DE2410537C3 - Process for the production of aromatic dicarboxylic acid diamides - Google Patents
Process for the production of aromatic dicarboxylic acid diamidesInfo
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- DE2410537C3 DE2410537C3 DE19742410537 DE2410537A DE2410537C3 DE 2410537 C3 DE2410537 C3 DE 2410537C3 DE 19742410537 DE19742410537 DE 19742410537 DE 2410537 A DE2410537 A DE 2410537A DE 2410537 C3 DE2410537 C3 DE 2410537C3
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oderor
steht, der gegebenenfalls durch einen oder mehrere Alkyigruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und/oder Halogenatome Gruppen substituiert sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dicarbonsäure der allgemeinen Formelstands, which is optionally replaced by one or more alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, Alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms and / or halogen groups may be substituted can, characterized in that a dicarboxylic acid of the general formula
HO—C—X —C-OHHO-C-X-C-OH
in der X die oben angegebene Bedeutung besitzt, in Chlorsulfonsäure oder in mindestens 10 gewichtsprozentigem Oleum als Reaktionsmedium bei Temperaturen von 30 bis 2000C mit Harnstoff umsetzt.in which X has the meaning given above, in chlorosulfonic acid or in at least 10 percent by weight oleum as the reaction medium at temperatures of 30 to 200 ° C. with urea.
2525th
3030th
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4545
5050
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Dicarbonsäurediamiden aus den entsprechenden Carbonsäuren und Harnstoff.The present invention relates to a process for the production of aromatic dicarboxylic acid diamides from the corresponding carboxylic acids and urea.
In Houben — Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. 8, 1952, S. 653 ff, sind zahlreiche Carbonsäureamid-Synthesen beschrieben, unter anderem die Wasserabspaltung aus dem Ammoniumsalz einer Carbonsäure, die Umsetzung von Carbonsäureanhydriden, -estern und -Chloriden mit Ammoniak sowie die partielle Verseifung von Nitrilen. Einige dieser Synthesen lassen sich mit Erfolg auch bei der technischen Synthese von aromatischen Dicarbonsäurediamiden anwenden. So ist beispielsweise aus der BG-PS 8 29 251 bekannt, daß bei der vierstündigen Behandlung mit Ammoniak bei 250 bzw. 280°C und Drücken von 150 bis 200 Atm. Terephthalsäure zu 85% und Terephthalsäurediäthylester zu 92% umgesetzt werden. Das Reaktionsprodukt enthält neben Terephthalsäurediamid unter anderem Terephthalsäuredinitril und p-Cyanobenzoesäureamid als Verunreinigung. Die partielle Verseifung von Carbonsäuredinitrilen kann nach neueren Verfahren durch Sieden des Nitrils mit Wasser in Gegenwart eines Nickelkatalysators (Kenichi W a t a η a b e, Bull. Chem. Soc. Japan 37 [9] 1325-9 [1946]; vgl. C. A. Vol. 62 [1965] 2735) oder durch Umsetzung des Nitrils mit mindestens 80 gewichtsprozentiger Ameisensäure unter Druck bei Temperaturen von etwa 2500C in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels (DT-PS 12 83 220) mit sehr guter bzw. praktisch Quantitativer Ausbeute durchgeführt werden. Diese bekannten Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäurediamid gehen also entweder von relativ teuren Ausgangsstoffen aus oder führen zu einem Gemisch schwer zu trennender Reaktionsprodukte.In Houben - Weyl, Methods of Organic Chemistry, Vol. 8, 1952, p. 653 ff, numerous carboxamide syntheses are described, including the elimination of water from the ammonium salt of a carboxylic acid, the reaction of carboxylic anhydrides, esters and chlorides with ammonia as well as the partial saponification of nitriles. Some of these syntheses can also be used successfully in the industrial synthesis of aromatic dicarboxylic acid diamides. For example, it is known from BG-PS 8 29 251 that in the four-hour treatment with ammonia at 250 or 280 ° C and