DE2103360C - - Google Patents
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Description
I.s ist bekannt, 1-Nitroanthrachinon durch Nitrieren vor Anthrachinon mit Salpetersäure herzustellen. In Anwesenheit von Schwefelsäure entstehen größere Mengen Nebenprodukte, hauptsächlich Dinitroanthrachi ion neben 2-Nitroanthrachinon. Außerdem bleibt ein·; gewisse Menge Anthrachinon nicht umgesetzt zurück. Die Reinigung des so erhaltenen 1-Nitroant'irachinons ist umständlich und verteuert das Verfahren. I.s is known to produce 1-nitroanthraquinone by nitration before making anthraquinone with nitric acid. Larger ones are formed in the presence of sulfuric acid Amounts of by-products, mainly dinitroanthraquinone in addition to 2-nitroanthraquinone. In addition, remains one·; certain amount of anthraquinone not converted back. The purification of the 1-nitroantirachinone thus obtained is cumbersome and makes the process more expensive.
Ls wurde nun gefunden, daß man 1-Nitroanthrachhor: in besonderer Reinheit und in besonders wirtschaftlicher Weise durch Nitrieren von Anthrachiion mit Salpetersäure herstellen kann, wenn man in Gegenwart von Phosphorsäure nitriert und der Wassergehalt des Reaktionsgemisches bei Reaktionsbeginn höchstens 16% beträgt.It has now been found that 1-nitroanthrachhor: in particular purity and in a particularly economical manner by nitrating anthrachiion can produce with nitric acid if you nitrate in the presence of phosphoric acid and the Water content of the reaction mixture at the start of the reaction does not exceed 16%.
Die Phosphorsäure wird besonders zweckmäßig in Mengen von mindestens 1 Mol und vorzugsweise von IC Dis 40 Mol, bezogen auf 1 Mol des zu nitrierenden Anthrachinons, eingesetzt. Sie enthält vorzugsweise mehr als 61 % PjO5 (wobei der Säuregehalt der Phosphorsäure als PaOt-Gehalt berechnet ist), insbesondere mehr als 70% P2O5. (Unter Prozent wird hier und im folgenden Gewichtsprozent verstanden.) Man kann also auch Polyphosphorsäuren und Phosphorpentoxid verwenden.The phosphoric acid is particularly expediently used in amounts of at least 1 mol and preferably of IC Dis 40 mol, based on 1 mol of the anthraquinone to be nitrated. It preferably contains more than 61% PjO 5 (the acid content of phosphoric acid being calculated as the P a O t content), in particular more than 70% P 2 O 5 . (Percent is understood here and in the following to mean percent by weight.) It is also possible to use polyphosphoric acids and phosphorus pentoxide.
Als Nitriermittel wird vorzugsweise Salpetersäure in Mengen von mindestens L Mol, besonders vorteilhaft von 3 bis 13 Mol und insbesondere von 4 bis 8 Mol, bezogen auf 1 Mol Anlhrachinon, eingesetzt. Es ist besonders 2weckmäßig, 90- bis lOOprozentige, insbesondere 95- bis 98prozentige Salpetersäure zu verwenden. Auch 40- bis 90prozentige Salpetersäure ist brauchbar, do:h verwendet man in diesem Fall hochkonzentrierte Phosphorsäure oder P,O{,. An Stelle von Salpetersäure können auch wasserlösliche Nitrate, z. B. Ammoniumnitrat, als Nitriermittel verwendet werden.The nitrating agent used is preferably nitric acid in amounts of at least L mol, particularly advantageously from 3 to 13 mol and in particular from 4 to 8 mol, based on 1 mol of anhraquinone. It is particularly useful to use 90 to 100 percent, especially 95 to 98 percent, nitric acid. 40 to 90 percent nitric acid can also be used, do: h in this case, highly concentrated phosphoric acid or P, O { ,. Instead of nitric acid, water-soluble nitrates, e.g. B. ammonium nitrate, can be used as a nitrating agent.
