DE2443826A1 - - Google Patents
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Description
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DR, I. MAASDR, I. MAAS
8 MÜNCHEN 408 MUNICH 40
TEL. 3592201/205TEL. 3592201/205
CASE: PF-50-01-1365B (Case B)CASE: PF-50-01-1365B (Case B)
ATLANTIC FvICHFIELD COMPANY, Los Angeles, CaI. / USAATLANTIC FvICHFIELD COMPANY, Los Angeles, CAI. / USA
"Verfahren zur Herstellung von Urethanen""Process for the production of urethanes"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Urethanen.The invention relates to a method for producing urethanes.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Urethanen (Carbaminsäureestern)und zur gleichzeitigen Herstellung von Aminen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Urethanen durch Umsetzen einer eine Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindung mit Kohlenmonoxyd und einer stickstoffhaltigen Verbindung unter erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen in Gegenwart eines Katalysa-The invention relates in particular to a process for the production of urethanes (carbamic acid esters) and for the simultaneous Production of amines, in particular a process for the production of urethanes by reacting a one Hydroxyl group-containing compound with carbon monoxide and a nitrogen-containing compound under increased Temperature and pressure conditions in the presence of a catalyst
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tors und einer Base und/oder Wasser.tors and a base and / or water.
Bislang wurden zumindest teilweise Urethane technisch durch Umsetzen eines Isocyanats mit einer eine Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindung unter erhöhten Temperaturbedingungen hergestellt, Megen der Kostspieligkeit der Isocyanatausgangsverbindungen und der sich damit einstellenden Toxizitätsprobleme ist es erforderlich geworden, neue Verfahren zur technischen Herstellung von Urethanen zu entwickeln.Up to now, urethanes have been at least partially produced industrially by reacting an isocyanate with a compound containing a hydroxyl group under elevated temperature conditions. Because of the cost of the isocyanate starting compounds and the resulting toxicity problems, it has become necessary to develop new processes for the industrial production of urethanes.
In den US-PS 3 338 956 und 3 448 140 wurde vorgeschlagen, Urethane durch Umsetzen einer mindestens eine Hydroxylgruppe enthaltenden organischen Verbindung mit Kohlenmonoxyd und einer stickstoffhaltigen Verbindung bei überatmosphärischem Druck und erhöhten Temperaturbedingungen in Gegenwart von Verbindungen von Cr, Ho, Vi", Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Os und Ir als Katalysatoren herzustellen. Obwohl bei den aus diesen Patentschriften bekannten Verfahren billige stickstoffhaltige Verbindungen als Ausgangsmaterialien eingesetzt v/erden,· haben verschiedene Faktoren einschließlich der erzielbaren niedrigen Produktausbeuten, der erforderlichen langen Reaktionszeiten und den notwendigen hohen Drücken bewirkt, daß diese Verfahren sich für die technische Herstellung von Urethanen mit hoher Reinheit nicht als wirtschaftlich geeignet gezeigt haben. Eines der Probleme, mit denen diese bekannten Verfahren behaftet sind, ist die Tatsache, daß viele der vorgeschlagenen Katalysatoren kostspielig sind und schwierig von den gewünschten Urethanprodukten abgetrennt werden können. Wenn ein Katalysator nicht zur Wiederverwendung abgetrennt werden-kann, haben die Katalysatorverluste im allgemeinen zur Folge, daß das Verfahren für einen technischen Maßstab ungeeignet ist. Weiterhin haben die nicht abgetrennten Katalysatoren eine metallische Verunreinigung der Urethanprodukte zur Folge.In US Pat. Nos. 3,338,956 and 3,448,140, urethanes were proposed to be prepared by reacting an organic compound containing at least one hydroxyl group with carbon monoxide and a nitrogenous compound at superatmospheric pressure and elevated temperature conditions in the presence of compounds of Cr, Ho, Vi ", Mn , Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Os and Ir as catalysts.Although cheap nitrogen-containing compounds are used as starting materials in the processes known from these patents, various factors including the low product yields that can be achieved have the long reaction times required and the high pressures required mean that these processes have not proven to be economically viable for the industrial production of urethanes of high purity.One of the problems with which these known processes are afflicted is the fact that many of the proposed catalysts are expensive and difficult to separate from the desired urethane products. If a catalyst cannot be separated off for reuse, the catalyst losses generally have the consequence that the process is unsuitable for an industrial scale. Furthermore, the unseparated catalysts result in metallic contamination of the urethane products.
409812/120409812/120
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Ziel 'der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Urethanen bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide an improved process for the production of urethanes.
Ein v/eiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Urethanen mit hoher Reinheit, bei dein sich verbesserte Ausbeuten und eine bessere Reproduzierbarkeit ergeben, durch Umsetzen einer eine Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindung mit Kohlenmonoxyd und einer stickstoffhaltigen Verbindung in Gegenwart eines Katalysators, einer Base und/oder Wasser bei relativ niedriger Temperatur und relativ niedrigem Druck.Another object of the invention is a process for the production of urethanes with high purity, in the case of urethanes improved yields and better reproducibility result by reacting a hydroxyl group-containing one Compound with carbon monoxide and a nitrogenous compound in the presence of a catalyst, a base and / or water at relatively low temperature and pressure.
Ein weiteres Ziel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung hoher Urethanausbeuten durch Umsetzen einer eine Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindung mit Kohlenmonoxyd und einer stickstoffhaltigen Verbindung durch Verwendung von Selen, Schwefel oder davon abgeleiteten Verbindungen als Katalysatoren.Another object of the invention relates to a method for achieving high urethane yields by reacting one Hydroxyl group-containing compound with carbon monoxide and a nitrogen-containing compound by use of selenium, sulfur or compounds derived therefrom as catalysts.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Urethanen und zur gleichzeitigen Herstellung von Aminen, das in technischem Maßstab und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.Another object of the invention relates to a process for the production of urethanes and for the simultaneous Production of amines that can be carried out on an industrial scale and economically.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Urethanen, das nicht von den erwähnten Toxizitätsproblemen begleitet wird.Another object of the invention is to provide a method for making urethanes which is not accompanied by the toxicity problems mentioned.
Diese und weitere Gegenstände und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß dem eine organische Verbindung, die mindestens eine Hydroxylgruppe enthält, mit Kohlenmonoxyd und einer stickstoffhaltigen Verbindung bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart eines Schwefel , Selen, eine Schwefelverbindung, eine Selenverbindung oder eine Mischung dieser Verbindungen enthaltendenThese and other objects and embodiments of the invention emerge from the following description of the invention Method according to which an organic compound containing at least one hydroxyl group with Carbon monoxide and a nitrogenous compound at elevated temperature and pressure in the presence of a Containing sulfur, selenium, a sulfur compound, a selenium compound or a mixture of these compounds
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Katalysators umgesetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Urethanen wird normalerweise in Gegenwart einer Base durchgeführt und kann auch in Gegenwart eines Lösungsmittels ablaufen. Es wurde weiter gefunden, daß die Anwesenheit von Viasser entweder anstelle von oder zusätzlich zu der Base zu einer Verbesserung der Ausbeute der gewünschten Urethanprodukte führen kann.Catalyst is implemented. The method according to the invention for the production of urethanes is normally in the presence carried out a base and can also proceed in the presence of a solvent. It was further found that the presence of Viasser either instead of or in addition to the base, can lead to an improvement in the yield of the desired urethane products.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete, eine Hydroxylgruppe enthaltende Verbindungen umfassen einwertige oder mehrwertige Alkohole, die primäre, sekundäre oder tertiäre Hydroxylgruppen enthalten als auch einwertige oder mehrwertige Phenole. Es können auch Mischungen dieser Verbindungen eingesetzt werden. Die Alkohole können aliphatisch oder aromatisch sein und können zusätzlich zu den Hydroxylgruppen andere Substituenten aufweisen, die jedoch - wie im folgenden erläutert werden wird - vorzugsweise bei den angewandten Verfahrensbedingungen mit Kohlenmonoxyd nicht reagieren sollten.A hydroxyl group suitable for the process according to the invention containing compounds include monohydric or polyhydric alcohols, the primary, secondary or tertiary Contain hydroxyl groups as well as monohydric or polyhydric phenols. Mixtures of these compounds can also be used can be used. The alcohols can be aliphatic or aromatic and can be in addition to the hydroxyl groups have other substituents, which, however - as will be explained below - preferably in the case of the ones used Process conditions should not react with carbon monoxide.
Im allgemeinen entsprechen die Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen einer der im folgenden angegebenen allgemeinen FormelnIn general, the compounds containing hydroxyl groups correspond to one of the general terms given below Formulas
R(OH)n und R'(OH)n R (OH) n and R '(OH) n
in denen η eine Zahl mit einem Wert von 1 oder größer, vorzugsweise mit einem Viert von 1 bis 3, R eine gegebenenfalls substituierte aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische Gruppe, die vorzugsweise 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält und R! eine einen oder mehrere, vorzugsv/eise nicht mehr als drei benzolische Ringe enthaltende aromatische Gruppe, die ankondensiert oder durch Einfachbindungen direkt oder über Brückengruppen gebunden sein können, die z.B, Sauerstoff-,in which η is a number with a value of 1 or greater, preferably with a fourth from 1 to 3, R is an optionally substituted aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic group which preferably contains 1 to 20 carbon atoms and R ! an aromatic group containing one or more, preferably not more than three benzene rings, which can be condensed or bonded through single bonds directly or via bridging groups which, for example, oxygen,
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■Stickstoff- oder Schwefelatome oder SuIfoxyd-, SuIfon-, Amin-, Amid- oder Carbonylgruppen oder Alkylengruppen sein können, deren Kohlenstoffkette z.B. durch Sauerstoff- oder Schwefelatome, Sulfoxyd-, Sulfon- oder Carbonylgruppen unterbrochen sein kann, wie z.B. Methylen-, Oxymethylen-,-Dimethylensulfon- oder Dimethyl enke tongrupp en, bedeuten.■ nitrogen or sulfur atoms or sulfoxide, sulfon, Be amine, amide or carbonyl groups or alkylene groups can, whose carbon chain e.g. by oxygen or Sulfur atoms, sulfoxide, sulfone or carbonyl groups interrupted can be, such as methylene, oxymethylene, - dimethylene sulfone or dimethyl enke tone groups.
Die Gruppe R kann eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkylen-, Cycloalkyl en- oder Aralkylgruppe sein, deren Hauptkohlenstoffkette gewünschtenfalls durch beispielsweise Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome, Sulfoxyd-, Sulfon-, Amin-, Amid-, Carbonyl- oder Carbonsäureestergruppen unterbrochen sein kann. Die Hauptkette kann als Substituenten beispielsweise Alkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Aryloxygruppen enthalten, die normalerweise weniger als 10 Kohlenstoffatome aufweisen. Besonders geeignete Verbindungen der allgemeinen FormelThe group R can be an alkyl, cycloalkyl, alkylene, cycloalkylene or aralkyl group, its main carbon chain if desired by, for example, oxygen, nitrogen or sulfur atoms, sulfoxide, sulfone, amine, Amide, carbonyl or carboxylic acid ester groups can be interrupted. The main chain can be used as a substituent, for example Contain alkyl, alkoxy, aryl or aryloxy groups, which normally have fewer than 10 carbon atoms. Particularly suitable compounds of the general formula
sind einwertige Alkohole, wie Methyl-, Äthyl-, n- und sek.-Propylr-., n-, Iso- und tert.-Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Lauryl-, Cetyl-, Benzyl-, Chlorbenzyl- und Methoxybenzylalkohole als auch Diole, wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol und Dipropylenglykol, Triole, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol, Tetrole, wie Pentareythrit und Äther derartiger Polyole mit der Maßgabe, daß mindestens eine nicht-verätherte OH-Gruppe vorhanden ist. Die veräthernde Gruppe derartiger Ätheralkohole enthält normalerweise bis zu 10 Kohlenstoffatome und stellt vorzugsweise eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Aralkylgruppe dar, die substituiert sein kann, wie z.B. eine Halogenalkylgruppe. Besonders geeignete Verbindungen der allgemeinen Formelare monohydric alcohols such as methyl, ethyl, n- and sec-propylr-., n-, iso- and tert-butyl, amyl, hexyl, lauryl, Cetyl, benzyl, chlorobenzyl and methoxybenzyl alcohols as also diols, such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and dipropylene glycol, triols such as glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, tetrols such as pentareythritol and Ethers of such polyols with the proviso that at least one non-etherified OH group is present. The ethereal one A group of such ether alcohols normally contains up to 10 carbon atoms and preferably represents represents an alkyl, cycloalkyl or aralkyl group which may be substituted, such as a haloalkyl group. Especially suitable compounds of the general formula
R(OH)n R (OH) n
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sind niedrig-molekulare Alkenole. Bevorzugte Verbindungen dieser Art sind Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, Butanol, sek.-Butanol, Isobutanol, Äthylenglykol, Glycerin und Triraethylolpropan.are low molecular weight alkenols. Preferred connections of this type are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, Butanol, sec-butanol, isobutanol, ethylene glycol, glycerine and triraethylol propane.
