DE2551498C2

DE2551498C2 - Verfahren zur Herstellung von Dichlorophen

Info

Publication number: DE2551498C2
Application number: DE19752551498
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr 5090 Leverkusen; Lehment Klaus-Friedrich Dr 5074 Odenthal; Backhaus Wilhelm Dr 5000 Köln Staffe
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1978-01-05
Also published as: GB1499310A; JPS5262255A; FR2331539A1; BE848404A; DE2551498B1; NL7612785A; US4127735A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichlorophen (S.S'-dichlor^'-dihydroxy-diphenylmethan) aus p-Chlorphenol und Formaldehyd in Schwefelsäure.

Dichlorophen wird wegen seiner mikrobiziden Wirkung als technisches Konservierungsmittel, beispielsweise für technische Wollwaren, Schwergewebe und für Kühlschmiermittel verwendet. In der Hygiene und Medizin wird es als Antiseptikum und Anthelmintikum eingesetzt (British Pharmacopeia i 973, Seite 157).

Für die Auswahl eines Herstellungsverfahrens sind die Rdnheitsanforderungen zu berücksichtigen, die sich aus dem jeweiligen Verwendungszweck des Dichlorophens ergeben. Für die Auswahl als technisches Konservierungsmittel wird ein Restgehalt an p-Chlorphenol von höchstens 0,8% gewünscht. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Herstellung konzentrierter, rückstandsfreier Lösungen in wäßriger Natronlauge oder in Alkohol wie Butanol möglich ist. Eine ungenügende Löslichkeit wird zumeist durch einen überhöhten Gehalt an Nebenreaktionsprodukten höheren Molekulargewichts verursacht. Bei der Konservierung ungefärbter Produkte wie beispielsweise Papier ist darüber hinaus eine geringe Eigenfarbe des Dichlorophens erwünscht.

Für den hygienischen und veterinärmedizinischen Bereich wird aus toxikologischen Gründen ein p-Chlorphenol-Gehalt unter 0,1% verlangt (British Pharmacopeia 1973, Seite 156 bis 157, Britisn Veterinary Codex 1965, Seite 134).

Zur Beurteilung der Reinheit des Dichlorophens und des p-Chlorphenol-Gehalts kann außer der Löslichkeit in wäßrigem Alkali bzw. in Alkoholen auch der Schmelzpunkt herangezogen werden. Chemisch reines Dichlorophen schmilzt bei 177 bis 178°C. De-· Schmelzpunkt wird besonders durch einen Gehalt von p-Chlorphenol und anderen niedermolekularen Verun- <>o reinigungen herabgesetzt.

Aus der DT-PS 5 30 219 ist bekannt, Dichlorophen durch Umsetzung von p-Chlorphenol mit Formaldehyd im Molverhältnis 2 :0,96 bis 1,09 in 50%iger Schwefelsäure bei 50bis65"C herzustellen. Über die Reinheit des (^ erhaltenen Dichlorophens werden in der DT-PS 5 30 219 keine Angaben gemacht. Bei der technischen Durchführung des Herstellungsverfahrens nach dieser Patentschrift erhält man dunkel gefärbtes Dichlorophen, das unumgesetztes p-Chlorphenol und höher kondensierte, die Löslichkeit beeinträchtigende Nebenprodukte enthält. Ein auf diese Weise erhaltenes Rohprodukt ist daher nicht zur technischen Verwendung geeignet Das unumgesetzte p-Chlorphenol kann durch Wasserdampfdestillation entf ernt werden, wobei sich die Eigenfarbe des Rohprodukts noch vertieft. Anschließend können die dunkelfarbigen und die schwerlöslichen höher kondensierten Reaktionsprodukte durch Klärfiltration einer wäßrigen Lösung des Dichlorophen-Natriumsalzes und durch Wiederausfällen des gereinigten Dichlorophens mit MineraL.äuren entfernt werden.

Die Nachteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden nach der US-PS 23 34 408 dadurch vermieden, daß man die Kondensation in Methanol als Lösungsmittel mit konzentrierter Schwefelsäure als Katalysator und bei Temperaturen von —10 bis 0⁰C durchführt. Eine Verbesserung dieses Verfahrens wird nach der GB-PS 12 08 325 durch eine kontinuierliche Arbeitsweise unter ähnlichen Reaktionsbedingungen erreicht, indem die zur Kondensation benötigte Menge Formaldehyd im Verlauf einer dreistufigen Kesselkaskade der Reaktionsmischung stufenweise zugeführt wird. Die kontinuierliche Arbeitsweise dient dabei im wesentlichen einer verbesserten thermischen Kontrolle des Herstellungsprozesses. Das Dichlorophen kann aus der Reaktionsmischung durch Verdünnen mit Wasser mit einer Reinheit ausgefällt werden, die eine Verwendung als technisches Konservierungsmittel zuläßt. Der Schmelzpunkt eines in dieser V/eise hergestellten Dichlorophens liegt bei 165 bis 167°C: die Ausbeuten, bezogen auf das eingesetzte p-Chlorphenol, liegen bei 90 bis 93% der Theorie.