pressures of 150 to 200 atm. 85% of terephthalic acid and 92% of diethyl terephthalate are converted. In addition to terephthalic acid diamide, the reaction product contains, inter alia, terephthalic acid dinitrile and p-cyanobenzoic acid amide as impurities. The partial saponification of carboxylic acid dinitriles can be carried out according to more recent processes by boiling the nitrile with water in the presence of a nickel catalyst (Kenichi W ata η abe, Bull. Chem. Soc. Japan 37 [9] 1325-9 [1946]; cf. CA Vol. 62 [1965] 2735) or by reacting the nitrile with at least 80 percent strength by weight formic acid under pressure at temperatures of about 250 ° C. in the presence of an inert solvent (DT-PS 12 83 220) with a very good or practically quantitative yield. These known processes for the production of terephthalic acid diamide therefore either start from relatively expensive starting materials or lead to a mixture of reaction products which are difficult to separate.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, nach weichen Carbonsäuren mit bestimmten Amiden zu den entsprechenden Carbonsäureamiden umgesetzt werdea Als Amidgruppen übertragende Reaktionspartner eignen sich Harnstoff (Aziz-ur Rahman et aL, C A. 48 [1954] 4437; 50 [1956] 11 954; H a c h et aL, C A. 47 [1953] 6902; Benbasat et aL,G A.60[1964] 1581; Biazzi et al, C A. 64 [1966] 6488; P a 11 i η et aL, C A. 63 [1965] 8557), Thioharnstoff (Aziz-ur R a h m a η et aL, C. A. 49 [1955] 3806 und 54 [1960] 22 485), Sulfonsäureamide (O χ 1 e y et aL, C A. 41 [1947]409), Sulfamid (Kirsanov et al, C. A. 48 [1954] 2634) sowie Amidösulfonsäure (Lazareva et aC C A. 68 [1968] 48714; P i s k ο ν et al, Zh. PrikL Khim. 46 [1973] 1,220-21; Su-Ps 1 82 133). Beispielsweise werden nach dem Verfahren der SU-PS 182133 Carbonsäuren mit einem Überschuß an Amidösulfonsäure in 14 bis 30%igem Oleum bei 70 bis 1000C in die entsprechenden Carbonsäureamide überführt Die Amidierung mittels Sulfamid, Sulfonsäureamiden und Amidösulfonsäure ist aus Ökonomischen Gründen nur in der präparativen, hingegen nicht in der technischen Chemie von Interesse. Auch die Synthesen mit Harnstoff oder Thioharnstoff haben bislang keinen Eingang in die Technik gefunden: Nach den bekannten Verfahren werden die Carbonsäuren und Harnstoff oder Thioharnstoff miteinander gemischt und in Abwesenheit eines Lösungsmittels mehrere Stunden bei Temperaturen um 1500C erhitzt. Die Ausbeuten sind — insbesondere in den Fällen aromatischer Carbonsäuren — niedrig.Processes are also known in which, after soft carboxylic acids are reacted with certain amides to give the corresponding carboxamides, suitable reaction partners transferring amide groups are urea (Aziz-ur Rahman et aL, C A. 48 [1954] 4437; 50 [1956] 11 954; H ach et aL, C A. 47 [1953] 6902; Benbasat et aL, G A. 60 [1964] 1581; Biazzi et al, C A. 64 [1966] 6488; P a 11 i η et aL, C A. 63 [1965] 8557), thiourea (Aziz-ur R ahma η et aL, CA 49 [1955] 3806 and 54 [1960] 22 485), sulfonic acid amides (O χ 1 ey et aL, C A. 41 [1947] 409) , Sulfamide (Kirsanov et al, CA 48 [1954] 2634) and amidosulfonic acid (Lazareva et aC C A. 68 [1968] 48714; P isk ο ν et al, Zh. PrikL Khim. 46 [1973] 1,220-21; Su -Ps 1 82 133). For example, 182133 carboxylic acids with an excess of Amidösulfonsäure in 14 to 30% oleum at 70 to 100 0 C in the corresponding carboxamides transferred Amidation by means of sulfamide, sulfonamides and Amidösulfonsäure is by the process of SU-PS for economic reasons preparative only in the , but not of interest in technical chemistry. The syntheses with urea or thiourea have not yet found their way into technology: According to the known processes, the carboxylic acids and urea or thiourea are mixed with one another and heated at temperatures around 150 ° C. for several hours in the absence of a solvent. The yields are - especially in the cases of aromatic carboxylic acids - low.
