DE2121164C3 - Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen reinem N-Acetyl-paminophenol - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen reinem N-Acetyl-paminophenolInfo
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Description
Das N-Acetyl-p-aminophenol, auch als Acetaminophen bekannt stellt eine vertraute und sehr wertvolle
pharmazeutische Verbindung dar. Es wird z. B. gewöhnlich als Langzeit-Analgetikum verwandt Über seine
vielen Anwendungen auf dem pharmazeutischen Sektor hinaus findet es auch als Stabilisator für verschiedene
Materialien, z. B. Wasserstoffperoxid, Verwendung.
Für den pharmazeutischen Einsatz muß es in seiner Kristallform weiß sein, und es darf Tabletten oder
Elixieren, in denen es als Wirkstoff vorliegt, keine nennenswerte Färbung erteilen.
Allgemein hat man N-Acetyl-p-aminophenol aus p-Nitrophenol erzeugt, das mit Wasserstoff zum
p-Aminophenol reduziert wird, daß man dann zum Acetyiaminophenol acetyliert Die Acetylierung kann
durch Ausführung der Reduktion in Gegenwart von Essigsäureanhydrid (US-PS 30 76 030) oder durch
Zugabe von Essigsäureanhydrid nach der Reduktion (US-PS 30 79 435) erfolgen. Zur Erzielung von N-Acetyl-p-aminophenol geeigneter Qualität in dieser Weise
muß man das p-Nitrophenol zuerst einer ausgedehnten Reinigung unterwerfen, um es vom p-Nitrochlorbenzol,
aus dem es hergestellt wird, zu befreien. Man erhält sonst durch Reduktion des p-Nitrochlorbenzols und
Acetylierung des anfallenden p-Chloranilins p-Chloraceianilid, das sich nachteilig auf verschiedene Körperorgane auswirkt und daher in Acetyiaminophenol für
pharmazeutische Zwecke nicht toleriert werden kann. Es ist daher günstiger, mit einem sicheren und
vorzugsweise auch weniger kostspieligen Au.sgangsmaterial zu arbeiten.
p-Aminophenol läßt sich in wäßriger Lösung oder Aufschlämmung mit Essigsäureanhydrid in Acetyiaminophenol umwandeln. Diese Arbeitsweise konnte
jedoch wegen der hohen Kosten von p-Aminophenol nicht mit der Nitrophenol-Methode konkurrieren. Auch
ist handelsübliches p-Aminopheno| nicht genügend rein und das anfallende N-Acetyl-p-aminophenol ist noch
stark gefärbt, wenn es nach der Lehre der US-PS 30 42 719 gereinigt wird.
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von p-Aminophenol durch Reduktion von Nitrobenzol mit
Wasserstoff ist in US-PS 33 83 416 beschrieben. Zur Reinigung des so gewonnenen p-Aminophenols sind
folgende Methoden entwickelt worden:
A) Umkristallisieren des rohen p-Aminophenols aus wäßrigen, polyfunktionellen, schwachen Säuren,
z. B. Phosphor-, Milch-, Glykol- und Zitronensäure.
B) Mischen des rohen p-Aminophenols mit einem mit
Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, das im wesentlichen einen Nicht löser für p-Aminophenol
darstellt und einen Siedepunkt von über 40° C und Schmelzpunkt von unter 50°C hat, aus der Gruppe
der Ester oder Kohlenwasserstoffe und deren Mischungen.
C) Zusammenbringen eines aromatischen Amins aus der Gruppe von Anilin, Toluidinen, Xylidinen und
deren Mischungen mit rohem p-Aminophenol und dann Gewinnen des gereinigten p-Aminophenols.
Auf diesem Wege hergestelltes n-Aminophenol ist
weitaus weniger kostspielig als aus p-Nitrophenol erzeugtes, auch werden bei seiner Herstellung keine
Chlorverbinden verwendet Dennoch ist das durch Acetylieren dieses p-Aminophenols erhaltene N-Acetylp-aminophenol zu stark gefärbt um dem heutigen
Farbstandard für Tablet ten oder Elixiere zu genügen. Es
muß daher wiederholt umkristallisiert werden, was zu niedrigen Ausbeuten und erhöhten Herstellungskosten
rührt
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines einfach durchzuführenden, wirkungsvollen Verfahrens zur Herstellung von N-Acetyl-p-aminophenol,
das frei von farbbildendcn und toxischen Verunreinigungen ist, durch Acelylierung von p-Aminophenol.
Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß durch Kohlenstoffbchandlung vor der Acetylierung eine
viel wirksamere Entfernung von farbbildenden Körpern aus dem p-Aminophenol als durch gleiche Behandlung
des acetyliertcn Produktes erhalten wird. Ferner wurde
gefunden, daß der Zusatz von Essigsäure zu Mischungen " von p-Aminophenol und Wasser die löslichkeit des in
Wasser begrenzt löslichen p-Aminophenols so erhöht, daß man konzentrierte Lösungen mit Kohlenstoff
behandeln und filtrieren kann. Ferner kann das Filtrat direkt mit Essigsäureanhydrid behandelt werden, wobei
" es nicht notwendig ist, die Essigsäure vorher zu neutralisieren. Das so erhaltene N-Acelyl-p-aminphenol
hat einen Schmelzpunkt von über 169° C und ist nicht
merklich gefärbt und frei von o-Acelyl- oder Diacetylestern. Dieses Ergebnis konnte im Hinblick auf die
··" Lehre der US-PS 31 13 150 nicht erwartet werden.
Ferner hat sich gezeigt, daß man den größten Teil der beim Abfillriercn des N-Acelyl-p-aminophcnols anfallenden Mutterlauge anstelle von frischen Essigsäurelösungen zur Behandlung von weiterem p-Aminophenol
■■ ■ verwenden kann und daß der Einsatz dieser Mutterlaugen die Acctylaminophcnolausbeulc stark erhöht.
Gegenstand der Erfindung ist daher das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren.
Um die Bildung von Verunreinigungen auf ein Minimum herabzusetzen, führt man das Verfahren
gemäß der Erfindung vorzugsweise in einer Atmosphäre inerten Gases, z, B, Stickstoff oder Kohlendioxid aus.
Die Lösung des p-AminophenoIs in wäßriger Essigsäure wird vorzugsweise durch Auflösen des
p-Aminophenols in heißer, verdünnter Essigsäurelösung gebildet Bevorzugt sind p-AminophenoI-Konzentrationen von 10 bis 16 Gew.-%.
Die wäßrige Essigsäurelösung enthält vorzugsweise 7 bis etwa 15 Gew.-% Essigsäure.
Vorzugsweise wird die wäßrige p-Aminophenol-Essigsäurelösung mit dem adsorptionsfähigen Kohlenstoff
bei einer Temperatur von etwa 80 bis 98° C zusammengebracht Die eingesetzte Menge an adsorptionsfähigem Kohlenstoff ist nicht weiter entscheidend und
hängt in jedem Falle von der Menge an in dem p-Aminophenol vorliegenden Verunreinigungen und
der in Essigsäurelösung gebildeten Menge ab. Die Kohlenstoffmenge kann von etwa 0,5 bis 10% vom
Gewicht des p-Ainir<ophenols in der wäßrigen Essigsäureiösung beiragen, wobei ein Bereich von 2 bis 5%
bevorzugt wird.
Man kann mit allen üblichen adsorptionsfähigen Kohlenstoffmaterialien arbeiten, z. B. Holzkohle, Knochenruß. Im allgemeinen wird vorzugsweise ein
aktivierter Kohlenstoff bzw. eine Aktivkohle eingesetzt. Aktivkohlen werden gewöhnlich hergestellt, indem man
den Kohlenstoff mit Wasserdampf oder Kohlendioxid in Gegenwart einer hygroskopischen Substanz, wie
Zinkchlorid oder Phosphorsäure, auf erhöhte Temperatur, z. B. 8000C erhif·.
