DE2327506B2 - Verfahren zur Herstellung von Aminobenzolcarbonsäureamiden - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Aminobenzolcarbonsäureamiden aus Nitrobenzolcarbonsäuren gemäß vorstehendem Patentanspruch.

Die Herstellung von Aminobenzolcarbonsäureamiden aus Nitrobenzolcarbonsäuren erfolgt bekanntlich in einem mehrstufigen Verfahren dun:h Umsetzung der Nitrobenzolcarbonsäuren mit säurehalogenierenden Mitteln, beispielsweise Thionylchlorid. Phosgen oder Phosphorhalogenid, zu Carbonsäure-Chloriden (vgl. Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie. 4. Auflage. Bd. VIII. S. 467 (Ί952]. DT-PS 1026 750). überführung der Carbonsäurechloride mit Ammoniak oder primären Aminen in Nitrobenzolcarbonsäureamide (vgl. Houben Weyl. Methoden der organischen Chemie, 4. Aullage. Bd. VIII, S. 655ff. [1952]) und anschließende Reduktion zu den Aminobenzolcarbonsäurea niden (vgl. Houben Weyl. Methoden der organischen Chemie. 4. Auflage. Bd. XI 1. S. 360ff. [1957]).

Diesem bekannten Verfahren haftet der Nachteil an, daß es im allgemeinen in getrennten Verfahrensschritten und in organischen Lösungsmitteln durchgeführt wird, so daß lange Reaktionszeiten, arbeitsintensive Isolierung von Zwischenstufen, verbunden mit Ausbeuteverlu-iten. und eine Vielzahl von Apparaten erforderlich sind. Außerdem müssen die organischen Lösungsmittel sowie die oft im Überschuß angewandten Amine im Hinblick auf die Umwelt regeneriert werden, wodurch weitere erhebliche apparative Aufwendungen erforderlich sind.

Es wurde nun festgestellt, daß man Mono- oder Diamino-benzol-mono- oder -dicarbonsüureamide durch Umsetzung von Mono- oder Dinitro-benzolmono- oder -dicarbonsäuren mit Thionylchlorid. überführung der entsprechenden Nitrobenzolcarbonsäurechloride mit Ammoniak oder primären Aminen in die entsprechenden Nitrobenzolcarbonsäureamide und anschließende Reduktion wesentlich einfacher und in besserer Ausbeute und Qualität erhält, wenn man die Umsetzung in der Weise durchführt, daß man zunächst die Nitrobenzolcarbonsäure durch Behandlung mit überschüssigem Thionylchlorid in Gegenwart einer organischen Stickstoffverbindung, insbesondere Dimethylformamid, bei ansteigender Temperatur, beispielsweise bei etwa 20 C auf etwa 50 bis 100 C, in das Nitrobenzolcarbonsäurec; <orid überführt, die so erhaltene Schmelze des Nitrobenzolcarbonsäurechlorids ohne weitere Reinigung mit einer wäßrigen Ammoniaklösung oder einer wäßrigen Lösung, Suspension oder Emulsion eines primären aliphatischen oder aromatischen Amins der Benzoloder Naphthalinreihe bei einem pH-Wert zwischen 6 und 8 umsetzt und anschließend das so erhaltene Nitrobenzolcarbonsäureamid, vorzugsweise ohne Zwischenisolierung, in wäßriger Phase zum Aminobenzolcarbonsäureamid reduziert. Die Reduktion kann mittels Eisen, katalytisch oder mit Alkalisulfiden, beispielsweise mit einem Alkali-hydrogensulfid, insbesondere der technisch üblichen Sulfhydrat-Iauge (NaSH !,durchgeführt werden (vgl. Houben
Weyl.a.a.O.).

Im letzteren Fall besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Abgas- und Abwasserprobleme einfach gelöst werden, indem das bei der Säurechloridherstellung anfallende Abgas aus SO₂ und HCl einer kombinierten Wasser- und Alkaliwäsche unterworfen wird, wobei wäßrige Salzsäure bzw. Bisulfitlösung entsteht. Letztere kann mit dem überschüssigen Sulfhydrat aus der Mutterlauge der Reduk'ionsstufe gemäß der Gleichung (1)

pH 7 9
2SH + 4HSO₃ -3S₂O,

+ 3H₂O
(1)

zu Thiosulfat umgesetzt werden, aus dem dann durch Zugabe der bei der Abgaswäsche gewonnenen Salzsäure nach der Gleichung (2)

3S₂O², + 2 H

2SOi + 4 S + H₂O

ein Abwasser erhalten wird, das keine niedrigwertigen Schwefelverbindungen mehr aufweist und dessen biologischer und chemischer Sauerstoffbedarf daher nur gering ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit vorteilhaft so geführt werden, daß man die bei der Säurechloridherstellung und bei der Reduktion anfallenden Abwässer zu einem ökologisch günstigen Abwasser kombiniert.