Es ist ferner bekannt, Terephthalsäurediamid durch Umsetzung von Terephthalsäure mit dem Amid einer kurzkettigen Carbonsäure, z.B. Acetamid, oder mit einem kurzkettigen Nitril, z. B. Acetonitril, zu synthetisieren. Die Umsetzung erfolgt bei Temperaturen von 25 bis 1000C in Oleum. Bei dreistündiger Reaktionszeit können Ausbeuten von 90 bis 95% d. TTi. erzielt werden.It is also known to produce terephthalic acid diamide by reacting terephthalic acid with the amide of a short-chain carboxylic acid, such as acetamide, or with a short-chain nitrile, e.g. B. acetonitrile to synthesize. The reaction takes place at temperatures from 25 to 100 ° C. in oleum. With a reaction time of three hours, yields of 90 to 95% of theory can be achieved. TTi. be achieved.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Diamiden der allgemeinen FormelThe present invention is a process for the preparation of diamides of the general formula
O OO O
Il IlIl Il
H2N-C-X-C-NH2 in der X für einen der ResteH 2 NCXC-NH 2 in the X for one of the radicals
5555
6060
6565
oderor
steht, der gegebenenfalls durch einen oder mehrere Alkyigruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatome, Alkoxygruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und/oder Halogenatome substituiert sein kann, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Dicarbonsäure der allgemeinen Formelwhich is optionally replaced by one or more alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, alkoxy groups may be substituted with 1 to 5 carbon atoms and / or halogen atoms, which thereby is characterized in that one has a dicarboxylic acid of the general formula
HO—C—X—C—OH in der X die oben angegebene Bedeutung besitzt, inHO — C — X — C — OH in which X has the meaning given above, in
Chlorsulfonsäure oder in mindestens 10 gewichtsprozentigem Oleum oder in einem Gemisch derselben als Reaktionsmedium bei Temperaturen von 30 bis 2000C mit Harnstoff umsetztChlorosulfonic acid or in at least 10 percent by weight oleum or in a mixture thereof as a reaction medium at temperatures of 30 to 200 0 C with urea
Die genannten Dicarbonsäuren können einen oder mehrere der genannten Substituenten besitzen, wobei es sich im Falle mehrerer Substituenten um gleiche oder verschiedene handeln kann.The dicarboxylic acids mentioned can have one or more of the substituents mentioned, where In the case of several substituents, they can be identical or different.
Die Amidierung der Dicarbonsäuren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als irreversible Acidolyse des Harnstoffs aufgefaßt werden:The amidation of the dicarboxylic acids by the process according to the invention can be considered irreversible Acidolysis of urea can be understood:
IlIl
HOOC-X—COOH + 2 H2N-C-NH2 O OHOOC-X-COOH + 2 H 2 NC-NH 2 OO
I! IlI! Il
—> H2N-C —X —C—NH2 + 2NH3 + 2 CO2 -> H 2 NC -X-C-NH 2 + 2NH 3 + 2 CO 2
2020th
Es wird angenommen, daß' hierbei intermediär Carbaminsäure entsteht, die sofort in Ammoniak und Kohlendioxid zerfällt.It is assumed that 'here intermediate carbamic acid is formed, which is immediately converted into ammonia and Carbon dioxide breaks down.
