DE2105682A1 - Platinum-on-carbon catalyst - useful for reduction of halonitroaromatic cpds - Google Patents
Platinum-on-carbon catalyst - useful for reduction of halonitroaromatic cpdsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von halogenhaltigen aromatischen Aminen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von halogenierten aromatischen Aminoverbindungen durch katalytische Reduktion der Nitroverbindungen mit Wasserstoff unter Verwendung eines sulfitierten Platin-auf-Kolenstoff-Katalysators.Process for the preparation of halogen-containing aromatic amines The invention relates to a process for the production of halogenated aromatic Amino compounds by catalytic reduction of the nitro compounds with hydrogen using a sulfited platinum-on-carbon catalyst.
Die katalytische Reduktion von halogenhaltigen Nitroaromaten mit Wasserstoff und Nickel, Platin, Palladium oder anderen Edelmetallen zu den entsprechenden Aminen ist bekannt, Dabei erfolgt jedoch in Abhängigkeit von der Konstitution der jeweiligen Verbindung eine teilweise erhebliche Dehalogenierung. Abgesehen von den Verlusten an halogenierten Aromaten und der erhöhten ateriae beanspruchung sind zur Gewinnung der Reinprodukte zusätzliche Reinigungsmaßnahmen erforderlich, die die Wirtschaftlichkeit der Verfahren infrage stellen.The catalytic reduction of halogenated nitroaromatics with hydrogen and nickel, platinum, palladium or other noble metals to the corresponding amines is known, but it depends on the constitution of the respective Compound a sometimes considerable dehalogenation. Except for the losses of halogenated aromatics and the increased stress on ateriae are for extraction of the pure products, additional cleaning measures are required, which increases the profitability question the procedures.
Um diese Nachteile zu umgehen, sind verschiedene Methoden ausgearbeitet worden. Nach der britischen Patentschrift 859251 wird bei der katalytischen Reduktion von halogenierten Nitroaromaten in Gegenwart eines Platin-auf-Kohlenstoff-Eatalysators Magnesiwrn oxid oder -hydroxid zur Unterdrückung der Dehalogenierung zugesetzt. In ähnlicher Weise wird nach dem DBP 1 187 243 verfahren, nur daß dort cycloaliphatische Stickstoffbasen, wie Morpholin, aus den gleichen Gründen verwendet werden.Various methods have been worked out to circumvent these disadvantages been. According to British patent specification 859251, in catalytic reduction of halogenated nitroaromatics in the presence of a platinum-on-carbon catalyst Magnesium oxide or hydroxide added to suppress dehalogenation. A similar procedure is followed according to DBP 1 187 243, only that there is cycloaliphatic Nitrogen bases, such as morpholine, can be used for the same reasons.
Es ist aber auch möglich, ganz ohne Zusatzmittel zu arbeiten und die katalytische Reduktion mit einem veränderten Platin-auf-Kohle-Katalysator vorzunehmen. So ist in J.Am.Chem.Soc. 87 (1965) 2767 eine Methode zur katalytischen Reduktion von 2,5-Dichlornitrobenzol mit Wasserstoff und einem sulfidierten Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysator beschrieben, wobei dieser Katalysator eine ausgeprägte Selelctivität zeigt und zu 2,5-Dichloranilin von hoher Qualität führt Iu der Praxis zeigt sich jedoch, daß solche Kontakte oft schon nach einmaligem Gebrauch ihre Aktivität verlieren, Zur technischen Anwendung der bisher beschriebenen Arbeitsweisen ist es jedoch erforderlich, daß in Anbetracht des hohen Preises für Platin der Katalysator wiederholt und ohne Schwächung der Aktivität eingesetzt werden kann.But it is also possible to work completely without additives and the carry out catalytic reduction with a modified platinum-on-carbon catalyst. In J.Am.Chem.Soc. 87 (1965) 2767 a method for catalytic reduction of 2,5-dichloronitrobenzene with hydrogen and a sulfided platinum-on-carbon catalyst described, this catalyst showing a pronounced selectivity and to 2,5-dichloroaniline of high quality leads Iu in practice it has been shown that such contacts often lose their activity after a single use, To the technical application of the working methods described so far, however, it is necessary that, given the high price of platinum, the catalyst repeated and without Weakening of the activity can be used.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Forderungen überraschenderweise erfüllt, wenn man halogensubstituierte aromatische Nitroverbindungen mit 1, 2 oder 3 Halogenatomen im Kern oder auch z.B. mit 3 Fluoratomen in der Seitenkette katalytisch in Gegenwart von sulfitierten Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysatoren bei Temperaturen von etwa not bis etwa 1200C und Wasserstoff~ drücken von etwa 5 bis etwa 50 atü reduziert.In accordance with the present invention, these requirements are surprisingly met met when one halogen-substituted aromatic nitro compounds with 1, 2 or 3 halogen atoms in the core or, for example, with 3 fluorine atoms in the side chain, catalytic in the presence of sulfited platinum-on-carbon catalysts at temperatures from about emergency to about 1200C and hydrogen pressures from about 5 to about 50 atmospheres reduced.