Ferner kann das Reaktionsgemisch Schwefelsäure enthalten. Diese kann als solche oder in Form von SO ι oder Alkalinwtallsulfaten, beispielsweise Na1SO4, in Mengen von etv/a 0,01 bis 0,1 Mol und insbesondere von 0,03 bis 0,05 Mol, bezogen auf 1 Mol Anthrachinon, zugegeben werden. SO3 kann auch als Dimethylformamid-SO3-Komplex zugegeben werden.The reaction mixture can also contain sulfuric acid. This can as such or in the form of SO ι or Alkalinwtallsulfaten, for example Na 1 SO 4 , in amounts of about 0.01 to 0.1 mol and in particular from 0.03 to 0.05 mol, based on 1 mol of anthraquinone , be admitted. SO 3 can also be added as a dimethylformamide-SO 3 complex.
Das Reaktionsgemisch enthält bei Reaktionsbegirin vorzugsweise nicht mehr als 5 % Wasser.The reaction mixture preferably contains not more than 5 % water if the reaction mixture is used.
Die Reaktionstemperatur kann in einem weiten Bereich gewählt werden. So kann zwischen etwa 00C und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches unter normalem Druck und bei höheren Tempe-The reaction temperature can be chosen within a wide range. So between about 0 0 C and the boiling point of the reaction mixture under normal pressure and at higher Tempe-
raturen, z.B. bis 1250C, unter erhöhtem Druck nitriert werden. Vorzugsweise wird Anthrachinon bei 30 bis 900C und insbesondere bei 40 bis 7O0C in 1-Nitroanthrachinon übergeführt. Da iia Verlauf der Reaktion Wasser gebildet wird, kann die ReaktionTemperatures, for example up to 125 0 C, are nitrided under increased pressure. Preferably anthraquinone is converted at 30 to 90 0 C and in particular at 40 to 7O 0 C in 1-nitroanthraquinone. Since water is formed in the course of the reaction, the reaction can
ίο durch Zugabe weiterer Salpetersäure, Phosphorsäure, Polyphosphorsäuren und/oder Phosphorpentoxid beschleunigt werden.ίο by adding more nitric acid, phosphoric acid, Polyphosphoric acids and / or phosphorus pentoxide are accelerated.
Das Reaktionsgemisch kann solange erhitzt werden, bis eine vollständige oder nahezu vollständige Um-The reaction mixture can be heated until a complete or almost complete conversion
Setzung des Anthrachinons erfolgt ist. Es ist aber auch in manchen Fällen vorteilhaft, die Reaktion zu unterbrechen, z. B. wenn 50 bis 90% des eingesetzten Anthrachinons reagiert haben. Im zuletzt genannten Fall trennt man das erhaltene l-NitroanthrachinonThe anthraquinone has settled. However, in some cases it is also advantageous to interrupt the reaction, z. B. when 50 to 90% of the anthraquinone used have reacted. In the latter If the l-nitroanthraquinone obtained is separated
so ab und verwendet das Filtrat für einen neuen Ansatz, gegebenenfalls nachdem man die ursprüngliche Konzentration an Salpetersäure und Phosphorsäure wieder hergestellt hat.so off and use the filtrate for a new approach, optionally after restoring the original concentration of nitric acid and phosphoric acid made.
Das Reaktionsprodukt kann in üblicher Weise iso-The reaction product can be iso-
s5 liert werden, z. B. durch Abfiltrieren nach Abkühlen des Reaktionsgemische:.. Gewünschttnfalls kann es mit Wasser gewaschen und getrocknet werden. Es besteht überwiegend aus 1-Nitroanthrachinon und enthält höchstens kleire Mengen Ausgangsprodukt und Nebenprodukte.s5 be lated, e.g. B. by filtering off after cooling of the reaction mixture: .. If desired, it can be washed with water and dried. It consists mainly of 1-nitroanthraquinone and contains no more than small amounts of the starting product and by-products.
Es war nicht zu erwarten, daß der Zusatz von Phosphorsäure bei der Nitrierung von Anthrachinon zu brauchbaren Ergebnissen führen würde, da in K i r k-Othmcr. Encyclopedia of Chemical Technology 9,It was not expected that the addition of phosphoric acid would lead to useful results in the nitration of anthraquinone, since in K i r k-Othmcr. Encyclopedia of Chemical Technology 9,
S. 317, der Zusatz von Phosphorsäure generell nicht empfohlen wird.P. 317, the addition of phosphoric acid is generally not recommended.