Es wurde überraschend gefunden, daß Terephthalsäure, Isophthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure und M-Cyclohexandicarbonsäure sowie zahlreiche kernsubstituierte Derivate derselben nach dem erfindungsgeiTiäßen Verfahren mit hoher Selektivität in die entsprechenden Dicarbonsäurediamide überführt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann von hohem technischen Interesse, wenn die herzustellenden Dicarbonsäurediamide in kaltem Wasser schwerlöslich sind, so daß sie in einfachster Weise durch Präzipitieren mit Wasser, anschließendem Filtrieren oder Abschleudern abgetrennt und durch Waschen mit Wasser von anhaftender Schwefelsäure befreit werden können. Dies gilt sowohl für die genannten Dicarbonsäuren als auch beispielsweise für die nachstehenden Alkyl-, Alkoxy- und Halogen-Derivate: It has surprisingly been found that terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and M-Cyclohexanedicarboxylic acid and numerous ring-substituted ones Derivatives of the same according to the method according to the invention with high selectivity in the corresponding dicarboxylic acid diamides are transferred be able. The method according to the invention is of great technical interest in particular, if the dicarboxylic acid diamides to be produced are sparingly soluble in cold water, so that they are in easily separated by precipitation with water, then filtering or centrifuging and can be freed from adhering sulfuric acid by washing with water. This is true of both for the dicarboxylic acids mentioned and also, for example, for the following alkyl, alkoxy and halogen derivatives:
Methyl-terephthalsäure,Methyl terephthalic acid,
2-Methyl-isophthalsäure,2-methyl-isophthalic acid,
4-Methyl-isophthalsäure,4-methyl-isophthalic acid,
5-Methyl-isophthalsäure,5-methyl-isophthalic acid,
Methoxy-terephthalsäure,Methoxy-terephthalic acid,
2.5- Dimethoxy- te rephthalsäure, Äthoxy-terephthalsäure,
2-Methoxy-isophthalsäure,
4-Methoxy-isophthalsäure,2.5- dimethoxy- te rephthalic acid, ethoxy-terephthalic acid,
2-methoxy-isophthalic acid,
4-methoxy-isophthalic acid,
5-Methoxy-isophthalsäure, Chlor-terephthalsäure,
2,5-Dichlor-terephthalsäure,
Tetrachlor-terephthalsäure,
Brom-terephthalsäure,5-methoxy-isophthalic acid, chloro-terephthalic acid,
2,5-dichloroterephthalic acid,
Tetrachloroterephthalic acid,
Bromo-terephthalic acid,
2,5-Dibrom-terephthalsäure, Tetrabrom-terephthalsäure,
5-Chlor-2-brom-terephthalsäure, Jod-terephthalsäure,
2,5-Dijod-terephthalsäure,2,5-dibromo-terephthalic acid, tetrabromo-terephthalic acid,
5-chloro-2-bromo-terephthalic acid, iodo-terephthalic acid,
2,5-diiodo-terephthalic acid,
Tetrajod-terephthalsäure, 4-Chlor-isophthalsäure,
5-Chlor-isophthalsäure,Tetraiodoterephthalic acid, 4-chloro-isophthalic acid,
5-chloro-isophthalic acid,
4.6- Dichlor-isoph thalsäure,
2,4,6-Trichlor-isophthalsäure,
Tetrachlor-isophthalsäure, 4- Brom-isoph thalsäure,
4,6-Dibrom-isophthalsäure,
Tetrabrom-isophthalsaure,4.6- dichloroisophthalic acid,
2,4,6-trichloroisophthalic acid,
Tetrachloroisophthalic acid, 4-bromo-isophthalic acid,
4,6-dibromo-isophthalic acid,
Tetrabromoisophthalic acid,
4-Jod-isophthalsäure.
5-Jod-isophthalsäure,
Tetrajod-isophthalsäure,
eis- und trans-l-Brom-cyclohexandicarbonsäure-(l,4),
4-iodo-isophthalic acid.
5-iodo-isophthalic acid,
Tetraiodoisophthalic acid,
cis and trans-l-bromo-cyclohexanedicarboxylic acid- (l, 4),
2-Brom-trans-cyclohexandiearbonsäure-(l,4),
l^-Dibrom-cyclohexandicarbonsäure-iM),
l^Dibrom-trans-cyclohexandicarbonsäure-iM),
2r3-Dibrom-cyclohexandicarbonsäure-( 1,4).
Bei den genannten Dicarbonsäuren und ihren Derivaten spielt die als Nebenreaktion zu erwartende
Kernsulfonierung keine oder eine untergeordnete Rolle. In einigen Fällen, wie z. B. bei der Terephthalsäure und
der 2,6-Naphthalindicarbonsäure, ist die Sulfonierung
auf Grund der Elektronenverteilung im Ringsystem behindert, in den anderen Fällen, z.B. bei der
Isophthalsäure, verläuft die Amidierung wesentlich rascher als die kernsulfonierung.2-bromo-trans-cyclohexanediearboxylic acid- (l, 4),
l ^ -Dibromo-cyclohexanedicarboxylic acid-iM),
l ^ dibromo-trans-cyclohexanedicarboxylic acid-iM),
2 r 3-dibromo-cyclohexanedicarboxylic acid- (1,4).
