DE2148223A1 - Verfahren zur herstellung von nitrodiphenylaminderivaten - Google Patents
Verfahren zur herstellung von nitrodiphenylaminderivatenInfo
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Description
E/Br 27. SEP. 1971
Die Deutsche Auslegeschrift 1,030,834 "beschreibt ein Verfahren
zur Herstellung von 4-Nitrodiphenylamin durch Umsetzung von Paranitrochlorbenzol mit Anilin, wobei als Bindemittel für
die frei werdende Salzsäure Kaliumcarbonat in molaren Mengen neben Kupfersalzen als Katalysatoren eingesetzt werden. Um
technisch interessante Ausbeuten zu erzielen, muss das Wasser, das bei der Neutralisation gebildet wird, zusätzlich
entfernt werden. Die Deutsche Auslegeschrift 1,056,619 offenbart acylierte Aniline als Ausgangskomponenten. Auch
bei diesem Verfahren werden molare Mengen an säurebindenden Substanzen zugesetzt, wobei stets grössere Salzmengen anfallen,
die bei der Aufarbeitung erst entfernt werden müssen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein chemisch eigenartiges Verfahren zur Herstellung von Nitrodiphenylaminderivaten
der allgemeinen Formel
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2U8723
in der X gleich oder verschieden Wasserstoff, Alkyl, Isoalkyl, oder Cycloalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogen-oder
Nitrogruppen, Y Wasserstoff, Alkyl, Isoalkyl oder Cycloalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet,
daß man Urethane der allgemeinen Formel
X X
I! I
0 Y
in der X und Y die oben angegebene Bedeutung besitzen in Anoder Abwesenheit von Lösungsmitteln,in Gegenwart von katalytischen
Mengen starker Basen bei Temperaturen von 100° bis 2500C, vorzugsweise jedoch zwischen 150° und 220°C decarboxyliert.
Die Herstellung von .Nitrodiphenylaminderivaten aus
Nitrophenylurethanen bzw. direkt aus den nicht isolierten Umsetzungsprodukten
aus Nitrophenolen und Phenylisocyanaten ist überraschend, da auf diese Weise hergestellte Urethane leicht
unter Rückspaltung in Phenole und Isocyanate zerfallen, wie S. Petersen A', 562,207 (1949) beschreibt. Besondere saure
Phenole,wie z.B. das 2,4-Dinitrophenol sind nach J.M. Lyons,
R.H. Thomson, Soc. 1950» 1971 "unter keinen Umständen mit
Phenylisocyanat zur Reaktion zu bringen".
Die bei der erfindungsgemäßen Decarboxylierungsreaktion verwendbaren
Urethane können sowohl durch Reaktion entsprechender Phenole mit Isocyanaten,wie von McKinley, in Ind. eng. Chem.
Anal. 1_6, 304 (1944) beschrieben wurde, als auch durch Umsetzung von Chlorkohlensäureestern und Aminen (S. Petersen,
A. 562, 207 ff. (1949) erhalten werden. Die Decarboxylierung
kann darüberhinaus bevorzugt ohne vorherige Isolierung der Urethane durch direktes Vereinigen der Nitrophenol- und Phenyl isocyanatkomponenten
und anschließendes Erhitzen auf 100° bis 250 C in Gegenwart von katalytischen Mengen starker Basen
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2UB723 J
vorgenommen werden. Als Lösungsmittel können polare Lösungsmittel im Siedebereich von 150° bis 2200C verwendet werden,
die mit den Isocyanaten nicht reagieren. Im Falle einer direkten Vereinigung von Nitrophenolen und Isocyanaten wird ein
Mengenverhältnis von Isocyanat zu Nitrophenol von 0,5:1 bis 5:1, bevorzugt jedoch 1:1 bis 2:1, angewendet.
