DE2721133C2

DE2721133C2 - Verfahren zur Herstellung von Halogenbenzoesäureverbindungen

Info

Publication number: DE2721133C2
Application number: DE19772721133
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Chem. Dr. Jersak; Horst Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Scheuermann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE2721133A1

Description

COOR³

I 4-NH₂ (Π)

worin R¹, R³ und R⁴ die vorgenannten Bedeutungen besitzen, mit aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Alkoholen, Säure und Wasser Nitrosierungsmittel zugibt und bei einer Temperatur von 40 bis 200⁰C umsetzt, nach Patent 26 59 147, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial der Formel II das Umsetzungsgemisch, das in einem ersten Schritt bei der Umsetzung einer Aminobenzcesäureverbindung der Formel

COOR³

NH₂

worin R³ und R⁴ die vorgenannte Bedeutung besitzen und die Substituenten in 2-, 4- oder 6-Stellung zur Aminogruppe stehen, mit einem Chlorierungs- oder Bromierungsmittel in Gegenwart von Wasser und Säure bei einer Temperatur oberhalb 25°C erhalten worden ist, einsetzt.

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Halogenbenzoesäureverbindungen durch einbadige Umsetzung einer Aminobenzoesäureverbindung mit einem Chlorierungs- oder Bromierungsmittel in Gegenwart von Wasser und Säure bei einer Temperatur oberhalb 25°C zu einer Halogenaminobenzoesäureverbindung, anschließende Zugabe von aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Alkoholen, Wasser und Säure zu dem so gebildeten Reaktionsgemisch, Zugabe von Nitrosierungsmitteln und Umsetzung bei einer Temperatur von 40 bis 200⁰C.

Es ist aus Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 10/3, Seiten 116 ff bekannt, daß man aromatische Diazoniumsalze mit Alkoholen in der Hitze zu den entsprechenden aromatischen Kohlenwasserstoffen umsetzen kann; es wird empfohlen, die Diazoniumsalzlösung möglichst konzentriert zu verwenden und sie mit dem Alkohol in 5- bis lOfachem Volumen zu versetzen. Der Alkohol wird dabei in den entsprechenden Aldehyd umgewandelt, der so steigende Gehalt an Aldehyd verhindert die Wiederverwendung des nicht umgesetzten Anteils an Alkohol. Je nach Konstitution des Diazoniumsalzes muß wasserfrei gearbeitet werden oder es kann auch eine 80gewichtsprozentige, wäßrige Äthanollösung verwendet werden. Ebenfalls lehrt Organic Reactions, Band II, Seite 274 (Wiley, N. Y.), daß die Umsetzung zwar nicht unbedingt wasserfrei durchgeführt werden muß, die Wassermenge aber doch auf etwa 5 bis 10 Prozent eingeschränkt werden sollte.

Neben den Kohlenwasserstoffen bilden sich als Nebenprodukte noch die dem verwendeten Alkohol entsprechenden Phenoläther sowie mehr oder weniger große Mengen Harz (Houben-Weyl, loc. cit., Seiten 123 und 124), insbesondere in mit Wasser verdünntem Alkohol. Ausbeute und Reinheit der Endstoffe sind bei diesen Verfahren, gerade auch im großtechnischen Maßstab, meist unbefriedigend. So werden z. B. für2,4-Dichloranilin 46% und für Anthranilsäure als Ausgangsamin 53% Ausbeute an Endstoff angegeben (Houben-Weyl, loc. cit., Seite 125). Eine Arbeit in der Angewandten Chemie, Band 70 (1958), Seite 211, lehrt, daß man anstelle von Alkoholen Äther wie Dioxan verwenden muß, um die Bildung von Nebenstoffen zu vermeiden und die Ausbeute an Endstoff zu verbessern. Ebenfalls kann man anstelle der wäßrigen Diazotierlösung auch das Diazoniumsalz selbst abtrennen und mit dem Alkohol umsetzen (Saunders, »The Aromatic Diazocompounds«

(E. Arnold & Co., London 1949), Seite 271). Alle diese Verfahren sind gerade im industriellen Maßstab bezüglich Wirtschaftlichkeit und einfacher Betriebsweise bei gleichzeitig möglichst guter Ausbeute an Endstoff unbefriedigend.

In einer Arbeit in Science, Band 117, Seiten 379 und 380 (1953), wird gezeigt, daß die Umsetzung des Benzoldiazoniumsalzes mit einem Alkohol meist zu dem entsprechenden Phenylalkyläther und nicht oder nur in geringerer Menge zu dem nach der Abspaltung der Diazoniurngruppe verbleibenden Benzolderivat führt. Diese Lehre wird ebenfalls in H. Zollinger, Azo and Diazo Chemistry, Interscience Publishers New York and London, 1961, Seite 141, gegeben. Auch Houben-Weyl weist daraufhin (loc. cit, Seite 124), daß die Zersetzung zahlreicher Diazoniumsalze durch Erwärmen in Äthanol unter Austausch der Diazoniumgruppe gegen den Äthoxyrest verläuft. Ersatz der Diazoniumgruppe gegen Wasserstoff benötigt nach dieser Lehre gewisse Reaktionsbedingungen wie Zinkzusatz oder Bestrahlen mit ultraviolettem Licht. Zur Erzielung höherer Ausbeuten an Benzolen bei der Reduktion mit Alkoholen wird der Zusatz von Alkalien oder Kupfer- bzw. Zinkverbindungen empfohlen (loc. cit., Seiten 119 und 127). Houben-Weyl weist daraufhin (loc. cit., Seite 128), daß mit steigender Temperatur sich das Verhältnis der beiden Reaktionsprodukte, Phenoläther und Kohlenwasserstoff, zugunsten des ersteren verschiebt. Da die Produktgemische oft schwierig aufzuarbeiten sind, und die Ausbeute am gewünschten Kohlenwasserstoff schlecht ist, wird die Verwendung anderer Reduktionsmittel empfohlen (Zollinger, loc. cit., Seite 168).