In the case of the dicarboxylic acids mentioned and their derivatives, the nuclear sulfonation which is to be expected as a side reaction plays no role or plays a subordinate role. In some cases, such as B. in the case of terephthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, the sulfonation is hindered due to the distribution of electrons in the ring system;
Die Umsetzung der Dicarbonsäuren mit Harnstoff erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren in homogener Phase, da sowohl die Reaktanten als auch die Reaktionsprodukte in Chlorsulfonsäure und in Oleum löslich sind. Der Verlauf der Amidierung wird von der Reaktionstemperatur, von der Konzentration des Oleums, vom Dicarbonsäure/Harnstoff-Verhältnis, vom Dicarbonsäure/Chlorsulfonsäure-Verhältnis bzw. vom Dicarbonsäure/Oleum-Verhältnis und von der Reaktionszeit wie folgt beeinflußtThe reaction of the dicarboxylic acids with urea takes place more homogeneously in the process according to the invention Phase, as both the reactants and the reaction products are in chlorosulfonic acid and in oleum are soluble. The course of the amidation depends on the reaction temperature, the concentration of the Oleums, from the dicarboxylic acid / urea ratio, from Dicarboxylic acid / chlorosulfonic acid ratio or the dicarboxylic acid / oleum ratio and the reaction time influenced as follows
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist für die Amidierung eine bestimmte Mindestkonzentration des Oleums erforderlich. Sie liegt in der Regel zwischen 10 und 20 Gewichtsprozent meist bei 15 Gewichtsprozent (SO3 in konz. H2SO4). Im Falle der Anwendung eines verdünnteren Oleums springt die Reaktion nicht oder nur sehr allmählich an. Oberhalb der genannten Mindestkonzentration steigt die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Konzentration des Oleums an. Bei der Umsetzung von Terephthalsäure beispielsweise ist bei 8O0C die Umsetzung mit 50%igem Oleum bereits in einer Minute, und mit 30%igem Oleum nach fünf Minuten beendetIn the process according to the invention, a certain minimum concentration of oleum is required for the amidation. It is usually between 10 and 20 percent by weight, mostly 15 percent by weight (SO3 in conc. H2SO4). If a more dilute oleum is used, the reaction does not start or starts only very gradually. Above the minimum concentration mentioned, the rate of reaction increases with the concentration of the oleum. In the reaction of terephthalic acid, for example, at 8O 0 C, the reaction is terminated with 50% oleum already in one minute, and with 30% oleum after five minutes
Auch die Reaktionstemperatur übt einen entscheidenden Einfluß auf den Verlauf der Amidierung aus. Die Amidierung springt bei Anwendung \on Chlorsulfonsäure und höher konzentriertem Oleum, ζ. Β. von 60%igem, bei etwa 3O0C und bei Anwendung von 30%igem Oleum bei 60 bis 700C an. Mit steigender Temperatur steigt die Reaktionsgeschwindigkeit stark an. Die obere Grenze des anwendbaren Temperaturbereiches ist durch die Beständigkeit der Reaktionsprodukte und der Reaktanten in Chlorsulfonsäure und Oleum gegeben. Sie liegt bei den in Betracht kommenden Verbindungen bei etwa 150 bis 2000C. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 1000C durchgeführt.The reaction temperature also has a decisive influence on the course of the amidation. The amidation jumps when chlorosulfonic acid and more highly concentrated oleum are used, ζ. Β. of 60% hydrogen at about 3O 0 C and with the use of 30% oleum at 60 to 70 0 C. The rate of reaction increases sharply with increasing temperature. The upper limit of the applicable temperature range is given by the stability of the reaction products and the reactants in chlorosulfonic acid and oleum. It lies with the compounds in question at about 150 to 200 0 C. Preferably the reaction is carried out at temperatures in the range of 80 to 100 0 C.
Die Reaktanten werden vorzugsweise in stöchiometrischen Mengen eingesetzt, d. h. je Mol Dicarbonsäure werden zwei Mole Harnstoff benötigt. Die Anwendung eines Überschusses an Dicarbonsäuren oder Harnstoff übt keinen nennenswerten Einfluß auf die Selektivität der Amidierung aus und wird demzufolge aus ökonomischen Gründen vermieden. Ein Überschuß an Dicarbonsäure würde zudem die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erschweren.The reactants are preferably used in stoichiometric amounts; H. per mole of dicarboxylic acid two moles of urea are required. The use of an excess of dicarboxylic acids or urea has no appreciable influence on the selectivity of the amidation and is consequently avoided for economic reasons. An excess of dicarboxylic acid would also make working up the Complicate the reaction mixture.