Die in der USA.-Patentschrift 2 874 168 erhaltenen Ergebnisse konnten von dem Erfinder nicht bestätigt werden. Das steht im Einklang mit H ο übe n-W e y 1, »Methoden der Organischen Chemie«, Bd. X/l (1971), S. 614.The results obtained in U.S. Patent 2,874,168 could not be confirmed by the inventor will. This is in line with H ο übe n-We y 1, "Methods of Organic Chemistry", Vol. X / l (1971), p. 614.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile und die Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.The parts mentioned in the examples are parts by weight and the percentages are percentages by weight. The temperatures are given in degrees Celsius.
13 Teile Anthrachinon und 100 Teile kristallisierter, 98%iger Phosphorsäure werden zusammen auf 45° erwärmt. Bei dieser Temperatur werden innerhalb von 30 Minuten 20 Teile PS%iger Salpetersäure und 0,5 Teile Schwefeltrioxid zugegeben. Nach 24stündigem Rühren bei 40 bis 45° läßt sioh dünnschichtchromatographisch nachweisen, daß die Umsetzung zu 1-Nitroanthrachinon zu etwa 50% erfolgt ist Man läßt das Reaktionsgemisch auf 25° abkühlen, saugt das abgeschiedene Produkt ab, wäscht es mit Wasser, bis das Filtrat neutral ist, und trocknet es. Es enthält 96% 1-Nitroanthrachinon und 4% Anthrachinon. Die Ausbeute beträgt 7 Teile. Das Filtrat enthält Anthrachinon neben wenig 1-Nitroanthrachinon. Es kann erneut verwendet werden, nachdem man durch Zugabe von Polyphosphorsäure mit einem P1O6-Gehalt von 83 bis 84% den Wassergehalt auf den ursprünglichen Wert gebracht hat.13 parts of anthraquinone and 100 parts of crystallized, 98% strength phosphoric acid are heated together to 45 °. At this temperature, 20 parts of PS% nitric acid and 0.5 part of sulfur trioxide are added over the course of 30 minutes. After stirring for 24 hours at 40 ° to 45 °, thin-layer chromatography shows that about 50% of the conversion to 1-nitroanthraquinone has taken place. The reaction mixture is allowed to cool to 25 °, the product which has separated out is filtered off with suction and washed with water until the filtrate is neutral is, and dries it. It contains 96% 1-nitroanthraquinone and 4% anthraquinone. The yield is 7 parts. The filtrate contains anthraquinone in addition to a little 1-nitroanthraquinone. It can be used again after the water content has been brought to the original value by adding polyphosphoric acid with a P 1 O 6 content of 83 to 84%.
In ein Gemisch aus 100 Teilen 98%igar Phosphorsäure und 30 Teilen 98%'ger Salpetersäure trägt manIn a mixture of 100 parts of 98% igar phosphoric acid and 30 parts of 98% nitric acid are used
bei 20 bis 25° 13 Teile Anthrachinon ein, erhitzt das Gemisch auf 45° und rührt es 6 Stunden. Der Umsatz beträgt ?.5%. Das erhaltene 1-Nitroanthrachinon enthält nur Spuren von Dinitroanthrachinonen.at 20 to 25 ° 13 parts of anthraquinone heats the Mixture to 45 ° and stir it for 6 hours. The conversion is? .5%. The 1-nitroanthraquinone obtained contains only traces of dinitroanthraquinones.
