DE2045834A1 - Verfahren zur Herstellung von Di (aminophenyl)methan - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Di (aminophenyl)methanInfo
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Description
The Upjohn Company '«· Sep. 1970
Verfahren zur Herstellung von Di
(aminophenyl)methan
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Di(aminophenyl)methan und verwandter Produkte
und insbesondere zur Herstellung von Di(aminophenyl)methan mit
einem 4,4'-Isomergehalt von mindestens 96 Gewichtsprozent aus
Anilin und Formaldehyd und von Polymethylen-Polyphenylamin-Gemischen, die solches Di(aminophenyl)methan
enthalten.
In der belgischen Patentschrift 719 I6j5 ist ein Verfahren zur
Herstellung von Di(aminophenyl)methan mit sehr hohem, d.h. über
96 Gewichtsprozent betragendem 4,4'-Isomergehalt bei günstigster
Anilinausnutzung beschrieben. Der Inhalt dieser Vorveröffent lichung entspricht dem der amerikanischen Anmeldung 679 152 vom
30. Oktober I967.
Dieses bekannte Verfahren verlangt, dass Anilin, Formaldehyd und Salzsäure unter wässrigen Bedingungen bei etwa 0° bis etwa
600C zusammengebracht werden und das Reaktionsgemisch während
der Mischvorgänge und anschliessend mindestens so lange in die sem Temperaturbereich gehalten wird, bis in ihm keine ^N-CHg-N
<- Bindungen mehr feststellbar sind. Dabei wird mit einem Anilin-Formaldehyd-Molverhältnis zwischen etwa 3 zu 1 bis 2 zu 1 und
einem Säure-Anilin-Molverhältnis von nicht über 1,0 zu 1 gearbeitet, wobei auch erwähnt wird, dass das Wasser-Anilin-Molver-
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hältnis bei dieser Umsetzung im breiten Bereich von etwa 3 zu 1
bis etwa 27 zu 1 betragen kann.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass man durch Einregeln
des im Ausgangsreaktionsgemisch angewendeten Wassers auf einen sehr engen Mengenbereich in sehr hoher Gesamtausbeute
ein 4,4'-Di(aminophenyl)methan von aussergewöhnlichem Reinheitsgrad
erhalten kann, das also frei von 2,4'-Isomer und anderen gleichzeitig gebildeten Verunreinigungen ist, mit denen man bei
den bisher üblichen Verfahren zu rechnen hatte«,
Demgemäss besteht die Erfindung aus einem verbesserten Verfahren
zur Herstellung von Di(aminophenyl)methan durch Kondensation
von 2 bis 3 Mol Anilin mit 1 molarem Anteil Formaldehyd in Gegenwart
von nicht mehr als 1 molarem Anteil Salzsäure je Mol Anilin bei einer Temperatur zwischen etwa 0° und etwa 6o°C und
duroh mindestens so lange Aufrechterhaltung der Reaktionsgemischtemperatur
innerhalb dieses Bereichs, bis keine>N-CH2-N<
Bindungen mehr in ihm feststellbar sind, wobei di,e kennzeichnende
Besonderheit darin besteht, dass man im Ausgangsreaktionsgemisoh
eine Oesamtwassermenge entsprechend etwa 6 bis etwa 8
Mol Wasser je Mol Anilin anwendet.
Das erflndungsgemHsse Verfahren wird in der in der erwähnten
belgischen Patentschrift beschriebenen Weise durchgeführt,
und deshalb werden die dortigen Angaben in vollem Umfang in
die vorliegende Anmeldung eingeführt. Das einzige Unterscheidungsmerkmal der vorliegenden Erfindung ihnen gegenüber besteht
in dem besonderen Wassergehalt im Ausgangsreaktionsgemisch· .Völlig unerwarteterweise hat es sich herausgestellt, dass dieser
Wassergehalt von ausschlaggebender Bedeutung in Bezug auf
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die Erzielung von Höchstausbeuten an praktisch reinem 4,4'-Di-(aminophenyl)methan
ist, das also keine nennenswerten Anteile am entsprechenden 2,4'-Isomer aufweist.