Die erfindungsgemäß verwendeten Urethane können erhalten
werden durch Reaktion von beispielsweise: Paranitrophenol, Orthonitrophenol, 2,4-Dinitrophenol, 4-Nitro-2-chlorphenol,
4-Nitro-3-chlorphenol, 3-Chlor-2-nitrophenol, 4-Chlor-2-nitrophenol, 5-Chlor-2-nitrophenol, 6-Chlor-2-nitrophenol,
2,6-Dichlor-4-nitrophenol, 4-Nitroorthokresol,
4-Nitrometakresol, 6-Nitroorthokresol, 6-Nitrometakresol
4-Nitro-2-isopropylphenol, 4-Nitro-2-isobutylphenol, 4-Nitro-2-cyclohexylphenol.
mit den folgenden Isocyanaten: Phenylisocyanat, Metamethylphenylisocyanat,
Paramethylphenylisocyanat, Metaisobutylphenylisocyanat, Meta-2-äthylhexylphenylisocyanat, Metacyclohexylphenylisocyanat,
Metachlorphenylisocyanat, Parachlorphenylisocyanat, Metanitrophenylisocyanat und Paranitrophenylisocyanat.
Im Falle der Synthese der erfindungsgemäßen Urethane aus Chlorkohlensäureestern
und Anilinderivaten werden beispielsweise folgende Verbindungen umgesetzt:
Paranitrophenylchlorkohlensäureester, Orthonitrophenylchlorkohlensäureester,
2,4-Dinitrophenylchlorkohlensäureester,
4-Nitro-2-chlorphenylchlorkohlensäureester, 4-Nitro-3-chlorphenylchlorkohlensäureester,
3-Chlor-2-nitrophenylchlorkohlensäureester,
4-Chlor-2-nitrophenylchlorkohlensäureester, 5-Chlor-2-nitrophenylchlorkohlensäureester, 6-Chlor-2-nitrophenylchlorkohlensäureester,
2,6-Dichlor-4-nitrophenylchlorkohlensäureester,
4-Nitro-2-methylphenylchlorkohlensäureester,
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4-NitΓo-3-methylphenylchlorkohlensäureester>
6-Nitro-2-methylphenylchlorkohlensaureester, e-Nitro-^-methylphenylchlorkoh-
!ensäureester, 4-Nitro-2-isopropylphenylchlorkohlensäureester,
4-Nitro-2-diisobutylphenylchlorkohlensäureester und 4-Nitro-2-cyclohexylphenylchlorkohlensäureester.
Als Anilinderivate seien folgende Verbindungen beispielsweise genannt:
Anilin, N-Methylanilin, N-Isopropylanilin, N-Cyclohexylanilin,
4-Methylanilin, N-Äthyl-4-methylanilin, N-Isobutyl-3-cyclohexylanilin,
3-Chloranilin, 4-Chloranilin, N-Methyl-2-chloranilin,
N-Äthyl-2-chloranilin, Metanitranilin/ paranitranilin,
N-Methylmetanitroanilin, und N-Isopropylmetanitroanilin.
Als erfindungsgemäße Lösungsmittel vom Siedepunkt 1OO°bis 250°C,
vorzugsweise 150° bis 220°C,kommen solche in Betracht, die kein Zerewitinoff-aktives Wasserstoffatom besitzen.
Innerhalb der Substanzklassen, die im folgenden aufgeführt werden, sind polare Vertreter besonders begünstigt.