Die Aktivkohle kann eine feinteilige Form aufweisen,
in der man sie zu der p-Aminophenol-Lösung hinzugibt und dann abfiltriert, oder auch eine grobe Form, in Form
von Pellets, haben. Solche Pellets weruen gewöhnlich
als Packung in eine Säule eingegeben, durch die man die zu behandelnde Lösung hindurchleitet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man als adsorptionsfähigen Kohlenstoff körnigen
Kohlenstoff und leitet die p-Arninophenol- Lösung durch und über diesen.
Die mit adsorptionsfähigem Kohlenstoff behandelte, wäßrige p-Aminophenol-Essigsäurelösung wird mit
dem Essigsäureanhydrid zusammengebracht, um die Acetylierung des in ihr befindlichen p-Aminophenols zu
bewirken. Die Reaktionsbedingungen bei der Acetylierung des p-Aminophenols sind nicht weiter entscheidend. Im allgemeinen jedoch hält man die Reaktionsmischung während der Acetylierung auf einer Temperatur
von etwa 40 bis 85" C.
Nach der Acetylierung der p-Aminophenol-Lösung kann das N-Acetyl-p-aminphenol nach irgendeiner
zweckbequemen Methode gewonnen werden. Gewöhnlich kühlt man das heiße Reaklionsmedium ab, um die
Kristallisation des N-Acetyl-p-aminphenols zu bewirken, das sich dann leicht entfernen, z. B. abfiltrieren oder
-schleudern, läßt. Im allgemeinen kann man das heiße Reaktionsmedium auf etwa 15°C abkühlen, um die
Kristallisation des N-Acetyl-p-aminphenols zu bewirken, jedoch kann auch jede der vertrauten, bekannten
Methoden zur Gewinnuung des N-Acetyl-p-aminphenols herangezogen werden.
Am besten wird das in der obigen Weise erhaltene n-Acetyl-p-aminphenol gereinigt, indem man es in
Wasser aufschlämmt, den pH-Wert dieser Aufschlämmung auf 5^ bis 6,6 mit Ammoniak einstellt, die
Aufschlämmung zur Auflösung des Aminophenols erhitzt und dann mit Kohlenstoff behandelt und filtriert.
Das aus dem Ritrat beim Abkühlen auskristallisierende Aminophenol, das abfiltriert und getrocknet wird, ist
von ausgezeichneter Qualität und genügt den gesetzli-
■ chen Anforderungen.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung des Verfahrens der Erfindung. Das in den
Beispielen eingesetzte p-Aminophenol wurde wie folgt hergestellt:
Nitrobenzol wird wie in Beispiel 1 der US-PS 33 83 416 mit Wasserstoff in Schwefelsäurelösung
reduziert, wobei man die Reduktion von ihrem vollständigen Ablauf unterbricht Zur leichteren Abtrennung des in dem nicht umgesetzten Nitrobenzol
' · suspendierten Katalysators gibt man weiteres Nitrobenzol hinzu und trennt dann die untere, organische Schicht
des in Nitrobenzol suspendierten Katalysators von der oberen, wäßrigen Schicht p-aminophenol-haltiger Lösung ab. Die obere wäßrige Schicht wird zum Sieden
•υ gebracht, um eine zur Entfernung von gelöstem
Nitrobenzol genügende Menge an Wasser abzudestillieren, und die r.itrobenzclfreie, p-Aminophcno! enthaltende Lösung gewonnen. Die Lösung enthält bis zu etwa
9 Gew.-% an p-Aminphenol und bis zu 11 bis
• · 12 Gew.-% an Schwefelsäure.
Man gibt 185 Teile Anilin zu 1800 Teilen der das p-Aminophenol enthaltenden, wäßrigen Schwefelsäurelösung hinzu, neutralisier; die Mischung mit Ammoniak
auf pH 7,2, kühlt ab und filtriert auf einer Zentrifuge und
■"■ wäscht mit 30-TeiIe-Anteilen an Anilin, dann mit 30
Teilen Toluol und dann mit 30 Teilen 2%igem wäßrigem Natriumbisulfit, wobei als nasser Filterkuchen 168 Teile
p-Aminophenol (150 Teile auf Trockenbasis) erhalten werden. Alle in den Beispielen beschriebenen Stufen
■ sind bis zur vollständigen Acetylierung des p-Aminophenols unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt
worden.