Wird aus betrieblichen Gegebenheiten eine andere Reduktionsmethode, beispielsweise mit Eisen oder katalytisch vorgezogen, so läßt sich das in der Abgaswäsche der Säurechlorid-Herstellung gewonnene Bisulfit vorteilhaft für andere technisch vielfältig anfallende Reaktionen, beispielsweise zur Reduktion von Sulfochloriden oder Nitroverbindungen nach Piria, oder für Sulfitaustauschreaktionen, einsetzen. Entsprechendes gilt in noch ausgeprägterer Weise für die im gleichen Arbeitsprozeß anfallende Salzsäure.

Als Ausgangsverbindungen für das erfindungsgemäße Verfahren kommen Mono- und Dinitrobenzol-

mono- und -dicarbonsäuren in Betracht, die durch Alkyl-, Alkoxy-, Trifluormethyl- oder Alkylsulfongruppen substituiert sein können und deren Säurechloride einen Schmelzpunkt unter 120⁰C aufweisen.

Als primäre Amine kommen aliphatische oder araliphatische, insbesondere jedoch aromatische Amine der Benzol- oder Naphthalinreihe in Betracht, die durch Halogenatome, Alkyl-, Alkoxy-, Nitro-, Trifluormethyl- oder Alkylsulfongruppen substituiert sein können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das apparativ sehr einfach durchführbar und technisch wenig aufwendig ist, die Verwendung von Lösungsmitteln vermeidet und die Abwasser- und Abluftprobleme in sehr günstiger Weise löst, erhält man, besonders vorteilhaft ohne Isolierung von Zwischenstufen in einem sagenannten Eintopfverfahren, die Aminobenlolcarbonsäureamide in hoher Ausbeute und-Qualität.

Sollten betriebliche Gegebenheiten eine direkte Weiterverarbeitung des Nitrocarbonamids ohne Isolierung nicht gestatten, ist selbstverständlich eine Zwischenabscheidung ohne Verschlechterung von Ausbeute und Qualität möglich. Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich keine Verwendung von Lösungsmitteln und günstige Lösung der ökologischen Probleme, bleiben bestehen.

Die nachstehenden Beispiele dienen zu seinei Erläuterung. Die Teile bedeuten Gewichtsteile. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

394 Teile 3-Nitro-4-methoxybenzoesäure werden bei Raumtemperatur mit 297,5 Teilen Thionylchlorid und 5 Teilen Dimethylformamid versetz« und in 6 Stunden langsam auf 100 erwärmt. Die dabei entweichenden Gase werden zweistufig in 300 Teilen Wasser und nachfolgend in 800 Teilen 13%iger Natronlauge absorbiert.

Es entsteht eine klare Schmelze des 3-Nitro-4-methoxybenzoylchlorids (Fp. 45 bis 50), die man bei 20 bis 25 in 1700 Teile 7,5%igen Ammoniak einfließen läßt. Man rührt 4 Stunden bei Raumtemperatur nach, läßt 527 Teile 36%ige wäßrige Natriumsulfhydratlösung zulaufen und erwärmt in 4 Stunden auf 80 . Dann werden nacheinander 16 Teile Aktivkohle und 16 Teile Kieselgur zugegeben und eine Klärfiltration bei 80 vorgenommen. Der Filterrückstand wird mit 100 Teilen Wasser von 80° gewaschen und die vereinigten Filtrate unter Rühren auf 15 abgekühlt. Das dabei ausfallende Produkt wird abgesaugt, mit 20%iger Natriumchloridlösung gewaschen und getrocknet.

Man erhält 300 Teile 3-Amino-4-methuxybenzamid mit einem Reingehalt von 93% (Ausbeute: 84% der Theorie).

