DE2108462A1 - Process for the preparation of bis (4-aminophenyl) methane - Google Patents
Process for the preparation of bis (4-aminophenyl) methaneInfo
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Description
Magyar Tudomanyos Akademia, Budapest/UngarnMagyar Tudomanyos Akademia, Budapest / Hungary
Zur Herstellung von Bis-(4-amino-phenjl)-aethan sind aus der Literatur zahlreiche Verfahren bekannt (J. Ohem.Soc. 117. 988 (192O)), französische Patentschriften Nr. 1·355·124 und 1.398.419, deutsche Patentschrift .1.205·975. for industrielle Zwecke werden fast ausachliesslich Verfahren, basiert auf mit Mineralsäure, vorzugsweise mit Salzsäure katalysierte Reaktionen, verwendet, indem als Ausgangsmaterial Anilin und Formaldehyd *ur Anwendung gelangen.Numerous processes are known from the literature for the preparation of bis (4-aminophenyl) ethane (J. Ohem. Soc. 117, 988 (1920)), French patent specifications 1 · 355 · 124 and 1,398,419, German patent specification .1.205 975. For industrial purposes, processes based on reactions catalyzed with mineral acid, preferably with hydrochloric acid, are used almost exclusively, in that aniline and formaldehyde are used as starting materials.
Der durch ausgedehnte Verbreitung von harten PoIiuretansohäumen erhöhte Diphenylmethan-diisozyanat-bedarfThe increased diphenylmethane diisocyanate requirement due to the widespread distribution of hard polyurethane trees
2048/7 Ht 2048/7 Ht -1--1-
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gab einen weiteren Anlass "zur Ausarbeitung von neuen Verfahren, welche die Herstellung des Ausgangamaterials letztgenannter Verbindung, d.h. von Bis-(4-amino-phenyl)-methan bezweckten (britische Patentschriften 1.Ö64.559, 1.092.019 und 1.107.480, USA Patentschriften 2.683.730 und 3.253.031, belgische Patentschrift 639.351, OSR Patentschrift 118.745, J, Org. Chem., 19, 1862 (1954)J Zh. Obsch. Him. 21* 775 (1957),· Neftekhimia II.4 624 (1962)).gave another occasion "to work out new processes aimed at producing the starting material of the last-mentioned compound, ie bis- (4-aminophenyl) methane (British patents 1.Ö64.559, 1.092.019 and 1.107.480, USA patents 2,683,730 and 3,253,031, Belgian patent 639,351, OSR patent 118,745, J, Org. Chem., 19, 1862 (1954) J Zh. Obsch. Him. 21 * 775 (1957), Neftekhimia II.4 624 (1962)).
Bs gibt zwar Unterschiede zwischen den bekannten Verfahren, sie weisen jedoch die folgenden identischen Merkmale auf:Although there are differences between the known methods, they have the following identical features:
1) dem Gemisch von Salzsäure und Anilin wird formaldehyd schrittweise, im allgemeinen bei einer Temperatur unter 5O0C, vorzugsweise zwischen 0 und 200C langsam zugesetzt;1) the mixture of hydrochloric acid and aniline-formaldehyde gradually, slowly added generally at a temperature below 5O 0 C, preferably between 0 and 20 0 C;
2) das Reaktionsgemisch wird sodann auf die Reaktionstemperatur von 80-1000C erwärmt;2) the reaction mixture is then heated to the reaction temperature of 80-100 0 C;
3) die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen 4-6 Stunden, jedoch mindestens 3 Stunden;3) the reaction time is generally 4-6 hours, but at least 3 hours;
4) das Molverhältnis von Anilin-Mineralsäure beträgt im4) the molar ratio of aniline mineral acid is im
allgemeinen 3si» überschreitet jedoch mindestens diesen Wertjgeneral 3si »exceeds this at least Value
5) gemäss einigen Verfahren wird da3 unreagierte Anilin durch Wasserdampfdestillation entfernt, dae im Grossbetrieb kostspielige Einrichtungen erfordert und dae Entstehen einer schwer reinigbaren beträchtlichen Abwassermenge mit sich bringt;5) According to some procedures, this becomes unreacted aniline removed by steam distillation, since it requires expensive equipment in large-scale operations and dae Creates a considerable amount of wastewater that is difficult to clean;
6) bei-Durchführung des Verfahrene im Grossbetrieb iet der Platz- und Einrichtungsbedarf gross.6) if the procedure is carried out in a large company iet the space and equipment requirements are large.