'·■■· Man löst 109 g p-Aminophenol in 62^Cm3 10%iger
wäßriger Essigsäure bei 85 bis 900C, behandelt die Lösung mit genügend Natriumhydrosulfit, um eine
maximale Entfärbung zu erzielen (ungefähr 0,2 g), versetzt nun mit 04 g Natriumsulfit und 4,3 g Kohlen-' stoff (handelsübliche pulverisierte Aktivkohle mit
hohem Adsorptionsvermögen, erhitzt die Lösung auf 95°C, gibt weitere 0,1 g Natriumhydrosulfit hinzu,
filtriert die Lösung sofort durch einen mit Kieselgur beschichteten, heißen Trichter, wäscht den Kohlenstoff-
■■> Filterkuchen mit einer kleinen Menge heißen Wassers,
kühlt Wasch wasser und Filtrat auf 35 bis 400C ab, versetzt hierauf im Verlaufe von 5 Min. mit 114 g
Essigsäureanhydrid, erhitzt die Masse dann auf 85°C, kühlt hierauf auf 10 bis 15°C ab und filtriert die
' ■ anfallende Aufschlämmung von N-Acetyl-p-aminophenol auf einer Zentrifuge und wäscht mit kaltem Wasser
und trocknet. Das weiße und einen Schmelzpunkt von über 169°C aufweisende Produkt ergibt analytisch mehr
als 99% N-Acetyl-p-aminophenol und hat ein Gewicht
'«> von 110 g. Es genügt nach einer Umkristallisation aus
Wasser allen NF-Spezifikationen (National-Furmulary-Spezifikationen) wie auch den schärferen Anforderungen für die Herstellung von Tabletten pharmazeutischer
Qualität.
Man löst 109g p-Aminophenol in 635cm' IO%iger,
wäßriger Essigsäure bei 85 bis 90°C. behandelt die
Lösung mit genügend NatriumhydrosuIfH, um eine
maximale Entfärbung zu erzielen (ca. 0,2 g), versetzt
dann mit 0,5 g Natriumsulfit und hierauf im Verlaufe von 5 Min. mit IKg Essigsäureanhydrid, erhitzt die Masse
auf 85" C und kühlt dann auf 10 bis 15° C ab und filtriert die anfallende Aufschlämmung auf einer Zentrifuge und
wäscht mit kaltem Wasser und trocknet. Das trockne Produkt besitzt einen Schmelzpunkt von über 169°,
ergibt ar.-iiytisch über 99% an Acetylaminophenol und
hat ein Gewicht von 112g. Das Produkt hat jedoch eine
tiefrosa Färbung und ist auch nach zweimaliger Umkristallisation und Behandlung mit Kohlenstoff
(handelsübliche pulverisierte Aktivkohle mit hohem Adsorptionsvermögen) noch zu stark gefärbt, um den
NF-Spezifikationen (National-Formu)ary-Spezifikationen) zu genügen, und für Tablettenherstellung ungeeignet
Man schlämmt 109 g p-AminophenoI in 635 cm3
Wässer bei 85 bis 900C auf, behandelt die Aufschlämmung
mit Natriumhydrosulfit auf maxin^le Entfärbung, versetzt nun mit 0,5 g Natriumsulfit und hierauf im
Verlaufe von 5 Min. mit 114 g Essigsäureanhydrid und
isoliert danach das N-Acetyl-p-aminophenol wie in Beispiel 2. Auch dieses Produkt hat eine Rosafärbung,
die durch zweimaliges Umkristallisieren aus Wasser nicht vollkommen entfernt wird.
Die Hälfte des durch Filtrieren des N-Acetyl-p-aminophenols
in Beispiel 1 erhaltenen Filtrates wird mit Wasser auf 635 cm3 verdünnt und dann mit 109 g
p-Aminophenol bei 85 bis 90° C versetzt, worauf man die
Lösung genau wie in Beispiel 1 entfärbt, mit Kohlenstoff behandelt, acetyliert und in anderer Weise aufbereitet.