Die phenolischen Verbindungen der allgemeinen FormelThe phenolic compounds of the general formula
R'(OH)n R '(OH) n
können in den benzolischen Ringen Substituenten, z.B. Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit bis zu 10 Kohlenstoffatome und Kalogeiiatoine enthalten. Geeignete einwertige und mehrwertige Phenole 3chlie.3en Phenol, Chlorphenol, Methylphenol, Äthylphenol, Butylphenol und Alkylphenole, Brenzcatechin, Resorcin/ Hydrochinon, 4,4'-Dihydro:cydiphenylmethan, Naphthole, Chlornaphthole, Hethylnaphthol, Äthylnaphthol, Butylnaphthol und Octylnaphthol, Anthranole, Chloranthranole, Methylanthranol, Äthylanthranol, Butylanthranol und Octylanthranol, Phenanthrole, Chlorphenanthrole, Methylphenanthrol, Äthylphenanthrol, But^/lphsnanthrol und Octylphenanthrol, Pyrogallol, Phloroglucin} Hydroxyhydrochinon und die Äther der Polyhydroxyphenole^ die mindestens eine nicht-verätherte OH-Gruppe enthalten^ ein. Die veräthernde Gruppe derartiger Äther enthält normalerweise bis zu 10 Kohlenstoffatome und stellt vorzugsweise eine Alkyl-^ Cycloalkyl- oder Aralkylgruppe dar, die substituiert sein kann, wie Z8B. eine HaIogenalkylgruppe,, Von den oben erwähnten aromatischen Verbindungen sind Phenol^ Chlorphenole Octylphenolf 4,4'-Dihydroxydiphenylmethans Naphthole»Anthranole und Phenanthrole bevorzugt, während Phenol die bevorzugteste Verbindung darstellt«can contain substituents in the benzene rings, for example alkyl groups and alkoxy groups with up to 10 carbon atoms and Kalogeiiatoine. Suitable monohydric and polyhydric phenols include phenol, chlorophenol, methylphenol, ethylphenol, butylphenol and alkylphenols, pyrocatechol, resorcinol / hydroquinone, 4,4'-dihydro: cydiphenylmethane, naphthols, chloronaphthols, methylnaphthol, chlorine naphthol, butylnaphthol, butylnaphthol, and octylnaphthol , Methylanthranol, ethylanthranol, butylanthranol and octylanthranol, phenanthrols, chlorophenanthrols, methylphenanthrol, ethylphenanthrol, but ^ / lphsnanthrol and octylphenanthrol, pyrogallol, phloroglucinol } hydroxyhydroquinone and the ethers contain at least one non-OH-hydroxyl ether group. The etherifying group of such ether normally contains up to 10 carbon atoms, and preferably represents an alkyl ^ cycloalkyl or aralkyl group which may be substituted, such as a Z 8 HaIogenalkylgruppe ,, Of the above-mentioned aromatic compounds phenol ^ f octylphenol chlorophenols 4,4'-Dihydroxydiphenylmethane s Naphthols »Anthranols and phenanthrols preferred, while phenol is the most preferred compound«
Geeignete stickstoffhaltige Verbindungen sind diejenigen Verbindungen, die mindestens eine nicht»cyclische Gruppe aufweisen, in der ein Stickstoffatom direkt an ein einzelnes Kohlenstoffatom und über eine Doppelbindung an SauerstoffSuitable nitrogen-containing compounds are those compounds which have at least one non-cyclic group, in which a nitrogen atom directly to a single carbon atom and via a double bond to oxygen
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oder ein weiteres Stickstoffatom gebunden ist. Derartige Verbindungen schließen organische Nitro-, Nitroso-, Azo- und Azoxyverbindungen, die im allgemeinen bis zu 24 Ko hl ens to ffatome enthalten, ein, wobei die organischen Nitroverbindungen im allgemeinen bevorzugt sind und die nitroaromatischen und tertiären nitroaliphatischen Verbindungen die bevorzugtesten Verbindungen darstellen.or another nitrogen atom is bonded. Such connections include organic nitro, nitroso, azo and azoxy compounds, which generally contain up to 24 carbon atoms contain, one, the organic nitro compounds and the nitroaromatic ones are generally preferred and tertiary nitroaliphatic compounds are the most preferred compounds.
Erfindungsgemäß geeignete Nitroverbindungen umfassen Kononitroverbindungen, wie Nitrobenzol, Alkyl- und Alkoxynitrobenzole, deren Alkylgruppe bis zu 10 Kohlenstoffatome enthalten, Aryl- und Aryloxynitrobenzole, die als Arylgruppen Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Naphthyl-, Chlorphenyl-, Chlortolyl-, Chlorxylyl- oder ChIοrnaphthylgruppen enthalten, Chlomitrobenzole, Dinitroverbindungen, wie Dinitrobenzol, z.B. o-, m- und p-Dinitrobenzol, Alkyl- und Alkoxydinitrobenzole, deren Alkylgruppen bis zu 10 Kohlenstoffatome enthalten, Aryl- und Aryloxydinitrobenzole, die als Arylgruppe eine der oben erwähnten Gruppen enthalten, Chlordinitrobenzole, Tr!nitroverbindungen, wie Trinitrobenzol, Alkyl- und Alkoxytrinitrobenzole, Aryl- und Aryloxytrinitrobenzole, die als Substituenten die oben erwähnten Gruppen enthalten und Chlortrinitrobenzole als auch ähnlich substituierte Mono- und Polynitroderivate von Naphthalin, Diphenyl-, Diphenylmethan-, Anthracen- und Phenanthrenverbindungen. Es können auch substituierte oder unsubstituierte aliphatische Nitroverbindungen, wie Nitromethan, Nitroäthan, Nitropropan, Nitrobutan, 2,2-Dimethylnitrobutan, Nitrocyclopentan, Nitrocyclohexan, Nitrocyclobutan, 3-Methylnitrobutan, Nitrooctadecan, 3-Nitropropen-1, Phenylnitromethan, p-Bromphenylnitromethan, p-Nitrophenylnitromethan, p-Methoxjrphenylnitromethan, Dinitroäthan, Dinitropropan, Dinitrobutan, Dinitrohexan, Dinitrodecan, Dinitrocyclohexan, Dinitromethylcyclohexan und Di-(nitrocyclohexyl)-methan eingesetzt werden, wovon jedoch die primären, sekundären und cycloaliphatischen Verbindungen weniger bevorzugt sind, da sie zu einer Produkt-According to the invention suitable nitro compounds include cononitro compounds, such as nitrobenzene, alkyl and alkoxynitrobenzenes, whose alkyl group contains up to 10 carbon atoms, Aryl and aryloxynitrobenzenes, which are phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl, chlorophenyl, chlorotolyl, Contain chloroxylyl or chloraphthyl groups, Chlomitrobenzenes, dinitro compounds such as dinitrobenzene, e.g. o-, m- and p-dinitrobenzene, alkyl- and alkoxydinitrobenzenes, whose alkyl groups contain up to 10 carbon atoms, Aryl- and aryloxydinitrobenzenes which contain one of the above-mentioned groups as an aryl group, chlorodinitrobenzenes, Tr! Nitro compounds, such as trinitrobenzene, alkyl and alkoxytrinitrobenzenes, Aryl and aryloxytrinitrobenzenes which contain the above-mentioned groups as substituents and Chlorotrinitrobenzenes as well as similarly substituted mono- and polynitro derivatives of naphthalene, diphenyl-, diphenylmethane, Anthracene and phenanthrene compounds. Substituted or unsubstituted aliphatic nitro compounds, such as nitromethane, nitroethane, nitropropane, nitrobutane, 2,2-dimethylnitrobutane, nitrocyclopentane, nitrocyclohexane, Nitrocyclobutane, 3-methylnitrobutane, nitrooctadecane, 3-nitropropen-1, phenylnitromethane, p-bromophenylnitromethane, p-Nitrophenylnitromethane, p-Methoxyphenylnitromethane, Dinitroethane, dinitropropane, dinitrobutane, dinitrohexane, dinitrodecane, dinitrocyclohexane, dinitromethylcyclohexane and di- (nitrocyclohexyl) methane are used, of which however the primary, secondary and cycloaliphatic Compounds are less preferred because they result in a product
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mischung führen, in der das Urethan Nebenbe stand teil sein kann. Von dieser Gruppe von Nitroverbindungen sind die aromatischen Nitroverbindungen, wie Nitrobenzol, Nitrotoluol, Dinitrobenzol, Dinitrotoluol, Trinitrobenzol, 4,4'-Dinitrodiphenylmethan, p-Nitroanisol, p-Nitrophenetol, o-Nitrophenetol, 2,4-Dinitroanisol, 2,4-Dinitrophenetol, 3,5-Dinitrobenzylacetat, 1-Chlort, 4-dimethoxy-5-nitrobenzol, 1,4~Din;ethoxy-2-nitrobenzol, p-Nitrophenylnitromethan und die tertiären aliphatischen Nitroverbindungen, wie 2-Hethyl-2-nitropropan und 1-Methyl-1-nitrocyclohexan bevorzugt. Besonders bevorzugt sind die aromatischen Nitroverbindungen, d.h. die 2,4-, 2,5- und 2,6-Dinitrotoluole, m- und p-Dinitrobenzole und 4,4'-Dinitrodiphenylmethan.lead mixture in which the urethane is part of the secondary constituent can. From this group of nitro compounds are the aromatic nitro compounds, such as nitrobenzene, nitrotoluene, Dinitrobenzene, dinitrotoluene, trinitrobenzene, 4,4'-dinitrodiphenylmethane, p-nitroanisole, p-nitrophenetol, o-nitrophenetol, 2,4-dinitroanisole, 2,4-dinitrophenetol, 3,5-dinitrobenzyl acetate, 1-chlorine, 4-dimethoxy-5-nitrobenzene, 1,4 ~ Din; ethoxy-2-nitrobenzene, p-nitrophenylnitromethane and the tertiary aliphatic nitro compounds such as 2-methyl-2-nitropropane and 1-methyl-1-nitrocyclohexane are preferred. The aromatic nitro compounds, i.e. the 2,4-, 2,5- and 2,6-dinitrotoluenes, are particularly preferred, m- and p-Dinitrobenzenes and 4,4'-Dinitrodiphenylmethane.
Beispiele geeigneter Nitrosoverbindungen sind aromatische Nitrosoverbindungen, wie Nitrosobenzol, Nitrosotoluol, Dinitrosobenzol, Dinitros.0toluol und aliphatische Nitrosoverbindungen, wie Nitrosobutan, Nitrosocyclohexan und Dinitro somethyl cyclohexan.Examples of suitable nitroso compounds are aromatic Nitroso compounds such as nitrosobenzene, nitrosotoluene, Dinitrosobenzene, dinitros.0toluene and aliphatic nitroso compounds, such as nitrosobutane, nitrosocyclohexane and dinitro somethyl cyclohexane.
Er findur.gs gemäß geeignete Azoverbindungen entsprechen der folgenden allgemeinen FormelHe findsur.gs according to suitable azo compounds correspond to the following general formula
R1 - N a N -R 1 - N a N -
in der R1 und Rp, die gleichartig oder verschieden sein können, substituierte oder unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppen, wie sie oben bereits mit Hinsicht auf die geeigneten Nitroverbindungen angegeben sind, darstellen. Azobenzol, Nitroazobenzol, Chlorazobenzol und alkyl- oder arylcubstituierte Azobenzole sind besonders bevorzugtein which R 1 and Rp, which can be identical or different, represent substituted or unsubstituted alkyl or aryl groups, as already indicated above with regard to the suitable nitro compounds. Azobenzene, nitroazobenzene, chlorazobenzene and alkyl or aryl substituted azobenzenes are particularly preferred
Erfindungsgemäß geeignete Azoxyverbindungen entsprechen der folgenden allgemeinen FormelAzoxy compounds suitable according to the invention correspond to the following general formula
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R3-H-NR 3 -HN
in der R,. und R,, die gleichartig oder verschieden sein können, substituierte oder unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppen, v/ie sie oben bereits hinsichtlich der. Beschreibung geeigneter Nitroverbindungen angegeben sind, darstellen. Besonders bevorzugte Verbindungen sind Azoxybenzol, Nitroazoxybenzol, Chlorazoxybenzol und alkyl- und arylsubstituierte Azoxybenzole.in the R ,. and R ,, which may be the same or different can, substituted or unsubstituted alkyl or aryl groups, v / ie they have already been mentioned above with regard to the. description suitable nitro compounds are indicated. Particularly preferred compounds are azoxybenzene, Nitroazoxybenzene, chlorazoxybenzene and alkyl and aryl substituted azoxybenzenes.
Die Erfindung schließt auch die Verwendung irgendeiner Mischung aus"Nitroverbindungen, Nitrosoverbindungen, Azo- oder Azoxyverbindungen mit irgendeiner Mischung von Hydroxyverbindungen sowie die Verwendung von Verbindungen, die beide Funktionen aufweisen, d.h. die Verwendung von Hydroxynitroverbindungen, Hydroxynitrοso-verbindungen, Hydroxyazoverbindungen und Hydroxyazoxyverbindungen, wie 2-Hydroxynitroäthan, 2-Hydroxynitrosoäthan, Nitrophenole, Nitronaphthole, Nitrosophenole, Nitrosonaphthole, Hydroxyazobenzole und Hydroxyazoxybenzole ein. Es können auch Mischungen dieser stickstoffhaltigen Verbindungen angewandt werden. .The invention also includes the use of any Mixture of "nitro compounds, nitroso compounds, azo or azoxy compounds with any mixture of Hydroxy compounds, as well as the use of compounds that have both functions, i.e. the use of Hydroxynitro compounds, Hydroxynitrοso compounds, Hydroxyazo compounds and hydroxyazoxy compounds, such as 2-hydroxynitroethane, 2-hydroxynitrosoethane, nitrophenols, Nitronaphthols, nitrosophenols, nitrosonaphthols, hydroxyazobenzenes and hydroxyazoxybenzenes. Mixtures can also be used these nitrogen-containing compounds are used. .
Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zu den höchsten Ausbeuten führt, wenn man Nitroverbindungen einsetzt. Demzufolge ist es bevorzugt, statt der Nitroso-, Azo- oder Azoxyverbindungen Nitroverbindungen zu verwenden. It has been found that the process according to the invention leads to the highest yields when using nitro compounds begins. Accordingly, it is preferred to use nitro compounds in place of the nitroso, azo or azoxy compounds.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Katalysatoren umfassen Schwefel, Selen, Schwefelverbindungen, Selenverbindungen und'.Mischungen dieser Produkte. Es wurde gefunden, daß die weiteren Vertreter der Metalle der Gruppe VIaThe catalysts suitable for the process according to the invention include sulfur, selenium, sulfur compounds, selenium compounds and mixtures of these products. It was found, that the other representatives of the metals of group VIa
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des Periodensystems, wie Tellurmetall, nicht annähernd so wirksam sind, wie die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren, wr~s auch aus den Beispielen hervorgeht.of the periodic table, like tellurium metal, are not nearly as effective as the catalysts used according to the invention, is also evident from the examples.