Gegenüber der Arbeitsweise der DT-PS 5 30 219 ergeben die letzteren Verfahren zwiiir ein Dichlorophen, das ohne zusätzliche Reir.igungsschritte technisch verwendbar ist, jedoch führt der Einsatz von Lösungsmitteln zu zusätzlichen Aufarbeitungsproblemen. Darüber hinaus wird das Methanol-Schwefelsäure-Gemisch durch die Fällung des Dichlorophens derart mit Wasser verdünnt, daß ein direkter Wiedereinsatz zur Kondensation ausgeschlossen ist.

Allen vorstehend beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß die gesamte Menge p-Chlorphenol zu Anfang der Reaktion zugegeben und der Formaldehyd gegenüber dem p-Chlorphenol nur bis zu einem Molverhältnis von 1,01 zu 2,00 eingesetzt wird. Der zumindest in der Hauptphase der Umsetzung herbeigeführte hohe Überschuß an p-Chlorphenol wird für erforderlich gehalten, um die übermäßige Bildung höhermolekularer Nebenprodukte einzuschränken (GB-PS 12 08 325).

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Dichlorophen durch Umsetzung von p-Chlorphenol mit einem Überschuß von Formaldehyd in wäßriger Schwefelsäure bei erhöhter Temperatur, wobei der Formaldehyd während der Hauptphase der Reaktion im Unterschuß vorliegt, gefunden, bei dem man unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff bei einer Reaktionstemperatur von 45 bis 7:5° C zu Beginn der Reaktion 1 bis 6 Gew.-% der Gesamtmenge des p-Chlorphenüls in 40 bis /Ogew.-^oiger Schwefelsäure vorlegt, dann den Formaldehyd und das restliche p-Chlorphenol mit gleichbleibender Zulaufgeschwindigkeit so zugibt, daß am Ende der p-Chlorphenolzugabe erst 85 bis 98 Gew.-% der Gesamtmenge des

Formaldehyds zugegeben sind und dann den restlichen Formaldehyd zugibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch die folgende Reaktionsgleichung erläutert werden:

I + H,O

OH	O	H	OH	OH
I	// + HC —>		I	I
	\	(VcH₂-	A
γ	V	V
	T
Cl	Cl	Cl

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden das p-Chlorphenoi und der Formaldehyd zeitversetzt in die Reaktion eingesetzt. Das p-Chlorphenol und der Formaldehyd werden während einer Zeit von jeweils 5 bis 50 Stunden, vorzugsweise 8 bis 15 Stunden, mit gleichmäßiger Zulaufgeschwindigkeit zur Reaktion gebracht. Zu Beginn der Reaktion legt man 1 bis 6%, bevorzugt .3 bis 4%, der Gesamtmenge des p-Chlorphenols vor und gibt dann den Formaldehyd so zu, daß am Ende der p-Chlorphenoi-Zugabe erst 85 bis 98%, bevorzugt 90 bis 95%, der Gesamtmenge des Formaldehyds zugegeben sind. Dann führt man die restliche Formaldehydmenge in unveränderter Zulaufgeschwindigkeit zu.

In das erfindungsgemäße Verfahren werden das p-Chlorphenol und der Formaldehyd im Verhältnis 2 : 1,01 bis 1,09, bevorzugt 2 : 1,02 bis 1,05, eingesetzt.

Das p-Chlorphenol wird im allgemeinen oberhalb seines Schmelzpunktes bei etwa 50 bis 70⁰C in handelsüblicher technischer Reinheit unverdünnt in die Reaktion eingesetzt.

Der Formaldehyd kann in 30- bis 44gew.-%iger wäßriger Lösung, gegebenenfalls mit Methanol oder anderen handelsüblichen Zusätzen stabilisiert, verwendet werden.

Die Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Schwefelsäure durchgeführt. Im aligemeinen kann 40- bis 70gew.-%ige, bevorzugt 50- bis 60gew.-%ige, Schwefelsäure verwendet werden.