Demgemäss werden bei der Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens die Reaktanten bei einer Anfangstemperatur von etwa
0° bis etwa 6o°C im Mengenverhältnis innerhalb der angegebenen Bereiche zusammengebracht, und die Reaktionsgemischtemperatur
wird während des Mischvorganges und anschliessend mindestens so lange innerhalb dieses Temperaturbereiches gehalten, bis in
ihm keine >N-Cli>-N< -Bindungen mehr feststellbar sind. Wie in
der belgischen Patentschrift näher erläutert ist, kennzeichnet das Verschwinden dieser>N-CH2-N<
-Bindungen die vollständige Umwandlung der anfänglich gebildeten Übergangs-Zwischenproduktef
die wahrscheinlich hauptsächlich aus Methylenbisanilin und möglicherweise
aus Ν,Ν1,N"-Triphenylhexahydro-s-triazin bestehen.
Dadurch, dass man die Reaktionsgemischtemperatur mindestens bis zum Verschwinden dieser Übergangs-Zwischenprodukte auf der angegebenen,
kritischen Reaktionstemperatur hält, wird weitgehendst unmöglich gemacht» dass sich diese Zwischenprodukte in einer
Wtise umlagern, die letztlich zu anderen Di(aminophenyl)methanisomeren
als dem gewünschten 4,4'-Isomer führen würde.
Der gewünschte Endpunkt, d.h. das Verschwinden der >
N-CHp-N< Bindungen, lässt sich leicht nach bekannten Verfahren, beispielsweise
mittels NMR-Spektralanalyse, feststellen. Nach Erreichen dieses Endproduktes kann man das Reaktionsgemisch
vorteilhafterweise auf etwa 6o° bis etwa 95°C erhitzen, um die gewünschte Bildung von Di(aminophenyl)methan und höheren Oligomeren
zu vervollständigen. Bei einer besonderen und bevorzugten
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Ausführungsform wird die Reaktionsgemischtemperatur nach völligem
Verschwinden der>N-CH2-N<
-Bindungen etwa 30 Minuten bis etwa 4 Stunden lang oder noch länger auf βΐηβφ Wert zwischen
der Anfangsmlechtemperatur und der Endreaktionstemperatur gehalten.
Es wurde nun gefunden, dass man selbst bei Beachtung £ller vorerwähnten,
kritischen Anforderungen bezüglich a) der Anilin-Formaldehyd-Salzsäure-Mengenverhältnisse
und b) der Temperatur, bei der die Reaktanten zusammengemischt und auf der sie bis
zum Verschwinden der Übergangs-Zwischenprodukte gehalten werden, doch noch eine merkliche und sehr wertvolle Erhöhung von
Di(aminophenyl)methan-Gesamtausbeute und -Reinheit erzielen kann, wenn man den Wassei^gehalt im Ausgangsreaktionsgemisch
sehr sorgfältig einregelt.
Demgemäss wurde gefunden, dass man zur Erzielung des vorstehenden
Ergebnisses die Gesamtwassermenge,die ursprünglich im Reaktionsgemisch
enthalten ist, zwischen etwa 6 bis etwa 8 und vorzugsweise auf etwa 7 Mol je Mol Anilin halten sollte. Mit dem
Ausdruck "Gesamtwassergehalt" ist dabei die gesamte Wassermenge gemeint, die tatsächlich mit den verschiedenen Reaktanten
zugesetzt wird. Von diesem Betrag ist andererseits das Wasser ausgeschlossen, das sich nach dem Zusammenbringen der Reaktanten
bei der Formalin-Anilin-Umsetzung bildet.