Das gemäss den bekannten Verfahren (J. Chem. Soc. 117. 988 (1920); französische Patentschrift 1.335.125 und 1.398.419, deutsche Patentschrift 1.2o5.975, Neftekhiraia II.4. 624 (1962)) hergestellte Produkt enthält im allge-The product produced according to the known process (J. Chem. Soc. 117. 988 (1920); French patent specification 1.335.125 and 1.398.419, German patent specification 1.2o5.975, Neftekhiraia II.4.624 (1962)) contains im general
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meinen 4Ο~6Ο$ Polymer, vr- lurch die weitere Anwendung des Produkteσ begrenzt wird bzw. eine kostspielige Reinigung durch Vakuumdestillation bei einer Temperatur von 165-1680C, und 0,1 Hgmm Druck erforderlich ist.mean 4Ο ~ 6Ο $ polymer, vr- is limited by the further application of the product σ or an expensive cleaning by vacuum distillation at a temperature of 165-168 0 C, and 0.1 Hgmm pressure is required.
Der Mechanismus der Bis-(4-amino-phenyl)-methanbildung wurde von mehreren untersucht (J. Org. Chem. 19, 1862 (1954); Meftekhimia II.4 624 (1962); Zh. Obsch. Him. 27. 775 (1957)), die einander widersprechenden Resultate der Untersuchungen ermöglichten jedoch keine wesentliche Weiterentwicklung der Herstellungsverfahren.The mechanism of bis (4-aminophenyl) methane formation has been investigated by several (J. Org. Chem. 19 , 1862 (1954); Meftekhimia II.4 624 (1962); Zh. Obsch. Him. 27, 775 (1957)), but the contradicting results of the investigations did not allow any significant further development of the manufacturing process.
Bei Untersuchung des Reaktionsmechanismus der Bis- -(4-araino-phenyl)-methan-bildung haben wir gefunden, dass im Schritt 1 gemäss dem untenstehenden Reaktionsschema eine Methylolverbindung der Formel (I) erhalten wirdWhen investigating the reaction mechanism of bis- (4-araino-phenyl) -methane formation, we found that a methylol compound of the formula (I) is obtained in step 1 according to the reaction scheme below
NH2 + CH2ONH 2 + CH 2 O
-H2O-H2O
N=CHN = CH
welche durch Wasserverlust stabilisiert und auf Einwirkung von Säure sofort in ein Karbenium-imraonium-ion der Formel (II)which is stabilized by loss of water and immediately transformed into a karbenium-imraonium-ion of the formula on the action of acid (II)
H-1 H -1
N=CH,N = CH,
NH-CH,NH-CH,
NH=CH,NH = CH,
umgewandelt wird.is converted.
Das Karbeniumion reagiert mit Anilin in der elektro- phylen Substitutionsreaktion hauptsächlich in p-Stellungt wodurch die Verbindung der Formel (III) erhalten wird, tretet jedoch mit dem als Endprodukt entstandenen Bis-(4-amino-phenyl)-methan relativ leicht in Reaktion unter der Bildung der Verbindung der Formel (IV)The carbenium ion reacts with aniline in the electrophylene substitution reaction mainly in the p-position t, whereby the compound of the formula (III) is obtained, but it reacts relatively easily with the bis (4-aminophenyl) methane formed as the end product with the formation of the compound of the formula (IV)
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ITIT
Die N-C Bindung der Verbindung der Formel (III) spaltet sich nach Erwärmen in saurem Medium, und das erhaltene bifunktionelle Ion der Formel (?) tretet wiederholt in para-Stellung mit Anilin in Reaktion, während sich Bis- -(4-araino-bhenyl)-methan bildet.The N-C bond of the compound of the formula (III) cleaves after heating in an acidic medium, and the resulting bifunctional ion of the formula (?) Occurs repeatedly reacts in para position with aniline, while bis- - Forms (4-araino-bhenyl) methane.
Die das Produkt der Formel (IV) ergebende unerwünschte Nebenreaktion kann vermieden werden, indem i.m Laufe der Synthese womöglich das Vermischen des in der Reaktion entstehenden Karbeniumions und des Endproduktes verhindert, wird. Da die Bildung des Karbeniumions und seine Reaktion »it Anilin in para-Stellung ~~ rerhältnisaäeeig rasch her-Torgeht, und die Spaltung der N-C Bindung der Verbindung der Formel (III) - wodurch das Bndprodukt erhalten wird -erst nach längerem Erwärmen erfolgt, wurde durch AnwendungThe undesired side reaction which results in the product of the formula (IV) can be avoided by possibly mixing the in the reaction during the course of the synthesis prevents the formation of karbenium ions and the end product, will. Since the formation of the karbenium ion and its reaction with aniline in the para position is relatively quick, and so does the cleavage of the N-C bond of the compound of the formula (III) - whereby the final product is obtained - only takes place after prolonged heating, was by application
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eines Röhrenreaktors die Möglichkeit zur Verhinderung der unerwünschten Nebenreaktion gefunden.a tubular reactor found the possibility of preventing the undesired side reaction.