Chlorsulfonsäure bzw. Oleum werden in Mengen von 300 bis 3000 Gewichtsprozent, bezogen auf die Dicarbonsäure, eingesetzt. Mit wachsendem Chlorsulfonsäure- bzw. Dicarbonsäure-Verhältnis steigt dieChlorosulfonic acid or oleum are used in amounts of 300 to 3000 percent by weight, based on the Dicarboxylic acid used. The higher the chlorosulfonic acid or dicarboxylic acid ratio, the higher the
Reaktionsgeschwindigkeit Vorzugsweise werden 500 bis 1500 Gewichtsprozent Chlorsulfonsäure bzw. 10 bis 50 gewichisprozentiges Oleum bezogen auf Dicarbonsäure angewendetThe rate of reaction is preferably from 500 to 1500 percent by weight of chlorosulfonic acid or from 10 to 50 percent by weight oleum based on dicarboxylic acid applied
Die Amidierung erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren sehr schnell. Im Falle der Terephthal- und Isophthalsäure beispielsweise ist sie bereits nach einer bis wenigen Minuten beendetThe amidation takes place very quickly in the process according to the invention. In the case of terephthalic and Isophthalic acid, for example, ends after just one to a few minutes
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß man etwa 50% der anzuwendenden Menge Chlorsulfonsäure oder Oleum auf Reaktionstemperatur erhitzt, hierin die Dicarbonsäure löst, den Harnstoff in der restlichen Menge Chlorsulfonsäure oder Oleum löst, die Harnstofflösung auf etwa 60° C erhitzt und anschließend die beiden Lösungen rasch miteinander vermischt Nach Beendigung der Umsetzung wird das Reaktionsgemisch unter Rühren auf ein Eis/Wasser-Gemlsch geschüttet Die Dicarbonsäurediamide sind in der entstandenen verdünnten Schwefelsäure schwer löslich, sie fallen daher sofort aus und können abfiltriert werden. Bei vollständigem Umsatz werden die Dicarbonsäurediamide in hoher Reinheit erhalten.The inventive method is expediently carried out so that about 50% of the The amount of chlorosulfonic acid or oleum to be used is heated to the reaction temperature, including the dicarboxylic acid dissolves, dissolves the urea in the remaining amount of chlorosulfonic acid or oleum, dissolves the urea solution heated to about 60 ° C and then the two solutions are quickly mixed with each other after completion the reaction, the reaction mixture is poured onto an ice / water mixture while stirring Dicarboxylic acid diamides are diluted in the resulting Sulfuric acid is sparingly soluble, so it precipitates out immediately and can be filtered off. With complete Sales, the dicarboxylic acid diamides are obtained in high purity.
Diejenige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die Dicarbonsäure in mindestens 10 gewichtsprozentigem Oleum mit Harnstoff umgesetzt wird, ist gegenüber dem Verfahren der SU-PS 1 82 133 aus folgenden Gründen erfinderisch. Amidosulfonsäure wird zwar aus Harnstoff und Oleum synthetisiert, jedoch erhält man nur unter bestimmten Bedingungen aus einem Mol Harnstoff annähernd zwei Mole Amidosulfonsäure. Die Zusammensetzung der hierbei anzuwendenden rauchenden Schwefelsäure muß ungefähr der Zusammensetzung der Pyroschwefelsäure entsprechen, d. h. der Mindestgehalt der Schwefelsäure an freiem SOa muß etwa 45% betragen. Bei Verwendung von Oleum geringeren SO3-Gehaltes bleiben die Ausbeuten zurück, selbst wenn das insgesamt in der ReaktionsflUssigkeit vorhandene SO3 im Überschuß ist Darüber hinaus ist bei der Amidierung der Carbonsäure nach dem Verfahren der SU-PS 1 82 133 ein Überschuß an Amidosulfonsäure erforderlich. Es war daher überraschend, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Amidierung in wesentlich weniger konzentriertem Oleum, mit stöchiometrischen Mengen Harnstoff, in sehr guter bis quantitativer Ausbeute und zudem noch rascher verläuftThat embodiment of the process according to the invention, according to which the dicarboxylic acid in at least 10 Weight percent oleum is reacted with urea, is compared to the process of SU-PS 1 82 133 inventive for the following reasons. Amidosulfonic acid is synthesized from urea and oleum, however, approximately two moles are obtained from one mole of urea only under certain conditions Sulfamic acid. The composition of the fuming sulfuric acid to be used here must be approximate correspond to the composition of pyrosulfuric acid, d. H. the minimum content of sulfuric acid of free SOa must be about 45%. When using oleum with a lower SO3 content, the Yields back, even if the total SO3 present in the reaction liquid is in excess In addition, there is an excess in the amidation of the carboxylic acid by the process of SU-PS 1 82 133 of sulfamic acid required. It was therefore surprising that in the process according to the invention the amidation in much less concentrated oleum, with stoichiometric amounts of urea, in very good to quantitative yield and also runs even faster
Bei der Verwendung von Chlorsulfonsäure als Reaktionsmedium bietet sich für die Abtrennung des Dicarbonsäurediamids eine weitere technisch interessante Alternative an. Hiernach wird nach der Umsetzung zunächst die Chlorsulfonsäure — gegebenenfalls im Vakuum — abdestilliert Der Rückstand wird dann unter Kühlung mit Wasser schwefelsäurefrei gewasehen. When using chlorosulfonic acid as the reaction medium, the separation of the Dicarboxylic acid diamides offer another technically interesting alternative. After that, after the implementation first the chlorosulfonic acid - if necessary in vacuo - distilled off. The residue is then Washed free of sulfuric acid while cooling with water.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die genannten Dicarbonsäuren in einfacher Weise in die entsprechenden Diamide zu überführen. Gegenüber den bekannten Verfahren, welche ebenfalls auf der Umsetzung von Dicarbonsäure mit Amiden basieren, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch höhere Ausbeuten und Selektivitäten, insbesondere jedoch durch kürzere Reaktionszeiten aus. Abgesehen davon ist Harnstoff billiger als die bisher bei dieser Synthese eingesetzten Carbonsäureamide.The inventive method makes it possible to use the dicarboxylic acids mentioned in a simple manner to convert corresponding diamides. Compared to the known processes, which are also based on the implementation based on dicarboxylic acid with amides, the inventive method is characterized by higher Yields and selectivities, but in particular through shorter reaction times. Apart from this urea is cheaper than the carboxamides previously used in this synthesis.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Diamide sind wertvolle Zwischenprodukte, sie werden unter anderem bei der Synthese von Pharmazeutika und Pflanzenschutzmitteln eingesetzt.The diamides obtainable by the process according to the invention are valuable intermediates, they are used, among other things, in the synthesis of pharmaceuticals and pesticides.