Die Gesamtkonzentration der Reaktionspartner in der Schwefelsäure ist durch die mechanischen Fließeigenschaften der nach Reaktionsende vorliegenden Dichlorophen-Suspension und durch die Verdünnung der Schwefelsäure durch das mit der Formaldehyd-Lösung zugefügte und das in der Reaktion entstehende Wasser nach oben begrenzt. Vorteilhaft wird die Menge der Ausgangsstoffe so bemessen, daß die Suspension bei Reaktionsende 15 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-%, Dichlorophen enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Temperaturbereich von 45 bis 75°C, vorzugsweise von 50 bis 6O⁰C, durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff durchgeführt. Ein weitgehender Ausschluß von Sauerstoff ist beispielsweise dann gegeben, wenn der Sauerstoffgehalt der die Reaktion überlagernde Gasphase unterhalb von 0,1 Vol.-% liegt. Der Ausschluß von Sauerstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise durch Überlagerung des Reaktionsgemisches mit einem Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:

In dem Reaktionsgefäß wird die Schwefelsäure vorgelegt und auf Reaktionstemperatur erwärmt Um den Sauerstoff auszuschließen, wird das Reaktionsge^s misch mit einem Schutzgas überlagert p-Chlorphenol und wäßrige Formaldehyd-Lösung werden zeitversetzt mit gleichbleibender Zulaufgeschwindigkeit zugegeben.

Die Reaktion dauert im allgemeinen 5 bis 50 Stunden, vorzugsweise 8 bis 15 Stunden.

ίο Nach Beendigung der Reaktion wird das Dichlorophen von der Schwefelsäure beispielsweise durch Filtration abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Die Schwefelsäure kann nach Ergänzung der fehlenden Säure- und Wassermengen wieder in eine neue Umsetzung eingesetzt werden.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Dichlorophen enthält im allgemeinen 0,5 bis 0,8% p-Chlorphenol. Der Schmelzpunkt liegt oberhalb von 172°C. In 10%iger Natronlauge ist es mindestens zu 50 Gew.-% rückstandsfrei löslich, (n Butanol beträgt der unlösliche Rückstand einer 40gew.-%igen Lösung weniger als 0,5 Gew.-%. Die Reinheit entspricht damit den für die Verwendung als technisches Konservierungsmittel gestellten Anforderungen.

Um die an eine Verwendung als pharmazeutisches Präparat geknüpften Bedingungen zu erfüllen, braucht das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dichlorophen nur in einfacher, an sich bekannter Weise aus einem aprotischen Lösungsmittel wie Toluol umkristallisiert zu werden (US-PS 23 34 408, GB-PS 12 08 325).

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Dichlorophen von Anfang an .15 in kristalliner Form und aus der Reaktionsmischung ausfällt, so daß die Suspension frei von Verklumpungen bleibt und die Zugabe von Impfkristallen entfallen kann.

Beispiel

In einem 2-m³-Kessel wird eine Mischung von 300 kg Wasser und 405 kg 96gew.-%ige Schwefelsäure vorgelegt. Bei einer Temperatur von 50 bis 55° C wird der Kessel mit Stickstoff gespült und verschlossen. Man dosiert nun unter einem Stickstoffüberdruck von maximal 0,8 bar 200 kg p-Chlorphenol und 88 kg einer 30gew.-%igen wäßrigen Formaldehydlösung in gleichbleibender Geschwindigkeit in etwa 9 Stunden nach folgendem Zeitplan ein:

In den ersten 15 Minuten dosiert man 8,0 kg p-Chlorphenol ein und beginnt danach mit der gleichzeitigen Zugabe von Formaldehyd und p-Chlorphenol. Nach etwa 8 Stunden sind 200 kg p-Chlorphenol und 80 kg Formaldehyd eingegeben. Innerhalb von 1 Stunde werden die restlichen 8 kg Formaldehyd zugesetzt.

Nach dem Eindosieren rührt man 5 Stunden nach und filtriert anschließend von der Schwefelsäure ab. Die abfiltrierte Schwefelsäure kann mit neuer konzentrierter Schwefelsäure angereichert und in einem nächsten Ansatz eingesetzt werden.

Das Reaktionsprodukt wird mit 3500 kg Wasser

neutral gewaschen und bei 7O⁰C im Vakuum getrocknet.

Ausbeute: 208 kg Dichlorophen (das entspricht einer

Ausbeute von 99%, bezogen auf das eingesetzte

''5 p-Chlorphenol).

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Dichlorophen durch Umsetzung von p-Chlorphenol mit einem > Überschuß von Forma'dehyd in wäßriger Schwefelsäure bei erhöhter Temperatur, wobei der Formaldehyd während der Hauptphase der Reaktion im Unterschuß vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß man unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff bei einer Reaktionstemperatur von 45 bis 75°C zu Beginn der Reaktion 1 bis 6Gew.-°/o der Gesamtmenge des p-Chlorphenols in 40 bis 70gew.- °/oiger Schwefelsäure vorlegt, dann den Formaldehyd und das restliche p-Chlorphenol mit gleichblei- i> bender Zulaufgeschwindigkeit so zugibt, daß am Ende der p-Chlorphenolzugabe erst 85 bis 98 Gew.-°/o der Gesamtmenge des Formaldehyds zugegeben sind und dann den restlichen Formaldehyd zugibt. ίο