DE2502429C3 - Verfahren zur Herstellung von Phloroglucin - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Phloroglucin

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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
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.
B. Herstellung des 13.5-Triureido-benzols
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.
C. Herstellung des Phlorogiucins
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)

  1. 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. 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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