Insbesondere kommen solche Nitroverbindungen infrage, die der allgemeinen Formel entsprechen, wobei X ein Halogenatom, Y ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder eineHydroxyalkylgruppe mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen oder eine Trifluormethylgruppe und n und Z ganze Zahlen von 1 - 3 bedeuten, deren Summe 5 ist.In particular, those nitro compounds are those of the general formula where X is a halogen atom, Y is a hydrogen atom, an alkyl or a hydroxyalkyl group having 1 - 4 carbon atoms or a trifluoromethyl group and n and Z are integers from 1 to 3, the sum of which is 5.
Die sulfitierten Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysatoren werden nach der Deutschen Patentanmeldung P 21 +)auf einfache Weisc derart erhalten, daß man handelsübliche Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysatoren in einer sauren wäßrigen Suspension bei etwa 250C mit Wasserstoff sättigt und anschließend die Suspension mit einer wäßrigen Lösung von Sulfitierungsmitteln, wie Na2S03 versetzt, wobei das Mol-Verhältnis H2 : Na2S03 vorzugsweise 1 : 0,55 betragen soll. Nach kurzem Nachrühren, Filtration und Waschen ist der feuchte, sulfitierte Katalysator einsatzbereit Wegen seiner ausgezeichneten Selektivität sind Zusatzstoffe zur Unterdrückung der Dehalogenierung nicht erforderlich.The sulfited platinum-on-carbon catalysts are after the German patent application P 21 +) obtained in a simple way in such a way that one commercial platinum-on-carbon catalysts in an acidic aqueous suspension at about 250C saturates with hydrogen and then the suspension with a aqueous solution of sulfiting agents, such as Na2S03 added, the molar ratio H2: Na2S03 should preferably be 1: 0.55. After brief stirring, filtration and washing, the moist, sulfited catalyst is ready for use because of its additives for suppressing dehalogenation are excellent selectivity not mandatory.
Das Reduktionsverfahren gemäß der Erfindung ist in normalen Druckapparaten leicht durchführbar. Falls Lösungsmittel erfolgt derlih sind, können Wasser, niedere Alkohole sowie übliche aro-+)IIOE 71/FO44 vom matische Lösungsmittel wie Benzol, Toluol, Chlorbenzol und dergleichen eingesetzt werden.The reduction method according to the invention is in normal pressure equipment easy to do. If solvents are used, water, lower Alcohols as well as usual aro - +) IIOE 71 / FO44 from matic solvents such as benzene, toluene, chlorobenzene and the like can be used.
Im allgemeinen füllt man die Nitroverbindung, gegebenenfalls mit einem Lösungsmittel, und den Katalysator in den Reaktor ein, erhitzt das Gemisch auf 500 - 800C vor und beginnt unter Suspendierung des Katalysators die Zuführung des Wasserstoffs unter Druck. Die gewünschte Reduktionstemperatur wird durch die Reaktionswärme erreicht und -zweckmäßig durch Kühlung konstant gehalten. Die Reduktion ist beendet, wenn kein H2-Druckabfall mehr registriert wird, zur Vervollkommnung der Reduktion können die genannten Maßnahmen noch 15 - 20 Minuten aufrechterhalten werden.In general, you fill the nitro compound, optionally with one Solvent, and the catalyst in the reactor, the mixture heated to 500 - 800C and the supply of hydrogen begins while the catalyst is suspended negative pressure. The desired reduction temperature is reached by the heat of reaction and appropriately kept constant by cooling. The reduction is finished when no more H2 pressure drop is registered to complete the reduction the measures mentioned can be maintained for another 15-20 minutes.
Zur Rückgewinnung des Katalysators wird das abgekühlte Reaktion gemisch, zweckmäßig durch Filtration, abgetrennt, der Kontakt der nächsten Charge zugeführt und das organische Filtrat in bekannter Weise aufgearbeitet. Die bei der Reduktion angewandten Drücke und Temperaturen können in großen Bereichen variiert werden. Besonders günstig läßt sich in einem Temperaturbereich von etwa 500 bis etwa 1200C und bei einem Druckintervall von e,twa 5 bis etwa 50 atü arbeiten. Die Temperatur und gegebenenfalls das Lösungsmittel müssen so gewählt werden, daß der Reduktionsablauf in flüssiger Phase erfolgen kann.To recover the catalyst, the cooled reaction mixture is expediently by filtration, separated off, the contact is fed to the next batch and the organic filtrate is worked up in a known manner. The one in the reduction applied pressures and temperatures can be varied within wide ranges. A temperature range from about 500 to about 1200.degree. C. is particularly favorable and work at a pressure interval of e, about 5 to about 50 atm. The temperature and optionally the solvent must be chosen so that the reduction process can be done in the liquid phase.
