DE1543326C3

DE1543326C3 - Verfahren zur Herstellung von halogenierten 1,2-Nitranilinen

Info

Publication number: DE1543326C3
Application number: DE1543326A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. Frick; Anton Dr. Weiss
Original assignee: Agripat Sa Basel (schweiz)
Current assignee: Agripat Sa Basel (schweiz)
Priority date: 1965-11-11
Filing date: 1966-11-11
Publication date: 1981-02-19
Also published as: FR1499717A; CH462847A; DE1543326B2; IL26841A; MY7300227A; GB1170098A; CY675A; DE1543326A1

Description

Z,

(HaI)_n

(Π)

NH,

NO₂

einerseits aromatische Nitroverbindungen mit aromatischen primären Aminen beim Erwärmen in alkalischem Medium unter Bildung von Azoxy- und Azoverbindungen und andererseits halogenierte Nitrobenzole mit aromatischen primären Aminen zu Diphenylaminen reagieren. Phenoxy- und Phenylthk>-l,2-nitraniline, die im Anilinkern ein- oder mehrfach halogeniert sind, sind bis heute nicht bekanntgeworden und ihre Herstellung nach den von McCombie et al. beschriebenen Methoden bietet; einige Schwierigkeiten.

Es wurde nun gefunden, daß man halogenierte 1,2-Nitraniline der allgemeinen Formel I

15

20

in der eines der Symbole

Yi und Y₂ die Nitrogruppe, das andere Wasserstoff

oder Halogen,

Zi und Z₂ je für sich Wasserstoff oder Halogen,
Hai Halogen,

R einen niederen Alkyl-, Halogenalkyl-

oder Alkoxyrest,
X Sauerstoff oder Schwefel,

η eine ganze Zahl von 0 bis 3,

m eine ganze Zahl von 0 bis 2

bedeuten, wobei aber mindestens eines der drei Symbole Zj, Z₂, Yi bzw. Y₂ Halogen sein muß, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Phenol oder Thiophenol der allgemeinen Formel II

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35

in der Hal, R, X, π und m die vorstehend angegebene Bedeutung haben, bei Temperaturen von 100 bis 200⁰C und in Gegenwart einer starken anorganischen Base, mit einem Halogen-2-nitroanilin der allgemeinen Formel III

in der eines der Symbole

Yi und Y₂ die Nitrogruppe, das andere Wasserstoff

oder Halogen,

Zi und Z₂ je für sich Wasserstoff oder Halogen,
Hai = Halogen,
R einen niederen Alkyl-, Halogenalkyl- oder

Alkoxyrest,

X Sauerstoff oder Schwefel,

η eine ganze Zahl von 0 bis 3 und

m eine ganze Zahl von 0 bis 2,

bedeuten, wobei aber mindestens eines der drei Symbole Zi, Z₂, Yi bzw. Y2 Halogen sein muß, in hoher Reinheit und in guter Ausbeute herstellen kann, indem man ein Phenol oder Thiophenol der allgemeinen Formel II

XH

umsetzt, in der eines der beiden Zi Halogen, das andere Zi wie auch Z₂ und Y Wasserstoff oder Halogen bedeuten, wobei aber mindestens das andere Zi oder eines der Symbole Y und Z₂ Halogen sein muß.

55

OH) 45 in der Hal, R, X, η und m die unter Formel I angegebenen Bedeutungen haben, bei Temperaturen von 100 bis 200⁰C und in Gegenwart einer starken anorganischen Base, mit einem HaIogen-2-nitro-anilin der allgemeinen Formel III

NH₂

NO₂

(m)

Es ist bekannt, daß man 4-Phenoxy-2-nitroanilin ausgehend von Phenol und p-Chlor-nitrobenzol in einer 5stufigen Synthese darstellen kann (vgl. M. Oesterlin, Monatshefte 57, 31—44 [1931] und H. A. Scarborough, Soc. 1929, S. 2361-2367). Von McCombie et ah, Soc. 1931, S. 529—537, sind auch Halogenierungen von Nitro-, Amino und Acetamido-diphenyl-äthern beschrieben worden, die aber entweder nur zu den im Phenoxyrest monohalogenierten Verbindungen oder zu Teerprodukten führen. Es ist ferner bekannt, daß umsetzt, in der eines der beiden Zi Halogen, das andere Zi wie auch Z₂ und Y Wasserstoff oder Halogen bedeuten, wobei aber mindestens das andere Zi oder eines der Symbole Y und Z₂ Halogen sein muß.
Insbesondere bedeutet Hai Chlor oder Brom.
Bekanntlich und wie aus obigen Ausführungen hervorgeht, muß bei der Umsetzung von aromatischen Aminen mit durch eine zusätzliche Aminogruppe substituierten halogenhaltigen aromatischen Nitroverbindungen die zusätzliche Aminogruppe durch Acylie-