Es wurde gefunden, daß das Selenmetall, insbesondere in Pulverform, mindestens so gut oder besser als die meisten Selenverbindungen wirkt. Dennoch wurden gute Ausbeuten mit Verbindungen, wie Selendioxyd, Selentrioxyd als auch Mischungen dieser Oxyde, Selenoxychlorid, Titandiselenid und Selendisulfid erzielt. Es können auch Natriumselenit, Zinkselenit, Zinkselenid, Volframselenid, Selensulfid, Selensäure, Dimethylselenid, Diäthylselenid, Diäthyldiselenid, Diphenylselenid und Carbonylselenid eingesetzt werden. Es können auch Polyselenide, wie Diäthylpolyselenid und Dibutylpolyselenid verwendet werden. Die erzielbaren Umwandlungen und Ausbeuten sind jedoch nicht für alle Selenverbindungen äouivalent.The selenium metal, particularly in powder form, has been found to be at least as good or better than most Selenium compounds works. Nevertheless, good yields were obtained with compounds such as selenium dioxide, selenium dioxide and mixtures of these oxides, selenium oxychloride and titanium diselenide and selenium disulfide achieved. Sodium selenite, zinc selenite, zinc selenide, volfram selenide, selenium sulfide, Selenic acid, dimethyl selenide, diethyl selenide, diethyl diselenide, diphenyl selenide and carbonyl selenide are used will. Polyselenides such as diethyl polyselenide and dibutyl polyselenide can also be used. The achievable However, conversions and yields are not equivalent for all selenium compounds.
-ov -o v
Abgesehen von den etwas besseren Verhalten des Selenmetalls, insbesondere wenn es in Pulverform vorliegt, verglichen mit den oben erwähnten Selenverbindungen, ergeben sich mit Selen etwas bessere Ausbeuten als mit den Schwefelkatalysatoren. Die Schv/ofelkatalysatoren umfassen Schwefel als solchen,, verschiedene anorganische Schwefelverbindungen, wie Schwefelwasserstoff, Carbonylsulfid, Schwefelkohlenstoff, Natriirisulfid, Kaliumsulfid, Schwefeldichlorid und organische Schwefelverbindungen, wie Polysulfide und Mercaptane und Thioäther, die bis zu 20 Kohlenstoffatome enthalten, d.h. es können Diäthylpolysulfid, Dioctylpolysulfid, Methylmercaptan, Äthylmercaptan, Cetylmercaptan und dergleichen eingesetzt werden.Apart from the somewhat better behavior of the selenium metal, especially when it is in powder form, compared to the selenium compounds mentioned above, the yields with selenium are somewhat better than with the sulfur catalysts. The oil catalysts contain sulfur as such, various inorganic sulfur compounds, such as hydrogen sulfide, carbonyl sulfide, carbon disulfide, Sodium sulfide, potassium sulfide, sulfur dichloride and organic Sulfur compounds, such as polysulfides and mercaptans and thioethers, which contain up to 20 carbon atoms, i.e. diethyl polysulphide, dioctyl polysulphide, Methyl mercaptan, ethyl mercaptan, cetyl mercaptan and the like can be used.
Das oben angegebene Katalysatormaterial kann als solches oder auf einem inerten Trägermaterial, auf dem der Katalysator zur Steigerung der wirksamen Oberfläche dispergiert ist,The catalyst material given above can be used as such or on an inert support material on which the catalyst is dispersed to increase the effective surface,
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abgeschieden eingesetzt werden. Als Trägerraaterialien für diesen Zweck sind Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Kohlenstoff, Bariumsulfat, Kaliumcarbonat, Asbest, Bentonitton, Diatomeenerde, Fuller-Erde, organische Ionenaustauscherharze und ähnliche Materialien geeignet. Ein besonderes Beispiel eines ein Trägermaterial aufweisenden Katalysators ist ein Ionenaustauscherharz, das Selen als Kation und eine Sulfonsäure- oder Carbonsäurefunktion als Anion des Harzes enthält, wie ein selenhaltiges sulfoniertes makroporöses Styrol/Divinylbenzol-Harz. Es können auch Selen oder Schwefel enthaltende Molekularsiebe als auch Komplexe von Selen oder Schwefel mit einem Liganden eingesetzt werden.can be used separately. As carrier materials for this purpose are aluminum oxide, silicon dioxide, carbon, barium sulfate, potassium carbonate, asbestos, bentonite clay, Diatomaceous earth, Fuller's earth, organic ion exchange resins and similar materials are suitable. A particular example of a catalyst having a support material is an ion exchange resin that contains selenium as the cation and a sulfonic acid or carboxylic acid function as the anion Resin contains, like a selenium-containing sulfonated macroporous styrene / divinylbenzene resin. It can also use selenium or sulfur-containing molecular sieves as well as complexes of selenium or sulfur with a ligand are used will.
In der Reaktionsmischung müssen auch eine Base und/oder Wasser vorhanden sein. Es wurde gefunden, daß sowohl organische Basen als auch Metallsalze von Carbonsäuren geeignet sind. Für die Reaktion geeignete organische Basen umfassen Amine, wie Triäthylamin, Pyridin, Chinolin, N,N-Dimethylanilin, Diäthylamin, tert.-Butylamin, 1,4-Diazo-bicyclo-[2.2.2]octan, Polyäthylenpolyamine, wie Ν,Ν,Ν1,N'-Tetraraethylätliylendiamin, Tetramethylendiamin, Äthylendiamin und dergleichen. Somit können in der Reaktionsmischung aliphatische, aliphatisch-aromatische und aromatische heterocyclische Amine eingesetzt werden. Zusätzlich können die Amine einen Teil eines Polymerisats ausmachen, wie es bei Polyvinylpyridin der Fall ist. Verbindungen, die normalerweise als schwache Basen betrachtet werden, wie die Metallsalze von Carbonsäuren, Sulfonsäuren und Phosphorsäure stellen die bevorzugten Basen dar; Beispiele derartiger Verbindungen und Salze von anderen schwachen Säuren sind Lithiumacetat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Palladiumacetat, Ruthenacetat, das Lithiumsalz der p-Toluolsulfonsäure, das Lithiumsalz der Methylsulfonsäure, saures Lithiumphosphat, das Lithiumsalz der Borsäure, Kalziumacetat, Natriumformiat,A base and / or water must also be present in the reaction mixture. It has been found that both organic bases and metal salts of carboxylic acids are suitable. Organic bases suitable for the reaction include amines, such as triethylamine, pyridine, quinoline, N, N-dimethylaniline, diethylamine, tert-butylamine, 1,4-diazo-bicyclo- [2.2.2] octane, polyethylene polyamines, such as Ν, Ν , Ν 1 , N'-tetraraethylethylenediamine, tetramethylenediamine, ethylenediamine and the like. Thus, aliphatic, aliphatic-aromatic and aromatic heterocyclic amines can be used in the reaction mixture. In addition, the amines can make up part of a polymer, as is the case with polyvinylpyridine. Compounds normally considered to be weak bases, such as the metal salts of carboxylic acids, sulfonic acids, and phosphoric acid, are the preferred bases; Examples of such compounds and salts of other weak acids are lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, palladium acetate, ruthenic acetate, the lithium salt of p-toluenesulfonic acid, the lithium salt of methylsulfonic acid, acid lithium phosphate, the lithium salt of boric acid, calcium acetate, sodium formate,
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Lithiunformiat und Antimontriacetat. Die Säuresalze können in vorgebildeter Form zugesetzt oder in der Reaktionsmischung hergestellt werden, indem man die geeigneten Mengen dor entsprechenden Base und der entsprechenden Säure zusetzt. Hinsichtlich der Art der verwendeten Säure oder des entsprechenden eingesetzten Metalloxyds oder -hydröxyds "bestehen keine Beschränkungen. Somit können aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Säuren, wie Propionsäure, Octansäure, Cyclohexancarbonsäure, Benzoesäure, Oxalsäure, Malonsäure und dergleichen eingesetzt werden. Jedoch sind die Oxyde und Hydroxyde von Übergangsmetallverbindungen kostspieliger als die Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxyde. Lithium formate and antimony triacetate. The acid salts can added in preformed form or prepared in the reaction mixture by adding the appropriate amounts dor adding the corresponding base and the corresponding acid. With regard to the type of acid used or the corresponding metal oxide or hydroxide used "exist no restrictions. Thus, aliphatic, cycloaliphatic and aromatic acids, such as propionic acid, Octanoic acid, cyclohexanecarboxylic acid, benzoic acid, oxalic acid, Malonic acid and the like can be used. However, the oxides and hydroxides are transition metal compounds more expensive than the alkali metal and alkaline earth metal hydroxides.
In Anbetracht der Feststellung des Standes der Technik, daß Wasser vollständig ausgeschlossen werden mui3, wenn maximale Ausbeuten erzielt werden sollen, muß die vorteilhafte Wirkung von Wasser bei der Reaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens überraschend sein. Es wurde gefunden, daß z.B. die Verwendung von kristallwasserhaltigem Natriumacetat zu einer höheren Umwandlung einer stickstoffhaltigen Verbindung führt als die Verwendung von wasserfreiem Natriumacetat. Im Gegensatz zu dieser Feststellung werden vom Stand der Technik streng wasserfreie Reaktionsteilnehmer gefordert. Obwohl unter Verwendung von Wasser ohne Einsatz einer Base relativ hohe Ausbeuten erzielt wurden, ist es normalerweise erwünscht, sowohl eine Base als auch Wasser einzusetzen.In view of the prior art finding that water must be completely excluded if If maximum yields are to be achieved, the beneficial effect of water in the reaction of the invention Procedure be surprising. It has been found that, for example, the use of sodium acetate containing water of crystallization results in a higher conversion of a nitrogenous compound than the use of anhydrous sodium acetate. In contrast to this finding, the prior art requires strictly anhydrous reactants. Although relatively high yields have been achieved using water without the use of a base, it is normally it is desirable to use both a base and water.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren typischerweise und wirksam in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden kann, kann man jedoch ein Lösungsmittel einsetzen. Als Lösungsmittel können aromatische Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Xylol, Nitrillösungsmittel, wie Acetonitril und Benzonitril, Amidlösungsmittel, wie N,N-Dimethylformamid und Ν,Ν-Dimethylacetamid, aliphatische, alicyclische oder aro-Although the process of the invention is typically and effectively carried out in the absence of a solvent however, a solvent can be used. Aromatic solvents such as benzene, Toluene, xylene, nitrile solvents such as acetonitrile and Benzonitrile, amide solvents such as N, N-dimethylformamide and Ν, Ν-dimethylacetamide, aliphatic, alicyclic or aro-
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matische SuIfoxyd- und Sulfonlösungsmittel, wie Dimethylsulfoxyd, aliphatische halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie 1,1,2-Trichlor-i,2,2-trifluoräthan, halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und Trichlorbenzol, Ketone, Ester und Ätherlösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,2-Dimethoxyäthan und dergleichen, verwendet werden. Die Ätherverbindungen können z.B. aliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und können als Monoäther oder Polyäther oder als Kombination derartiger Verbindungen vorliegen. Wenn die mindestens eine Hydroxylgruppe enthaltende organische Verbindung bei den angewandten Reaktionsbedingungen eine Flüssigkeit darstellt, kann diese Verbindung in gewissen Fällen als Lösungsmittel dienen, was im allgemeinen bevorzugt ist.matic sulfoxide and sulfone solvents, such as dimethyl sulfoxide, aliphatic halogenated hydrocarbons, such as 1,1,2-trichloro-i, 2,2-trifluoroethane, halogenated aromatic Hydrocarbons such as monochlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene, ketones, esters and ether solvents such as Tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane and the like can be used. The ether connections can e.g., aliphatic, aromatic or heterocyclic and can be used as monoethers or polyethers or as a combination such compounds are present. When the at least one hydroxyl group-containing organic compound in the applied Reaction conditions represents a liquid, this compound can be used as a solvent in certain cases serve, which is generally preferred.
Bei höheren Temperaturen und Drücken kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil in einem inerten Verdünnungsmittel durchgeführt werden. Die bevorzugten inerten Verdünnungsmittel sind diejenigen Materialien, in denen die nicht-gasförmigen Reaktionsteilnehmer löslich sind, worunter einige der oben erwähnten Lösungsmittel fallen. Geeignete inerte Verdünnungsmittel sind aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan oder Toluole sov/ie Äther, Ketone und Ester.At higher temperatures and pressures, the process according to the invention can advantageously be carried out in an inert diluent be performed. The preferred inert diluents are those materials in which the non-gaseous reactants are soluble, including some of the solvents mentioned above. Suitable inert diluents are aliphatic or aromatic hydrocarbons, such as n-pentane or toluene and ethers, Ketones and esters.
Die Erfindung wird vorzugsweise in der Art durchgeführt, daß man die hydroxylgruppenhaltige Verbindung Kohlenmonoxyd und die stickstoffhaltige organische Verbindung in mindestens molaren Mengen umsetzt. Vorzugsweise verwendet man jedoch die hydroxylgruppenhaltige Verbindung oder die stickstoffhaltige Verbindung in molarem Überschuß.The invention is preferably carried out in such a way that the hydroxyl-containing compound carbon monoxide and converting the nitrogen-containing organic compound in at least molar amounts. However, it is preferred to use the hydroxyl-containing compound or the nitrogen-containing compound in a molar excess.
Das Molverhältnis der stickstoffhaltigen Verbindung zu dem Katalysator kann sich in einem weiten Bereich erstrecken, z.B. von 5:1 bis 2000:1, wobei jedoch ein bevorzugterer Bereich des Molverhältnisses der stickstoffhaltigen VerbindungThe molar ratio of the nitrogen-containing compound to the Catalyst can range over a wide range, for example from 5: 1 to 2000: 1, but a more preferred range the molar ratio of the nitrogen-containing compound
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zu dem Katalysator sich von 10:1 bis 1000:1 erstreckt. Es versteht sich, daß die "Mole" des Katalysators sich auf das Element Selen oder Schwefel und nicht auf die eingesetzten Verbindungen, wenn der Katalysator eine Verbindung darstellt, beziehen. Ähnlich verhält es sich bei der stickstoffhaltigen Verbindung, wo auf die aktive stickstoffhaltige Verbindung, z.B. die Nitrogruppe, Bezug genommen ist, so daß, wenn die stickstoffhaltige Verbindung eine Dinitroverbindung darstellt, wie z.B. Dinitrotoluol, die halbe Molmenge, d.h. das äquivalente Verhältnis eingesetzt wird.to the catalyst ranges from 10: 1 to 1000: 1. It It is understood that the "moles" of the catalyst refer to the element selenium or sulfur and not to the element used Compounds when the catalyst is a compound refer to. The situation is similar with the nitrogen-containing one Compound where the active nitrogen-containing compound, e.g., the nitro group, is referred to so that when the nitrogen-containing compound is a dinitro compound such as dinitrotoluene, the half the molar amount, i.e. the equivalent ratio used will.