Für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
kommt es nicht darauf an, ob die angegebene Wassermenge als solche oder in Form von wässriger Salzsäure- und/oder
Formaldehyd-Lösung oder in irgendeiner Kombination dieser verschiedenen Formen zugesetzt wird, sofern nur die gesamte, ur-
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aprünglich in das Reaktionsgemisch eingebrachte Wassermenge innerhalb der angegebenen Grenzen bleibt0 Vorzugsweise wird
aber der Hauptteil der angegebenen Wassermenge zusammen mit dem Formaldehyd zugesetzt«
Obwohl die tatsächliche Erhöhung der Di(aminophenyl)methan-Ausbeute
anaoheinend gering ist» wenn.man sie nur in Prozenten
gegenüber der Ausbeute beim früher beschriebenen Verfahren betrachtet, sohafft sie doch eine merkliche Verringerung der Gesamtkosten
bei der fabrikatorischen Herstellung von Di(aminophenyl) methan, und deswegen führt das neue Verfahren zu einem
aehr nUtzllohen und praktischen Ergebnis«
Pernerhin wurde auch die völlig unerwartete Peststellung gemacht,
dass das erfindungsgemäss hergestellte Polyamingemisch aus Di-(aminophenyl)methan
und Polymethylen-Polyphenylpolyaminen höherer Funktionalität wesentlich hellfarbiger als die nach frtihef
bekannten Verfahren gewonnenen Produkte ist0 Diese Eigenschaft
ist in den Fällen wichtig, in denen das Polyamingemisch als solches beispielsweise als Epoxyharz-Aushärter gemäss bekannten
Verfahren oder als Zwischenprodukt verwendet wird, das duroh Phosgenleren in das entsprechende Polyiaocyanatgemisch übergeht«
Diese wesentliche Farbverbesserjtfig des erfindungsgemäss
gewonnenen Polyamingemisches teilt sich auch den daraus abgeleiteten
Endprodukten mit.
Fernerhin kann man auch das beim erfindungsgemässen Verfahren
im Gemisch mit höher-funktionellem Polyamin anfallende DiCaminophenyl)methan
nach üblichen Verfahren ζβΒ· Destillation, aus
dem z.B« duroh Natronlaugewäsche neutralisierten Reaktionsgemisch
isolieren« Das so erhaltene Di(aminophenyl)methan besitzt
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einen 4,4'-Isomergehalt von mindestens etwa 97 und im allgemeinen
sogar von 98 bis 99 Gewichtsprozent. Dieses Produkt lässt sich also ohne weitere Reinigung als Zwischenprodukt verwenden,
das durch Phosgenieren in das entsprechende Isocyanat umgewandelt werden kann. Letzteres wiederum kann ebenfalls ohne zusätzlichen
Reinigungsprozess zu faserbildenden Polyurethanelastomeren verarbeitet werden. Die Abtrennung und Reinigung solcher
Diisocyanate, die bisher etwa 10 Gewichtsprozent unerwünsch tes 2,4'-Isomer enthielten, war bisher ein Faktor, der die Gesamtkoaten
des sogenannten "Fasergrad"-Methylenbis(phenylisocyanats) wesentlich erhöhte.
Die Erfindung wird an Hand des nachstehenden Beispiels bezüglich Wesen und Durchführungsart näher erläutert, ohne darauf
beschränkt zu sein.
Es wurde eine Reihe von Anilin-Formaldehyd-Salzsäure-Kondensationen
unter sonst gleichartigen Bedingungen und nur unter Abwandlung der im Ausgangsreaktionsgemisch enthaltenen Gesamtwassermenge
durchgeführt. Die Kondensation geschah in folgender Welse:
Unter Stickstoffdecke und Kühlung wurden I7I g (1,5 Äquivalente)
32 (Gew./Vol.)prozentige wässrige Salzsäure in I86 g (2 Mol)
Anilin eingerührt. Das so erhaltene Gemisch wurde auf etwa 250C
erhitzt und im Laufe von 15 Minuten mit wässriger Formaldehydlösung versetzt, die 0,9 Mol Formaldehyd und daneben, wie in
Tabelle I angegeben, unterschiedliche Mengen Wasser enthielt.