Die Mutterlauge wird mit der bei der Säurechlorid-Herstellung gebildeten Bisulfitlösung (etwa 23 % ig) auf pH 7 gestellt, wobei alles überschüssige Sulfhydrat in Thiosulfat übergeht. Dann werden bei 85 bis 90° 210 Teile der entsprechend erhaltenen etwa 20%igen Salzsäure 2:ugegeben und 2 Stunden nachgerührt. Der entstandene elementare Schwefel (74 Teile) wird abfiltriert. Er ist sehr rein und läßt sich für Folgereaktionen verwenden. Die Mutterlauge der Sulfhydral-Aufarbeitung enthält nun ausschließlich Natriumchlorid und -sulfat.

Verwendet man an Stelle der 3-Nitro 4-methoxybenzoesäure die 5-Nitro-2-metboxybenzoesäure, so erhält man das 5-Amino-2-methoxybenzamid in entsprechender Ausbeute.

Beispiel 2

334 Teile 4-Nitrobenzoesäure werden mit 297,5 Teilen Thionylchlorid und 5 Teilen Dimethylformamid Übergossen und in 8 Stunden gleichmäßig ansteigend

ίο auf 100° erwärmt, wobei die entweichenden Gase analog Beispiel 1 zweistufig in Wasser und Natronlauge absorbiert werden.

Die entstandene Schmelze des 4-Nitrobenzoylchlorids (Fp. 74°) wird nun bei 30° in 2 Stunden zu 1100 Teilen ll,5%igem wäßrigem Ammoniak getropft und 3 Stunden bei dieser Temperatur nachgerührt. Dann wird mit 1500 Teilen Wasser versetzt, auf 90 bis 95° erwärmt und in 2 Stunden 525 Teile 35%ige Natriumsulfhydratlösung zulaufen gelassen.

Man rührt dann 1 Stunde bei 95° nach, stellt dann durch Zugabe von 835 Teilen 23%iger Natriumbisulfitlösung (aus der Abgas-Absorption der Säurechlorid-Herstellung) auf pH 7 und klärt nach Zugabe von je 17 Teilen Aktivkohle und Kieselgur in einen Stutzen. Der Filterrückstand wird mit 100 Teilen siedendem Wasser nachgewaschen und die vereinigten Filtrate unter Rühren auf 15" abgekühlt. Das ausgefallene Produkt wird abgesaugt, mit 10%iger Natriumchloridlösung gewaschen und getrocknet. Man erhält 228 Teile 4-Aminobenzamid mit einem Reingehalt von 97% (Ausbeute: 81,3% der Theorie).

Durch Versetzen mit 205 Teilen der bei der Abgasabsorption in der ersten Verfahrensstufe gewonnenen 20%igen Salzsäure bei 90^f erhält man ein Abwasser, das nach Filtration (71 g reiner Schwefel als Rückstand) frei von niedrigwerligen Schwefelverbindungen ist.

Verwendet man an Stelle von Ammoniak entsprechende Mengen wäßriger Methyl- oder Äthylaminlösungen, so entstehen 4-Aminobenzoesäuremethylamid bzw. -äthylamid in vergleichbaren Ausbeuten und Reinheiten.

Ähnliche Ergebnisse erhält man beim Einsatz von 2- oder 3-Nitrobenzoesäure, wobei zu beachten ist, daß es infolge seiner Zersetzlichkeit ratsam ist, das 2-Nitrobenzoylch!orid nicht über 50 zu erhitzen.

Beispiel 3

394 Teile 3-Nitro-4-methoxybenzoesäure werden mit 297,5 Teilen Thionylchlorid und 5 Teilen Formamid versetzt und im Laufe von 6 Stunden auf 100 erhitzt, wobei die Abgase entsprechend Beispiel 1 oder 2 zu Salzsäure und Natriumbisulfit umgesetzt werden. Die entstandene Schmelze des 3-Nitro-4-methoxybenzoylchlorids wird in 2 Stunden zu einer 90 warmen Mischung aus 191 Teilen Anilin und 1000 Teilen Wasser getropft, wobei durch gleichzeitigen Zulauf von 600 Teilen 25%iger wäßriger Sodalösung ein pH von 7,0 bis 7,5 und durch Heizung eine Temperatur von 90 bis 95° gehalten wird. Man rührt 30 Minuten nach, gibt in 70 Minuten 708 Teile 32%ige wäßrige Natriumsulfhydratlösung zu und rührt 40 Stunden bei 100° nach. Dann wird abgesaugt, neutral gewaschen und getrocknet. Man erhält 445 Teile 3-Amino-4-methoxybenzaniIid mit einem Reingehalt von 98% (Ausbeute: 90,1% der Theorie). Die Mutterlauge wird entsprechend Beispiel 1 entgiftet.