rung geschützt werden, um die Bildung von Diphenylaminen und Kondensationsprodukten der aromatischen Nitroverbindungen zu verhindern. Es war daher außerordentlich überraschend, daß einerseits bei der Umsetzung von Phenolen oder Thiophenolen in Gegenwart von starken anorganischen Basen die Aminogruppe des Halogen-2-nitro-anilins nicht durch Acylierung geschützt werden muß, und andererseits trotz Verwendung solcher Halogen-2-nitro-aniline infolge Nicht-Eintretens oder nur beschränkten Eintretens der Selbstkondensation der Halogen-2-nitro-aniline die Phenoxy- bzw. Phenylthio-2-nitro-aniline in Ausbeuten von 70 bis 95% erhalten werden, während bei üblichen Umsetzungen mit halogenierten Acylaminonitroanilinen Ausbeuten von 10 bis 30% erzielt werden (siehe Vergleichsbeispiele 1 und 2).

In den Verfahrensprodukten der allgemeinen Formel I kann die Nitrogruppe zur Aminogruppe nach an sich bekannten Methoden reduziert werden, beispielsweise mit katalytisch angeregtem Wasserstoff in Gegenwart von Metall-Katalysatoren, wie Raney-Nickel oder Palladium, mit nascierendem Wasserstoff mittels unedler Metalle und Säuren oder mit Stannosalzen in saurer Lösung. Man gelangt dabei zu den entsprechenden 1,2-Phenylendiaminen, welche, wie die erfindungsgemäß hergestellten 1,2-Nitraniline, wertvolle Zwischenprodukte darstellen.

Vorzugsweise wird die Reduktion der Nitrogruppe nach der Methode von Bechamp, d. h. mittels pulverisiertem Eisen in schwach saurer bis neutraler wäßriger Lösung durchgeführt

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig bei Temperaturen von 100 bis 200° C durchgeführt, und es ist von Vorteil, die anorganische Base als konzentrierte Lösung zuzusetzen. Als Basen kommen in erster Linie die Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle in Frage.

Die erfindungsgemäß herstellbaren halogenierten 1,2-Nitraniline sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Pharmazeutika, Schädlingsbekämpfungsmitteln, optischen Aufhellern und Farbstoffen. So können beispielsweise daraus hergestellte 1,2-Phenylendiamine zur Herstellung von blaufluoreszierenden Bis-benzimidazol-2-yl-äthylenen verwendet werden, welche als wertvolle optische Weißtöner industrielle Bedeutung erlangt haben. Durch Kondensation von 1,2-Phenylendiaminen mit 1,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure können wertvolle Küpenfarbstoffe erhalten werden. 1,2-Nitraniline sind wertvolle Diazokomponenten für die Herstellung von Eis-Dispersions- und Pigmentfarbstoffen.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Teile bedeuten darin Gewichtsteil, und die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

Zu 18,82 Teilen geschmolzenem Phenol werden bei 90° 48,2 Teile 2-Nitro-3,4,6-trichlor-anilin gegeben und auf 130° erhitzt Bei dieser Temperatur werden innerhalb einer Stunde 11,2 Teile wäßrige 50%ige Kaliumhydroxidlösung tropfenweise zugegeben. Das Wasser wird fortlaufend aus dem Gemisch abdestilliert. Anschließend wird das Reaktionsgut 6 Stunden unter Rühren auf 140—150° erhitzt Danach läßt man die Mischung auf 100° abkühlen und gibt 300 Volumteile kochendes Wasser hinzu. Die Lösung wird dann 3 Stunden gerührt und anschließend 12 Stunden stehengelassen. Die Reaktionsmischung wird dann in 1500 Volumteile Wasser gegeben, mit 50 Volumteilen 30%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung versetzt und anschließend 2 Stunden gerührt Dann wird der gebildete Niederschlag abgesaugt, mehrmals mit Wasser gewaschen und über festem NaOH im Vakuum getrocknet (Rohausbeute 65 Teile =93,2% d.Th„ Schmelzpunkt 113—115°). Nach dem Umkristallisieren aus Äthanol hat das 2-Nitro-3-phenoxy-4,6-dichlor-ani-

io-Hn den Schmelzpunkt 133—135°. Die Reinausbeute beträgt 41,5 Teile (69,4% d. Th.).