Der große Vorteil des verwendeten Katalysators gegenüber den bekannten liegt besonders darin, daß er je nach Art der zu reduzierenden Nitroverbindung bis zu 50 mal und mehr ohne Zwischenreinigung oder Regeneration eingesetzt werden kann.The great advantage of the catalyst used over the known is particularly in the fact that it depends on the type of nitro compound to be reduced to can be used up to 50 times or more without intermediate cleaning or regeneration.
Das Gewichtsverhältnis von Nitroverbindung zu Platin kann zwischen 10000 : 1 und 1000 : 1 gewählt werden; zur Erreichung einer günstigen Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Rückführungszahl (Zahl der Einsätze ohne Regeneration) des Katalysators wird vorzugsweise ein Verhältnis von ca. 4000 : 1 angewendet.The weight ratio of nitro compound to platinum can be between 10000: 1 and 1000: 1 can be selected; to achieve a favorable reaction rate with a high return rate (number of uses without regeneration) of the A ratio of about 4000: 1 is preferably used for the catalyst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zur Überführung einer großen Reihe von halogenhaltigen, aromatischen Nitroverbindungen in die entsprechenden halogenhaltigen aromatischen Amine angewendet werden. Dabei wird in den meisten Fällen eine Halogenabspaltung von weniger als 0,1 %, in keinem Fall von mehr als 0,2 % bewirkt. Das Verfahren mit sulfitierten Platin-auf-Kohle-Katalysatoren ist daher besonders geeignet zur Überführung der technisch interessanten halogensubstituierten Nitrobenzole und Nitroalkylbenzole in die entsprechenden Amine.The method according to the invention can be used to transfer a large Range of halogenated, aromatic nitro compounds in the corresponding halogen-containing aromatic amines are used. It will in most cases less than 0.1% of the halogen is split off, in no case caused by more than 0.2%. The process with sulfited platinum-on-carbon catalysts is therefore particularly suitable for converting the technically interesting halogen-substituted ones Nitrobenzenes and nitroalkylbenzenes into the corresponding amines.
Beispiel 1 In einem Edelstahlautoklaven mit Magnethubvorrichtung, Heizmantel und Kühlung werden vorgelegt: 2,16 Mol o-Chlornitrobenzol 355 g Methanol 0,15 g Platin, in Form von 6 g feuchtem 5 %igem Platin-auf-Kohle-Katalysator, sulfitiert Nach Verdrängen der Luft im Reaktor mit Stickstoff und nach Sptlen mit Wasserstoff wird das Ausgangsgemisch auf 600 - 700C erhitzt, alsdann wird unter Rühren Wasserstoff von im Mittel 25 atü aufgedrückt. Die Reduktion setzt sofort unter Wärmeentwicklung und unter H2-Druckabfall ein. Man läßt dann die Temperatur im Mittel auf 950C steigen und hält diese dann unter Kühlung konstant. Der H2-Druck wird jeweils nach einem Abfall von 10 atü wieder auf den Anfangswert eingestellt. Wenn kein Wasserstoffabfall mehr erfolgt, wird das Reduktionsgemisch noch 20 Minuten bei 25 atü und 950C nachgerührt. Die gesamte Reduktionszeit beträgt 60 - 70 Minuten. Bei 500C und nach Entspannen wird filtriert und der Katalysator in die nächste Charge zurückgeführt. Im organischen Filtrat wird die Chlorabspaltung durch Titration mit 1 N NaOH ermittelt. Anschließend erfolgt destillative Aufarbeitung in üblicher# Weise.Example 1 In a stainless steel autoclave with a magnetic lifting device, Heating mantle and cooling are provided: 2.16 mol of o-chloronitrobenzene 355 g of methanol 0.15 g of platinum, in the form of 6 g of moist 5% platinum-on-carbon catalyst, sulfited After displacing the air in the reactor with nitrogen and after purging with hydrogen the starting mixture is heated to 600-700C, then becomes hydrogen with stirring of an average of 25 atmospheres. The reduction immediately begins to generate heat and under H2 pressure drop. The temperature is then allowed to rise to an average of 950.degree and then keeps this constant with cooling. The H2 pressure is reduced after one Drop of 10 atm is set back to the initial value. If no hydrogen waste If more takes place, the reduction mixture is stirred for a further 20 minutes at 25 atm and 950 ° C. The total reduction time is 60 - 70 minutes. At 500C and after relaxing is filtered and the catalyst is returned to the next batch. In organic In the filtrate, the elimination of chlorine is determined by titration with 1 N NaOH. Afterward worked up by distillation in the customary manner.
Ausbeute an o-Chioranilin: 97 % d,Th., EP.: -1,90C, Diazowert: 99,8
%, Halogenabspaltung: ( 0,1 Z, Mindestzahl der Katalysator-Rückführungen: 50 mal,
Beispiele
2 - 13 Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden die folgenden halogenhaltigen
Amine hergestellt:
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