Beispiel

10

Setzt man an Stelle von Anilin entsprechende Mengen o-Toluidin, 3-Chlor-2-aminotoluol oder 4-Aminobenzamid ein und arbeitet in der angegebenen Weise, so erhält man die analogen substituierten 3-Amino-4-methoxybenzanilide in vergleichbaren Ausbeuten und Qualitäten.

Beispiel 4

334 Teile 4-Nitrobenzoesäure werden mit 297,5 Teilen Thionylchlorid und 5 Teilen Dimethylformamid ίο entsprechend Beispiel 2 zum 4-Nitrobenzoylchlorid umgesetzt und dieses anschließend in der angegebenen Weise mit 1100 Teilen ll,5%igem wäßrigem Ammoniak in das 4-Nitrobenzamid übergeführt. Dann wird mit 1500 Teilen Wasser und 5 Teilen eines handeisüblichen Nickelhaltigen Hydrierkatalysators versetzt, das Reaktionsgemisch in einen Autoklav überführt und nach Spülen mit Stickstoff einem Druck von 30 atü Wasserstoff ausgesetzt. Anschließend wird auf 80° erwärmt und so lange hydriert, bis keine Wasser-Stoffaufnahme mehr feststellbar ist. Nach Entspannen wird bei 80 vom Katalysator abfiltriert und das FiI-trat auf 15 abgekühlt. Das ausgefallene 4-Aminobenzamid wird abgesaugt, mit 10%iger Natriumchloridlösung gewaschen und getrocknet. Man erhält 231 Teile 4-Aminobenzamid vom Reingehalt 96% (Ausbeute: 81,5% der Theorie).

Wird im Zuge dieser Verfahrensweise das 4-Nitrobenzamid durch Filtration isoliert und der Filterkuchen durch Anrühren mit 2000 Teilen Frischwasser in die zu hydrierende Suspension überführt, so erhält man das 4-Aminobenzamid in gleicher Ausbeute und Qualität.

Entsprechendes gilt für den Einsatz von 2- bzw. 3-Nitrobenzoesäure. 35

Die nachstehende Tabelle enthält weitere erfindungsgemäß erhältliche Aminobenzolcarbonsäureamide sowie die erzielten Ausbeuten.

Verbindung

11

12

40

Bei- Verbindung spiel

Ausbeute

14

HjN CO-NH

45

94%

HjC

H₂N CONHC₄H₉(H)

15

88%

50

55

CONHC₄H₉

H₂N CONHC₄H„(n)

16

H₄C₄NHCO

91%

H, N

CONHC₄H₁₁(Ii)

CONIIC₄H₁,

65

H₃CSO₂

H₂N

H₂N

CH₃O

CH₃O

Ausbeute

NH₂

CONH

89%

CONHCH3

NH₂
CONH

87%

93%

CH,

90%

CONHC₄H₉(Ii)

CH₃

CONH

91%

O >-CH₃

NH,

89%

CONHCH₃

NH

93%

91%

91 %

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Aminobenzolcarbonsäureamiden durch Umsetzung von Nitrobenzolcarbonsäuren mit Thionylchlorid, überführung der Nitrobenzolcarbonsäurechloride mit Ammoniak oder primären Aminen in Nitrobenzolcarbonsäureamide und anschließende Reduktion, dadurch gekennzeichnet, daß man eine, gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Trifluormethyl- oder Alkylsulfongruppen substituierte, Mono- oder Dinitrobenzolmono- oder -dicarbonsäure mit überschüssigem Thionylchlorid in Gegenwart einer organischen Stickstoffverbindung bei ansteigender Temperatur in das Nitrobenzolcarbonsäurechlorid überführt, die so erhaltene Schmelze mit einer wäßrigen Ammoniaklösung oder einer wäßrigen Lösung, Suspension oder Emulsion eines primären aliphatischen oder aromatischen Amins der Benzol- oder Naphthalinreihe bei einem pH-Wert zwischen 6 und 8 umsetzt und anschließend das so erhaltene Nitrobenzolcarbonsäureamid in wäßriger Phase zum Aminobenzolcarbonsäureamid reduziert.