Beispiel 2

Zu 29,4 Teilen geschmolzenem 4-Chlorthiophenol werden bei 100° 48,2 Teile 2-Nitro-3,4,6-trichlor-anilin gegeben und auf 130° erhitzt Dann werden der. Schmelze innerhalb einer Stunde 11,2 Teile wäßrige 50%ige Kaliumhydroxidlösung tropfenweise zugesetzt Innerhalb von 5 Stunden destilliert bei einer Temperatur von 130—145° die theoretische Menge Wasser ab. Die Schmelze wird dann noch 4 Stunden bei einer Temperatur von 145° gerührt, dann auf 100° abgekühlt und mit 200 Volumteilen heißem Wasser versetzt.

Anschließend läßt man das Gemisch 12 Stunden bei Zimmertemperatur stehen. Danach wird das Reaktionsgut mit 1000 Volumteilen Wasser und 50 Volumteilen 30%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung versetzt und 2 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt Der kristalline Niederschlag wird dann abgetrennt, mehrmals mit Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet Rohausbeute: 65 Teile (93,2% der Theorie), Schmelzpunkt 113—115°. Aus Äthanol umkristallisiert hat das 2-Nitro-3-(4'-chlorphenylthio)-4_>6-dichloranilin den Schmelzpunkt 119—120°. Die Reinausbeute beträgt 49,5 Teile = 71 % der Theorie.

Die so erhaltene Verbindung kann wie folgt zum entsprechenden 1,2-Phenylendiaminderivat reduziert werden.

Zu 66 Teilen Eisenpulver in 350 Volumteilen Wasser werden 14 Volumteile 80%ige Essigsäure zugesetzt und das Gemisch 15 Minuten auf 90—100° aufgeheizt Anschließend werden 69,8 Teile 2-Nitro-3-(4'-chlorphenylthio)-4,6-dichloranilin portionsweise im Laufe von 2 Stunden bei gleicher Temperatur zugesetzt und das Reaktionsgenusch 18 Stunden am Rückfluß erhitzt Nun wird mit 18 Teilen Soda sorgfältig Phenolphthalein-alkalisch gestellt, auf 80° gekühlt, bei dieser Temperatur 400 Volumteile Chlorbenzol zugesetzt und

so nach kurzem Rühren heiß filtriert Der Rückstand wird mit wenig Chlorbenzol heiß gewaschen. Im Scheidetrichter wird die Chlorbenzolphase abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und anschließend im Wasserstrahlvakuum zur Trockne eingedampft Die aus Benzol umkristallisierte Verbindung, nämlich das 4,6-Dichlor-3-(4'-chlorphenylthio)-1,2-phenylendiamin schmilzt bei 116—117° (Ausbeute: 48,2 Teile = 75,5% der Theorie).

Beispiel 3

120,5 Teile 2-Nitro-3,4,6-trichloranilin und 64,25 Teile p-Chlor-phenol werden im Ölbad in einem Sulfierkolben auf 140° erwärmt und 56 Teile wäßrige 50%ige Kaliumhydroxidlösung innerhalb 40 Minuten zugetropft. Dann wird über Nacht bei einer Ölbadtemperatur von 160° geheizt, wobei insgesamt 36 Volumteile Wasser als Kondensat abgeschieden werden. Nun wird auf 100° abgekühlt und in 4000 Volumteile Wasser und

100 Teile 30%iger wäßriger Natronlauge während 2 Stunden ausgerührt Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und an der Luft getrocknet (Rohausbeute: 153 Teile [91% der Theorie], Schmelzpunkt 118—121°).Die Umkristallisation des Rohproduktes aus 1300 Volumteilen Äthanol ergibt 110 Teile (66,2% der Theorie) reines 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichloranilin vom Smp. 125-127°.