Es ist aus Journal of the American Chemical Society, Band 72, Seite 798 (1950) bekannt, daß man2,6-Dichlor-4-nitroanilin, Äthanol und Natriumnitrit in Abwesenheit von Wasser und in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure bei Kochtemperatur in einer Ausbeute von 84% zu 3,5-Dichlornitrobenzol umsetzen kann. Eine entsprechende Umsetzung zum 3,5-Dibromderivat liefert eine Ausbeute von 91 %. Das Verfahren ist mit Bezug auf Ausbeute und Reinheit des Endstoffs sowie einfachen, betriebssicheren und wirtschaftlichen Betrieb gerade auch in großindustriellem Maßstab unbefriedigend.

Es ist aus Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band 5/3, Seiten 705 bis 713, bekannt, daß durch direkte Chlorierung aus aromatischen Aminen, die eine freie Aminogruppe besitzen, die entsprechenden Chlorderivate nur in schlechter Ausbeute zugänglich sind, da die freie Aminogruppe mit Chlor zu Chlorstickstoff-Verbindungen reagiert, die wegen ihrer Instabilität bei der Chlorierung unter Bildung teeriger Produkte zersetzt werden. In J. Chem. Soc, Band 93, Seite 1773 (1908) wird berichtet, daß bei der Umsetzung von 4-Nitroanilin mit Chlor bei tiefer und höherer Temperatur in Gegenwart von Salzsäure und in sehr verdünnter, wäßriger Lösung, z. B. mit 0,8gewichtsprozentiger, wäßriger Säure, 2,6-Dichlor-4-nitroanilin stets verunreinigt anfällt und erst durch Umkristallisation des Rohproduktes in reiner Form zu erhalten ist. Die Umsetzung wurde nur mit 2 bis 10 Gramm Ausgangsstoff durchgeführt. Überträgt man die Bedingungen des beschriebenen Verfahrens in den großtechnischen Maßstab, z. B. mit mindestens 500 kg Ausgangsstoff je Umsetzung, so erhält man schon bei tiefer und weit stärker noch bei höherer Temperatur erhebliche Anteile an harzigen, verfärbten Rückständen und Zersetzungsprodukten. Ähnliche Beobachtungen schon im Labormaßstab lassen sich aus dem Hinweis auf Seite 1773 (Journal, loc. cit.), unbedingt tiefe Temperaturen zu verwenden und den Endstoff umzukristallisieren, entnehmen.

Weiterhin ist aus Houben-Weyl, loc. cit., Seite 706, bekannt, daß die unerwünschte Bildung von Chlorstickstoff-Verbindungen verhindert werden kann, wenn die freie Aminogruppe des zu chlorierenden aromatischen Amins in einem der Chlorierungsreaktion vorgelagerten Reaktionsschritt durch Substitution, beispielsweise durch Acetylierung, geschützt wird; die Acylgruppe muß dann nach Durchführung der Chlorierung in einem dritten Reaktionsschritt wieder abgespalten werden. Zuweilen (Seite 710) ist es vorteilhaft, die freien aromatischen Amine vor der Chlorierung durch Sulfonierung in die entsprechenden Sulfonsäuren zu überführen; die Sulfonsäuren werden anschließend bei niederer Temperatur chloriert, und zum Schluß wird die Sulfonsäuregruppe durch Temperaturerhöhung wieder abgespalten. Auf diese Weise erhält man 2,6-Dichlor-4-nitroanilin über 4-Nitroanilinsulfonsäure in 87prozentiger Ausbeute. Houben-Weyls Werk gibt ausdrücklich an, daß eine Umsetzung von 2-Nitroanilin bzw. 4-Nitroanilin mit Schwefelsäure, Natriumchlorid und Natriumhypochloritlösung bei Raumtemperatur in guter Ausbeute zum entsprechenden Monochlornitroanilin, das das Chloratom in 4-Stellung bzw. 2-Stellung zur Aminogruppe trägt, führt.

Gegenstand des Patents 26 59 147 ist ein Verfahren zur Herstellung von Halogenbenzoesäureverbindungen der Formel

COOR³

55 0)

worin R' ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, R⁴ ein Wasserstoffatom, ein Chloratom, Bromatom oder eine Nitrogruppe bezeichnet, R³ für ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest steht, durch Umsetzung von stickstoffhaltigen Halogenbenzoesäureverbindungen mit Alkoholen bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Säure und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man einem Gemisch aus einer Halogenaminobenzoesäureverbindung der Formel

COOR³

OD

worin R¹, R³ und R⁴ die vorgenannten Bedeutungen besitzen, mit aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Alkoholen, Säure und Wasser, Nitrosierungsmittel zugibt und bei einer Temperatur von 40 bis 200⁰C umsetzt.