Angaben im Beispiel 4. Das erhaltene Produkt (17,2 Teile) besteht aus 90% 1-Nitroanthrachinon, 2% 2-Nitroanthrachinon, 5% DinitroanthrachinonenDetails in Example 4. The product obtained (17.2 parts) consists of 90% 1-nitroanthraquinone, 2% 2-nitroanthraquinone, 5% dinitroanthraquinones
und 3% Anthrachinonand 3% anthraquinone
Beispiel 6
Man verfährt wie im Beispiel 4 angegeben wurdeExample 6
The procedure is as indicated in Example 4
wobei^ ^^^^^ where ^ ^^^^^
und 50 Teile 84%iger Phosphorsäure eingetragen Man 10J'5J^ « StSnauf 45° erwärmt. Die Ausbeute erhitz: langsam auf 70° und rührt 13 Stunden bei dieser i. pe ersauf IfIS ttmdenau ^ Trocknen and 50 parts of 84% phosphoric acid was added heated 45 ° Man 10 J 'J ^ 5 "StSnauf. The yield is heated: slowly to 70 ° and stirred for 13 hours at this i. pe ersauf IfIS ttmdenau ^ drying
Temperatur. Das Anthrachinon löst sich während der betragt 22,o leiie einc:> ri u.__ J <OI Ref.klion in der Reaktionsmischung vollständig, daueg :n kristallisiert das 1-Nitroanthrachinon mit wenig Dir it· oanthrachinonen aus, 2-Nitroanthrachinon bleiot mit einem großen Anteil von Dinitroanthrachinon 15 /us immen gelöst. Der Umsatz beträgt 50%. Das iso-Temperature. The anthraquinone dissolves completely in the reaction mixture during the amount of 22, o leiie einc: > ri u .__ J <OI Ref.klion, while the 1-nitroanthraquinone with a little diritoanthraquinones crystallizes out, 2-nitroanthraquinone leads with it a large proportion of dinitroanthraquinone 15 / µs is always dissolved. The conversion is 50%. The iso-
1Λ Teile Anthrachinon werden bei Raumtemperatur in ein Gemisch aus 50Teilen 98%iger Salpetersäure und 50 Teile 84%iger Phosphorsäure eingetragen. Man1Λ parts of anthraquinone are at room temperature entered into a mixture of 50 parts of 98% strength nitric acid and 50 parts of 84% strength phosphoric acid. Man
,0 leue en „ , 0 lights "
aus 87% 1-Nitroanthrachinon, 2,5% 2-Nitrcanthrachinon, 8% üinitroanthrachinonen, 2% Anthrachinon und 0,5% weiterer Nebenprodukte besteht.from 87% 1-nitroanthraquinone, 2.5% 2-nitrcanthraquinone, 8% üinitroanthraquinones, 2% anthraquinone and 0.5% other by-products.
üer.e 1-Nitroanthrachinon enthält 3^/0 Anthrachinon (•nc·, nur r.puren von Dinitroanthrachinonen.üer.e 1-nitroanthraquinone contains 3 ^ / 0 anthraquinone (• nc ·, only traces of dinitroanthraquinones.
In ein Gemisch aus 22,4 Teilen Anthrachinon und Teilen 100%iger Phosphorsäure werden im Verlauf von 30 Minuten 4; Teile 98%iger Salpetersäure gegeben. Das Gemisch wrd 16 Stunden auf 45° erwärmt. Nach Filtrieren über eine GS-Glaßnutsche, Waschen mit Wasser und Trocknen erhält man 20,5 Teile eines Produktes, das 90% 1-Nitroanthrachinon (70% der Theorie), 1% 2-Nitroanthrachinon, 8% Dinitroanthrachinone und 1% AnthrachinonIn a mixture of 22.4 parts of anthraquinone and parts of 100% phosphoric acid are in the course of 30 minutes 4; Parts of 98% nitric acid added. The mixture is warmed to 45 ° for 16 hours. After filtering through a GS glass suction filter, Washing with water and drying gives 20.5 parts of a product which is 90% 1-nitroanthraquinone (70% of theory), 1% 2-nitroanthraquinone, 8% dinitroanthraquinone and 1% anthraquinone
enthält. n . . . ,contains. n . . . ,
Man verwendet 22,4 Teik Anthrachinon, 180 Teile 99,5%iger Phosphorsäure und 36 Teile 98%ige» Salpetersäure und erwärmt 22 Stunden auf 45° nach den22.4 parts of anthraquinone, 180 parts of 99.5% phosphoric acid and 36 parts of 98% nitric acid are used and heated to 45 ° after 22 hours
Man verfährt wie im Beispiel 4 angegeben wurde, erwärmt aber 22,4 Teile Anthrachinon, 1&0 Teile
99%iger Phosphorsäure und 27 Teile 98°/?iger SaI-ao
petersäure 16 Stunden auf 45°. Nach Filtrieren und Trocknen beträgt die Ausbeute 18 Teile eines Produktes, das 90% 1-Nitroanthrachinon, 8% Dinitroanthrachinone
und geringe Mengen 2-Nitroanthrachinon und Anthrachinon enthält.