Zum Vergleich wird die Herstellung des 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichlor-anilins, ausgehend aus 2-Acetylamino-3A6-trichlor-nitrobenzol und p-Chlorphenol und unter Verwendung von 1 bis 2 Äquivalenten Kaliumhydroxid nach den bisher üblichen Methoden beschrieben:

Vergleichsbeispiel 1

56,7 Teile 2-Acetylamino-3,5,6-trichlor-nitrobenzol und 25,7 Teile p-Chlorphenol werden im Ölbad auf 135° aufgeheizt, wobei eine Schmelze entsteht Bei 140—170° Ölbadtemperatur und einer Innentemperatur von 135—160° werden innerhalb von 40 Minuten 22,4 Teile wäßrige 50%ige Kaliumhydroxidlösung (1 Äquivalent) zugetropft und das Wasser fortlaufend abdestilliert Bei einer Ölbadtemperatur von 160° wird 12 Stunden stehengelassen, dann auf 100° gekühlt und das entstandene öl in 100 Volumteile Wasser und 200 Volumteile 1 η Natriumhydroxidlösung gegossen. Das ausgeschiedene halbfeste Produkt wird filtriert und mit 2 η Natriumhydroxidlösung behandelt erneut Filtriert und mit Wasser gut gewaschen. Die Ausbeute an diesem rohen halbfesten Produkt beträgt 42 Teile (56% der Theorie).

Aus 500 Volumteilen Äthanol können 63 Teile eines Produktes vom Smp. 185—188° isoliert werden, das weder dem erwarteten 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichlor-acetanilid entspricht noch das verseifte freie 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichloranilin darstellt Durch Einengen der Mutterlauge können 7,5 Teile (11,2% der Theorie) 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichloranilin isoliert werden (Smp. rein 126—128° C). Eine weitere Fraktionierung liefert nur halbfeste, nicht weiter identifizierbare Produkte.

Vergleichsbeispiel 2

56,7 Teile 2-Acetylammo-3A6-trichlor-nitrobenzol und 25,7 Teile p;Chlorphenol werden im Ölbad in einem Sulfierkolben auf 150° erwärmt Zur entstandenen Schmelze werden innerhalb von 40 Minuten 44,8 Teile wäßriger 50%iger Kaliumhydroxidlösung (2 Äquivalente) zugetropft und das Wasser fortlaufend abdestilliert Bei einer Olbadtemperatur von 160° wird 12 Stunden stehengelassen, dann auf 100° gekühlt und das entstandene Reaktionsprodukt in 2000 Volumteilen Wasser und 200 Volumteilen 1 η Natriumhydroxidlösung gegossen. Hierauf wird 30 Minuten gerührt; der entstandene Niederschlag wird abgenutscht und das Rohprodukt aus 800 Volumteilen Äthanol umkristallisiert Die Ausbeute an 2-Nitro-3-(4'-chlorphenoxy)-4,6-dichloranilin beträgt 20,7 Teile (31,2% der Theorie) vom Smp. 125-127°.

Aus dem Beispiel 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 geht hervor, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Beispiel 3) beträchtlich höhere Ausbeuten als nach den bekannten Methoden erzielt werden.

Nach den in den Beispielen 1,2 und 3 beschriebenen Verfahren werden aus äquivalenten Mengen entsprechend substituierter Halogen-2-nitroaniline und Phenole bzw. Thiophenole die nachstehend aufgeführten Phenoxy- bzw. Phenylthio-2-nitroaniline erhalten, welehe zu den entsprechenden 2-Phenylendiaminen reduziert werden können.

Nitranilin

Smp. (⁰Q Phenylendiamin

Smp.

2. Cl

Cl 127-129 Cl

Cl

Fortsetzung

Nitranilin

Smp. (C) Phenylendiamin

Smp.' ( C)

4. CH₃O

NO₂ NH₂

131-133 CH₃O-/' >— O

V Cl Öl

Cl NO₂ NH₂

Cl NH₂ NH₂

Cl 134-135 Cl

NO₂ NH₂

NH₂ NH₂

Cl 92-94 Cl

Cl 105-107

NH₂ NH₂

Cl 138-140 Cl

7. Cl-

Cl 117-120

Cl NO₂ NH₂

Cl NH₂ NH₂

8. Cl

Cl

Cl
NO₂

Cl 149-151 Cl

NH₂

Cl 157-159

Cl

Cl
NH₂

Cl 143-145

NH₂

Cl Öl

Cl

Cl 119-121 Cl

Cl NH₂ NH₂

Cl

166-168

130 208/3

ίο

Fortsetzung

Nitranilin

Smp.
(C)

Phenylendiamin

Smp. (C)