In ähnlicher Weise erstreckt sich bei der verwendeten Menge der Base das Holverhältnis der stickstoffhaltigen Verbindung (bezogen·auf die äquivalente stickstoffhaltige Gruppe in der stickstoffhaltigen Verbindung) zu der Base von 50:1 bis 1:10. Obwohl in Abwesenheit von Wasser gearbeitet und die Reaktion lediglich in Anwesenheit einer organischen Base durchgeführt v/erden kann, ist es, wenn Wasser eingesetzt wird, bevorzugt, dieses in einer bestimmten Menge, bezogen auf die Menge des Katalysators, einzusetzen. Somit kann sich das Molverhältnis von Wasser zu Katalysator, d.h. Se oder S, von etwa 0,5:1 bis 1000:1 oder mehr erstrecken, wobei ein Bereich von 1:1 bis 200:1 bevorzugt ist. Es wurde zusätzlich gefunden, daß-bei Reaktionstemperaturen oberhalb 1750C bei der Verwendung von Wasser auf eine Base verzichtet werden kann, obwohl bei Temperaturen unterhalb 1750C zur Erzielung einer guten Ausbeute der gewünschten Produkte eine Base verwendet wird und wobei es im allgemeinen bevorzugt ist, die Base zusammen mit geringeren Wassermengen einzusetzen. Dieses Wasser kann in situ gebildet werden, z.B. wenn man eine Base, wie Kaliumhydroxyd und eine Säure, wie Essigsäure in äquimolaren Mengen einsetzt, wobei sich als schwach-basische Verbindung Kaliumacetat und Wasser in äquimolaren Mengen bilden. Im allgemeinen ist es bevorzugt,Similarly, with the amount of base used, the ratio of the nitrogen-containing compound (based on the equivalent nitrogen-containing group in the nitrogen-containing compound) to the base ranges from 50: 1 to 1:10. Although it is carried out in the absence of water and the reaction can only be carried out in the presence of an organic base, it is preferred, if water is used, to use this in a certain amount, based on the amount of the catalyst. Thus, the molar ratio of water to catalyst, ie, Se or S, can range from about 0.5: 1 to 1000: 1 or more, with a range of 1: 1 to 200: 1 being preferred. It has also been found that at reaction temperatures above 175 ° C. when using water, a base can be dispensed with, although at temperatures below 175 ° C. a base is used to achieve a good yield of the desired products and is generally preferred is to use the base together with smaller amounts of water. This water can be formed in situ, for example if a base such as potassium hydroxide and an acid such as acetic acid are used in equimolar amounts, potassium acetate and water being formed in equimolar amounts as weakly basic compounds. In general it is preferred
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als zusätzliche Menge der erforderlichen Base eine organische Base, wie Pyridin oder Triäthylamin, zu verwenden.to use an organic base such as pyridine or triethylamine as an additional amount of the required base.
Es wurde ferner gefunden, daß, obwohl die Urethane im allgemeinen das überwiegende Reaktionsprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen, gewisse Nebenprodukte erhalten werden. Die Hauptnebenprodukte sind Amine, die bei gewissen Reaktionsbedingungen als überwiegendes Produkt erhalten werden. Reaktionsbedingungen, die eine gesteigerte Aminbildung fördern, unfassen die Verwendung eines Schwefelkatalysators und/oder größere Wasserinengen. Es scheint, daß die Schwefelkatalysatoren die Aminbildung etwas stärker begünstigen als die Selenkatalysatoren und daß in gewissen Fällen auch etwas größere Wassermengen die Aminbildung fördern. It has also been found that, although the urethanes are generally the predominant reaction product of the invention Represent process, certain by-products are obtained. The main by-products are amines, which contribute to certain reaction conditions can be obtained as the predominant product. Reaction conditions that have an increased Promote amine formation, include the use of a sulfur catalyst and / or larger amounts of water. It seems, that the sulfur catalysts favor amine formation somewhat more than the selenium catalysts and that in certain cases In some cases, slightly larger amounts of water also promote the formation of amines.
Hauptziel der Erfindung ist jedoch die Herstellung von Urethanen, da die Aminherstellung im allgemeinen, verglichen, mit den technisch angewandten alternativen Verfahren wirtschaftlich nicht günstig ist. Trotzdem sind im folgenden einige Beispiele angegeben, gemäß denen Nitrobenzol zu Anilin und Dinitrotoluol zu den entsprechenden Mononitromonoaminverbindungen umgewandelt werden.However, the main aim of the invention is the production of urethanes, since amine production in general, compared is not economically favorable with the technically applied alternative processes. Even so, the following are some examples are given according to which nitrobenzene to aniline and dinitrotoluene to the corresponding mononitromonoamine compounds being transformed.
Die Reihenfolge, in der die Reaktionsteilnehmer vermischt werden, ist nicht kritisch und kann, je nach den angewandten Vorrichtungen, variiert werden. Eine einfache Verfahrensweise besteht darin, die stickstoffhaltige Verbindung, die mindestens eine Hydroxylgruppe enthaltende organische Verbindung, den Katalysator, die Base und/oder Wasser in das Reaktionsgefäß einzubringen, die geeignete Menge - Kohlenmonoxid einzuführen und dann die Mischung zur Erzielung der gewünschten Reaktion zu erhitzen. Für die Reaktion wird ein geeignetes Druckgefäß, wie ein Autoklav, der vorzugsweise mit einer Heizeinrichtung und mit einer Rühreinrichtung, wie einem Rührer oder einem Schüttelmechanismus ausgerüstet ist, verwendet. The order in which the reactants mixed is not critical and can be varied depending on the devices used. A simple process consists in the nitrogen-containing compound, the organic compound containing at least one hydroxyl group, the catalyst, the base and / or water to introduce into the reaction vessel, the appropriate amount - carbon monoxide and then heat the mixture to achieve the desired reaction. For the reaction there will be a suitable pressure vessel, such as an autoclave, which is preferably equipped with a heating device and a stirring device, such as a Stirrer or a shaking mechanism is used.
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Im allgemeinen ist die in dem freien Raum des Reaktionsgefäßes enthaltene Kohlenmonoxydmenge ausreichend, um den gewünschten Druck zu ergeben und den Reaktionsteilnehmer für das Verfahren zu stellen. In dem Maß, in dem die Reaktion fortschreitet, kann zusätzliches Kohlennonoxyd, entweder intermittierend oder kontinuierlich, in das Reaktionsgefäß eingebracht werden. Obwohl gewünschtenfalls größere oder kleine Kohlenmonoxydmengen angewandt werden können, beträgt in allgemeinen die während der Reaktion zugesetzte Gesamtmenge an Kohlenmonoxyd etwa 3 bis etwa 50 Mol, vorzugsweise etwa 8 bis etwa 15 Mol Kohlenmonoxyd pro nicht-cyclische Gruppe, in der das Stickstoffatom der stickstoffhaltigen organischen Verbindung direkt an ein einzelnes Kohlenstoffatom und über eine Doppelbindung an ein Sauerstoffatom oder ein anderes Stickstoffatom gebunden ist. Die höchsten Kohlenmonoxydmengen sind im allgemeinen bei einem Verfahren erforderlich, bei dem Kohlenmonoxyd kontinuierlich zugesetzt wird, wobei jedoch durch eine geeignete Rückführung der Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasströme, der Kohleninonoxydgesamtverbrauch erheblich vermindert werden kann.Generally it is in the free space of the reaction vessel The amount of carbon monoxide contained is sufficient to achieve the desired To give pressure and to provide the reactant for the process. To the extent to which the reaction as additional carbon monoxide progresses, either intermittently or continuously, are introduced into the reaction vessel. Although larger or larger if desired Small amounts of carbon monoxide can be used, is generally the total amount added during the reaction of carbon monoxide about 3 to about 50 moles, preferably about 8 to about 15 moles of carbon monoxide per non-cyclic Group in which the nitrogen atom of the nitrogen-containing organic compound is attached directly to a single carbon atom and is bonded to an oxygen atom or another nitrogen atom via a double bond. The highest levels of carbon monoxide are generally required in a process in which carbon monoxide is continuously added however, by suitable recycling of the gas streams containing carbon monoxide, the total carbon monoxide consumption can be reduced significantly.
Die Reaktionstemperatur wird im allgemeinen in einem Bereich von etwa 60 bis etwa 2500C, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2000C gehalten. Innerhalb dieser Temperaturbereiche kann unter Vermeidung unerwünschter Nebenreaktionen eine geeignete Reaktionsgeschwindigkeit erreicht werden. Es versteht sich jedoch, daß irgendwelche erhöhte Temperaturen, die niedriger liegen als die Temperaturen, bei denen die Ausgangsmaterialien oder die Produkte sich zersetzen, angewandt werden können. Die Reaktion wird wie oben bereits ausgeführt bei überatmosphärischen Drücken, dio normalerweise zwischen etwa 10 und 500 Atmosphären liegen, durchgeführt, obwohl höhere oder niedrigere Reaktionsdrücke angewandt werden können, wenn andere Reaktionsbe- The reaction temperature is preferably maintained generally in a range of about 60 to about 250 0 C in a range of about 100 to about 200 0 C. A suitable reaction rate can be achieved within these temperature ranges while avoiding undesired side reactions. It will be understood, however, that any elevated temperatures lower than the temperatures at which the starting materials or products decompose can be used. The reaction is carried out, as stated above, at superatmospheric pressures, which are normally between about 10 and 500 atmospheres, although higher or lower reaction pressures can be used if other reaction conditions
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dingungen entsprechend angepaßt v/erden. Vorzugsweise werden jedoch lediglich mäßige Kohlenmonoxyddrücke im Bereich von etwa 10 bis etv;a 100 Atmosphären angewandt, wobei die Reaktion innerhalb dieses Druckbereichs geeigneterweise bei einer Temperatur unterhalb etwa 2000C durchgeführt wird. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise' bei niedrigeren Temperaturen und Drücken durchgeführt werden, verglichen mit den Temperatur- und Druckbedingungen, die bei der Verwendung bisher zur Umwandlung von Hydroxyverbindungen und stickstoffhaltigen Verbindungen in Urethanprodukte vorgeschlagenen anderen katalytischen Metallen erforderlich sind.conditions adjusted accordingly. A 100 atmospheres applied, wherein the reaction is carried out within this pressure range suitably at a temperature below about 200 0 C, but preferably only moderate Kohlenmonoxyddrücke in the range of about 10 up etv. Accordingly, the process of the present invention can advantageously be carried out at lower temperatures and pressures compared to the temperature and pressure conditions required in use of other catalytic metals heretofore proposed for converting hydroxy compounds and nitrogenous compounds to urethane products.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen ansatzweise abläuft, kann die Reaktion gewünschtenfalls halbkontinuierlich oder sogar kontinuierlich durchgeführt werden. Für die kontinuierliche Verfahrensführung sind z.B. die Ionenaustauscherkatalysatoren besonders geeignet. Die Reaktionszeit hängt von der Art der ReaktionsteiInehser, der Temperatur,, dem Druck und der Art des verwendeten Katalysators als auch der angewandten Vorrichtung ab. Normalerweise beträgt die Reaktionszeit weniger als 180 Minuten, wobei die Wirksamkeit der erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren einen vollständigen Ablauf der Reaktion innerhalb einer Zeitdauer zwischen etwa 10 Minuten und etwa 75 Minuten ermöglicht.Although the process according to the invention is generally carried out batchwise, the reaction can, if desired, be carried out semicontinuously or even continuously. Ion exchange catalysts, for example, are particularly suitable for continuous process management. the Response time depends on the type of response component, the temperature, the pressure and the type of used Catalyst and the device used. Usually the response time is less than 180 minutes, the effectiveness of the catalysts used according to the invention allowing the reaction to proceed completely within a period of time between about 10 minutes and about 75 minutes.
Nachdem die Reaktion vollständig abgelaufen ist, kann die Temperatur der Reaktionsmischung auf Raumtemperatur gebracht und das Druckgefäß entlüftet werden. Das Reaktionsprodukt wird dann in üblicher Weise durch Filtrieren, Destillieren oder unter Anwendung anderer geeigneter Trennverfahren aufgearbeitet, um das Urethan von dem nicht-umgesetzten Ausgangsmaterial, dem Lösungsmittel, den Nebenprodukten, dem Katalysator 'etc. abzutrennen.After the reaction is complete, the The temperature of the reaction mixture is brought to room temperature and the pressure vessel is vented. The reaction product is then filtered in the usual way, Distilling or using other suitable separation methods to separate the urethane from the unreacted starting material, the solvent, the by-products, the catalyst, etc. to separate.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Urethanprodukte enthalten eine oder mehrere Urethangruppen und können monomer oder polymer sein. Somit kann das Verfahren zur Herstellung von Monourethanen aus Mononitroverbindungen, Nitrosoverbindungen, Azoverbindungen oderThe urethane products obtained by the process of the invention contain one or more urethane groups and can be monomeric or polymeric. Thus, the procedure for the production of monourethanes from mononitro compounds, nitroso compounds, azo compounds or
Azoxyverbindungen und Monohydroxyverbindungen und zur Herstellung von Polyurethanen aus Polynitroverbindungen oder polynitroso-, nitro- oder nitroso-substituierten Azo- oder Azoxyverbindungen und nonofunktionellen Hydroxyverbindungen angepaßt •'.•/erden. Die erhaltenen Urethanprodukte, insbesondere diejenigen Urethane, die nicht mehr als drei Urethangruppen pro Molekül enthalten, können in geeigneter Vfeise thermisch oder katalytisch in die entsprechenden Isocyanate umgewandelt werden.Azoxy compounds and monohydroxy compounds and for Manufacture of polyurethanes from polynitro compounds or polynitroso-, nitro- or nitroso-substituted Azo or azoxy compounds and nonofunctional hydroxy compounds adapted • '. • / earth. The urethane products obtained, in particular those urethanes which contain no more than three urethane groups per molecule can be used in suitable thermally or catalytically into the corresponding Isocyanates are converted.