1. Kohlenwasserstoffe und chlorierte Kohlenwasserstoffe: n^Nonan, n-Butylcyclohexan, Decahydronaphthalin, n-Undecan,
n-Dodecan, n-Hexylcyclohexan, Dipenten, 1-Dodecen, Isopropylbenzol,
1,3-Diäthylbenzol, Inden, n-Butylbenzol, Tetralin,
Chlorbenzol, 4-Chlortoluol, 1,2-Dichlorbenzol, 2,4-Dichlortoluol,
1,2,4-Trichlorbenzol, 2-Chlor-4-isopropyl-1-methylbenzol,
2. Äther wie z.B.: Anisol, Cyclohexyläthyläther, Diäthylenglykoldimethyläther,
Benzylmethyläther, 4-Methoxytoluol, Parachloranisol,
Di-n-hexyläther,
3. Ketone wie z.B.: 2-Heptanon, Cyclohexanon, 2-Propylcyclohexanon,
Phenyl-n-propylketon, 2-Undecanon,
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4. Substituierte Säureamide wie z.B.: Ν,Ν-Dimethylformamid,
N,N-Diäthylformamid,
5. Ester wie z.B.; Äthylenglykolmonomethylätheracetat, Di-npropylcarbonat,
Cyclohexylacetat, Diisobutylcarbonat, Diäthylenglykolmonomethylätheracetat,
Diisoamylcarbonat,
6. Substituierte Amine wie z.B.: 2-Äthylpyridin, N,N-Dimethyl-2-methylanilin,
Ν,Ν-Dimethylanilin, N-Methyl-N-äthylanilin,
N,N-Dimethyl-2-chloranilin, Ν,Ν-Diäthylanilin, Chinolin,
7. Nitroverbindungen wie z.B.: 1-Nitrobutan, Nitrocyclohexan,
1-Nitroheptan, Nitrobenzol, 2-Nitrotoluol, 2,4-Dimethyl-1-nitrobenzol,
8. Nitrile wie z.B.: N-Capronitril, Benzonitril, Tolunitril,
und Phenylacetonitril.
Als Katalysatoren eignen sich Alkalisalze organischer Säuren, wie z.B. Lithiumacetat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Rubidium-
und Cäsiumacetat, Natriumformiat, Kaliumbenzoat und Kaliumphthalat.
Darüberhinaus Alkalimetallcarbonate, bevorzugt Natrium- oder Kaliumcarbonat, sowie Oxide und Hydroxide von
Alkalimetallen, vorzugsweise Natrium-oder Kaliumhydroxid . Außerdem sind Nitrophenolate und basische Verbindungen geeignet,
die die Nitrophenole in Nitrophenolate überführen können. Weiterhin seien als katalytisch wirksame Substanzklasse Lewis-Basen,
wie tertiäre hochsiedende Amine und Phosphine genannt, wie z.B. N-Methyl-di-ß-hydroxydiphenyläther und Tri-n-butylphosphin.
Die Katalysatoren werden in Mengen von 0,5 bis 50 ΜοΙα-96, bevorzugt
jedoch in Mengen von 1-10 MqI.-%, bezogen auf die Mole
an Nitrophenol bzw. Nitrophenyl-N-pheny!urethan eingesetzt.
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Nitrodiphenylamin und seine Derivate sind wichtige Zwischenprodukte
für die Synthese von Verbindungen des Typs p-Aminoalkyldiphenylamin,
die die Oxydation von natürlichen und/oder synthetischen Kautschuken durch Sauerstoff weitgehend verhindern.
Sie besitzen grosse technische Bedeutung.
In einem 500 cnr Rührkolben mit Anschluß an eine Gasuhr werden
139,1 g (1 Mol) trockenes Nitrophenol und 10 g Kaliumacetat auf 200°C erhitzt. Bei dieser Temperatur werden 131 g
(1,1 Mol) Phenylisocyanat durch einen Tropftrichter zugegeben und die Temperatur von 190 - 2000C 6 Stunden gehalten,
worauf die Gasuhr 24 1 Kohlendioxyd (1 Mol bei 250C) anzeigt.
Die präparative Dickschichtchromatographie an Kieselgel mit dem Laufmittel Benzol ergibt in einer Ausbeute von 78 % der
Theorie 4-Nitrodiphenylamin vom Schmelzpunkt 128 - 130°C. Der Festpunkt umkristallisiert aus Tetrachlorkohlenstoff beträgt
132 bis 133CC
(Die IR-Spektren sind mit der Standardsubstanz identisch).