Es wurde nun gefunden, daß sich das Verfahren des Patents 26 59 147 weiter ausgestalten läßt, wenn man als Ausgangsmaterial der Formel II das Umsetzungsgemisch, das in einem ersten Schritt bei der Umsetzung einer Aminobenzoesäureverbindung der Formel

COOR³

worin R³ und R⁴ die vorgenannte Bedeutung besitzen und die Substituenten in 2-, 4- oder 6-StelIung zur Aminogruppe stehen, mit einem Chlorierungs- oder Bromierungsmittel in Gegenwart von Wasser und Säure bei einer Temperatur oberhalb 25°C erhalten worden ist, einsetzt.

Die Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von Chlor, 4-Aminobenzoesäure, Natriumnitrit, Schwefelsäure und Äthanol durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden:

+ 2 Cl₂

COOH

-2 HCl

NH,

40	2)	ei ι
		NH₂

45		-Na₂SO₄
		-4H₂O
50

+ 2 NaNO₂ + H₂SO₄ + 2 CK₃-CH₂OH

CO₂H

2 N₂ + 2 CH₃-CHO

Im Hinblick auf den Stand der Technik liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege Halogenbenzopsäureverbindungen in besserer Ausbeute und Reinheit, gerade auch im

industriellen Maßstab. Ein Zusatz von Kupfersalzen oder anderen Katalysatoren bzw. hoher Mengen an Alkohol ist nicht notwendig. Die Menge des gebildeten halogenierten Phenols ist trotz des Hohen Wassergehaltes des Reaktionsgemisches kleiner als 0,06 Gewichtsprozent, bezogen auf das Reaktionsgemisch. Die Bildung von harzigen Nebenstoffen ist nicht in wesentlichem Maße zu beobachten. Alle diese vorteilhaften Ergebnisse sind gerade im Hinblick auf die Lehre vorgenannter Veröffentlichungen, zuerst in der Kälte in der üblichen Verfah-

rensweise der Diazotierung das Diazoniumsalz herzustellen und dann in Abwesenheit von Wasser oder in Gegenwart möglichst geringer Mengen an Wasser die Reduktion mit Alkohol unter Verwendung von Hilfsmitteln wie Kupfersalzen durchzuführen, überraschend. Auch war im Hinblick auf Houben-Wey 1 nicht zu erwarten, daß ohne vorherige Herstellung des Diazoniumsalzes und in Gegenwart größerer Mengen von Wasser bei erhöhter Temperatur der Endstoff in besserer Ausbeute und Reinheit erhalten werdsn würde.

Im Hinblick auf den Stand der Technik liefert das Verfahren nach der Erfindung noch zusätzlich auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege die Endstoffe I durch die gleichzeitige einbadige Herstellung der Dichloraminobenzoesäureverbindungen und Monochloraminobenzoesäureverbindungen und ihre erfindungsgemäße Umsetzung, gerade auch im industriellen Maßstab. Besondere Reinigungsoperationen oder eine Umwandlung

des Ausgangsstoffes III in sein Acyl- oder Sulfonsäurederivat sind nicht notwendig. Die Bildung von harzigen oder teerigen Nebenstoffen oder Zersetzungsprodukten ist auch beim ersten Schritt nicht in wesentlichem Maße zu beobachten. Alle diese vorteilhaften Ergebnisse sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend, da unter den erfindungsgemäßen Bedingungen der Endstoff in besserer Ausbeute und Reinheit erhalten wird.

Bevorzugte Ausgangsstoffe der Formeln II und III und dementsprechend bevorzugte Endstoffe der Formel I sind solche, in deren Formeln R¹ und R⁴ gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Bromatom oder insbesondere ein Chloratom bedeuten und R⁴ auch ein Wasserstoffatom oder eine Nitrogruppe bezeichnen kann, R³ für ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Cyclohexylrest, einen Cyclopentylrest, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest steht. Die vorgenannten Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z. B. Alkylgruppen oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, substituiert sein. Die Aminobenzoesäureverbindungen der Formel III und die Halogenaminobenzoesäureverbindungen der Formel II tragen die Carboxylgruppe und die Halogenatome bzw. Reste R¹ und R⁴ in m-Stellung am Kern; die Substituenten stehen in 2-, 4- oder 6-SteIlung |,

zur Aminögruppe. Zum Beispiel sind folgende Ausgangsstoffe der Formel III geeignet: 4-Aminobenzoesäure; 15 | 2-Aminobenzoesäure; 3-Chlor-, 3-Brom-4-aminobenzoesäure; in 3- oder 5-Stellung durch Chlor oder Brom sub- |:

stituierte 2-Aminobenzoesäuren; entsprechende, in den vorgenannten Stellungen anstelle von Halogenatomen durch die Nitrogruppe substituierte 4-Aminobenzoesäuren und 2-Aminobenzoesäuren; homologe Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl-, sek.-Butyl-, tert.-Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Benzyl-, Phenyl-, Phenyläthyl-, o-Methylphenyl-, m-Methylphenyl-, p-Methylphenyl-, o-Methoxypheny 1-, m-Methoxyphenyl-, p-Methoxypheny 1-ester vorgenannter Aminobenzoesäuren. Bevorzugt sind: 3-Chlor-2-amino-benzoesäure, 3-Chlor-2-amino-benzoesäureester des Methyl- oder Äthylalkohols, 3-Chlor-4-aminobenzoesäure, 3-ChIor-4-amino-benzoesäureester des Methyl- oder Äthylalkohols, S-Brom^-aininobenzoesäure, 3-Brom-2-amno-benzoesäureester des Methyl- oder Äthylalkohols, 3-Brom-4-amino-benzoesäure, 3-Brom-4-amino-benzoesäureester des Methyl- oder Äthylalkohols.