Beispiele 1 bis 4Examples 1 to 4
Die Reaktion wurde in einem mit Rührer und Thermometer ausgerüsteten Glaskolben durchgeführt.The reaction was carried out in a glass flask equipped with a stirrer and thermometer.
50% der Gesamtmenge Oleum wurden vorgelegt, auf 800C vorgeheizt und dann Terephthalsäure darin gelöst. In der restlichen Menge Oleum wurde der Harnstoff gelöst, die Lösung auf 600C erhitzt und dann schnell in die Dicarbonsäurelösung gerührt. Die Reaktion setzte sofort ein. Nach Beendigung der Umsetzung wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren auf eine Eis/Wasser-Mischung geschüttet. Dabei fiel das Terephthalsäurediamid als weißer Niederschlag aus. Es wurde abfiltriert, mehrmals mit Wasser gewaschen und schließlich bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.50% of the total amount of oleum were initially charged, preheated to 80 ° C. and then terephthalic acid was dissolved therein. The urea was dissolved in the remaining amount of oleum, the solution was heated to 60 ° C. and then quickly stirred into the dicarboxylic acid solution. The reaction started immediately. After the reaction had ended, the reaction mixture was poured onto an ice / water mixture with stirring. The terephthalic acid diamide precipitated out as a white precipitate. It was filtered off, washed several times with water and finally dried to constant weight.
In der nachstehenden Tabelle sind die Mengen der Reaktanten, die Konzentration des Oleums, die Menge an Oleum, Reaktionstemperatur und -zeit sowie die erzielten Ausbeuten aufgeführt. Die erhaltenen Produkte erwiesen sich als sehr rein.In the table below are the amounts of the reactants, the concentration of the oleum, the amount of oleum, reaction temperature and time and the yields achieved. The products received turned out to be very pure.
Eine 8O0C heiße Lösung von 21,6 g (0,1 Mol) 2,6-Naphthalin-dicarbonsäure in 120 g 30 gewichtsprozentigem Oleum wurde mit einer 6O0C heißen Lösung von 12 g (0,2 Mol) Harnstoff in 80 g 30 gewichtsprozentigem Oleum versetzt. Dieses Reaktionsgemisch wurde drei Stunden bei 8O0C gerührt und dann in eine Eis/Wasser-Mischung geschüttet. Das 2,6-Naphthalindicarbonsäurediamid fiel als weißer, feiner Niederschlag aus. Es wurde abfiltriert, gewaschen und bis zur Beispiele 6bis9A 8O 0 C hot solution of 21.6 g (0.1 mol) of 2,6-naphthalene-dicarboxylic acid in 120 g of 30 weight-percentage oleum with a 6O 0 C hot solution of 12 g (0.2 mol) of urea in 80 g of 30 weight percent oleum added. This reaction mixture was stirred for three hours at 8O 0 C and then poured into an ice / water mixture. The 2,6-naphthalenedicarboxylic acid diamide precipitated out as a white, fine precipitate. It was filtered off, washed and used up to Examples 6 to 9
17,2 g (0,1 Mol) 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 18 g (0,1 Mol) Monomethyl-terephthalsäure, 30,4 g (0,1 Mol) Tetrachlor-terephthalsäure und 22,7 g (0,1 Mol) 2,5-Dimethoxy-terephthalsäure wurden jeweils in 120 g 30 gewichtsprozentigem Oleum von 8O0C gelöst. Jede der Lösungen wurden dann mit einer 6O0C heißen Lösung von 12 g (0,2 Mol) Harnstoff in 80 g 30 gewichtsprozen-17.2 g (0.1 mol) 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 18 g (0.1 mol) monomethyl terephthalic acid, 30.4 g (0.1 mol) tetrachloroterephthalic acid and 22.7 g (0.1 mol) of 2,5-dimethoxy-terephthalic acid were each dissolved in 120 g of 30 weight-percentage oleum of 8O 0 C. Each of the solutions were then treated with a 6O 0 C hot solution of 12 g (0.2 mol) of urea in 80 g of 30 gewichtsprozen-
tigern Oleum versetzt Das Reaktionsgemisch wurde noch zwei Stunden bei 80° C gerührt, anschließend auf
Eis gegossen und in der bei den Beispielen 1 bis 4 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Die erhaltenen
Produkte erwiesen sich als analysenrein.