Im Laufe unserer Versuche haben wir zur Herstellung von Bis-(4-amino-phenyl)-methan ein recht vorteilhaftes, kontinuierlich durchführbares Verfahren ausgearbeitet· Gemäss unserem Verfahren wird Anilin oder das Gemisch des mit Mineralsäure gebildeten Salzes von Anilin mit der wässrigen Lösung von Formaldehyd (oder mit Paraformaldehyd, bzw· mit einer Formaldehyd bildenden Verbindung, z.B. Formaldehydazetal) in einer Mischkammer, bzw. in einem mit Vormiecher ausgestatteten Röhrenreaktor mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit umgesetzt, dass das Rttckmischen - und somit die Bildung von Polymeren verhindert wird.In the course of our experiments we have found a very advantageous, continuously feasible process worked out · According to our process, aniline or a mixture of the with Mineral acid formed salt of aniline with the aqueous solution of formaldehyde (or with paraformaldehyde, or · with a formaldehyde-forming compound, e.g. formaldehyde acetal) in a mixing chamber or in one with a pre-picker equipped tubular reactor implemented with such a flow rate that the reverse mixing - and thus the formation of polymers is prevented.
Die Kennzeichen des erfindungogemässen Verfahrene und somit die Unterschiede desselben von den bekannten Verfahren sind wie folgtίThe characteristics of the process according to the invention and thus the differences of the same from the known methods are as followsί
a) im Röhrenreaktor wird das RÖckmisehen - und somit die Reaktion des intermediären Substanzes mit dem Endprodukt - verhindert;a) In the tubular reactor, the back mismatches - and thus the Reaction of the intermediate substance with the end product - prevented;
b) die Reaktionszeit wird von den bisher üblichen mehreren Stunden auf 30-40 Minuten vermindert;b) the response time is different from the previously usual several Hours reduced to 30-40 minutes;
c) das Einführen von Reaktionekomponenten erfolgt gleichzeitig, bei einer Temperatur zwischen 60-900O;c) the introduction of reaction components takes place simultaneously, at a temperature between 60-90 0 O;
d) durch Einstellung der Proportion der Komponente und durch Verhinderung von sekundären Reaktionen kann der reine Blamingehalt des Produkte« auf 90-95 S* erhöht werden;d) by adjusting the proportion of the component and by preventing secondary reactions, the pure blamine content of the product can be increased to 90-95 S * will;
β) das Produkt wird mit einer auf das reagierte Anilin berechnet beinahe theoretischen Ausbeute von 97-98 <j> gewonnen und das Produkt kann zur Herstellung von Diphenylmethan-diisozyanat unmittelbar, ohne Reinigung, verwendet werden;β) the product is reacted with an aniline to the calculated almost theoretical yield of 97-98 <j> recovered and the product may be for the preparation of diphenylmethane diisocyanate directly, without purification, is used;
f) das Molverhältnis von Anilin!Mineralsäure übertrifft nicht 1,5:1;f) Exceeds the molar ratio of aniline to mineral acid not 1.5: 1;
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g) das unreagierte Anilin wird bei einem Druck von 15-20 Torr durch Vakuumdoatillation vom Reaktion ??gemi sch entfernt , und das so zurückgewonnene Anilin kann ohne weitere Reinigung wiederholt verwendet werden; h) der Platz- und Maschinenbedarf des vorliegenden Verfahrens ist minimal.g) the unreacted aniline is at a pressure of 15-20 Torr removed from the reaction mixture by vacuum dilution , and the aniline so recovered can be used repeatedly without further purification; h) the space and machine requirements of the present process are minimal.
Die Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispielen veranschaulicht, The implementation of the method according to the present The invention is illustrated using the following exemplary embodiments,
Die Vorrichtung besteht aus einem Vormischer und aus einem damit verbundenen mit Dampf heizbaren doppelwändigen Röhrenreaktor, das Gesamtvolumen beträgt 350 ml. In den Vormischer werden pro Stunde eine mit 220 ml konz. Salzsäure zubereitete Lösung von 372 g (4 Mol) Anilin und gleichzeitig 92 ml einer 37 $igen Formaldehydlösung (1.24 Mol) eingeführt. Die Temperatur wird im Vormischer bei 60-65 C» im Reaktor bei 900C gehalten. Das Gemisch wird im Vormiecher 1-2 Minuten, im Reaktor 28 Minuten lang gehalten. Das vom Reaktor austretende Gemisch wird pro Stunde mit 250 ml 35#iger Natriumhydroxydlösung vermengt, und die wässrige und ölige Phase voneinander getrennt. Aus der öligen Phase werden durch Destillation 153 g Anilin zurückgewonnen. Die pro-Stunde Kapazität der Vorrichtung ist 225-230 g rohes Bis-(4-amino-phenyl)-methan, welches 90-92 1» Diamin und 8-10 % Polyamin enthält, Ausbeute auf Anilin berechnet 96»5 - 98 jC Konversion auf Anilin berechnet 59 J*The device consists of a premixer and an associated double-walled tubular reactor which can be heated with steam. The total volume is 350 ml. Hydrochloric acid prepared solution of 372 g (4 mol) of aniline and at the same time 92 ml of a 37% formaldehyde solution (1.24 mol) introduced. The temperature is maintained in the pre-mixer at 60-65 C »in the reactor at 90 0 C. The mixture is kept in the premiecher for 1-2 minutes and in the reactor for 28 minutes. The mixture emerging from the reactor is mixed with 250 ml of 35% sodium hydroxide solution per hour, and the aqueous and oily phases are separated from one another. 153 g of aniline are recovered from the oily phase by distillation. The hourly capacity of the device is 225-230 g of crude bis (4-aminophenyl) methane, which contains 90-92 1 » diamine and 8-10 % polyamine, yield calculated on aniline 96» 5 - 98 ° C Conversion to aniline calculated 59 J *
Das rohe Produkt kann zur Herstellung von Diphenylmethan-Diisozyanat ohne Reinigung verwendet werden.The raw product can be used to make diphenylmethane diisocyanate can be used without cleaning.