Vie bereits angegeben wurde, können nach dem erfindungsgenäßen Verfahren auch Anine hergestellt werden, wobei beispielsweise aus den Mononitroverbindungen Monoamine gebildet werden. Vie bereits angegeben, stellen im allgemeinen die Monourethane das überwiegende Produkt dar, wobei .jedoch, wie aus den Beispielen ersichtlich, es möglich ist, die Amine in gleichen oder überwiegenden Mengen zu bilden. Im Fall dor Dinitroverbindungen erhält man beispielsweise als Arninprodul-ite die Honoamin-mononitroverbindungen, d.h. es wird lediglich eine der Nitrogruppen zu der Aminogruppe reduziert.Vie has already been specified, can according to the inventive Process anines are also produced, for example monoamines being formed from the mononitro compounds will. As already stated, the monourethanes are generally the predominant product, with . However, as can be seen from the examples, it is possible to form the amines in equal or predominant amounts. In the case of dinitro compounds, for example, the honoamine mononitro compounds are obtained as amine products, i.e. only one of the nitro groups is reduced to the amino group.
Zusätzlich können durch Reaktion von Polynitro-, Polynitroso- oder Nitro-substituierten Azo- oder Azoxyverbindungen mit Polyolen und Kohlenmonoxyd Polyurethane erhalten werden. Somit kann man direkt aus Diolen, Dinitroverbindungen tind Kohlenmonoxyd oder aus Hydro xyni tr ο verbindungen und Kohlenmonoxyd lineare Polyurethane 9 die beispielsweise als Fasern oder Elastomere verwendet werdenIn addition, polyurethanes can be obtained by reacting polynitro-, polynitroso- or nitro-substituted azo or azoxy compounds with polyols and carbon monoxide. Thus, linear polyurethanes 9, which are used, for example, as fibers or elastomers, can be made directly from diols, dinitro compounds and carbon monoxide or from hydroxynitrile compounds and carbon monoxide
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können, erhalten werden, -während man aus Mischungen von Di- oder Polynitroverbindungen., Diolen oder Polyolen und Kohlenmonoxyd vernetzte Polyurethane erhält, die als flexible oder steife Kunststoffmaterialien geeignet sind.can be obtained while one is from mixtures of Di- or polynitro compounds., Diols or polyols and Carbon monoxide crosslinked polyurethanes obtained as flexible or rigid plastic materials are suitable.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung v/eiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken. Die in diesen Beispielen angegebenen Reaktionen wurden in Edelstahlschüttelautoklaven (rostfreier Stahl Nr. 316) durchgeführt. Es versteht sich jedoch, daß billigere rostfreie Stähle eingesetzt v/erden können und gev/ünschtenfalls auch entsprechende Reaktionsgefäße, v;ie mit Glas ausgekleidete Gefäße, verwendet v/erden können. Die in den Beispielen angegebenen Umwandlungen und Ausbeuten v/urden gaschromatographisch und flüssigkeitschromatographisch bestimmt.The following examples are intended to further explain the invention, but without restricting them. The reactions given in these examples were carried out in stainless steel shaking autoclaves (No. 316 stainless steel). It will be understood, however, that cheaper stainless steels may and may not be employed corresponding reaction vessels, v; ie lined with glass Vessels, used v / can be grounded. The conversions and yields given in the examples are by gas chromatography and determined by liquid chromatography.
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Beispiel 1example 1
10 nl Nitrobenzol und 15 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und bei einem Anfangskohlenmonoxyddruck von 183 atü. (2600 psig) gehalten. In dem Autoklaven waren ferner 1,6 g Selenmetall und 1,6 ml Pyridln vorhanden. Nach 45 Minuten bei einer Reaktortemperatur von 200 bis 2250C betrug die Umwandlung von Nitrobenzol $8 % und die Ausbeute an dem erhaltenen Urethanprodukt (Methyl-N-phenylcarbamat) 88 %. 10 nl of nitrobenzene and 15 ml of methanol were introduced into a 110 ml autoclave and at an initial carbon monoxide pressure of 183 atm. (2600 psig) held. The autoclave also contained 1.6 g of selenium metal and 1.6 ml of pyridine. After 45 minutes at a reactor temperature of 200-225 0 C, the conversion of nitrobenzene was $ 8% and the yield of the obtained urethane product (methyl-N-phenylcarbamate) 88%.
Wiederholte man das Verfahren, jedoch unter Anwendung einer Reaktionszeit von 3 Stunden so trat eine Zersetzung ein, wodurch die maximale Urethanproduktausbeute nur 53 % betrug.When the procedure was repeated but using a reaction time of 3 hours, decomposition occurred with the maximum urethane product yield being only 53 % .
10 ml Nitrobenzol und 15 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und bei einem Anfangskohlenmonoxyddruck von 190 atü (2700 psig) bei öiner Temperatur zwischen 200 und etwa 225°C gehalten. In dem Autoklaven waren ferner 1,6 g Selenmetall und 1 g Triethylamin vorhanden. Nach 45 Minuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 72 % und die Urethanproduktausbeute Ik %„ Ten milliliters of nitrobenzene and 15 milliliters of methanol were placed in a 110 milliliter autoclave and maintained at an initial carbon monoxide pressure of 190 atmospheres (2700 psig) at a temperature between 200 and about 225 ° C. 1.6 g of selenium metal and 1 g of triethylamine were also present in the autoclave. After 45 minutes the nitrobenzene conversion was 72% and the urethane product yield Ik% "
10 ml iJitrobenzol und 15 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) in Gegenwart von 0,5 g Selenmetall und 1 g Natriumacetattrihydrat bei einer Temperatur zwischen 200 und 2250C gehalten. Nach 45 Minuten betrugen die nitrobenzolumwandlung 94 % und die Urethanproduktausbeute 68 %. 10 ml iJitrobenzol and 15 ml of methanol were introduced into a 110 ml autoclave and kept at a carbon monoxide initial pressure of 183 atm (2600 psig) in the presence of 0.5 g of selenium metal and 1 g sodium acetate trihydrate at a temperature of 200-225 0 C. After 45 minutes the nitrobenzene conversion was 94% and the urethane product yield was 68 %.
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Wiederholte man das Verfahren des Beispiels 3 bei einer Reaktionstemperatur von 18O0C und behandelte man die Roaktionsteilnehmer unter den gleichen Bedingungen v/ährend 90 Minuten, so fiel die Nitrobenzolumwandlung auf lediglich 23 % ab, während die Urethanproduktausbeute 68 % betrug.Repeated to the method of Example 3 at a reaction temperature of 18O 0 C and treated to the Roaktionsteilnehmer under the same conditions v / hile 90 minutes, the nitrobenzene conversion dropped to only 23%, while the Urethanproduktausbeute was 68%.
Beispiel -4Example -4
10 al Nitrobenzol und 15 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und in Gegenwart von 1,5 g Selenmetall und 1,6 ml Pyridin bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) bei einer Temperatur von 1700C gehalten. Nach 60 Minuten betrug die Nitrobenzolumwandlung 22 % v/ährend sich eine Urethanproduktausbeute von 50 % ergab.10 al of nitrobenzene and 15 ml of methanol were introduced into a 110 ml autoclave and psig (2600) maintained in the presence of 1.5 g of selenium metal and 1.6 mL of pyridine at a carbon monoxide initial pressure of 183 atm at a temperature of 170 0 C. After 60 minutes the nitrobenzene conversion was 22% v / while the urethane product yield was 50 % .
Ähnliche Umwandlungen erzielt man, wenn man Nitrocyclohexan und Äthylenglykol mit Kohlenmonoxyd unter den in diesem Beispiel angegebenen Bedingungen umsetzt.Similar conversions are obtained when using nitrocyclohexane and ethylene glycol reacts with carbon monoxide under the conditions given in this example.
10 ml Nitrobenzol und 15 ml Äthanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und in Gegenwart von 0,5 g Seleraneta.il und 1,6 ml Pyridin bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) bei einer Reaktionstemperatur von 200 bis 2250C umgesetzt. Nach 60 Minuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 10 % und die Urethanproduktausbeute 52 %. 10 ml of nitrobenzene and 15 ml of ethanol were placed in a 110 ml autoclave and in the presence of 0.5 g of seleraneta.il and 1.6 ml of pyridine at an initial carbon monoxide pressure of 183 atmospheres (2600 psig) at a reaction temperature of 200 to 225 0 C implemented. After 60 minutes the nitrobenzene conversion was 10% and the urethane product yield was 52 %.
Ähnliche Umwandlungen erzielt man, wenn man Dinitrosotoluol und Resorcin bei den in diesem Beispiel 5 angegebenen Bedingungen mit Kohlenmonoxyd umsetzt.Similar conversions are obtained when dinitrosotoluene and resorcinol are used under the conditions given in Example 5 Reacts with carbon monoxide.
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10 ml Nitrobenzol und 10 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und in Gegenwart von 2,2 g Selendioxyd und 1,6 ml Pyridin bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 193 atü (2750 psig) bei 200 bis 225°C umgesetzt. Nach 180 Hinuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 53 % und die Urethanproduktausbeute'63 %. 10 ml nitrobenzene and 10 ml methanol were placed in a 110 ml autoclave and reacted in the presence of 2.2 g selenium dioxide and 1.6 ml pyridine at an initial carbon monoxide pressure of 193 atm (2750 psig) at 200-225 ° C. After 180 minutes the nitrobenzene conversion was 53 % and the urethane product yield was 63 %.
10 ml Nitrobenzol und 15 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und in Gegenwart von 3,3 g Selenoxychlorid und 1,6 ml Pyridin bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 190 atü (27OO psig) bei einer Temperatur von 200 bis 2250C umgesetzt. Nach 60 Minuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 100 % und die Urethanproduktausbeute 42 %. 10 ml of nitrobenzene and 15 ml of methanol were introduced into a 110 ml autoclave and in the presence of 3.3 g of selenium oxychloride and 1.6 ml of pyridine at a carbon monoxide initial pressure of 190 atm (27OO psig) at a temperature of 200-225 0 C. implemented. After 60 minutes the nitrobenzene conversion was 100% and the urethane product yield was 42 %.
Beispiel _ _8 Example _ _8
10 ml Nitrobenzol und 65 ml Methanol wurden mit Kohlenmonoxyd in einem 110 ml Schüttelautoklaven bei einer Temperatur von 2000C und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 21,1 atü (300 psig) umgesetzt» In dem Autoklaven waren ferner 1 g Selenmetall als Katalysator und 1,5 ml Pyridin vorhanden. Nach einer Reaktionszeit von 180 Minuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 52 % und die Urethanproduktausbeute 76 %. 10 ml of nitrobenzene and 65 ml of methanol with carbon monoxide in a 110 ml rocking autoclave at a temperature of 200 0 C and at a carbon monoxide initial pressure of 21.1 atm (300 psig) reacted "In the autoclave were further 1 g selenium metal as a catalyst and 1.5 ml pyridine present. After a reaction time of 180 minutes, the nitrobenzene conversion was 52% and the urethane product yield was 76 %.
5 ml nitrobenzol und 65 ml Methanol wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht und bei einem Kohlenraonoxyd-Anfangs·5 ml of nitrobenzene and 65 ml of methanol were in a 110 ml Introduced into the autoclave and with an initial carbon dioxide
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druck von 21,1 atü (300 psig) bei einer Temperatur von 2000C umgesetzt. Bei der Reaktion wurden ferner 0,5 g Selenmetall und 1,5 ml Pyridin verwendet. Nach 150 Hinuten betrugen die Nitrobenzolumwandlung 30 % und die Urethanproduktausbeute 67 %. pressure of 21.1 atü (300 psig) at a temperature of 200 0 C implemented. 0.5 g of metal selenium and 1.5 ml of pyridine were also used in the reaction. After 150 minutes the nitrobenzene conversion was 30 % and the urethane product yield was 67 %.
Beispiel 10Example 10
5 ml Nitröbenzol und 65 ml Methanol wurden in einen 110 ml SchUttelautoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 21,1 atü (300 psig) bei 2000C umgesetzt. In dem Reaktionsgefäß waren ferner 0,5 g Selenmetall und 1,6 ml Pyridin zusammen mit 1 g Natriumacetattrihydrat vorhanden. Nach 75 Minuten betrugen die Nitrobenzolumv/andlung 59 % und die Urethanproduktausbeute 50 %. 5 ml Nitröbenzol and 65 ml of methanol were introduced into a 110 ml SchUttelautoklaven and reacted at a carbon monoxide initial pressure of 21.1 atm (300 psig) at 200 0 C. The reaction vessel also contained 0.5 g of selenium metal and 1.6 ml of pyridine along with 1 g of sodium acetate trihydrate. After 75 minutes, the nitrobenzene conversion was 59 % and the urethane product yield was 50 %.
Wiederholte man das Verfahren des Beispiels 10 bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 35,2 atü (500 psig), so betrugen die Nitrobenzolumwandlung nach 60 Minuten 80 % und die Urethanproduktausbeute 67 %* When the procedure of Example 10 was repeated with an initial carbon monoxide pressure of 35.2 atmospheres (500 psig), the nitrobenzene conversion was 80% and the urethane product yield was 67 % after 60 minutes *
Beispiel 11Example 11
2,5 ml Nitröbenzol und 65 ml Methanol wurden in einen 110 ml SchUttelautoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 35,2 atü (500 psig)bei 200°C umgesetzt. In dem Reaktionsgefäß waren ferner 0,25 Selenmetall und 1 g. Natriumacetattrihydrat vorhandene Nach einer "Reaktionszeit von 10 Minuten ergaben sich eine Nitrobenzolumwandlung von 95 % und eine Urethanproduktausbeute von 78 %. 2.5 ml of nitrobenzene and 65 ml of methanol were placed in a 110 ml shaking autoclave and reacted at an initial carbon monoxide pressure of 35.2 atmospheres (500 psig) at 200 ° C. Also in the reaction vessel were 0.25 g of selenium metal and 1 g. Sodium Acetate Trihydrate Present After a "10 minute reaction time" resulted in a nitrobenzene conversion of 95% and a urethane product yield of 78 %.