251 g Rohprodukt werden bei 50 - 60°C in 1500 ml Toluol aufgenommen
und bei 60°C zusammen mit 1000 ml 5 %iger Natronlauge gerührt. Die wäßrige Phase wird abgetrennt und verworfen,
während die organische Phase nach dem.Schütteln mit 500 ml
Wasser von 600C und Klären mit 15 g Tonsil als Filterhilfsmittel
im Vakuum einrotiert wurde. Es verbleiben 162,5 g 4-Nitrodiphenylamin vom Schmelzpunkt 120 bis 126°C. Mit konzentrierter
Schwefeläsure entsteht beim Erwärmen die für 4-Nitrodiphenylamin typische rotviolette Färbung. Ausbeute: 76% der
Theorie.
Beispiel 2
Beispiel 2
139,1 g (1 Mol) 4-Nitrophenol und 2,8 g Kaliumhydroxyd werden
bei 150°C zusammengerührt und durch kurzseitiges Anlegen
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von Wasserstrahlvakuum entwässert. Darauf werden 500 ml Nitrobenzol
hinzugefügt und zum Rückfluß erhitzt. Anschließend werden 179 g (1,5 Mol) Phenylispcyanat hinzugefügt und 8 Stunden
refluxiert. Es entweichen 23,7 1 Kohlendioxyd. Die Ausbeute an nach Abdestillieren des Nitrobenzols und Aufarbeitung
nach Beispiel "f an isoliertem 4-Nitrodiphenylamin vom Schmelzpunkt
130 - 131°C beträgt 80,6 % der Theorie.
Es wird analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch mit einem molaren Verhältnis von Phenylisocyanat zu Paranitrophenol = 2:1
gearbeitet.
Die Ausbeute an 4-Nitrodiphenylamin beträgt in diesem Falle 83,5 % der Theorie.
Es wird analog Beispiel 2 vorgegangen, jedoch werden 5,3 g Natriumcarbonat als Katalysator verwendet. Die Ausbeute an
4-Nitrodiphenylamin beträgt 72 % der Theorie.
Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben vorgegangen, jedoch wird mit 4,1 g Kaliumcarbonat gearbeitet. Die Ausbeute an
4-Nitrodiphenylamin beträgt 75,5 % der Theorie.
92 g 2,4-Dinitrophenol (0,5 Mol), 5 g Kaliumacetat und 250 ml
Nitrobenzol erhitzt man zum Sieden und tropft bei 2100C 59,5 g
(o,5 Mol) Phenylisocyanat zu. Nach 6 Stunden zeigt die Gasuhr 12,8 1 Kohlendioxyd an. Eine Probe wird durch präparative
Dünnschicht analysiert (System Benzol-Kieselgel). Die Ausbeute an 2,4-Dinitrodiphenylamin vom Schmelzpunkt 154 - 155°C beträgt 67,5 % der Theorie (Lit.: Beilstein 12, 751 : Festpunkt
1560C).
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8 2U8223
Man erhitzt 139 g Paranitrophenol (iMol), 10 g Kaliumacetat und
500 ml Nitrobenzol auf 2100C, fügt bei dieser Temperatur 230 g
(1,5 Mol) Metachlorphenylisocyanat zu. Anschließend wird 8,5 Stunden diese Temperatur eingehalten. Die angeschlossene Gasuhr
zeigt nach dieser Zeit 21,3 1 Kohlendioxyd an. Die Ausbeutebestimmung über präparative DickschichtChromatographie ergibt
62,7 % der Theorie an 4-Nitro-3-chlordiphenylamin, vom Schmelzpunkt
127 - 128°C. Lit.: Beilstein: Festpunkt 129°C
Es wird vorgegangen wie in Beispiel 7 beschrieben worden ist, jedoch
wird mit 1,5 Mol Parachlorphenylisocyanat gearbeitet. Die Reaktion verläuft langsamer. Nach 8,5 Stunden sind 17,,7 1 Kohlendioxyd entwickelt. Die Ausbeute an 4-Nitro-4-chlordiphenylamin
beträgt 61,7 % der Theorie an orangefarbigen Nadeln vom Schmelzpunkt 180 - 1810C. Analyse:
berechnet: C 58,0 H 3,62 N 11,3
gefunden: C 57,7 H 4,0 N 11,0
IR- und KR-Spektren bestätigen die Konstitution.