Als Chlorierungs- oder Bromierungsmittel kommen im allgemeinen Brom und insbesondere Chlor oder unter den Reaktionsbedingungen Brom und insbesondere Chlor bildene Stoffe in Betracht. Man kann das Chlorierungs- oder Bromierungsmittel in stöchiometrischer Menge oder im Überschuß, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 bis 5, insbesondere von 1 bis 2 Mol Brom oder Chlor oder von 1 bis 5, insbesondere von 1 bis 2 Äquivalenten Chlorierungs- oder Bromierungsmittel je Mol Ausgangsstoff der Formel III umsetzen. Der Äquivalenz liegt das vorgenannte Formelschema zugrunde, z. B. sind 2 Mol Chlor 1 Mol Aminobenzoesäure für die Herstellung von Dichloraminobenzoesäure äquivalent.

Als Brom oder Chlor bildende Stoffe kommen vorteilhaft Bromide oder Chloride zusammen mit einem Oxidationsmittel und Säure in Betracht; ebenfalls kann man Oxidationsmittel und Bromwasserstoff oder bevorzugt Chlorwasserstoff, vorteilhaft in Gestalt der wäßrigen Halogenwasserstofflösung wie z. B. Salzsäure, verwenden. Die Bromide oder Chloride kommen zweckmäßig in Gestalt ihrer Erdalkalisalze und insbesondere ihrer Alkalisalze in Frage, z. B. Calciumbromid, Magnesiumbromid, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Lithiumchlorid und insbesondere Natriumbromid, Kaliumbromid, bevorzugt Natriumchlorid, Kaliumchlorid.

Als Oxidationsmittel verwendet man zweckmäßig: Chromverbindungen, wie Kalium-, Natrium-, Ammoniumbichromat, Chromsäure, Chromylchlorid; Permanganate wie Kaliumpermanganat oder MnO2; oder Sauer- 40 J stoff. Die Oxidationsmittel werden vorteilhaft in einem Verhältnis von 1 bis 5, vorzugsweise von 1 bis 2,5 Mol je "''

Mol Ausgangssiuffder Forme! !11 verwendet, ίπ einer bevorzugten Ausiuhrungsform wird mit Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel, zweckmäßig in einer Menge von 1 bis 5, insbesondere 1 bis 2 Äquivalenten, bezogen auf Ausgangsstoff der Formel III, halogeniert. Das Wasserstoffperoxid wird zweckmäßig in Form seiner 5- bis 80-, vorzugsweise 10- bis 50gewichtsprozentigen, wäßrigen Lösung verwendet. Gegebenenfalls kommen auch Stoffe in Betracht, die unter den Umsetzungsbedingungen Wasserstoffperoxid bilden, z. B. anorganische oder organische Peroxoverbindungen wie Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Magnesiumperoxid, Calciumperoxid, Zinkperoxid, Bariumperoxid, Bariumsuperoxid; Hydroperoxide wie NaOOH · 0,5 H₂O₂; entsprechende Hydrate wie CaO₂ · 8 H₂O₂, Peroxohydrate wie BaO₂ · H₂O₂ und BaO₂ ■ 2 H₂O_:; Peroxodischwefelsäure und Peroxomonoschwefelsäure und ihre Salze sowie Natriumperoxodisulfat, Kaliumperoxodisulfat, Ammoniumperoxodisulfat; Peroxocarbonate wie Natriumperoxocarbonat und Calciumperoxocarbonat; Peroxophosphat wie das Kaü'jrnperoxidphosphat.

Weiterhin kommen in einer bevorzugten Ausführungsform Halogensauerstoffsäuren, ihre Anhydride oder ihre Salze, z. B. Chlorsäure, hypochlorige Säure, hypobromige Säuren, Dichlormonoxid und ihre Natrium- und Kaliumsalze, in Betracht. Gegebenenfalls können die vorgenannten Brom- oder Chlorverbindungen auch zusammen mit Oxidationsmitteln und/oder freiem Brom oder Chlorverwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man Hypochlorite, in der Regel in Gestalt von entsprechenden wäßrigen, alkalischen Lösungen. Man setzt die Hypochlorite in einer Menge von 1 bis 1,2, vorzugsweise von 1,05 bis 1,1 Äquivalenten Hypochlorit, bezogen auf 1 Mol Ausgangsstoff Π, um. Der Äquivalenz wird das oben angegebene Formelschema zugrundegelegt, z. B. bedeuten 2 Mol Natriumhypochlorit oder 1 Mol CaI-ciumhypochlorit 1 Äquivalent eines Mols Nitroanilin. Vorteilhaft verwendet man Calciumhypochlorit, Magnesiumhypochlorit, Bariumhypochlorit, Lithiumhypochlorit, vorzugsweise Kaliumhypochlorit und insbesondere Natriumhypochlorit. Die zweckmäßig verwendeten, wäßrigen Hypochloritlösungen, vorteilhaft Alkalihypochloritlösungen, enthalten im allgemeinen von 3 bis 15, vorzugsweise von 12 bis 14 Gewichtsprozent Hypochlorit und können zusätzlich von 0,2 bis 2,5 Mol Alkalihydroxid je Mol Hypochlorit enthalten.