Das Produkt ist weiß, besitzt einen Schmelzpunkt von über 169°C, ergibt analytisch über 99% an N-Acetyl-paminophenol
und hat ein Gewicht von 128 g. Es genügt nach einer Umkristallisation aus Wasser allen NF-Spezifikationen
wie auch den schärferen Spezifikationen für die Herstellung von Tabletten pharmazeutischer Qualität.
80% eines durch Abfiltrieren von wie in Beispiel 1 hergestelltem N-Acetyl-p-aminophenol erhaltenen Filtrates
werden auf 85 bis 900C erhitzt und mit 109 g p-Aminophenol versetzt, worauf man die Lösung wie in
Beispiel I entfärbt, mit Kohlenstoff behandelt, acetyliert und in sonstiger Weise aufbereitet. Das Produkt ist weiß,
besitzt einen Schmelzpunkt von über 169° C, ergibt analytisch über 99% N-Acetyl-p-aminophenol, hat ein
Gewicht von 140 g und genügt allen NF-Spezifikationen.
Man löst 1620g p-Aminophenol in 111 10%iger
Essigsäure bei 800C, leitet die Lösung mit 13cm3/Min.
durch zwei in Reihe liegende. Aktivkohle von 12 χ 40 Maschen enthaltende Säulen, #e beide einen Durchmesser
von 5,! cm aufweiser, und deren erste in
Durchflußrichtung eine Höhe von 3 und zweite von 15 dm hat, und acetyliert das von der Säule abströmende
Gut unter Einsatz von 1,15 Mol Essigsäureanhydrid/Mol p-Aminophenol. Das anfallende N-Acetyl-p-aminophenol
ist weiß, besitzt einen Schmelzpunkt von über 169° C, ergibt analytisch über 99% N-Acetyl-p-aminophenol
und genügt den NF-Spezifikationen.
Das Beispiel 1 zeigt den Vorte:J der Kohlenstoffbehandlung
einer Lösung von p-Aminophenol in Essigsäure vor der Acetylierung. Das in Beispiel 2 und 3 bei der
p-Aminophenol-Acetylierung vor der Kohlenstoffbehandlung
anfallende N-Acetyl-p-aminophenol ist zu stark gefärbt und kann auch durch zwei Kristallisationen
aus Wasser nicht auf eine zufriedenstellende Farbe gebracht werden. Die Beispiele 4 und 5 zeigen die
Vorteile in Bezug auf die Ausbeute, die man durch erneuten Einsatz von nach Abtrennung des Acetylaminphenois
verbleibender Mutterlauge anstelle von Essigsäure als Lösungsmittel für die Behandlung weiterer
Anteile an p-Aminophenol erhält.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen reinem N-Acetyl-p-aminophenol durch Acetylierung
von p-Aminophenol, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung von durch katalytische
Hydrierung von Nitrobenzol hergestelltem p-Aminophenol in wäßriger Essigsäure entfärbt und mit
aktiviertem, adsorpüonsfähigem Kohlenstoff bei einer Temperatur über 50" C behandelt, den
Kohlenstoff abtrennt, die essigsaure p-Aminophenollösung mit etwa 1,0 bis 1,2 Mol Essigsäureanhydrid je Mol p-Aminophenol umsetzt und das
N-Acetyl-p-aminophenol gewinnt
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man das N-Acetyl-p-aminophenol von
dem Acetylierungs-Reaktionsmedium abfiltriert und die Mutterlauge zur Vorlage mindestens eines Teils
der wäßrigen Essigsäure im Kreislauf zurückführt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige p-Aminophenoi-Essigsäureiösung mit einein Gehalt an
p-Aminophenol von etwa 7,0 bis 25Gew.-%, insbesondere etwa 10 bis 16 Gew.-% einsetzt
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine wäßrige Essigsäurelösung mit einem Gehalt an Essigsäure von etwa 2 bis 25 Gew.-%, insbesondere
etwa 7 bis iO Gew.-%, einsetzt
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man
das Verfahren in einer inerten Atmosphäre durchführt
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