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Nach beendeter Zugabe wurde das Gesamtgemisch weitere 60 Minuten lang auf 25°C gehalten, danach auf 900C erhitzt und unter
Umrühren 4 stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Anschliessend
wurde das Reaktionsgemisch auf 7O°C abgekühlt und durch Zugabe von 50 #iger wässriger Natronlauge Iackmusalkalisch
gemacht. Die organische Phase wurde abgetrennt, dreimal mit Wasser gewaschen, durch Vakuum-Destillation wasser- und
anilinfrei gemacht und schliesslich auf ihren Gehalt an Gesamt-Diamin, 4,4'-Isomer und 2,4'-Isomer untersucht»
Der Gehalt an Di(aminophenyl)methan wurde durch Gelpermeations-Chromatographie
und der Gehalt an 2,4'- sowie 4,4'-Isomer durch Gas-Fxdssigphasen-Chromatographie bestimmto
In Tabelle I sind die Mengenverhältnisse der Reaktanten, fcie Produktausbeute,
der Prozentgehalt an Di(aminophenyl)methan sowie die Anteile an 2,4'- und 4,4'-Isomer für vier solcher Versuchsreihen
zusammengestellt. Aus diesen Angaben ersieht man, dass Versuch C, bei dem der Gesamtwassergehalt im Ausgangsreaktionsgemisch
innerhalb der beanspruchten Grenzen lag, eine sehr hohe Diaminausbeute mit dem höchsten 4,4'-Isomergehalt ergab. Die
Versuche A und B, bei denen dieser Wassergehalt unterhalb der kritischen Grenze lag, gaben ausgeprägt niedrigere Ausbeuten und
weniger reines Produkt. Versuch D andererseits mit oberhalb der kritischen Grenze liegendem Gesamtwassergehalt im Ausgangsreaktionsgemisch
gab zwar etwas höhere Diaminausbeute als Versuch C, jedoch war der Gehalt an 4,4'-Isomer wesentlich niedriger und
der an 2,4'-Isomer merklich höher.
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Versuch B - C
Anilin , | 2 | 2 | 2 | 2 |
SalaiMure
Foraaldehyd I Oesantwaaaer ι |
1.5
0,9 8,0 |
1.5
0.9 9,0 |
1.5
0.9 l*,0 |
1.5
0,9 20,0 |
% Ausbeute an Dl(aainophenyl) I
»ethan · |
66.9 | 71,5 | 72,2 | 73.2 |
% M'-Ieoeer | | 93.9 | 96,5 | 97,2 | 96.7 |
% ^.-!ao-er | | 5.6 | 2,8 | 2J | 3·0 |
9817/2 2^3
Claims (4)
- The Upjohn Company Kalamazoo, Mich», V.St.Am»Pat entansprücheAy Verfahren zur Herstellung von Di(arainophenyl)methan durch Kondensation von 2 bis 3 Mol Anilin mit 1 molarem Anteil Formaldehyd in Gegenwart von nicht mehr als 1 molarem Anteil Salzsäure je Mol Anilin bei einer Temperatur zwischen etwa 0° und etwa 60°C und durch mindestens so lange Aufrechterhaltung der Reaktionsgemischtemperatur innerhalb dieses Bereichs, bis keine >N-Ch2-N<-Bindungen mehr in ihm feststellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass man im Ausgangsreaktionsgemisch eine Gesamtwassermenge ent-, sprechend etwa 6 bis etwa 8 Mol Wasser je Mol Anilin an*· wendet·
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man im Ausgangsreaktionsgemisch eine Oesamtwasserraenge entsprechend annähernd 7 Mol Wasser je Mol anwendet·
- 3) verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem Anilin-Formaldehyd-Molverhältnis von 2,22 zu 1,0 und mit einem Salzsäure-Anilin-Molverhältnis von 0,75 zu I^ arbeitet.
- 4) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reaktionsgeerfsei? auf etwa 50° bis 100°C erhitzt, nachdem in ihm keine> M-CH2-Bindungen mehr feststellbar sind«1 0 9 8 1 77 2 2 A 3
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