Wasser wird in allen Fällen der Halogenierung dem Ausgangsgemisch zugesetzt, was hier als zugesetztes Wasser definiert wird. Daneben bilden sich Verlauf der Reaktion weitere Anteile an Wasser. Zweckmäßig setzt man dem Ausgangsgemisch 50 bis 5000, vorteilhaft 500 bis 5000, vorzugsweise 1000 bis 4000 Gewichtsprozent

Wasser, bezogen auf die Gewichtsmenge Ausgangsstoff III, zu; der Zusatz erfolgt teilweise oder zweckmäßig ganz in Gestalt entsprechender wäßriger Säurelösungen und/oder Hypochloritlösungen.

Die Umsetzung wird im allgemeinen während des ersten Schrittes bei einer Temperatur oberhalb 25⁰C, in der Regel bei einer Temperatur von 27 bis 100⁰C, zweckmäßig 27 bis 80⁰C, insbesondere 27 bis 60⁰C, vorteilhaft 30 bis 55°C, zweckmäßig von 35 bis 5O⁰C, vorzugsweise von 40 bis 45°C, drucklos oder unter Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. In der Regel dienen die Komponenten des Ausgangsgemischs, z. B. Wasser, Säure oder meist das gesamte Ausgangsgemisch als Lösungsmedium der Reaktion; gegebenenfalls kann auch der im 2. Schritt verwendete Alkohol ganz oder teilweise dem Ausgangsgemisch des 1. Schrittes zugesetzt werden. Im allgemeinen verwendet man als Säure für den 1. Schritt starke Säuren. Unter starken Säuren werden hier organische oder anorganische, unter den Reaktionsbedingungen inerte Säuren mit einem Säureexponent (pKs) von -7 bis +2,16 verstanden; bezüglich der Definition der Säureexponenten bzw. des pKs-Wertes wird auf Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 15, Seite 2, verwiesen. Geeignet sind beispielsweise konzentrierte Schwefelsäure, zweckmäßig wäßrige 90- bis 98gewichtsprozentige, Phosphorsäure, zweckmäßig wäßrige 85- bis 90gewichtsprozentige, Salzsäure, zweckmäßig wäßrige 30- bis 38gewichtsprozentige, Salpetersäure, zweckmäßig wäßrige 60- bis 65gewichtsprozentige, Perchlorsäure, zweckmäßig wäßrige 65- bis 70gewichtsprozentige, Ameisensäure, zweckmäßig wäßrige 85- bis 99gewichtsprozentige. Ebenfalls kommen Chlorwasserstoffgas, Borsäure, Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure oder saure Ionenaustauscher in Gestalt von Polyfluoräthylensulfonsäuren in Betracht. Bevorzugte Säuren sind Salzsäure oder Schwefelsäure, insbesondere vorgenannter Konzentration. Man kann gegebenenfalls denselben Stoff, z. B. Salzsäure, als Säure und gleichzeitig als Halogenierungsmittel wählen. Die Säure verwendet man zweckmäßig in Mengen von 1 bis 30, vorteilhaft 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsteilen Säure je Gewichtsteil Ausgangsstoff III. Konzentrationen von 5 bis 400, vorzugsweise von 10 bis 100 Gewichtsprozent Säure, bezogen auf die Gewichtsmenge zugesetzten Wassers, kommen vorteilhaft in Betracht. Säure wird bei diesen Konzentrationsangaben und Mengenangaben als m lOOprozentige, wasserfre Säure berechnet, unabhängig von der tatsächlichen Konstitution oder der mit der I Säure beim Zusatz vermischten Wassermenge. Setzt man zusammen mit der Hypochloritlösung überschüssiges Alkali zu, was häufig aus Gründen der Stabilisierung solcher Lösungen geschieht, so werden im allgemeinen vorgenannte vorteilhafte Säuremengen durch entsprechende, dem Alkaliüberschuß äquivalente Säuremengen erhöht. :j!

Die im ersten Schritt gebildeten Ausgangsstoffe II werden in ihrem Umsetzungsgemisch im zweiten Schritt |

der erfindungsgemäßen Umsetzung in stöchiometrischer Menge oder mit einem Überschuß an Alkohol, vorzugsweise in einer Menge von 3 bis 30, insbesondere von 5 bis 15 Äquivalenten (MoI, dividiert durch Zahl der Hydroxylgruppen im Molekül) Alkohol je Mol Ausgangsstoff III, umgesetzt. Die Alkohole können aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische Mono- oder Polyalkohole sein. Bevorzugte sind solche der Formel

