit 140 Umdr./Min. und bei einem Druck läßt. Die Ausbeute beträgt etwa 950I0 der Theorie.
von 600 bis 350 Torr gerührt, wobei ein Gemisch . .
von Anilin und Wasser in einer Menge von 5 kg/Min. Beispiel
überdeslilliert. 5 In einem Reaktor wird ein Gemisch von 214 kg
Zu Beginn der Umsetzung genügt eine geringe Anilin und 23 kg Eisessig unter Rückfluß zum Sieden Druckverminderung, um Anilin und Wasser abzu- erhitzt. Nachdem etwa 7 Liter Wasser vom Kopf destillieren. Mit fortschreitender Umsetzung muß eines Entwässerungsturms abdestilliert sind, wird das jedoch der Druck allmählich stärker verringert Gemisch mit 201 kg p-Chlornitrobenzol, 88 kg waswerden, da der Siedepunkt des Reaktionsgemisches io serfreiem Kaliumcarbonat und 2,5 kg Kupfer(II)-oxid mit abnehmendem Anilingehalt und zunehmender versetzt. Die Umsetzung wird in ähnlicher Weise Bildung von p-Nitrodiphenylamin ansteigt. wie im Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Nachdem
Das abdestillierte Gemisch aus Wasser und Anilin weitere 11,1 kg Wasser durch Destillation abgetrennt wird in einem Entwässerungsturm vom Wasser sind, wird der Inhalt des Reaktors auf etwa 100cC befreit. Das Anilin wird vom Boden des Entwässe- 15 abgekühlt. Die in diesem Gemisch enthaltenen anorrungsturms durch eine Dosierpumpe in einen Ver- ganischen Salze und Katalysatorreste werden abfildampfer geleitet, und der Anilindampf wird wieder triert. Die abfiltrierten festen Bestandteile werden in den Boden des Reaktors eingeblasen. Das vom mit Aceton gewaschen. Das Filtrat und die Wasch-Kopf des Entwässerungsturms abdestillierte azeotrop- lösungen werden vereinigt und unter vermindertem siedende Gemisch von Anilin und Wasser wird kon- 20 Druck destilliert. Die Destillation wird bis zu einer densiert. Das restliche Anilin im Kondensat wird in Siedetemperatur von 190"C/5Torr durchgeführt. Es einem Abscheider abgetrennt und wieder in den hinterbleiben 264 kg p-Nitrodiphenylamin im Destil-Entwässerungsturm zurückgeführt. lationsbehälter. Das Produkt enthält nach dem
Die Umsetzung wird etwa 7 Stunden durchgeführt, Destillationstest 4,5 °/0 teerige Nebenprodukte. Die bis die aus der Reaktionszone abdestillierte Wasser- 25 Ausbeute beträgt etwa 93% der Theorie, menge etwa 22,2 kg beträgt. Danach wird der Inhalt . .
des Reaktors auf etwa 120cC abgekühlt und dann Beispiel 4
in etwa 1500 Liter Wasser einfließen gelassen. Das In einem Reaktor wird ein Gemisch aus 40.2 Teilen
ölige Reaktionsprodukt wird vom Wasser abgetrennt p-Chlornitrobenzol, 35,6 Teilen Anilin, 10,3 Teilen und von Katalysatorresten abfiltrieri. Das filtrierte 30 Acetanilid. 17,6 Teilen Kaliumcarbonat und 0,4 Teilen Reaktionsprodukt wird bis zu einer Siedetemperatur Nickelcyanid vorgelegt. Das Gemisch wird unter von 190 C'5 Torr fraktioniert destilliert. Es werden Rühren auf 185 bis 190"C erhitzt und 6,5 Stunden 510 kg p-Nitrodiphenylamin als Rückstand erhalten, bei 185 bis 190cC und einem Druck von 650 bis das bei der Destillation 2,5% teerige Nebenprodukte 370 Torr gerührt. Es destilliert ein azeotropsiedendes zurückläßt. Die Ausbeute beträgt etwa 93% der 35 Gemisch aus Wasser und Anilin ab. Das Anilin wird Theorie. abgetrennt, getrocknet, destilliert und dampfförmig
Das nicht umgesetzte Acetanilid und Anilin kann in den Boden des Reaktors eingeblasen. Nach been-
erneut verwendet werden. deter Umsetzung sind 2,3 Teile Wasser abgetrennt
R . -,τ worden. Das Reaktionsgemisch wird mit 80 Teilen
B e 1 s ρ 1 e 1 ι 40 Aceton versetzt. Die in diesem Gemisch enthaltenen
In einem Reaktor werden 201 kg p-Chlornitro- anorganischen Salze werden abfiltriert, und das Filtrat benzol. 205 kg p-Toluidin. 57 kg p-Methylacetanilid, wird destilliert. Die bis 185"C/4 Torr siedenden Frak-88 kg wasserfreies Kaliumcarbonat und 2,5 kg Kup- tionen werden abdestilliert. Als Rückstand verbleiben fer(II)-oxid vorgelegt und in ähnlicher Weise wie im 51,4 Teile 4-Nitrodiphenylamin, die 2.7% teerige Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Es werden 289 kg 45 Nebenprodukte enthalten. Die Ausbeute beträgt etwa p-Methyl-p'-nitrodiphenylamin erhalten, das bei der 90 % der Theorie.