" Es wurden folgende Ausbeuten erhalten:
1,4-Cyclohexandicarbonseurediamid: 82% d. Th.
Monomethyl-terephthalsäurediamid: 100% d.Th.
Tetrachlor-terephthalsäurediamid: 100% d.Th.
2,5-Dimethoxy-terephthalsäurediamid:80% d. Th.Tiger oleum was added. The reaction mixture was stirred for a further two hours at 80.degree. C., then poured onto ice and worked up in the manner described in Examples 1 to 4. The products obtained were found to be analytically pure.
"The following yields were obtained:
1,4-Cyclohexanedicarboxylic acid diamide: 82% of theory Th.
Monomethyl terephthalic acid diamide: 100% of theory
Tetrachloro-terephthalic acid diamide: 100% of theory
2,5-dimethoxy-terephthalic acid diamide: 80% of theory Th.
1010
und dann auf eine Eis/Wasser-Mischung geschüttet Augenblicklich fiel ein weißer, feiner Niederschlag aus Er wurde schnell abfiltriert, mit kaltem Wassei gewaschen und bis zur Gewichtskonstanz getrocknet Das erhaltene Isophthalsäurediamid erwies sich als sehi rein. Die Ausbeute betrug nahezu 100% d. Th.and then poured onto an ice / water mixture. A white, fine precipitate immediately fell out It was quickly filtered off, washed with cold water and dried to constant weight The isophthalic acid diamide obtained was found to be very pure. The yield was almost 100% of theory. Th.
In der bei den Beispielen 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung wurden 12 g (0,2 Mol) Harnstoff in 100 g 30 gewichtsprozentigem Oleum gelöst und auf 70° C erhitzt Dann wurden in einer Portion 16,6 g (0,1 Mol) Isophthalsäure zugegeben. Die Isophthalsäure löste sich bei starkem Rühren innerhalb von 30 Sekunden auf, wobei die Temperatur auf 80° C anstieg. Nun wurde die Reaktionslösung noch fünf Minuten bei 8O0C gerührt 20 te.In the device described in Examples 1 to 4, 12 g (0.2 mol) of urea were dissolved in 100 g of 30 percent strength by weight oleum and heated to 70 ° C. Then 16.6 g (0.1 mol) of isophthalic acid were added in one portion . The isophthalic acid dissolved within 30 seconds on vigorous stirring, the temperature rising to 80 ° C. Now, the reaction solution was stirred for five minutes at 8O 0 C for 20 th.
In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurder 16,6 g (0,1 Mol) Terephthalsäure und 12 g (0,2 Mol Harnstoff in 200 g Chlorsulfonsäure gelöst und be 100° C umgesetzt Nach einer Stunde Reaktionszeil wurde die Chlorsulfonsäure unter Vakuum (25 Tom 8O0C) abgedampft Der verbliebene Rückstand wurde nun unter Kühlung in Wasser digeriert und danr abfiltriert. Es wurde noch dreimal mit je 100 ml kalten Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen verblieb reine! Terephthalsäurediamid in nahezu quantitativer AusbeuIn the manner described in Example 1, 16.6 g (0.1 mol) of terephthalic acid and 12 g (0.2 mol of urea were dissolved in 200 g of chlorosulfonic acid and reacted at 100 ° C Tom 8O 0 C) evaporated leaving a residue which was then digested with cooling in water and danr filtered off. It was three times washed with 100 ml of cold water. After drying remained pure! terephthalic acid diamide in nearly quantitative Ausbeu
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