R⁹OH (TV) „

worin R⁹ einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einen Cyclohexylrest oder einen Aralkylrest mit 7 § bis 12 Kohlenstoffatomen oder den Rest HO-R¹⁰-, in dem R¹⁰ einen aliphatischen Rest, insbesondere einen Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bezeichnet, oder den Rest R⁵O-(R¹⁰O)_n-R¹⁰-, worin die einzelnen Reste R¹⁰ gleich oder verschieden sein können und für einen aliphatischen Rest, insbesondere einen Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, und R⁵ ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen Rest, insbesondere einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bezeichnet, und π für die Zahl 4,3,2 oder insbesondere 1 steht, bedeutet. Die vorgenannten Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z. B. » Alkylgruppen oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, substituiert sein. |

Als Alkohole IV kommen z. B. Methanol, Äthanol, n- und i-Propanol, n-Butanol, Butanol-2, Isobutanol, Äthy- C lenglykol, Diäthylenglykol, Methyläthylenglykol, Benzylalkohol, n-Pentanol, Phenyläthanol, Neopentylglykol, f p-Methylbenzylalkohol, p-Äthoxybenzylalkohol, 1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,2-Propylenglykol, Triäthylenglykol, Diäthylenglykol-mono-n-butyläther; oder entsprechende Gemische in Frage. Bevorzugt sind Äthanol, Isopropanol, Methyläthylenglykol, n-Propanol, Isobutanol.

Weiterhin verwendet man im zweiten Schritt der Reaktion Nitrosierungsmittel, z. B. salpetrige Säure und

Stoffe, die sich unter den Reaktionsbedingungen in salpetrige Säure umwandeln, wie nitrose Gase; Salze, bevor- j| zugt Alkalisalze der salpetrigen Säure, insbesondere Kaliumnitrit und Natriumnitrit; Ester der salpetrigen Säure, zweckmäßig Cycloalkyl-, Aralkylnitrite oder vorzugsweise Alkylnitrite. Im Faiie der Verwendung von Alkylnitriten kann auf einen Zusatz von Alkohol ganz oder zweckmäßig teilweise verzichtet werden, da unter den Reaktionsbedingungen solche Nitrite eine Kombination von salpetriger Säure und dem entsprechenden Alkohol ersetzen können; in solchen Fällen ist ein Verhältnis von 1 bis 5 Äquivalenten Alkohol je Mol Ausgangsstoff IH zweckmäßig. Vorzugsweise kommen bei den Estern Alkylnitrite mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. Äthyl-, n-Propyl-, n-Isopropylnitrit, η-Butyl-, Isobutyl-, sek.-Butyl-, tert-Butyl-, Amyl-, Isoamyl-nitrit, Benzylnitrit, Cyclohexylnitrit und insbesondere Methylnitrit in Betracht. Unter nitrosen Gasen werden hier die als Nitrosierungsmittel bekannten Stickstoffoxide wie Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Stickstofftetroxid oder Distickstofftrioxid verstanden. Sie können einzeln oder zweckmäßig in einem entsprechenden Gemisch, vorteilhaft von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, verwendet werden. Im allgemeinen kommen Mengen von 1,1 bis 5 Mol Alkylnitrit, Salpetrigsäureester und/oder nitrose Gase je Mol Ausgangsstoff III, zweckmäßig 1,1 bis 2,7, insbesondere 1,1 bis 1,7 Mol Alkylnitrit bzw. Salpetrigsäureester oder 1,5 bis 5, insbesondere 2 bis 4 MoI N₂O₃ je Mol Ausgangsstoff III, in Betracht. Den genannten Stickstoffoxiden bzw. Gasgemischen können noch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gase, z. B. Stickdtoff, zugemischt werden.

Ebenfalls kommen als Nitrosierungsmittel Glykolester der salpetrigen Säure in Frage. Diese Ester der salpetrigen Säure können in beliebiger Weise, zweckmäßig nach dem in der deutschen Offenlegungsschrift 21 44 420

beschriebenen Verfahren, durch Umsetzung von Glykolen oder Glykolderivaten mit salpetriger Säure oder Stikkoxiden, hergestellt werden. Bevorzugte Ester von Glykolen und Glykolderivaten sind Mono- oder Diglykolester der salpetrigen Säure der Formel

ONO —R⁶—X

worin R'' den Rest -R⁷-O- oder den Rest

(V) s

bedeutet, R⁷ einen aliphatischen Rest und R⁸ ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen Rest bezeichnen, m für die Zahl 1, 2,3 oder 4 steht und X die Gruppe -NO, einen aliphatischen, araliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest bedeutet. Vorteilhaft bezeichnen R⁷ einen Alkylenrest mit 3 bis 12, insbesondere is 4 bis 9 Kohlenstoffatomen, R⁸ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere die Methylgruppe, steht m für die Zahl 1,2 oder 3 und bedeutet X die Gruppe -NO, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Cyclohexylrest, einen Cyclopentylrest, einen Phenylrest, einen Alkylcarbonylrest mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorteilhaft die Acetylgruppe. Die genannten Alkylreste und Alkylenreste können geradkettig oder verzweigt sein. Vorgenannte vorteilhafte Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z. B. Alkoxygruppen, Alkylgruppen mit jeweils 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, substituiert sein. Im allgemeinen kommen Mengen von 1,1 bis 5 Mol Monoglykolester je Mol Ausgangsstoff III, zweckmäßig 1,1 bis 2,7, insbesondere 1,1 bis 2,2 Mol Monoglykolester je Mol Ausgangsstoff III, in Betracht. Entsprechend wählt man Mengen von 0,55 bis 2,5, zweckmäßig 0,55 bis 1,35, insbesondere 0,55 bis 1,1 Mol Diglykolester je Mol Ausgangsstoff T¹I. Geeignete Ester V sind beispielsweise Mono- bzw. Diester der salpetrigen Säure mit folgenden Verbindungen:

CH₃O-CH₂CH₂-OH

C₂H₅O-CH₂CH₂-OH C₃H₇O-CH₂CH₂-OH C₄H₉O-CH₂CH₂-OH HO-(CH₂CH₂O)₂H HO-(CH₂CH₂O)₃H CH₃O(CH₂CH₂O)₂H C₂H₅O(CH₂CH₂O)₂H C₃H₇O(CH₂CH₂O)₂H C₄H₉O(CH₂CH₂O)₂H CH₃O(CH₂CH₂O)₃H C₂H₅O(CH₂CH₂O)₃H

C₃H₇O(CH₂CH₂O)₃H

CH₃

HO-CH-CHjOCH₂-CH-OH

H₃C -^ Λ- Ο CH₂CH₂OH /~\- CH₂O(CH₂CH₂O)₂H

CH₃
CH₃O-CH₂-CH-OH

/CH,
CK₃O-^CK-CK₂O

/CH, j

C₂H₅O-IcH-CH₂OJ₂H

CH₃COOCH₂Ch₂OH
C₆H₅OCH₂CH₂OH

CH₃O-/ ^-OCH₂CH₂OH
-0(CH₂CH₂O)₂H

HVo(CH₂CH₂O)₂H

C₄H₉O(CH₂CH₂O)₃H
C₂H₅O(CH₂CH₂O)₄H
Diglykolester, deren R⁶ den Rest -R⁷, -O-, X die Gruppe -NO und R⁷ die Alkylenreste

CH₃
—(CH₂)3— —(CHy₄- -(CH₂)J- —(CH₂)₆— -CH₂-CH-CH₂-

⁵ CH₃ C₂H₅ C₂H₅

-CH₁-Uh₁- -CH₁-Uh,- -CH-CH-CH₁-
U C₁H, C₁H,

CH₃ C₂H₅ CH₃ CH₃

-CH-C-CH₂- -CH₂-C-CH₂- oder -C-CH₂-CH-

^τ 15 I I I I

C₃H₂ CH₃ C4H9 CH₃

bedeuten.

Ϊ Der zweite Schritt der Umsetzung wird unter Zusatz von Wasser, vorteilhaft in einer Menge von 0,2 bis 10 000,

1 20 zweckmäßig von 0,5 bis 1000, bevorzugt 5 bis 100, insbesondere von 15 bis 50 Mol Wasser je Mol Ausgangs-

I i stoff III durchgeführt; das Wasser kann getrennt und/oder in Gestalt wäßriger Lösungen der Reaktionspartner,

{λ ζ. B. von wäßriger Säure, von wäßrigen Alkalinitritlösungen oder von Gemischen des Alkohols mit Wasser, zuge-

ι_τ setzt werden. Das bei der Reaktion selbst gebildete Wasser wird in diesem Zusammenhang nicht als zugesetztes

\ Wasser definiert und ist nicht in vorgenannten, vorteilhaften Wassermengen enthalten. Zweckmäßig wird man

'} 25 schon für den ersten Schritt der Umsetzung soviel Wasser zusetzen, daß das zugesetzte und das während des

ersten Schrittes gebildete Wasser eine Menge von 0,2 bis 10000, zweckmäßig von 0,5 bis 1000, bevorzugt 5 bis $ 100, vorteilhaft 15 bis 50 Mol Wasserje Mol Ausgangsstoff III darstellen. Die Umsetzung wird während des zweiten Schrittes in Gegenwart von Säure, vorteilhaft in einer Menge von 1,5 bis 15, insbesondere von 2,5 bis 10 *i Äquivalenten Säure, bezogen auf Ausgangsstoff III, durchgeführt. Es kommen im allgemeinen anorganische

^ 30 Säuren in Betracht. Anstelle einbasischer Säuren können auch äquivalente Mengen mehrbasischer Säuren zur

\ Anwendung gelangen. Beispielsweise sind folgende Säuren geeignet: Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Jodwasserstoff, Perchlorsäure, Schwefelsäure, salpetrige Säure, Phosphorsäure, Salpetersäure; Bor enthaltende \^f Säuren wie Borsäure, Borfluorwasserstoffsäure; oder entsprechende Gemische. Die Säuren können in konzentrierter Form, im Gemisch miteinander und/oder mit einem Lösungsmittel, insbesondere Wasser, angewendet ¹B., 35 werden. Bevorzugt sind Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure. Man kann die Säure am

\ Ende des ersten Schrittes zusetzen; vorteilhaft wird man dieselbe Säure für beide Schritte der Umsetzung wählen und sie im Ausgangsgemisch unter Berücksichtigung des Verbrauchs an Säure in beiden Schritten in solcher £ Menge vorlegen, daß während des zweiten Schrittes stets Mengen von 1,5 bis 15, insbesondere von 2,5 bis 10

ζ Äquivalenten Säure, bezogen auf Ausgangsstoff III, anwesend sind.