Claims (4)

1 2 bindungen II, S. 222 und 63 und 64). Aromatisch Patentansprüche: gebundenes Halogen läßt sich bekanntlich nur in stark negativ substituierten Aromaten, wie den Nitro-
1. Verfahren zur Herstellung von Nitrodiaryl- und Polynitroverbindungen, ohne Katalysatoren ausaminen durch Kondensation von halogenierten 5 tauschen. Für die Umsetzung der Chlor- und Brom-Nitrobenzolen mit einer überschüssigen Menge verbindungen sind energische Bedingungen erfordereines primären aromatischen Amins bei erhöhter lieh. p-Chlornitrobenzol reagiert mit überschüssigem Temperatur in Gegenwart eines kupferhaltigen Anilin ohne Lösungsmittel bei einer Temperatur Dehydrohalogenierungskatalysators, eines Halo- zwischen 175 und 2050C überhaupt nicht, während genwasserstoffakzeptors und eines aus einem pri- io o-Chlornitrobenzol mit überschüssigem Anilin bei mären aromatischen Amin und einer niedrig- der gleichen Temperatur 2-Nitrodiphenylamin ergibt molekularen aliphatischen Monocarbonsäure her- (vgl. S. 64, Tabelle 10 der vorstehend angegebenen gestellten Amids und Abdestillation des während Literaturstelle).
der Kondensation entstehenden Wassers zusam- Die bisher vorgeschlagenen Verfahren befriedigen
men mit nicht umgesetztem primärem aroma- 15 in technischer Hinsicht nicht. Einige Verfahren tischem Amin und Rückführung des primären dauern zu lange, wenn sie in technischem Maßstab aromatischen Amins in die Kondensationsreaktion durchgeführt werden, wobei die Bildung teeriger nach Abtrennung des Wassers, dadurch ge- Nebenprodukte zunimmt und die Ausbeuten abnehkennzeichnet, daß man die Kondensation men. Andere Verfahren erfordern spezielle Ausgangsunter vermindertem Druck durchführt und an ao verbindungen.
Stelle des kupferhaltigen Dehydrohalogenierungs- Aus der japanischen Patentschrift 16 621/1961 ist
katalysators auch einen nickelhaltigen Dehydro- es bekannt, 4-Nitrodiarylamine durch Umsetzung halogenierungskatalysator verwenden kann. eines p-HalogennitrobenzoIs mit einem Überschuß
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- eines primären aromatischen Amins und einer niedrigzeichnet, daß man je Mol halogeniertes Nitro- 25 siedenden Monocarbonsäure oder eines daraus herbenzol 0,05 bis 1,0 Mol Amid einsetzt. gestellten Amids, wie Formanilid oder Acetanilid,
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch in Gegenwart eines kupferhaltigen Dehydrohalogegekennzeichnet, daß man die Kondensation bei nierungskatalysators und eines Halogenwasserstoffeinem Druck von 100 bis 600 Torr durchführt. akzeptors herzustellen. Dieses Verfahren befriedigt
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 30 jedoch weder hinsichtlich der erzielbaren Ausbeuten gekennzeichnet, daß man als Dehydrohalogenie- noch hinsichtlich der Reinheit des Reaktionsproduktes, rungskatalysator Kupfer(II)-oxid verwendet. Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren
zur Herstellung von Nitrodiarylaminen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der bekannten Verfahren
35 nicht aufweist.
Nach dem Verfahren der Erfindung gelingt es, bei kürzerer Reaktionsdauer Nitrodiarylamine in
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung höherer Ausbeute und mit erhöhter Reinheit als von Nitrodiarylaminen durch Kondensation von nach dem bekannten Verfahren herzustellen,
halogenierten Nitrobenzolen mit einer überschüssigen 40 Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Menge eines primären aromatischen Amins bei halogenierten Nitrobenzole haben die allgemeine erhöhter Temperatur in Gegenwart eines kupfer- Formel
haltigen Dehydrohalogenierungskatalysators, eines ^q
Halogenwasserstoffakzeptors und eines aus einem ι 2
primären aromatischen Amin und einer niedrigmole- 45 J\
kularen aliphatischen Monocarbonsäure hergestellten j^ L j) χΐ
Amids und Abdestillation des während der Konden- ^/
sation entstehenden Wassers zusammen mit nicht
umgesetztem primärem aromatischem Amin und in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe Rückführung des primären aromatischen Amins in 5° und X1 ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, die Kondensationsreaktion nach Abtrennung des Beispiele für halogenierte Nitrobenzole sind p-Chlor-Wassers. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, nitrobenzol, o-Chlornitrobenzol, m-Chlornitrobenzol, daß man die Kondensation unter vermindertem p-Bromnitrobenzol, o-Bromnitrobenzol, m-Bromnitro-Druck durchführt und an Stelle des kupferhaltigen benzol, p-Jodnitrobenzol, o-Jodnitrobenzol, m-Jod-Dehydrohalogenierungskatalysators auch einen nik- 55 nitrobenzol, m-Chlor-p-methylnitrobenzol, 2-Methylkelhaltigen Dehydrohalogenierungskatalysator ver- 5-chlornitrobenzol und 2-Methyl-3-chlornitrobenzol. wenden kann. In technischer Hinsicht ist von den vorgenannten
Nitrodiarylamine, insbesondere p-Nitrodiphenyl- Verbindungen p-Chlornitrobenzol die besonders beamin und p-Nitro-p'-methyldiphenylamin, sind wert- vorzugte Verbindung.
volle Zwischenprodukte zur Herstellung von Färb- 60 Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendstoffen und Kautschukchemikalien. baren primären aromatischen Amine haben die all-
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung gemeine Formel
dieser Verbindungen bekannt, z. B. die Arylierung
von Aminen mit Nitroarylsulfonsäureestern von Phenolen und die Umsetzung von aromatischen primären 65
Aminen mit halogenierten Nitroarylverbindungen
(vgl. »Methoden der Organischen Chemie« [H 0 uben —Weyl], 4. Auflage, Bd. XI/1, Stickstoffver-
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