Cl

NO 136-138

NH₂

NO₂ 218-220 Cl

NH,

NH₂ 92-94

NH₂

NH₂ 136-137

NH₂

Cl

14. Br

234-236

NH₂

NH₂ 141-143

NH₂

Cl

15. CH₃O

NO₂ 164-166 CH₃O

NH₂ 79-80

NH₂

NO₂ 190-192 Cl

NH₂ Öl

NH₂

NO₂ 200-202

NH₂

NH₂ 160-162

NH₂

NO₂ 182-184 Cl

NH₂ 95-97

NH,

NH₂ '

NO₂ 160-162 Cl

NH₂ 99-101

NH₂

11

12

Fortsetzung

Nitranilin

Smp.
(C)

Phenylendiamin

Smp. (C)

21.

23.

NO₂ 180-182 Cl

NH₂

Cl

NO₂ 145-148

Cl

22. Cl

Cl

NO₂ 168-170

Br NH₂

Cl

24. Cl

Br

Cl

25. Br

Br NH₂

Cl Cl 26. Cl-/ V-O

Br

Cl Cl

NH₂ 135-137

Cl

NH₂

Cl

NH₂ 77-79

NH₂

Cl

NO₂ 191-193 Cl

NH₂ 121-122

NH₂

Cl

NH₂ 127-129

Br NH

2 ■

Cl

NO₂ 152-153 Cl

NH₂ 156-157,5

Br NH₂

Cl

NO₂ 150-152 Br-< >— O—< >—NH₂ 182-184

Br NH₂

Cl Cl

NO₂ 157-159 Cl

NH₂ 120-122

Br NH₂

NO₂ 165-167 Cl

NH₂ 130-132

Br NH₂

13

Fortsetzung

Nitranilin

Smp. ( C) Phenylendiamin

Smp. (Q

28. Cl

O—<f V-NO₂ 213-215 Cl 0—f \— NH₂ 133-135

Cl

-S

NO₂ 129-131

NH₂ 145-148

Br NH₂

Cl

NO₂ 154-156

Cl NH,

NH₂ 107-110

Cl NH₂

31. Cl-/" V-O-/' V-NO₂ 157-158 Cl-<f V-O

Cl NH₂

Cl

32. Br

NO₂ 155-158 Br

NH₂ 164-165

Cl NH₂

Cl Cl Cl Cl

33. Cl-<f V—O—/' V-NO₂ 157-158 C\—^f V-O

NH₂ Öl

Cl NH₂

CF₃

Cl

34. Cl

CF₃ Cl

NO₂ 177-179 Cl--<f \—O

Cl NH₂

NH₂ 126-128

Cl NH₂

Bei der erfindungsgemäßen Umsetzung von 2-Nitro-3,4,5-trihalogen-anilinen der allgemeinen Formel III mit Phenolen oder Thiophenolen der allgemeinen Formel II werden isomere 1,2-Nitraniline der Formel I oder Isomerengemische dieser 1,2-Nitraniline erhalten, je nachdem, ob von den Halogenatomen in 3- oder 5-Stellung nur eines oder beide reagieren.

Aus äquivalenten Mengen entsprechend substituierter Phenole oder Thiophenole und 2-Nitro-3,4,5-trichloranilin wurden z. B. folgende Verbindungen der allgemeinen Formel I erhalten, worin die in Klammern gesetzten Zahlen die Stellung der Substituenten des Isomeren angeben:

2-Nitro-3,4(4,5)-dichlor-5(3)-(4'-chlorphenoxy)-

anilin, Smp. 190— 192° C, 2-Nitro-3,4(4,5)-dichlor-5(3)-(2',4'-dichlor-

phenoxy)-anilin, Öl (Isomerengemisch), 2-Nitro-3,4(4,5)-dichlor-5(3)-(3',4'-dichlor-

phenoxyj-anilin, Smp. 170— 173° C, 2-Nitro-3,4(4,5)-dichlor-5(3)-phenylthio-

anilin, Öl (Isomerengemisch), 2-Nitro-3,4(4,5)-dichIor-5(3)-(4'-chlorphenyl-

thio)-anilin, Smp. 131 -133° C, 2-Nitro-3,4(4,5)-dichlor-5(3)-(3',4'-dichlorphenylthio)-anilin, Smp. 147 — 150° C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von halogenierten 1,2-Nitranilinen der allgemeinen Formel I

NH₂

(D

10