>_K 40 Der zweite Schritt der Umsetzung wird bei einer Temperatur von 40 bis 200⁰C, vorzugsweise von 45 bis 100⁰C,

(· drucklos oder unter Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. In der Regel dienen Komponenten des Ausgangsgemischs, z. B. Wasser, Alkohol oder Säure, oder zweckmäßig das gesamte Ausgangsgemisch I als Lösungsmedium der Reaktion.

§■ Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Ein Gemisch von Ausgangsstoff III, Chlorierungs- oder

P 45 Bromierungsmittel, z. B. Hypochlorit, Säure und Wasser wird während 0,5 bis 25 Stunden bei der Reaktionstem-

I peratur des ersten Schrittes gehalten. Zweckmäßig läßt man das Halogenierungsmittel, z. B. die wäßrige

I- Natriumhypochlorit-Lösung zum Gemisch der Reaktionspartner zulaufen. Der Zulauf kann in einem weiten

Bereich beliebig schnell erfolgen. Das Reaktionsende fällt meist mit dem Ende des Zulaufs des Hypochlorits zusammen. In diesem ersten Schritt der Umsetzung werden, ausgehend von Aminobenzoesäureverbindung 50 bzw. Monohalogenaminobenzoesäureverbindungen, die entsprechenden Mono- oder Dihalogenaminobenzoesäureverbindungen gebildet. Man beläßt es in seinem Reaktionsgemisch und beginnt mit dem zweiten Schritt der Umsetzung. Nun gibt man Alkohol, gegebenenfalls Säure und Wasser, und dann Nsitrosierungsmittel hinzu. Das Gemisch wird während 1 bis 25 Stunden bei der Rcaktionsternperatur des zweiten Schrittes gehalten. Man I läßt das Nitrosierungsmittel, z. B. die wäßrige Natriumnitritlösung oder den Salpetrigsäureester, zum Gemisch

ψ 55 der Reaktionspartner zulaufen. Der Zulauf kann in einem weiten Bereich beliebig schnell erfolgen. Das Reaktionsende fällt meist mit dem Ende des Zulaufs des Nitrosierungsmittels zusammen. Aus dem Reaktionsgemisch wird der Endstoff in üblicher Weise, z. B. durch Filtration, abgetrennt.

* Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Verbindungen sind wertvolle Ausgangsstoffe für die

;; Herstellung von Pharmazeutika, Farbstoffen und Schädlingsbekämpfungsmitteln. Bezüglich der Verwendung

60 wird auf vorgenannte Veröffentlichungen und Ullmanns Encyklopädic der technischen Chemie, Band 4, Seiten !*· 286 und 287, verwiesen.

1 Die in den Beispielen genannten Teile bedeuten Gewichlsteile.

f Beispiel 1

J 65

"'" Man trägt in 2000 Teilen lOgewichtsprozentiger Salzsäure 137 Teile 2-Aminobenzoesäure ein. Bei 3O⁰C werden innerhalb von 3 Stunden 138 Teile Chlorgas eingeleitet. Anschließend werden 800 Teile Isopropanol hinzugefügt Man gibt bei 85°C innerhalb von 6 Stunden die Lösung von 100 Teilen Natriumnitrit in 140 Teilen

Wasser zu; es entwickelt sich Stickstoff. Man kühlt das Gemisch ab und filtriert. Man erhält 158 Teile (83% der Theorie) 3,5-Dichlorbenzoesäure vom Schmelzpunkt 176 bis 179°C.

Beispiel 2

In 800 Teile Äthanol, 50 Teile Salzsäure (20 Gew.-%) und 500 Teile Wasser werden 13 7 Teile 2-Ammobenzoesäure eingetragen. Man leitet bei 80°C 163 Teile Chlorgas innerhalb von 2 Stunden ein. Es werden 300 Teile Salzsäure (36 Gew.-%) hinzugefügt. Bei 80⁰Cgibt man innerhalb von 7 Stunden 125 Teile Isopropylnitrit zu. Man kühlt das Gemisch ab, fügt 800 Teile Wasser hinzu und saugt ab. Man erhält 143 Teile 3,5-DichIorbcnzoesäure (75% der Theorie) vom Schmelzpunkt 173 bis 178°C. 10

Beispiel 3

Man trägt in 1000 Teilen verdünnte, wäßrige Schwefelsäure (55 Gew.-%) 137 Teile 2-Aminobenzeesäure ein und gibt 300 Teile Salzsäure (36 Gew.-%) zu. Bei 35°C läßt man 140 Teile wäßriges Wasserstoffsuperoxid 15 (50 Gew.-%) in 3 Stunden zulaufen. Anschließend werden 600 Teile Isopropanol hinzugefügL Man gibt 80 Teile NaNO₂ in 120 Teilen Wasser bei 85⁰C innerhalb von 8 Stunden zu; es entwickelt sich Stickstoff. Man kühlt das Gemisch ab, fügt 500 Teile Wasser hinzu und saugt ab. Man erhält 148 Teile (77% der Theorie) 3,5-Dichlorbenzoesäure vom Schmelzpunkt 178 bis 180°C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Halogenbenzoesäureverbindungen der Formel
COOR³

worin R¹ ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, R⁴ ein Wasserstoffatom, ein Chloratom, Bromatom oder eine Nitrogruppe bezeichnet, R³ für ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen, cycloaliphatischen. araliphatischen oder aromatischen Rest steht, wobei man einem Gemisch aus einer Halogenaminobenzoesäureverbindung der Formel