Bei Durchführung der Reaktion gemäss Beispiel 1When carrying out the reaction according to Example 1
SAD ORIGINAL 1Q9838/1G89SAD ORIGINAL 1Q9838 / 1G89
mit einer Paraformaldehydsuspension, bei einem Anilin-Formaldehyd-Molverhältnis von 1:0,2, und mit einer 70 jiigen Anilinkonversion, wird ein Gemisch mit einer Ausbeute von 97,5 # gewonnen, welches 76 # Diamin und 24 # Poliamin enthält. with a paraformaldehyde suspension, with an aniline-formaldehyde molar ratio of 1: 0.2, and with an aniline conversion of 70 years, a mixture with a yield of 97.5 # recovered which contains 76 # diamine and 24 # poliamine.
Die Vorrichtung besteht aus einer Mischkammer kleinen Ausmasses, in welche die Komponente mit einem Druck τοη 2,5 Atm. eingeführt werden, und aus einem dasu angeschlosse nen heizbaren Röhrenreaktor, Das Gesamtvolumen beträgt 1000 ml.The device consists of a mixing chamber of small dimensions, in which the component with a pressure τοη 2.5 atm. are introduced, and from a connected heatable tubular reactor, the total volume is 1000 ml.
In den Vormischer werden pro Stunde eine vorgewärmte Lösung von I860 g Anilin, die in 1100 ml Salzsäure mit einem spez. Gewicht von 1,18 zubereitet wurde und gleichzeitig 460 ml/Stunde einer 37 #igen Formaldehyd-L8-sung eingeführt. Das MolverhältniB von Anilin:Formaldehyd beträgt 1:0.29. Die Temperatur des Vormischers und des Röhrenreaktors liegt gleichennassen bei 800C. Das ReaktionsgemiBch hält sich im Röhrenreaktor 40 Minuten auf. In einem Rtthrgefäss werden dem Reaktionsgemisch 1000 ml/Stunde einer 40 #igen Natriumhydroxydlösung zugesetzt, die organische Phase wird kontinuierlich abgetrennt. Das Anilin wird daraus in Vakuum abdestilliert.A preheated solution of 1860 g of aniline, which is dissolved in 1100 ml of hydrochloric acid with a spec. Weight of 1.18 was prepared and at the same time 460 ml / hour of a 37 # strength formaldehyde solution was introduced. The molar ratio of aniline: formaldehyde is 1: 0.29. The temperature of the premixer and of the tubular reactor is equally wet at 80 ° C. The reaction mixture stays in the tubular reactor for 40 minutes. 1000 ml / hour of a 40% sodium hydroxide solution are added to the reaction mixture in a stirred vessel, and the organic phase is continuously separated off. The aniline is distilled off therefrom in vacuo.
Bs werden je Stunde 1200 g rohes Bis-(4-amino-phenyl)-methan gewonnen, welches einen Diamingehalt von 87-88 ji, und einen Polyamingehalt von 12-13 ί> aufweist. Ausbeute auf das Anilin berechnet 96-97 Ί* Konversion auf das Anilin berechnet 60 i» ■ 1200 g of crude bis (4-aminophenyl) methane are obtained per hour, which has a diamine content of 87-88 μl and a polyamine content of 12-13 μl. Yield to the aniline calculated 96-97 Ί * conversion to the aniline 60 calculates i "■
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- 1971-04-19 GB GB2283771A patent/GB1351632A/en not_active Expired
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Also Published As
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GB1351632A (en) | 1974-05-01 |
HUH2984A (en) | 1970-03-02 |
DD88541A (en) | 1972-03-12 |
BR7101266D0 (en) | 1973-03-08 |
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