Es wird analog Beispiel 7 vorgegangen, jedoch wird 1,5 Mol Metamethylphenylisocyanat eingesetzt. Die entwickelte Kohlendioxydmenge
nach 8 Stunden beträgt 25,7 1 bei 27°CO Die Ausbeute an 4-Nitro-3'-methyldiphenylamin in Form orangefarbigen Nadeln
vom Schmelzpunkt 129°C beträgt 78,5 % der Theorie. Analyse:
berechnet: | C | 68 | ,4 | H | 5, | 27 | N | 12, | 28 | 0 | 14, | 1 |
gefunden: | C | 68 | ,6 | H | 5, | 5 | N | 12, | 0 | 0 | 14, | 1 |
Die Infrarot- und Kernresonanzspektren stimmen mit der Konstitution
von 4-Nitro-3f-methyldiphenylamin überein.
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3098U/1 148
s 2H8223
258 g (1MoI) N-Phenyl-4-nitrophenylurethan werden 8 Stunden
in 500 ml Nitrobenzol mit 2,8 g Kaliumhydroxyd refluxiert.
Anschließend wird das Nitrobenzol abgezogen und das Rohprodukt bei 50 - 60°C in 1.500 ml Toluol aufgenommen und mit 1000 ml
5 %iger Natronlauge gerührt. Die wäßrige Phase wird abgetrennt und verworfen, während die organische Phase nach dem Schütteln
mit 500 ml Wasser und Klären mit 15 g Tonsil als Filterhilfsmittel im Vakuum einrotiert wurde. Es verbleiben 158 g 4-Nitrodiphenylamin
vom Schmelzpunkt 130 - 1310C; umkristallisiert aus Tetrachlorkohlenstoff; Ausbeute 74 % der Theorie„
Es wird vorgegangen wie in Beispiel 10 beschrieben worden ist.
Das anfallende Rohprodukt wird jedoch direkt aus Tetrachlorkohlenstoff umkristallisiert. Man erhält auf diese Weise 181 g
4-Nitrodiphenylamin vom Schmelzpunkt 118 bis 1210C. Ausbeute:
84 % der Theorie.
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Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Nitrodiphenylaminderivaten
der allgemeinen Formel
in der X gleich oder verschieden Wasserstoff, Alkyl, Isoalkyl, oder Cycloalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogen- und
Nitrogruppen, Y Wasserstoff,Alkyl, Isoalkyl, oder Cycloalkyl
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man Urethane der allgemeinen Formel
in der X und Y die oben angegebene Bedeutung besitzen in Anoder Abwesenheit von Lösungsmitteln, in Gegenwart von katalytischen
Mengen starker Basen bei Temperaturen von 110° bis 250°C decarboxyliert.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysator Alkalisalze organischer Säuren verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Alkalimetallcarbonate verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Oxyde oder Hydroxyde von Alkalimetallen verwendet
.
Le A 13 995
- 10 -
30 9 3 U/ 1148
ff 2U8223
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennezeichnet,
daß man als Katalysator Kaliumacetat verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Natrium- oder Kaliumcarbonat verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Natrium- oder Kaliumhydroxyd verwendet,
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Trichlorbenzol, Nitrobenzol
oder Dimethylformamid verwendet.
Le A 13 995 . - 11 -
309 8 U/1148
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1972
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