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BeisOiel 12Example 12
5 ml Nitrobenzol und 30 ml Methanol wurden in einen 110 ml Schuttelautoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) bei einer Temperatur von 2000C umgesetzt. Zusätzlich waren in dem Autoklaven 0,5 g Selenmetall, 35 ml Tetrahydrofuran und 1 g Natriumacetattrihydrat vorhanden. Nach einer Reaktionszeit von 10 Hinuten betrug die Nitrobenzolumwandlung 64 % während sich eine Urethanproduktausbeute von 74 % ergab.5 ml of nitrobenzene and 30 ml of methanol were introduced into a 110 ml Schuttelautoklaven and reacted at a carbon monoxide initial pressure of 56.2 atm (800 psig) at a temperature of 200 0 C. In addition, 0.5 g of selenium metal, 35 ml of tetrahydrofuran and 1 g of sodium acetate trihydrate were present in the autoclave. After a reaction time of 10 minutes, the nitrobenzene conversion was 64 % while the urethane product yield was 74 % .
Wiederholte man die. Reaktion des Beispiels 12 bei 1700C, so ergab sich eine Nitrobenzolumwandlung von 72 % während man nach 60 Minuten eine Urethanproduktausbeute von 70 % erhielt.Did you repeat that. Reaction of Example 12 was given at 170 0 C, then a nitrobenzene conversion of 72% gave a Urethanproduktausbeute while after 60 minutes of 70%.
Beispiel 13Example 13
5 ml Nitrobenzol, 30 ml Methanol und 35 ml Tetrahydrofuran wurden in einen 110 ml Schüttelautoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atU (800 psig) bei einer Temperatur von 2000C umgesetzt. Zusätzlich waren in dem Autoklaven 0,5 g Selenmetall und 2 g Natriumacetattri« hydrat vorhanden. Nach 10 Minuten erzielte man eine Nitrobenzolumwandlung von 70 % und eine Urethanproduktausbeute von 53 %. 5 ml of nitrobenzene, 30 ml of methanol and 35 ml of tetrahydrofuran were introduced into a 110 ml rocking autoclave and (800 psig) is reacted with a carbon monoxide initial pressure of 56.2 ATU at a temperature of 200 0 C. In addition, 0.5 g of selenium metal and 2 g of sodium acetate trihydrate were present in the autoclave. After 10 minutes, a nitrobenzene conversion of 70% and a urethane product yield of 53 % was achieved.
Yfiederholte man die Reaktion des Beispiels 13 mit dem Unterschiedy daß eine Reaktionstemperatur von 17O0C statt 2000C eingehalten wurde, so ergab sich eine Nitrobenzolumwandlung von 100 % und man erzielte eine Urethanproduktausbeute vonYfiederholte the reaction of Example 13 with the Unterschiedy that a reaction temperature of 17O 0 C was observed instead of 200 0 C, then a nitrobenzene conversion of 100% and showed a Urethanproduktausbeute were obtained from
409812/1206409812/1206
' 2343826'2343826
Beispiel 14Example 14
5 ml Nitrobenzol und 30 ml Methanol -wurden in einen 110 ml Schüttelautoklaven eingebracht, der bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) und einer Temperatur von 17O0C betrieben wurde. Zusätzlich waren in dem Autoklaven 35 ml Tetrahydrofuran, 0,008 Mol Lithiumacetatmonohydrat und 0,5 g Selenmetall vorhanden. Nach einer Reaktionszeit' von 10 Minuten ergab sich eine Nitrobenzolumwandlung von 94 % und man erzielte eine Urethanproduktausbeute von 68 %r 5 ml of nitrobenzene and 30 ml of methanol in a 110 ml rocking autoclave -were introduced, the (800 psig) at a carbon monoxide initial pressure of 56.2 atm, and was operated at a temperature of 17O 0 C. In addition, 35 ml of tetrahydrofuran, 0.008 mol of lithium acetate monohydrate and 0.5 g of selenium metal were present in the autoclave. After a reaction time "of 10 minutes, a nitrobenzene conversion of 94% and showed a Urethanproduktausbeute were obtained from 68% r
Bei der Wiederholung des Beispiels 14 bei Einhaltung einer Reaktionstemperatur von 10O0C ergab sich nach 60 Minuten eine Nitrobenzolumv/andlung von 100 %t während sich eine Urethanproduktausbeute von 83 % erzielen ließ.In the repetition of Example 14, while maintaining a reaction temperature of 10O 0 C was found after 60 minutes, a Nitrobenzolumv / andlung of 100% t during a Urethanproduktausbeute of 83% could be achieved.
Wiederholte man das Beispiel 14 erneut, jedoch bei einer Betriebstemperatur von 15O0C statt von 1700C so ergaben sich nach 60 Minuten eine Nitrobenzolumv/andlung von 87 % und eine Urethanausbeute von 85 %. /Repeated to Example 14 again, but at an operating temperature of 15O 0 C instead of 170 0 C as resulted after 60 minutes, a Nitrobenzolumv / andlung of 87% and a urethane yield of 85%. /
Führte man schließlich das Beispiel 14 bei einer Reaktionstemperatur von 13O0C statt von 1700C durch, so erreichte man nach 140 Minuten eine Nitrobenzolumwandlung von 89 % und eine Urethanproduktausbeute von 71 %. Finally led to the Example 14 at a reaction temperature of 13O 0 C instead of 170 0 C, then was reached after 140 minutes, a nitrobenzene conversion of 89% and a Urethanproduktausbeute of 71%.
Beispiel 15Example 15
5 ml Nitrobenzol und 30 ml Methanol wurden zusammen mit 35 ml Tetrahydrofuran, 0,1 g Titandisulfid und 0,008 Mol Lithiumacetatmonohydrat in einen 110 ml Schüttelautoklaven eingebracht. Der Autoklav wurde bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) bei einer Temperatur von 1500C betrieben. Nach 60 Minuten erzielte man eine Nitrobenzolumwandlung von 96 % und eine Urethanproduktausbeute von 88 %. . ' ■5 ml of nitrobenzene and 30 ml of methanol were introduced into a 110 ml shaking autoclave together with 35 ml of tetrahydrofuran, 0.1 g of titanium disulfide and 0.008 mol of lithium acetate monohydrate. The autoclave was operated at a carbon monoxide initial pressure of 56.2 atm (800 psig) at a temperature of 150 0 C. After 60 minutes the nitrobenzene conversion was 96% and the urethane product yield was 88 %. . '■
409812/1206409812/1206
23438262343826
Wiederholte man das Beispiel 15, ohne daß man Lithiumacetatmonohydrat zusetzte, so ergab sich eine Nitrobenzolumwandlung von 0 %, If Example 15 was repeated without adding lithium acetate monohydrate, the nitrobenzene conversion was 0 %,
Beispiel 16Example 16
0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 10 ml Nitrobenzol, 15 ml Methanol, 15 ml Dioxan und 0,5 g Selendisulfid wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht. Der Autoklav wurde bei einem Kohlennionoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 45 Hinuten bei einer Temperatur von 2000C gehalten. Nach 45 Minuten betrug die Nitrobenzolumwandlung 100 % und die Urethanausbeute 96 %. 0.29 g of lithium hydroxide, 0.72 g of acetic acid, 10 ml of nitrobenzene, 15 ml of methanol, 15 ml of dioxane and 0.5 g of selenium disulfide were placed in a 110 ml autoclave. The autoclave was maintained at a pressure of 183 Kohlennionoxyd initial atm (2600 psig) for 45 Hinuten at a temperature of 200 0 C. After 45 minutes the nitrobenzene conversion was 100% and the urethane yield was 96 %.
Beispiel 17Example 17
Man beschickte einen 300 ml Autoklaven mit 0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,5 g Schwefel, 5 ml Nitrobenzol, 30 ml Methanol und 35 ml Tetrahydrofuran und betrieb ihn während 75 Minuten bei einem "Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) bei einer Temperatur von 17O0C. Nach Ablauf dieser Reaktionszeit betrug die Nitrobenzolumwandlung 100 % während man eine Urethanproduktausbeute (Methyl-N-phenylcarbamat) von 75 % erzielte.A 300 ml autoclave was charged with 0.29 g lithium hydroxide, 0.72 g acetic acid, 0.5 g sulfur, 5 ml nitrobenzene, 30 ml methanol and 35 ml tetrahydrofuran and operated for 75 minutes at an initial carbon monoxide pressure of 56 , 2 atm (800 psig) at a temperature of 17O 0 C. After this reaction time, the nitrobenzene conversion a Urethanproduktausbeute (methyl-N-phenyl carbamate) was 100% while scoring of 75%.
B__g i s ρ i e j. J8_ B__g is ρ ie j. J8_
10 ml Nitrobenzol, 65 ml Methanol, 1 g Schwefel, 1,6 ml Pyridin und 1 g Natriumacetattrihydrat wurden in einen 300 al Autoklaven eingebracht, der bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 45 Minuten bei einer Temperatur von 2000C gehalten wurde« Die sich ergebende Nitrobenzolumwandlung betrug 83 % während sich eine Urethanproduktausbeute von 38 % ergab.·10 ml of nitrobenzene, 65 ml of methanol, 1 g of sulfur, 1.6 ml of pyridine and 1 g of sodium acetate trihydrate were placed in a 300 μl autoclave, which was operated at an initial carbon monoxide pressure of 183 atm. (2600 psig) for 45 minutes at a temperature of 200 0 C was maintained "The resulting nitrobenzene conversion was 83% while a Urethanproduktausbeute of 38% resulted. ·
409812/1206409812/1206
23438262343826
Wiederholte man das Verfahren des Beispiels 18 mit den Unterschied, daß man anstelle von 1 g Schwefel 2 g Schwefel einsetzte, so ergab sich eine Nitrobenzolumwandlung von 94- % bei einer Urethanproduktausbeute von 33 %» If the procedure of Example 18 was repeated with the difference that 2 g of sulfur were used instead of 1 g of sulfur, the result was a nitrobenzene conversion of 94% with a urethane product yield of 33 % »
Beispiel 19Example 19
Ein 300 ml Autoklav wurde mit 10 ml Nitrobenzol, 65 ml Methanol, 0,5 g Schwefel und 1 g Natriumacetattrihydrat beschickt und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) bei einer Temperatur von 2000C betrieben. Nach 45 Minuten betrug die Nitrobenzolunwandlung 46 % und die Urethanproduktausbeute 32 %. A 300 ml autoclave was charged with 10 ml of nitrobenzene, 65 ml of methanol, 0.5 g of sulfur and 1 g sodium acetate trihydrate and operated at a carbon monoxide initial pressure of 183 atm (2600 psig) at a temperature of 200 0 C. After 45 minutes the nitrobenzene conversion was 46% and the urethane product yield was 32 %.
Beispiel 20Example 20
# 10 ml Nitrobenzol, 15 ml Methanol, 15 ml Dioxan, 0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,10 g Selenmetall und 0,30 g Schwefel wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht, der bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 45- Minuten auf eine Temperatur von 2000C aufgeheizt wurde. Nach Ablauf der Reaktionsdauer ergaben sich eine Nitrobenzolumwandlung von 75,2 % und eine Urethanproduktausbeute von 82,5 %. # 10 ml of nitrobenzene, 15 ml of methanol, 15 ml of dioxane, 0.29 g of lithium hydroxide, 0.72 g of acetic acid, 0.10 g of selenium metal and 0.30 g of sulfur were placed in a 110 ml autoclave which was operated at an initial pressure of carbon monoxide was heated from 183 atm (2600 psig) during 45 minutes at a temperature of 200 0 C. At the end of the reaction time, the nitrobenzene conversion was 75.2% and the urethane product yield was 82.5 %.
Beispiel 21Example 21
0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,25 g Schwefel, 0,25 g Selenmetall, 10 ml Nitrobenzol, 15 ml Methanol und 15 ml Dioxan wurden in einen 110 ml Autoklaven eingebracht, der bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 45 Minuten bei einer Temperatur von 2000C gehalten wurde. Gaschromatographisch wurden eine Nitrobenzolumwandlung von 98 % und eine Urethanproduktausbeute von 88,4 % festgestellt.·0.29 g of lithium hydroxide, 0.72 g of acetic acid, 0.25 g of sulfur, 0.25 g of selenium metal, 10 ml of nitrobenzene, 15 ml of methanol and 15 ml of dioxane were introduced into a 110 ml autoclave which was operated at an initial carbon monoxide pressure of was maintained 183 atm (2600 psig) for 45 minutes at a temperature of 200 0 C. A nitrobenzene conversion of 98% and a urethane product yield of 88.4 % were determined by gas chromatography.
409812/1206409812/1206
-28- 2343826-28- 2343826
Beispiel 22Example 22
0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,5 g Selenmetall, 5 ml Nitrobenzol und 65 ml Methanol wurden in einen 300 ml Autoklaven eingebracht, der bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) während 60 Minuten bei einer Temperatur von 1500C betrieben wurde. Die sich ergebende Nitrobenzolumwandlung betrug 100 %, während sich eine Urothanproduktausbeute von 81,2 % ergab.0.29 g lithium hydroxide, 0.72 g acetic acid, 0.5 g selenium metal, 5 ml nitrobenzene and 65 ml methanol were placed in a 300 ml autoclave which was operated at an initial carbon monoxide pressure of 56.2 atmospheres (800 psig) for 60 minutes Minutes at a temperature of 150 0 C was operated. The resulting nitrobenzene conversion was 100% while the urothane product yield was 81.2 % .
Beispiel 23Example 23
Die folgenden Ansätze wurden in einem 300 ml Autoklaven durchgeführt, wobei der Autoklav zusätzlich zu Base und/oder Wasser mit den folgenden Materialien beschickt wurde:The following approaches were carried out in a 300 ml autoclave, The autoclave was charged with the following materials in addition to base and / or water:
Die Reaktionen wurden bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 30 Minuaten bei einer Temperatur von 20O0C durchgeführt«, In der folgenden Tabelle sind die bei der Reaktion verwendeten Mengen an Base und/oder Wasser sowie die Nitrobenzolumwandlung angegeben:The reactions were carried out at an initial carbon monoxide pressure of 183 atm (2600 psig) for 30 minutes at a temperature of 20O 0 C. The following table shows the amounts of base and / or water used in the reaction and the nitrobenzene conversion:
40981 2/120640981 2/1206
23438262343826
Basebase
1 g Natriumacetattrihydrat 1 g Natriumacetat (geschmolzen)1 g sodium acetate trihydrate 1 g sodium acetate (melted)
1 g Natriumacetat (geschmolzen) und 0,2 -g Wasser1 g sodium acetate (melted) and 0.2 g water
0,48 g Natriumhydroxyd und 0,72 g Essigsäure0.48 g sodium hydroxide and 0.72 g acetic acid
1 g wasserfreies Kaliumacetat1 g of anhydrous potassium acetate
1 g wasserfreies Kaliumacetat und 0,2 g Wasser1 g of anhydrous potassium acetate and 0.2 g of water
keine Base und kein Wasserno base and no water
0,2 g Wasser0.2 g of water
Nitrobenzolumwandlung (90 Nitrobenzene conversion (90
100 8100 8
100100
91 5091 50
100100
9 649 64
2424
Ein 300 ml Autoklav wurde mit 0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,50 g Selenmetall, 10,7 Nitrosobenzol, 30 ml Methanol und 35 ml Dioxan beschickt und bei einem Kohlemnonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) während 30 Minuten beiA 300 ml autoclave was filled with 0.29 g lithium hydroxide, 0.72 g Acetic acid, 0.50 g selenium metal, 10.7 nitrosobenzene, 30 ml Methanol and 35 ml of dioxane are charged and at an initial pressure of carbon monoxide of 183 atmospheres (2600 psig) for 30 minutes
2000C gehalten.200 0 C held.
Die am Ende der Reaktion durchgeführte Analyse ergab eine Umwandlung von 100 % und eine Produktausbeute von 70 %, The analysis carried out at the end of the reaction showed a conversion of 100 % and a product yield of 70 %,
2525th
0,29 g Lithiumhydroxyd, 0,72 g Essigsäure, 0,5 g Selenmetall, 19,8 g Azoxybenzol, 30 ml Methanol und 35 ml Dioxan wurden in einen 300 ml Autoklaven eingebracht und bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 183 atü (2600 psig) 30 Minuten bei 2000C umgesetzt.0.29 g lithium hydroxide, 0.72 g acetic acid, 0.5 g selenium metal, 19.8 g azoxybenzene, 30 ml methanol and 35 ml dioxane were placed in a 300 ml autoclave and heated at an initial carbon monoxide pressure of 183 atm (2600 psig ) Implemented at 200 0 C for 30 minutes.
409812/1206409812/1206
23438262343826
Nach Ablauf der Reaktionszeit zeigte die Analyse eine Umwandlung von 86 % und eine Ausbeute von 69 %* At the end of the reaction time analysis showed a conversion of 86 % and a yield of 69 % *
Eine Reihe von Ansätzen wurden mit 2,4-Dinitrotdluol durchgeführt, um zu zeigen, daß man nach dem erfindurlgsgemäßen Verfahren die entsprechenden Diurethane erhält. Die folgenden Beispiele, die die Verwendung von 2,4-DinitrOtoluol zeigen, wurden aus einer großen Anzahl von Ansätzen ausgewählt, bei denen die Bedingungen oder Reaktionsteilnehmer in breitem Maße variiert wurden, so daß sich gelegentlich unerwünscht geringe Ausbeuten oder große Mengen unerwünschter Nebenprodukte ergaben. Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Ansätze ergaben hohe Umwandlungen und Ausbeuten hinsichtlich der angestrebten Produkte. Alle Ansätze wurden in einem 300 ml Schüttelautoklaven aus rostfreiem Stahl (Nr. 316) bei einem Kohlenmonoxyd-Anfangsdruck von 56,2 atü (800 psig) durchgeführt.A number of approaches have been carried out with 2,4-dinitrotdluene, to show that after the inventive Process receives the corresponding diurethanes. The following examples illustrate the use of 2,4-DinitrOtoluene show were chosen from a large number of approaches in which the conditions or reactants have been varied widely, so that occasionally undesirably low yields or large amounts are undesirable By-products. The approaches described in the following examples gave high conversions and yields in terms of the aimed products. All batches were made in a 300 ml stainless steel shaking autoclave Steel (# 316) at an initial carbon monoxide pressure of 56.2 atmospheres (800 psig).
Beispiel 26Example 26
Eine Reaktionsmischung aus 10,9 g (0,06 Mol) 2,4-Dinitro-■ toluol, 65 ml (1,11 Mol) Äthylalkohol, 0,56 g (0,01 Mol) Kaliumhydroxyd, 0,60 g (0,01 Mol) Essigsäure und 0,5 g Selenmetallpulver (0,006 Mol) wurden in das Reaktionsgefäß eingebracht, das dann mit Kohlenmonoxyd unter Druck gesetzt wurde. Bei einer Reaktionstemperatur von 1700C wurde nach 15 Minuten eine 100 %lge Umwandlung des Dinitrotoluols erzielt und es ergab sich eine Diurethanausbeute von 72 %. Ein in ähnlicher Weise während 60 Minuten bei 1500C durchgeführter zweiter Ansatz ergab eine Dinitrotoluolumwandlung von 100 % und eine Diurethanausbeute von 72 %. A reaction mixture of 10.9 g (0.06 mol) 2,4-dinitro- ■ toluene, 65 ml (1.11 mol) ethyl alcohol, 0.56 g (0.01 mol) potassium hydroxide, 0.60 g (0 0.01 mol) of acetic acid and 0.5 g of selenium metal powder (0.006 mol) were placed in the reaction vessel, which was then pressurized with carbon monoxide. At a reaction temperature of 170 0 C a 100% lge conversion of the dinitrotoluene was obtained after 15 minutes and found to have a Diurethanausbeute of 72%. An operation performed in a similar manner for 60 minutes at 150 0 C gave a second batch of 100% and a Dinitrotoluolumwandlung Diurethanausbeute of 72%.
40981 2/ 120640981 2/1206
- 31 - 2343826- 31 - 2343826
Beispiel 27Example 27
Eine Mischung aus 10,9 g (0,06 Mol) 2,4-Dinitrotoluol, 35 ml (0,6 Mol) Äthylalkohol, 30 nl (0,21 Mol) Triäthylamin und 0,5 g (0,006 Mol) Seleninetallpulver wurde in das Reaktionsgefäß eingebracht und mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56,2 atü (800 psig) gebracht. Nach einer Umsetzung während 60 Minuten bei einer Temperatur von 150°C ergab sich eine Dinitrotoluolumwandlung von 100 %, eine Diurethanausbeute von 73 % und eine Monourethanausbeute von 3 %, was ergibt, daß eine Nitrogruppe nicht vollständig umgewandelt wurde. Gesamtproduktausbeute 76 %. A mixture of 10.9 g (0.06 mol) of 2,4-dinitrotoluene, 35 ml (0.6 mol) of ethyl alcohol, 30 nl (0.21 mol) of triethylamine and 0.5 g (0.006 mol) of selenine metal powder was in The reaction vessel was placed and pressurized to 56.2 atmospheres (800 psig) with carbon monoxide. After reacting for 60 minutes at a temperature of 150 ° C, the conversion of dinitrotoluene was 100%, the yield of diurethane was 73 %, and the yield of monourethane was 3 %, indicating that a nitro group was not completely converted. Overall product yield 76 %.
Beispiel 28Example 28
Eine Mischung aus 10,9 g (0,06 Mol) 2,4-Dinitrotoluol, 35 ml (0,6 Mol) Äthylalkohol, 30 ml (0,37 Mol) Pyridin, 0,56 g (0,01 Mol) Kaliumhydroxyd, 0,60 g (0,01 Mol) Essigsäure und 0,05 g (0,0006 Mol) Selenmetallpulver wurden in das Reaktionsgefäß eingebracht, das mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56,2 atü (800 psig) gebracht wurde. Bei einer Temperatur von 160°C ergab sich während 60 Minuten eine 100 %±ge Umwandlung des Dinitrotoluols, wobei man als Produkte 1 % der zwei Nitroaminotoluolisömeren, 19 % Nitromonourethan und 71 % Diurethan erhielt. Die Gesamtausbeute an Urethanen oder die Selektivität hinsichtlich der Urethane betrug 90 %. In einem ähnlichen Ansatz wurden 0,072 g (0,006 Mol) Selendioxyd anstelle des Selenmetallpulvers als Katalysator eingesetzt, wobei die Reaktion während 50 Minuten bei 1500C durchgeführt wurde, wobei sich eine 100 %ige Umwandlung von Dinitrotoluol, eine Produktausbeute von 3 % Nitroaminotoluol, 34 % Monourethanen und 56 % Diurethanenergab.A mixture of 10.9 g (0.06 mol) 2,4-dinitrotoluene, 35 ml (0.6 mol) ethyl alcohol, 30 ml (0.37 mol) pyridine, 0.56 g (0.01 mol) potassium hydroxide , 0.60 g (0.01 mole) acetic acid and 0.05 g (0.0006 mole) selenium metal powder were added to the reaction vessel which was pressurized to 56.2 atmospheres (800 psig) with carbon monoxide. At a temperature of 160 ° C., 100 % conversion of the dinitrotoluene resulted over 60 minutes, 1% of the two nitroaminotoluene isomers, 19% nitromonourethane and 71 % diurethane being obtained as products. The total yield of urethanes or the selectivity to the urethanes was 90 %. In a similar approach, 0.072 g (0.006 mol) of selenium dioxide were used in place of the selenium metal powder as catalyst, the reaction was carried out for 50 minutes at 150 0 C, with a 100% conversion of dinitrotoluene, a product yield of 3% nitroaminotoluene, 34 Yielded% monourethanes and 56 % diurethanes.
409812/1206409812/1206
-32- 2343826-32- 2343826
Beispiel 29Example 29
Eine Mischung aus 10,9 g (0,06 Mol) 2,4-Dinitrotoluol, 65 ml (1,11 Mol) Äthylalkohol, 1,12 g (0,02 Mol) Kaliumhydroxyd, 1,2 g (0,02 Mol) Essigsäure und 0,05 g (0,0006 Mol) Selenmetallpulver wurde in das Reaktionsgefäß eingebracht, das dann mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56,2 atü (800 ρsig) gebracht wurde. Die Reaktion -wurde während 20 Minuten bei 1500C durchgeführt, wobei sich eine Dinitrotoluolumwandlung von 100 % ergab. Man erzielte eine Produktausbeute von 70 Gew.-% des Monourethans und 19 Gew,-des Diurethans, was eine Gesamtselektivität für Urethane von 89 % bedeutet. Bei einem ähnlichen Ansatz, bei dem 1,68 g (0,03 Mol) Kaliumhydroxyd und 1,80 g (0,03 Mol) Essigsäure eingesetzt wurden und die übrige Reaktionsteilnehmer die gleichen blieben, erzielte man bei einer Reaktionszeit von 50 Minuten bei 1500C eine 100 %ige Dinitrotoluolumwandlung und eine Produktausbeute von 3 % Nitroaminotoluolen,50 % Monourethanen und 44 % Diurethanen was eine Urethanselektivität von 94 % bedeutet.A mixture of 10.9 g (0.06 mol) 2,4-dinitrotoluene, 65 ml (1.11 mol) ethyl alcohol, 1.12 g (0.02 mol) potassium hydroxide, 1.2 g (0.02 mol) ) Acetic acid and 0.05 g (0.0006 mol) selenium metal powder were introduced into the reaction vessel, which was then brought to a pressure of 56.2 atü (800 ρsig) with carbon monoxide. The reaction -was carried out for 20 minutes at 150 0 C to give a Dinitrotoluolumwandlung of 100% resulted. A product yield of 70% by weight of the monourethane and 19% by weight of the diurethane was achieved, which means an overall selectivity for urethanes of 89 % . In a similar approach, in which 1.68 g (0.03 mol) of potassium hydroxide and 1.80 g (0.03 mol) of acetic acid were used and the remaining reactants remained the same, a reaction time of 50 minutes at 150 was obtained 0 C a 100% dinitrotoluene conversion and a product yield of 3% nitroaminotoluene, 50 % monourethanes and 44 % diurethanes, which means a urethane selectivity of 94 % .
Beispiel 30Example 30
Eine Mischung aus 10,9 g (0,06 Mol) 2,,4-Dinitrotoluol, 35 ml (0,6 Mol) Äthylalkohol, I5 ml (0,19 Mol) Pyridin9 15 ml (0,11 Mol) Triäthylamin und 0,05 g (0,0006 Mol) Selenmetallpulver wurde in das Reaktionsgefäß eingefüllt, das dann mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56 $ 2 atü (800 psig) gebracht wurde. Bei einer Reaktionstemperatur von 16Q0O und einer Reaktionszeit von 60 Minuten ergab sich eine Dinitrotoluolumwandlung von 100 % und eine Produktausbeute von 8 % Nitroaminotoluolen^68 % Monourethanen und I5 % Diurethanen, was einer Gesamturethanausbeute von 78 % entspricht. Wenn man zu der gleichen Reaktionsmischung 0,01 g Wasser zusetzt und die Reaktion während 40 Minuten bei 16O0C durchführt, erzieltA mixture of 10.9 g (0.06 mol) 2,, 4-dinitrotoluene, 35 ml (0.6 mol) ethyl alcohol, 15 ml (0.19 mol) pyridine 9 and 15 ml (0.11 mol) triethylamine 0.05 g (0.0006 mole) selenium metal powder was added to the reaction vessel, which was then pressurized to 56 $ 2 atm (800 psig) with carbon monoxide. At a reaction temperature of 0 O 16Q and a reaction time of 60 minutes yielded a Dinitrotoluolumwandlung of 100% and a product yield of 8% ^ 68% Nitroaminotoluolen monourethanes and diurethanes I5%, which corresponds to a Gesamturethanausbeute of 78%. When adding 0.01 g of water to the same reaction mixture and carrying out the reaction for 40 minutes at 16O 0 C, obtained
409812/1206409812/1206
23438262343826
man eine 98 %ige Dinitrotoluolumwandlung und eine Produktausbeute von 14 % Nitroaminotoluolen, 75 % Monourethanen und 18 % Diurethanen,was eine Gesamturethanausbeute von 93 % bedeutet.a 98 % dinitrotoluene conversion and a product yield of 14% nitroaminotoluenes, 75 % monourethanes and 18 % diurethanes, which means a total urethane yield of 93 % .
Beispiel 31Example 31
Zur Erläuterung einer kontinuierlichen Urethansynthese wurde eine halbtechnische Anlage aufgebaut, bei der die flüssigen Reaktionsteilnehmer zusammen mit einem stöchiometrischen Überschuß Kohlenmonoxyd in einen mit einem Rührer versehenen, bei 70,3 atü (100 psig) betriebenen Reaktor gepumpt wurden. Die flüssige Mischung bestand bei einem typischen Ansatz aus 10 Gew.-% technischem Dinitrotoluol (80 % 2,4-Dinitrotoluol und 20 % 2,6-Dinitrotoluol), 87 Gew.-^ technischem Äthanol (denaturiertes Äthanol enthaltend 2 % Benzol), 1-Gew.-% Essigsäure, 1 Gew.-°£ Kaliumhydroxyd und 1 Gew.-?6 Selendioxyd als löslichem Katalysator.To illustrate a continuous urethane synthesis, a pilot plant was constructed in which the liquid reactants were pumped along with a stoichiometric excess of carbon monoxide into a stirrer-operated reactor operated at 70.3 atmospheres (100 psig). The liquid mixture was in a typical run of 10 wt -.% Technical dinitrotoluene (80% of 2,4-dinitrotoluene and 20% of 2,6-dinitrotoluene), 87 wt .- ^ technical ethanol (denatured ethanol containing 2% benzene) 1% by weight acetic acid, 1% by weight potassium hydroxide and 1% by weight selenium dioxide as a soluble catalyst.
Aus den bei verschiedenen Bedingungen erzielten Ergebnissen wurde ermittelt, daß die optimalen Betriebsbedingungen dieses Systems eine Reaktionstemperatur von 177°C (35O0F), eine Reaktionszeit von einer halben Stunde und einen Druck von 70,3 atü (100 psig) umfassen. Bei diesen Bedingungen wurde eine Dinitrotoluolumwandlung von 100·$ bei Selektivitäten hinsichtlich der Diurethane von 90 bis 95 % erzielt. Bei Temperaturen unterhalb 1770C (35O0F), z.B. bei 163°C (325°F) verändert sich die Umwandlung als Funktion zur Verweilzeit, so daß eine Verminderung der Verweilzeit von 1 Stunde auf 1/2 Stunde bzw. 1/4 Stunde bei 163°C (3250F) die Umwandlung von 100 auf 90 bzw, 76 % vermindert. Weiterhin ergeben sich, wenn man unterhalb 1770C (3500F) während 1/2 Stunde arbeitet, niedrigere Diurethanausbeuten und höhere Monourethanausbeuten. Wenn man bei Temperaturen oberhalb 1770C (3500F) und bei Verweilzeiten von mehr als 1/2 Stunde arbeitet, werden im allgemeinen geringere Ausbeu-From the results obtained under various conditions results, it was determined that the optimum operating conditions of this system include a reaction temperature of 177 ° C (35O 0 F), a reaction time of half an hour and a pressure of 70.3 atm (100 psig). Under these conditions, a dinitrotoluene conversion of 100 * $ was achieved with selectivities with respect to the diurethanes of 90 to 95 % . At temperatures below 177 0 C (35O 0 F), for example at 163 ° C (325 ° F) the conversion as a function of changes to the residence time, so that a reduction in the residence time of 1 hour to 1/2 hour and 1/4 hour at 163 ° C (325 0 F) or the conversion of 100 to 90, 76% reduced. Furthermore arise when one (350 F 0) is operating below 177 0 C for 1/2 hour, lower and higher Diurethanausbeuten Monourethanausbeuten. If you work at temperatures above 177 0 C (350 0 F) and with residence times of more than 1/2 hour, lower yields are generally
4 09812/12064 09812/1206
-34- 2343826-34- 2343826
ten an Diurethanen in schlechterer Qualität erzielt. Bei den optimalen Bedingungen verläuft die Dinitrotoluolumwahdlung selbst bei niedrigen Katalysatorkonzentrationen schnell, wobei man z.B. mit lediglich 0,07 Gew.-^ Selenkatalysator in der Beschickung Umwandlungen von 90 % erreicht.ten achieved on diurethanes in poorer quality. Under the optimal conditions, the conversion of dinitrotoluene is rapid even at low catalyst concentrations, with conversions of 90 % being achieved, for example, with only 0.07 wt.% Selenium catalyst in the feed.
Diese kontinuierlich durchgeführten Ansätze zeigen die ausgezeichnete technische Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.These continuous approaches show the excellent technical applicability of the method according to the invention.
Die folgenden Beispiele stehen für die Herstellung von Aminen. Diese Beispiele sind lediglich illustrative Vertreter einer großen Anzahl von Ansätzen, bei denen Amine als eines der Produkte gebildet wurden. Bei diesen Ansätzen wurden die gleichen Vorrichtungen und Verfahren, wie sie obenhinsichtlich der ansatzweise durchgeführten Beispiele angegeben sind, angewandt.The following examples represent the manufacture of Amines. These examples are merely illustrative of a large number of approaches in which amines as one of the products were formed. These approaches used the same devices and procedures as them above with regard to the rudimentary examples are given.
Beispiel 32 Beis piel 32
Ein 300 ml Schüttelautoklav aus rostfreiem Stahl (Nr. 316) wurde mit 12,0 g (0^098 Mol) Nitrobenzol, 79 g (2,46 Mol) Methanol, 2,0 g (O9062 Mol) Schwefel (Pulver), 1,0 g (0,0073 Mol) Natriumacetattrihydrat und 1,6 g (0,02 Mol) Pyridin beschickt« Der Autoklav wurde anfänglich mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56^2 atü (800 psig) gebracht und die Reaktionsmischung wurde während 2 Stunden bei 220°C umgesetzteA 300 ml stainless steel shaking autoclave (No. 316) was charged with 12.0 g (0 ^ 098 mol) nitrobenzene, 79 g (2.46 mol) methanol, 2.0 g (O 9 062 mol) sulfur (powder) , 1.0 g (0.0073 mole) sodium acetate trihydrate and 1.6 g (0.02 mole) pyridine were charged. The autoclave was initially pressurized to 56 ^ 2 atmospheres (800 psig) with carbon monoxide and the reaction mixture was during Reacted for 2 hours at 220 ° C
Fach dem Abkühlen auf Raumtemperatur und dem Entlüften er-» gab siehe, daß 77 ? 4 Mol~% des Nitrobenzols umgewandelt wurde und Anilin, mit einer Ausbeute von 56 g6 Mol«% und Urethan aiit einer Ausbeute von S9 5 Mol-% gebildetCompartment cooling to room temperature and venting gave "see that 77? ~ 4 mol% of the nitrobenzene was converted and aniline with a yield of 56 g of 6 mol "% urethane and Aiit a yield of S 9 5 mol% formed
/no^iO/1/ no ^ iO / 1
ty U e 9 I £. I I ty U e 9 I £. I I
-35- 2343826-35- 2343826
Beis ρ i e 1 33 At ρ ie 1 33
In den gleichen 300 ml Autoklaven gab man 10 ml (0,098 Mol) Nitrobenzol, 100 ml Methylalkohol, 1 g Natriumacetat und 1 g pulverförmigen Schwefel. Das Reaktionsgefäß wurde mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 35,2 atü (500 psig) gebracht und die Reaktion wurde während 10 Minuten bei 2200C durchgeführt. In dieser Weise erhielt man bei einer Nitrobenzoluawandlung von 35,5 Mol-% Anilin mit einer Ausbeute (Selektivität) von 30,4 Mol-% und Urethan mit einer Ausbeute von 39,3/4.In the same 300 ml autoclave were added 10 ml (0.098 mol) of nitrobenzene, 100 ml of methyl alcohol, 1 g of sodium acetate and 1 g of powdered sulfur. The reaction vessel was placed (500 psig) with carbon monoxide to a pressure of 35.2 atm, and the reaction was carried out for 10 minutes at 220 0 C. In this way, when nitrobenzolua was converted to 35.5 mol%, aniline was obtained in a yield (selectivity) of 30.4 mol% and urethane was obtained in a yield of 39.3 / 4.
Beispiel 34Example 34
Eine Mischung aus 10,9 g 2,4-Dinitrotoluol, 100 ml Äthylalkohol, 1,28 g Kaliumacetatmonohydrat und 0,5 g Schweifepulver wurde in den 300 inl Reaktor eingefüllt, der mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 35,2 atü (500 psig) gebracht wurde. Die Reaktion wurde während 1 Stunde bei 200°C durchgeführt, wobei eine Umwandlung des 2,4-Dinitro·* toluole von 44,8 Mol-$ erzielt wurde. Die prozentuale Selektivität, bezogen auf umgesetztes Dinitrotoluol betrug für die beiden Monourethanisomeren, bei denen eine Nitrogruppe nicht umgesetzt wurde, 40,2 %, für die Nitroaminotoluolisomeren 41 % und weniger als 1,5 % für die Diuretharie. A mixture of 10.9 g of 2,4-dinitrotoluene, 100 ml of ethyl alcohol, 1.28 g of potassium acetate monohydrate, and 0.5 g of tail powder was placed in the 300 inl reactor which was pressurized with carbon monoxide to 35.2 atg (500 psig ) was brought. The reaction was carried out for 1 hour at 200 ° C., a conversion of 2,4-dinitro · * toluene of 44.8 mol% being achieved. The percentage selectivity, based on converted dinitrotoluene, was 40.2% for the two monourethane isomers in which one nitro group was not converted, 41% for the nitroaminotoluene isomers and less than 1.5 % for the diuretharie.
Beispiel 35Example 35
Eine Reaktionsmischung aus 10,9 g 2,4-Dinitrotoluol, 35 ml Äthylalkohol, 30 ml Pyridin, 1 g Wasser und 0,012 g Selenmetallpulver wurde in den Reaktor eingefüllt, der dann mit Kohlenmonoxyd auf einen Druck von 56,2 atü (800 psig) gebracht wurde. Die Reaktion wurde während 90 Minuten bei 15O0CA reaction mixture of 10.9 g of 2,4-dinitrotoluene, 35 ml of ethyl alcohol, 30 ml of pyridine, 1 g of water and 0.012 g of selenium metal powder was charged into the reactor, which was then pressurized with carbon monoxide to a pressure of 56.2 atmospheres (800 psig) was brought. The reaction was for 90 minutes at 15O 0 C.
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durchgeführt, wobei eine Dinitrotoluolumwandlung von 83 % erzielt wurde. Es ergab sich eine Ausbeute an Mononitrourethanen, die eine Spur Diurethane enthielten, von 14 % und eine Ausbeute an Nitroaminotoluolen von 78 %, Ein zweiter Ansatz wurde unter den gleichen Bedingungen, wie oben angegeben, durchgeführt, mit dem Unterschied, daß 0,4 g V/asser und 0,015 g Selenpulver eingesetzt wurden. Es wurde eine Dinitrotoluolumwandlung von 90 % erzielt, wobei das Monourethan mit einer Spur Diurethan in einer Ausbeute von 55 % und die Nitroaminotoluole in einer Ausbeute von 45 % gebildet wurden.carried out with a dinitrotoluene conversion of 83 % was achieved. The result was a yield of mononitrourethanes, which contained a trace of diurethanes, of 14 % and a yield of nitroaminotoluenes of 78 %. A second batch was carried out under the same conditions as indicated above, with the difference that 0.4 g V / ater and 0.015 g selenium powder were used. A dinitrotoluene conversion of 90 % was achieved, the monourethane with a trace of diurethane being formed in a yield of 55 % and the nitroaminotoluene being formed in a yield of 45 % .
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren die angestrebten Vorteile zu erzielen vermag. Das erfindungsgemäße Verfahren kann technisch zur Herstellung von Urethanprodukten und Aminnebenprodukten mit hohen Ausbeuten bei relativ niedrigen Betriebstemperaturen und -drücken und unter Anwendung relativ kurzer Reaktionszeiten angewandt werden.From the above it can be seen that the inventive Process is able to achieve the desired advantages. The process according to the invention can be technical for the manufacture of urethane products and amine by-products with high yields at relatively low operating temperatures and pressures and using relatively short periods of time Response times are applied.
A09812/1206A09812 / 1206
Claims (1)
gekennzeichnet, daß man eine mindestens eine Hydroxylgruppe enthaltende organische Verbindung mit Kohlenmonoxyd und eine,r stickstoffhaltigen organischen Verbindung bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart eines Katalysators,
wie Selen, Schwefel, einer Selenverbindung, einer Schwefelverbindung oder einer Mischung dieser Produkte und mindestens einer Base und/oder Wasser umsetzt.Method of making urethanes, thereby
characterized in that an organic compound containing at least one hydroxyl group with carbon monoxide and a nitrogen-containing organic compound at elevated temperature and pressure in the presence of a catalyst,
such as selenium, sulfur, a selenium compound, a sulfur compound or a mixture of these products and at least one base and / or water.
Nitrobenzol verwendet.3 »Process according to claim 1, characterized in that the nitrogen-containing organic compound
Nitrobenzene used.
Schwefel benutzt«·6. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst used is a mixture of selenium and
Sulfur used «·
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