In der folgenden Tabelle sind weitere Beispiele für Reaktionsbedingungen zur erfindungsgemäßen Herstellung
von 1-Nitroanthrachinon angegeben.The procedure is as indicated in Example 4, but 22.4 parts of anthraquinone, 1 & 0 parts of 99% phosphoric acid and 27 parts of 98 ° / ? iger salt ao pitric acid 16 hours at 45 °. After filtering and drying, the yield is 18 parts of a product which contains 90% 1-nitroanthraquinone, 8% dinitroanthraquinones and small amounts of 2-nitroanthraquinone and anthraquinone.
The following table gives further examples of reaction conditions for the preparation of 1-nitroanthraquinone according to the invention.
Die unter (a) angegebene Ausbeute bezieht sich auf das auf konventionelle Weise durch Ausgießen auf Eis erhaltene Produkt, das menr von /J-Nitro- und Dinitroanthrachinonen verunreinigt ist; die unter (b) angegebene Ausbeute bezieht sich auf das bedeutend reinere, durch Filtrieren des reagierten Gemisches erhaltene Produkt.The yield given under (a) refers to that in a conventional manner by pouring Product obtained on ice, the menr of / I-nitro- and dinitroanthraquinones is contaminated; the yield given under (b) relates to the significant purer product obtained by filtering the reacted mixture.
Beispiel example
Teüe
Anthrachinon Teüe
Anthraquinone
Phosphorsäurephosphoric acid
TeUeDear
Konzentration concentration
'L'L
Salpetersäurenitric acid
TeileParts
Konzentra tionConcentration
Temperatur temperature
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
258th
9
10
11th
12th
13th
14th
15th
16
17th
18th
19th
20th
21
22nd
23
24
25th
20,8
20,8
20,8
20,8
20,8
20,8
20,8
20,8
104
104
104
104
104
104
104
104
13
5220.8
20.8
20.8
20.8
20.8
20.8
20.8
20.8
104
104
104
104
104
104
104
104
13th
52
167
167
167
167
167
167
167
154
836
668
752
836
836
836
836
836
50
418167
167
167
167
167
167
167
154
836
668
752
836
836
836
836
836
50
418
98
100
101,5
99,5
99,5
100
100
100
101,5
100
100
100
100
101,5
103,5
101,5
85
101,598
100
101.5
99.5
99.5
100
100
100
101.5
100
100
100
100
101.5
103.5
101.5
85
101.5
25
25
33,4
20,8
46
41,8
41,8 43,3 210
149
167
186
186
210
210
210
75
7425th
25th
33.4
20.8
46
41.8
41.8 43.3 210
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167
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186
210
210
210
75
74
9898
9898
9898
9898
9898
9898
9898
9898
9898
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9898
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9898
9898
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
4545
5050
4343
4545
4545
7373
60 Zeit 60 time
Stundenhours
Mo'iverhältnis
Anthrachinon/
HNO,Mo'i ratio
Anthraquinone /
ENT,
SalzeSalts
(Teile)(Parts)
(a)(a)
Ausbeute:
°/o der
Theorie
1-Nitroanthra
chinonYield:
° / o the
theory
1-nitroanthra
chinone
Umsatzsales volume
Ausbeute: ·/. der Theorie 1-Nitroanthra chinonYield: · /. the theory 1-nitroanthra quinone
(Q1)Na2SO4
(9)NH4NQ(Q 1 ) Na 2 SO 4
(9) NH 4 NQ
(40)
NH4NO3 (40)
NH 4 NO 3
46
60
74
46
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70
7646
60
74
46
67
70
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73
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