DE19729640A1 - Verfahren zur Herstellung von Nitrobenzamiden oder Aminobenzamiden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Nitrobenzamiden oder Aminobenzamiden, insbesondere ein neues Verfah­ ren zur Herstellung von 4-Nitro- oder 4-Amino-N-alkylbenzamiden.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von N-Alkylamiden von Nitrobenzoesäure oder von Aminobenzoesäure bekannt.

Beispielsweise wird in J.A.C.S., 60, 1938, Seite 1081, ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkylamiden von p-Aminobenzoesäure durch die Um­ setzung von p-Nitrobenzoylchlorid mit verschiedenen Aminen, und daran anschließender Reduktion der so erhaltenen N-Alkylamide von p-Nitro­ benzoesäure zur Erzielung der erwünschten N-Alkylamide von p-Amino­ benzoesäure beschrieben. Die Umsetzung von p-Nitrobenzoylchlorid mit Aminen wird in einem wäßrigen Medium im Gegenwart von Natriumcarbo­ nat durchgeführt. Die Ausbeuten der so erhaltenen N-Alkylamide von p- Nitrobenzoesäure sind gering, wahrscheinlich aufgrund einer Hydrolyse des p-Nitrobenzoylchlorid-Reaktanten zu p-Nitrobenzoesäure.

Weiterhin ist ebenfalls bekannt, N-Alkylamide von p-Nitrobenzoesäure durch Umsetzen von p-Nitrobenzoylchlorid mit verschiedenen Aminen in einem vollständig organischen Reaktionsmedium herzustellen. Es sind je­ doch wiederum die Ausbeuten der so erhaltenen N-Alkylamide von p-Ni­ trobenzoesäure gering. Weiterhin ist die Verwendung eines organischen Lösungsmittels bei diesen bekannten Verfahren im Hinblick auf die Si­ cherheit, toxikologischen und ökologischen Gesichtspunkte nachteilig.

Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß durch die Umsetzung von Nitrobenzoylchloriden mit einer wäßrigen Lösung eines Amins in einem Reaktionsmedium, das ein spezielles organisches Lösungsmittel enthält, sehr hohe Ausbeuten der erwünschten N-Alkylamide von p-Nitrobenzoe­ säure erhalten werden, ohne die Nachteile hinsichtlich Sicherheit, Toxiko­ logie und Ökologie, welche mit den bekannten Verfahren verbunden sind. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe eines Nitrobenzoylchlorids zu einer wäßrigen Lösung eines Amins unsignifikante Mengen an Nitrobenzoesäu­ ren erzeugt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen zur Herstellung von Nitrobenzamiden oder Aminobenzamiden der Formel:

worin n 1 oder 2 ist, X eine Amino- oder Nitrogruppe ist und R Wasserstoff, unsubstituiertes Alkyl oder Alkyl ist, welches durch Halogen, C₁-C₄-Alko­ xy, Phenyl, Carboxyl, C₁-C₄-Alkoxycarbonyl, eine mono- oder di-C₁-C₄- alkylierte Aminogruppe oder durch -SO₃M, worin M Wasserstoff, ein Alka­ limetallatom, Ammonium oder ein aus einem Amin gebildetes Kation ist, substituiert ist,
welches Verfahren das Umsetzen eines Nitrobenzoylchlorids der Formel

worin n die obige Bedeutung hat, mit einer wäßrigen Lösung eines Amins der Formel NH₂-R, worin R die obige Bedeutung hat, in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, um eine Verbindung der Formel

zu erzeugen,
worin n und R die obigen Bedeutungen haben; und schließlich das wahl­ weise Reduzieren der Nitrogruppe(n) zu Aminogruppe(n) umfaßt.

Vorzugsweise ist M Wasserstoff, Na, K, Ca, Mg, Ammonium, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C₁-C₄-alkylammonium, Mono-, Di- oder Tri-C₁-C₄-hydro­ xyalkylammonium oder Ammonium, das di- oder trisubstituiert ist mit ei­ ner Mischung aus C₁-C₄-Alkyl- und C₁-C₄-Hydroxyalkylgruppen.

Bevorzugte unsubstituierte Alkylgruppen R sind C₁-C₁₂-, insbesondere C₁-C₄-Alkylgruppen. Die Alkylgruppen können verzweigt oder unver­ zweigt sein. Substituierte Alkylgruppen R können substituiert sein durch Halogen, wie Fluor, Chlor oder Brom, durch C₁-C₄-Alkoxy, wie Methoxy oder Ethoxy, durch Phenyl oder Carboxyl, durch C₁-C₄-Alkoxycarbonyl, wie Acetyl, durch eine mono- oder di-C₁-C₄-alkylierte Aminogruppe oder durch -SO₃M, worin M die vorangehende Bedeutung hat. Vorzugsweise ist R eine C₁ -C₄-Alkylgruppe, insbesondere Methyl.

