DE2502429C3 - Verfahren zur Herstellung von Phloroglucin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PhloroglucinInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Phloroglucin aus Benzol-tricarbonsäure-(13.5)-triamid.
Es sind bereits mehrere Synthesen des Phloroglucin bekannt Technisch bedeutsam ist. insbesondere die
Reduktion von 13.5-Trinitrobenzol zum 13.5-Triaminobenzol
und dessen anschließende Hydrolyse. Nach älteren Verfahren kann die Reduktion mittels Zinn in
salzsaurer Lösung (W e i d e I und Pollak, Monatsh.
21, 15 [1900]; Hepp, Liebigs Ann. Chem. 215, 348;
Organic Syntheses CoIL VoLI, 444 [1832]; US-PS 24 61 498) oder mit Wasserstoff und Raney-Nickel in
einem organischen Lösungsmittel, insbesondere Äthylacetat (DE-PS 8 13 709; G i 11 et aL, J. Chem. Soc, 1753
[1949]; GB-PS 11 06 088), durchgeführt werden. Ein für
die großtechnische Reduktion des Trinitrobenzols geeignetes Reduktionsmittel ist Eisen/Salzsäure (US-PS
26 14 126; Kastens, Ind. and Engin. Chem. 42, 402
[1950]; GB-PS 10 22 733). Auch Platin, Palladium und Rhodium-Katalysatoren wurden für die Reduktion des
Trinitrobenzols empfohlen (FR-PS 12 89 647; Dess e i g η e, Mem. Poudres 44,325 [1962]). Man kann bei
dieser Synthese statt vom 13.5-TrinitrobenzoI auch von
der 2.4.6-Trinitrobenzoesäure, welche großtechnisch durch Oxydation von Trinitrotoluol mit Natriumdichromat
in Schwefelsäure erhältlich ist (Kastens, Lc),
ausgehen, da die bei der Reduktion anfallende 2.4.6-Triaminobenzoesäure entweder sofort zum Triaminobenzol
decarboxyliert oder aber bei der anschließenden Hydrolyse in Phloroglucin überführt wird
(GB-PS 10 22 733; GB-PS 11 06 088; GB-PS 12 74 551).
Weiterhin ist bekannt, anstelle des Trinitrobenzols vom 5-Mi«ro-13-diaminobenzol auszugehen (GB-PS
10 12 782). Die Hydrolyse des Triamins zum Phloroglucin
erfolgt üblicherweise in mineralsaurer Lösung (FIesch, Monatsh. 18, 755 [1897]; DE-PS 1 02 358),
nach einem neueren Verfahren in Gegenwart von Kupfer und/oder dessen Salzen als Katalysator (DE-PS
11 95 327).
Nach einem ebenfalls technisch interessanten Verfahren gelangt man zu Phloroglucin, indem man 13.5-Triisopropylbenzol
oxydiert, aus dein hierbei erhaltenen Gemisch des Mono-, Di- und Trihydroperoxids das
Trihydroperoxid abtrennt und dieses anschließend der Ketonspaltung unterwirft (GB-PS 7 51 598; DD-PS
12 239; Seidel et al, Journ. prakt Chemie 275, 278 [1956]). Es ist auch möglich, Triisopropylbenzol durch
Oxydation mit Sauerstoff in Essigsäureanhydrid direkt zu Phloroglucintriacetat umzusetzen und letzteres mit
alkoholischem Natriumhydroxid in Phloroglucin zu verseifen (US-PS 27 99 698), Man kann auch von
m-Isopropylresorcin ausgehen, dieses mit Essigsäureanhydrid
verestern, das hierbei erhaltene m-Isopropylresorcindiacetat
zum Hydroperoxid oxydieren und dieses schließlich mit Säure in Phloroglucin überführen (US-PS
30 28 410).
ίο Weiterhin gelangt man zu Phloroglucin, wenn man
Resorcin (Barth undSchreder, Ber. 12,503 [1879],
in 2-, 4-, 5-, 3.5- oder 24-Position durch Chlor oder Brom
substituiertes Resorcin (DE-OS 2231005) oder 13.5-Benzoltrisulfonsäure
(US-PS 27 73 908) mit überschüssigem Alkalihydroxid schmilzt
Außer den genannten Benzolderivaten wurden auch HexahydroxybenzoL Pikrylchlorid, Tetrachlor- und
Tetrabrombenzol sowie Tribrombenzol ate Ausgangsstoffe für die Phloroglucinsynthese genannt: Hexahydroxybenzol
wird in wäßrigem Medium mit Platinoxid hydriert (Kuhn et aL, Liebigs Ann. Chem. 565, 1
[1949J Pikrylchlorid wird mit Zinn und Salzsäure odcr
elektrolytisch reduziert und das hierbei erhaltene 13.5-Triaminobenzol bzw. 2.4.6-Triamino-l-chIorbenzoI
anschließend hydrolysiert (H eert j es, Receuil 78,452 [1959]). Die genannten Tetrahalogenbenzole werden in
Gegenwart eines Kupferkatalysators der Ammonolyse unterworfen und das intermediäre Triamin ohne
vorherige Abtrennung im Reaktionsgemisch hydrolysiert (US-PS 32 30 266). Tribrombenzol läßt sich mit
Natriummethanolat und katalytischer! Mengen Kupferiodid in Methanol/Dimethylformamid als Lösungsmittel
in 13.5-Trimethoxybenzol überführen, welches schließlich
ebenfalls der Hydrolyse unterworfen wird (McK i 1 lop
etaUSyntheticCommunications4[l]43,35[1974]). Ferner ist eine vom Malonsäurediäthylester ausgehende
Phloroglucin-Synthese bekannt: Bei der Behandlung mit metallischem Natrium kondensiert der
Mdonsäurediäthylester mit sich selbst zum Trinatriumsalz
des Phloroglucin-dicarbonsäure-diäthylesters, dieses
Zwischenprodukt wird anschließend alkalisch verseift und decarboxyliert (v. B a e y e r, Ber. 18,3454
[1885];Willstätter, Ber.32,1272[1899]; Leuchs,
Ber. 41,3172 [1908]; Komninos, Bull. Soc. Chim. Fr.
23, 449 [1918]). Diese Synthese wurde in der Weise verbessert, daß die Bildung des Natriummalonsäurediäthylesters
und des Trinatriumsalzes des Phloroglucindicarbonsäure-diäthylesters durch Kochen in einem
indifferenten hochsiedenden Lösungsmittel, vorzugsweise Dekalin, in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt
(DD-PS 24 998).
Von den obengenannten Verfahren hat bisher offenbar lediglich das Verfahren, welches von 2.4.6-Trinitrobenzoesäure
ausgeht, Eingang in die Technik gefunden. Dieses Verfahren besitzt jedoch mehrere
schwerwiegende Mängel. Die 2.4.6-Trinitrobenzoesäure wird durch Oxydation des explosiven Trinitrotoluols
hergestellt, das Verfahren ist somit gefährlich. Außerdem ist die Gesamtausbeute, gemessen an 2.4.6-Trinitrobenzol
über die Stufen Trinitrobenzol, Triaminobenzol zum Phloroglucin, gering. Nachteilig ist das Verfahren
auch wegen der hiermit verbundenen Abwasserprobleme: Die bei der Oxydation und der Reduktion
anfallenden Abwässer sind stark sauer, enthalten die Schwermetalle Chrom bzw. Eisen und müssen daher
aufbereitet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das sich ebenso gut für die technische Herstellung des
Phloroglucin eignet, dem jedoch die Nachteile des
bekannten technischen Verfahrens nicht anhaften-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung von Phloroglucin, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 133-Benzol-tricarbonsäure-amid
in an sich bekannter Weise in wäßrig-roineralsaurem Medium chloriert, das hierbei erhaltene 13.5-Benzol-tri-(carbonsäure-N-chloramid)
in an sich bekannter Weise durch Behandlung mit Ammoniak in 13,5-Triureidobenzol
überführt und dieses anschließend in mineralsaurer Lösung hydrolysiert
13.5-Benzol-tricarbonsäure-aniid ist eine bekannte
Verbindung, die beispielsweise aus Oü-Benzol-tricarbonsäure-chlorid
beim Behandeln mit wäßrigem Ammoniak (B en nett und Wain, Soc. 1936,1108) oder
durch Erhitzen von 133-Benzol-tricarbonsäure fTrimesinsäure)mitSulfamid(Kirssanow
undAbrashanowa, Chem. ZentralbL 1956, 11966) erhalten wird.
Die Benzoltricarbonsäure wird großtechnisch hergestellt, man erhält sie durch Oxydation von Mesityien,
welches als peuochemisches Vorprodukt in großen Mengen zur Verfügung steht oder auf synthetischem
Wege durch Kondensation von Aceton in konzentrierter Schwefelsäure gewonnen werden kann.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Zwischenprodukt erhältliche 13.5-Benzol-tri-(carbonsäure-N-chloramid)
ist eine neue Verbindung mit der Formel:
CO—NH-Cl
Ο—NH- CO
CO—NH-Cl
Man erhält sie durch Chlorieren des Triamids in wäßrigmineralsaurem Medium. Vorzugsweise wird die
Chlorierung in wäßrigem oder in wäßrig-alkoholischem Medium durchgeführt Geeignete Mineralsäuren sind
Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Die Mineralsäuren werden als 2 bis 35gewichtsprozentige
Lösungen eingesetzt Man kann auch von einer neutralen wäßrigen Suspension des Triamids ausgehen,
in diesem Falle löst sich der bei der Chlorierung als Beiprodukt entstehende Chlorwasserstoff im Reaktionsgemisch,
und die Umsetzung erfolgt somit in verdünntem wäßrig-salzsaurem Medium. Höhere Ausbeuten
an Tri-N-chloramid werden erhalten, wenn man die Chlorierung in einem Gemisch aus verdünnter
Mineralsäure und einem Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Äthanol durchführt Besonders gute Ergebnisse
werden mit einem Gemisch aus wäßriger Salzsäure und Methanol erzielt Das Verhältnis von wäßriger Mineralsäure
zu Alkohol liegt vorzugsweise im Bereich von 60:40 bis 40:60.
Die Chlorierung der Säureamide verläuft exotherm. Sie wird bei Temperaturen von 0 bis 40° C durchgeführt
Die Anwendung höherer Temperaturen ist insofern nachteilig, als unter diesen Bedingungen als Nebenreaktionen
die Kernchlorierung und die Hydrolyse erfolgen. Vorzugsweise wird die Chlorierung bei 5 bis 300C
durchgeführt, wobei die Reaktionswärme durch Wasserkühlung abgeführt werden kann.
Die Chlorierung kann sowohl bei Normaldruck als auch bei erhöhtem Druck durchgeführt werden. Mit
steigendem Druck nimmt zwar die benötigte Reaktionszeit ab, der bevorzugte Druckbereich liegt jedoch aus
ökonischen Gründen etwa zwischen 1 und 10 ata.
Da beim erfjndungsgemäßen Verfahren die Chlorierung
in heterogener Phase erfolgt, ist für eine gute Durchmischung der Suspension zu sorgen. Die Verdünnung
des Reaktionsgemisches sollte mindestens so
s bemessen sein, daß dasselbe ohne Schwierigkeiten gerührt oder auf andere Weise durchmischt werden
kann. Die bevorzugte Verdünnung des Reaktionsansatzes beträgt ca. 100—300 g Triamid pro Liter Wasser,
wäßrige Mineralsäure bzw. Wasser/Alkohol-Gemisch.
ίο Bei Einhaltung der genannten Verfahrensbedingungen
ist die Chlorierung nach etwa 03 bis 5 Stunden beendet Das Triamid wird praktisch quantitativ in das
Tri-N-chloramid überführt, ohne daß zwischenzeitlich eine Lösung auftritt Die nach abgeschlossener Chlorie-
is rung vorliegende Suspension enthält als Feststoff
lediglich das Tri-N-chloramid. Es kann in einfachster
Weise z.B. durch Abfiltrieren oder Abschleudern abgetrennt werden. Nach dem Waschen z. B. mit kaltem
Wasser und Trocknen bei z. B. 700C im Vakuum erhält
man es in höchster Reinheit
Das 13.5-Triureido-benzol ist wie das Triamid
ebenfalls bekannt Man erhält es aus 13.5-Triisocyanatobenzol
mit Ammoniak in Äther (Gill et al, Soc. 1949,
1753; DE-PS 8 15486). Beim erfindungsgemäßen Verfahren
entsteht es bei der Behandlung des 13.5-Benzoltri-(carbonsäure-N-chloramid)
mit Ammoniak. Zweckmäßigerweise geht man hierbei so vor, daß man das
Tri-N-chloramid mit Wasser aufschlämmt, unter Kühlung mit Ammoniak versetzt und das Reaktionsgemisch
kräftig durchmischt Hierbei sollte die Temperatur des Reaktionsgemisches 25° C nicht überschreiten. Wenn
sich der Niederschlag völlig aufgelöst hat, wird die Lösung schnell auf Siedetemperatur erhitzt und ca. 15
bis 30 Minuten bei dieser Temperatur belassen. Nach dem Abkühlen wird das ausgefällte 13.5-Triureido-benzol
abfiltriert gewaschen und getrocknet Hierbei wird Ammoniak wenigstens in stöchiometrischer Menge
eingesetzt d. h. je Mol 13.5-Benzol-tri-(carbonsäure-N-chloramid)
werden 6 Mole Ammoniak benötigt Es ist
vorteilhaft, Ammoniak in einem Üfc-Tschuß bis zu 10
Molprozent anzuwenden und nach dem Abtrennen des 13.5-Triureido-benzols das Filtrat für die Umsetzung
von weiterem Tri-N-chloramid zu verwenden. Die Ausbeute beträgt in dieser Verfahrensstufe über 97%
der Theorie.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung des Phloroglucins wird das 13.5-Triureido-benzol in mineralsaurer
Lösung hydrolysiert Hierfür geeignete Mineralsäuren sind Salzsäure und Schwefelsäure. Die Mineralsäure
wird vorzugsweise in verdünnter Form und in Mengen von 6 Mol bis 8 Mol — bezogen auf 1 Mol eingesetztes
Triureidobenzol — angewendet Die Hydrolyse wird bei Temperaturen von 140 bis 200" C und den entsprechenden
Eigenpartialdrücken durchgeführt Die Reaktions-
zeit beträgt etwa 5 bis 20 Stunden. Zur Abtrennung des
Phloroglucins wird beispielsweise die bei der Hydrolyse anfallende Lösung abgekühlt und zur Trockne gebracht
Der Festkörper besteht hauptsächlich aus Phloroglucin, enthält jedoch unter Umständen bis zu 15 Gew.-Vo
Phloroglucid. Bei der technischen Herstellung des Phloroglucins nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das noch heiße Hydrolysegemisch durch Filtration vom schwerlöslichen Phloroglucid befreit Beim Abkühlen
des Filtrates kristallisiert das Phloroglucin aus, es kann durch Filtrieren oder Schleudern abgetrennt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzüglich für die technische Herstellung des Phloroglucins. Im
Gegensatz zum bekannten Verfahren wird kein explosiver Ausgangsstoff eingesetzt Außerdem werden
in allen Verfahrensstufen hohe Ausbeuten erzielt, die Gesamtausbeute liegt somit höher als beim bekannten
Verfahren. Stark saure und schwermetallhaltige Abwässer fallen beim vorliegenden Verfahren nichi an, es ist
somit umweltfreundlicher als das bekannte Verfahren.
Phloroglucin dient als Entwickler im Diazotypie-Verfahren,
als Vernetzungs-, Vulkanisier-, Stabilisier- und Antikorrosionsmittel sowie als Kupplungskomponente
bei der Herstellung zahlreicher Farbstoffe. In der Analytik wird es als Reagenz auf Aldehyd, Pentosen,
Lignin, Galaktosen isid andere Stoffe verwendet
Ferner wird es bei der Herstellung von Cumarinen, Flavonolen und von Phanmazeutika benötigt
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Beispiel näher erläutert:
Beispiel
Beispiel
A. Herstellung des 13.5-Benzoliri-fearbonsäure-N-chioramids)
a) 20,7 g (0,1 Mol) feingepulvertes 13.5-Benzol-tricarbonsäureamid
wurde in einem 1-1-GlasaulokIav mit
Gaseinleitungsrohr in 35OmI 5%iger HCI unter kräftigem Rühren suspendiert und innerhalb 2 Stunden
bei 26° C und 6 ata Chlordruck ein Chlorstrom von 2 l/h
durch die Suspension geleitet
Nach beendeter Umsetzung wurde das Reaktionspredukt abnitriert und neutral gewaschen. Nach dem
Trocknen bei 400C im Vakuum fielen 30,2 g eines
weißen Pulvers an, daß sich aus 27,8g (89,7% dTh.) 135-Benzol-tri-(carbonsäure-N-chloramid) und 2,4 g
nichtumgesetztem Triamid zusammensetzte. Bei druckloser
Fahrweise wurden unter sonst gleichen Bedingungen 253 g (= 81,5% d Th.) Tri-N-chloramid gewonnen.
Die Chlorierung verläuft mit einer über 98%igen Selektivität
b) 203 g (0,1 Mol) 13.5-Benzol-tricarbonsäure-amid
wurden in einem Druckrohr (Glas) mit Gaseinleitungsrohr in einem Gemisch aus 180 ml 10%iger HCl und
180 ml Methanol unter kräftigem Rühren (Magnetrührer) suspendiert und im Verlauf von 2 Stunden analog a)
Chlor bei 25° C und 6 ata Druck durchgeleitet Nach beendeter Umsetzung wurde abfiltriert und analog a)
aufgearbeitet Es fielen nach dem Trocknen 3035 g eines farblosen, feinen, weißen Pulvers an, das
quantitativ aus Tri-N-chloramid bestand Die Ausbeute an Tri-N-chioramid betrug somit 97,7% der Theorie.
19,2 g (62 mMol) 13J5-BenzoI-tri-(carbonsäure-N-chloramid)
wurden in 100 ml Wasser aufgeschlämmt
und nach dem Abkühlen auf 5-10° C mit 300 ml konz.
Ammoniak unter kräftigem Rühren versetzt Die schwach exotherme Reaktion wurde durch äußere
Kühlung so geführt, daß die Innentemperatur auf mix.
25° C ansteigt Nachdem eine klare Lösung entstanden war (ca. 5 —10 min nach der Zugabe des Ammoniaks)
wurde schnell auf Siedetemperatur aufgehetzt (15-30 min). Bereits nach einigen Minuten begann
dabei ein feiner, weißer Niederschlag auszufallen, dessen Menge schnell anwuchs, der dann jedoch bei
Erreichen der Siedetemperatur wieder merklich in Lösung ging. Nach insgesamt 45 min Reaktionszeit
wurde das Gemisch abgekühlt und 5 h im Kühlschrank aufbewahrt anschließend der Niederschlag abgesaugt
und mit je 25 ml Eiswasser zweimal gewaschen. Nach dem Trocknen konnten auf diese Weise 15,26 g
(6O1SmMoI) reines 13.5-Triureidobenzol in Form
farbloser verfilzter Nadeln gewonnen werden. Die Ausbeule betrug 97,5% d Th.
10,1 g (4OmMoI) 13.5-Triureido-benzol wurden mit
113 g (031 Mol) HCl = 31,5 g 36%ige Salzsäure und 490 £, Wasser = 500 ml einer 2^5%igen Salzsäure
(entsprechend einem HCl-Oberschuß nach beendeter Reaktion von 2£ g = 0,5%igen HCl-Lösung) in einem
mit Teflon ausgekleideten 1-1-Autoklav 16 Stunden bei
1800C und einem entsprechenden Eigenpartialdruck
von 20 ata unter kräftigem Rühren umgesetzt
Nach beendeter Umsetzung wurde abgekühlt entspannt und die hellbräunlichgefärbte, klare Lösung zur
Trockne eingeengt Es blieben dabei 19,1 g eines ockerbis
hellbraungefärbten, leicht pulverisierbaren Festkörpers
zurück. (Die theoretische Menge bei 100%igem Umsatz zu Phloroglucin und Ammoniumchlorid berechnet
sich zu 1935 g.) Aus dem Produktgemisch wurde durch Extraktion mit Essigester ein Gemisch aus
Phloroglucin und Phloroglucid van 433 g isoliert das
chromatografisch aufgetrennt wurde und aus 4,23 g (= b4,5% d Th.) Phloroglucin bestand, während 12,2% des
ursprünglich gebildeten Phlorogiucins in Phloroglucid übergegangen war. Die Selektivität bezüglich der
Verseifung des 135-Triureido-benzol zu Phloroglucin
betrug somit 96,7% dTh.
Der gleiche Ansatz führte bei nur 10 Stunden Reaktionsdauer und sonst analogen Versuchsbedingungen
und gleicher Aufarbeitungsweise zu einer Ausbeute von 71,2% Phloroglucin und 3,1% Phloroglucid und bei
so 5stündiger Umsetzungsdauer zu 553% Phloroglucin und 1.2% Phloroglucid.
Claims (2)
- Patentansprüche:U Verfahren zur Herstellung von Phloroglucin, dadurch gekennzeichnet, daß man 13,5-Benzol-tricarbonsäurearoid in an sich bekannter Weise in wäßrig-mineralsaurem Medium chloriert, das hierbei erhaltene 13.5-Benzol-tri-(carbonsäure-N-chloramid) in an sich bekannter Weise durch Behandlung mit Ammoniak in 1.3.5-Triureido-benzoI überführt und dieses anschließend in mineralsaurer Lösung hydrolysiert
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das 13.5-Triureido-benzol mit der 6- bis 8fachen molaren Menge Salz- oder Schwefelsäure bei 140 bis 2000C unter Eigendruck hydrolysiert
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