Vorzugsweise ist der Reaktant der Formel (2) 4-Nitrobenzoylchlorid und der Aminreaktant der Formel NH₂-R Methylamin.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete organische Lö­ sungsmittel kann irgendein organisches Lösungsmittel sein, das gegen­ über den Nitrobenzoylchlorid- und Aminreaktanten inert ist und das kei­ nerlei Probleme verursacht in Verbindung mit Sicherheit, toxikologischen und ökologischen Faktoren. Bevorzugte Lösungsmittel sind aliphatische C₁-C₄-Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Dipropylke­ ton und Dibutylketon, da diese inert, toxikologisch annehmbar sind und sicher und leicht wiedergewonnen, beispielsweise durch Destillations­ techniken, und wiederverwertet werden können.

Die Umsetzung eines Nitrobenzoylchlorids der Formel (2) mit der wäßrigen Lösung eines Amins NH₂-R gemäß der vorliegenden Erfindung wird vor­ zugsweise durchgeführt, indem zuerst das Nitrobenzoylchlorid in dem or­ ganischen Lösungsmittel, vorzugsweise wasserfreiem Methylethylketon, bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 60°C, insbesondere 30 bis 50°C, gelöst wird. Die Konzentration des Nitrobenzoylchlorids in der so erhalte­ nen Lösung liegt geeigneterweise innerhalb eines Bereichs von 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Lösung. Die so erhaltene Lösung wird dann vorzugsweise während eines Zeltraums von mehr als 5 Minuten, wei­ ter vorzugsweise während eines Zeltraums im Bereich von 30 bis 60 Minu­ ten, zu einer wäßrigen Lösung des Amins NH₂-R und eines Säureakzep­ tors, vorzugsweise wäßrigem Natriumhydroxid, gegeben. Während dieser Zugabe wird die Reaktionstemperaturvorzugsweise im Bereich von 10 bis 60°C, insbesondere 20 bis 40°C gehalten. Alternativ kann die Temperatur adiabatisch ansteigen gelassen werden, ausgehend von einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C und einer Beendigung bei einer Temperatur im Bereich von 36 bis 66°C.

Nachdem die Zugabe vollständig ist, wird die Reaktionsmischung vorzugs­ weise mit Wasser verdünnt, und das organische Lösungsmittel entfernt, beispielsweise indem es aus der Reaktionsmischung abdestilliert wird.

Die Reduktion der Nitroverbindung der Formel (3) zu der korrespondieren­ den Aminoverbindung der Formel (1) kann durch irgendeine Standard­ technik durchgeführt werden, beispielsweise durch Hydrierung oder durch Umsetzung mit Zinn(II)-chlorid und Chlorwasserstoffsäure, wie be­ schrieben in J.A.C.S., 60, 1938, Seite 1081.

Vorzugsweise wird jedoch die Nitroverbindung der Formel (3) ohne vorher­ gehende Isolation unter Verwendung von Eisen und Essigsäure gemäß der Bechamps-Reduktionstechnik reduziert.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen der Formel (1) sind nützlich als Zwischenverbindungen zur Herstellung ei­ nes weiten Bereichs von wertvollen Endprodukten. Lediglich beispielhaft können die Aminoverbindungen der Formel (1) mit 4,4′-Chlortriazinylami­ no-2,2′-disulfostilbenverbindungen umgesetzt werden, um wertvolle Ul­ traviolettabsorber oder Fluoreszenzaufhellungsmittel herzustellen.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung. Darin enthaltene Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, so­ fern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel

93 g 4-Nitrobenzoylchlorid werden in 120 ml wasserfreiem Methylethylke­ ton bei 40°C gelöst. Diese Lösung wird dann während eines Zeltraums von 30 bis 60 Minuten zu einer wäßrigen Lösung, die 16,8 g Methylamin und 22 g Natriumhydroxid in 500 ml Wasser enthält, gegeben. Während dieser Zu­ gabe wird die Temperatur der Reaktionsmischung im Bereich von 20 bis 40°C gehalten. Nach vollständiger Zugabe wird die Reaktionsmischung mit 350 ml Wasser verdünnt und das Methylethylketon-Lösungsmittel aus der Reaktionsmischung abdestilliert, bis die Innentemperatur der Reak­ tionsmischung 100°C erreicht. Der pH der Reaktionsmischung wird unter Verwendung von Essigsäure auf 4,0 bis 5,0 eingestellt, und die gesamte Reaktionsmischung in ein Bechamps-Reduktionssystem, das 80 g Eisen und 5 g Essigsäure enthält, eingeführt. Die Bechamps-Reduktion wird elektrochemisch durchgeführt, progressiv im Schritt mit der angelegten Spannung, unter Verwendung eines Gitterpotentials von 100 mV (Kalium­ chlorid-Referenzfühler) bei einer Temperatur von 98 bis 100°C, wobei die Zugabezeit 1 Stunde beträgt. Schließlich wird die Reaktionsmischung durch Zugabe von wäßrigem Natriumhydroxid alkalisch eingestellt (gegenüber Phenolphthalein) und der sich bildende Eisenschlamm durch Filtration bei 90 bis 95°C abgetrennt. Der abgetrennte Eisenschlamm wird mit Wasser bei 90 bis 95°C gewaschen und das entsprechende Waschwas­ ser und das Filtrat werden kombiniert und mit 15%igem Natriumchlorid ausgesalzen.

Das Produkt, 4-Amino-N-methylbenzamid, wird durch Kühlen der ausge­ salzenen Reaktionsmischung auf 10°C isoliert und dann das Feststoffma­ terial unter Verwendung eines Bandfilters abfiltriert.

Auf diese Weise werden 70 g 4-Amino-N-methylbenzamid mit einem Fp von 179°C erhalten (99,9% Reinheit gemäß Flüssigchromatographie-Analyse) Die Flüssigchromatographie-Analyse des Produkts zeigte ebenso das Vor­ liegen von 4-Nitro-N-methylbenzamid, 4-Nitrobenzoesäure und 4-Amino­ benzoesäure, jeweils in einer Menge von weniger als 0,02 Gew.-%.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Nitrobenzamiden oder Aminobenza­ miden der Formel: worin n 1 oder 2 ist, X eine Amino- oder Nitrogruppe ist und R Wasserstoff, unsubstituiertes Alkyl oder Alkyl ist, welches durch Halogen, C₁-C₄-Alko­ xy, Phenyl, Carboxyl, C₁-C₄-Alkoxycarbonyl, eine mono- oder di-C₁-C₄- alkylierte Aminogruppe oder durch -SO₃M, worin M Wasserstoff, ein Alka­ limetallatom, Ammonium oder ein aus einem Amin gebildetes Kation ist, substituiert ist,
welches Verfahren das Umsetzen eines Nitrobenzoylchlorids der Formel worin n die obige Bedeutung hat, mit einer wäßrigen Lösung eines Amins der Formel NH₂-R, worin R die obige Bedeutung hat, in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, um eine Verbindung der Formel zu erzeugen,
worin n und R die obigen Bedeutungen haben; und schließlich das wahl­ weise Reduzieren der Nitrogruppe(n) zu Aminogruppe(n) umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei n 1 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei R eine C₁-C₄-Alkylgruppe ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei R Methyl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Reaktant der Formel (2) 4-Ni­ trobenzoylchlorid ist und der Aminreaktant der Formel NH₂-R Methylamin ist.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das organische Lösungsmittel ein aliphatisches C₁-C₄-Keton ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Keton Aceton, Methylethylke­ ton, Diethylketon, Dipropylketon oder Dibutylketon ist.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Lösung des Nitrobenzoylchlorids der angegebenen Formel in dem inerten organischen Lösungsmittel während eines Zeitraums von mehr als 5 Minuten zu einer wäßrigen Lösung des Amins NH₂-R, worin R wie in Anspruch 1 definiert ist, und eines Säureakzeptors zugegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Säureakzeptor wäßriges Na­ triumhydroxid ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Reaktionstemperatur im Bereich von 10 bis 60°C gehalten wird; oder die Temperatur adiabatisch ansteigen gelassen wird, ausgehend von einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C und einer Beendigung bei einer Temperatur im Bereich von 36 bis 66°C.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Reaktionstemperatur im Be­ reich von 20 bis 40°C gehalten wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei, nachdem die Zugabe vollständig ist, die Reaktionsmischung mit Wasser verdünnt und das organische Lösungsmittel entfernt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nitroverbindung der Formel (3) ohne vorherige Isolation unter Verwendung von Eisen und Essigsäure gemäß der Bechamps-Reduktions­ technik reduziert wird.

14. Verbindung der Formel (1), hergestellt durch ein Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche.