DE2745552A1

DE2745552A1 - Verfahren zur herstellung von aromatischen aminen

Info

Publication number: DE2745552A1
Application number: DE19772745552
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Rosner
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-10
Publication date: 1978-04-13
Also published as: CH597160A5; DE2745552C2; GB1550287A

Description

CIBA-GEIGY AG. CH-4OCi Bnsei

IBA-Dn.'■'

0 MDiX. Vu. U. ^Al<i;jw.t'H 1-10746/+ Deutschland

Anwaltsakte 28 508

10. Oktober 1977

Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I

R₁

NH-CH₂-R₃

(D

NH CO-R₂

worin

R, Alkyl, Alkylaryl, Aryl, Alkyloxy, Aryloxy oder Halogen,

R₂ Alkyl, Aryl oder Alkylaryl,

R₃ H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇, Cycloalkyl, Phenyl, CH₂OH, CH₂CN, die im Falle Phenyl weitere nichtionogene Substituenten, wie Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, NO₂, Halogen, Alkoxy, Trifluormethyl, Sulfonamino, Sulfoalkyl, Alkylamino oder Aminoalkyl tragen können,

bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine

Verbindung der Formel II

R₁

(ID

CO-R,

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mit einem Aldehyd der Formel III

OHC-R₃ (III)

worin R,, R₂ und R- die oben angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart von Wasserstoff und Hydrierkatalysatoren in einem polaren, inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen 20 und 100⁰C umsetzt.

Ueberraschenderweise wurde gefunden, dass man nach dem erfindungsgemässen Verfahren in einer Arbeitsstufe ohne Isolierung irgendwelcher Zwischenstufen und ohne evtl. zu erwartende Nebenreaktionen an den Kernsubstituenten direkt in guter Ausbeute und grosser Reinheit Verbindungen der Formel I erhält. Man hat schon versucht zu Verbindungen der Formel I zu kommen, indem man eine Verbindung der Formel II versuchte zuerst zur Aminverbindung zu reduzieren und dann mit Benzylhalogeniden selektiv zur Monobenzylverbindung zu alkylieren. Diese Arbeitsweise ist jedoch nicht gangbar, da die Alkylierung nicht selektiv genug und deshalb die Ausbeuten unbefriedigend sind. Bisher waren dazu zwei Reaktionsstufen erforderlich, nämlich Reduktion der Nitrogruppe in Verbindungen der Formel II, z.B. mittels einer Bechamp-Reduktion, zur Aminogruppe und anschliessende Alkylierung z.B. mit Benzylchlorid.

Abgesehen davon, dass das neue Verfahren sehr gute Ausbeuten liefert, ist es auch ökologisch von Bedeutung, da keine Nebenprodukte anfallen, die nicht recyclisiert werden könnten.

In Formel I sind mit "Halogen" Fluor, Brom und vor allem Chlor gemeint, und die Ausdrucke "Alkyl" und "Alkoxy" umfassen insbesondere niedrigmolekulare Reste, d.h. Alkyl- und Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Als Arylgruppen kommen vor allem Phenylreste in Frage, die gegebenenfalls z.B. mit Chlor, Brom, Methyl, Methoxy oder Nitro substituiert sein können. Cycloalkyl bedeutet insbesondere Cyclohexyl und Aralkyl z.B. Phenäthyl und insbesondere Benzyl.

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Vorteilhaft bedeuten R, und R₂ C₁₂-Alkyl, wie Aethyl und insbesondere Methyl, und R₃ Alkyl oder Phenyl, unsubstituiert oder ein- oder zweimal unabhängig voneinander mit Methyl, Methoxy oder Chlor substituiert.

Es ist zweckmässig, den Aldehyd der Formel III in einem geringen Ueberschuss zur theoretisch benötigten Menge zu verwenden

Als Reaktionsmedium für die erfindungsgemässe Reaktion dienen polare inerte Lösungsmittel bzw. deren Mischungen.

Bevorzugte polare Lösungsmittel sind die niederen aliphatischen Alkohole, aber auch z.B. Dimethylformamid bzw. Eisessig. Die Reaktion wird bevorzugt als Eintopfreaktion durchgeführt. Die Reaktionstemperatur der Eintopfreaktion liegt zwischen 20 und 1OO°C. Es wird unter Anwendung von Wasserstoff-Ueberdruck

2 gearbeitet. Der Wasserstoffdruck sollte zwischen 0,2 bis 35 kg/cm ,

vorzugsweise bei 0,5 bis 20 kg/cm , liegen. Als Hydrierkatalysatoren kommen vor allem Raney-Nickel und Rupe-Nickel in Betracht. Zur Durchführung des Verfahrens genügen einfache, für derartige Druck-Reaktionen übliche Apparaturen, die jedoch korrosionsfest sein sollten.

Im einzelnen kann das Eintopfverfahren wie folgt durchgeführt werden:

Zu einer Suspension einer Verbindung der Formel II in einem polaren Lösungsmittel, wie z.B. Methanol, die sich in einem Doppelmantel-Druckkessel (max. Arbeitsdruck 15 bar) aus rostfreiem Stahl befindet, und der mit einem Begasungsrührer (ca. 1500 UpM), Thermometer, Manometer, Ueberdruckventil mit Berstscheibe ausgerüstet ist, lässt man einen Aldehyd der Formel III zulaufen und gibt wässriges Raney-Nickel (Trockengehalt ca. 60 Gew.%) hinzu. Der Hydrierkessel wird nun verschlossen und dreimal mit Stickstoff auf ca. 3 bar aufgepresst und wieder über Köpft entspannt. Diese Operation wird dreimal mit Wasserstoff wiederholt. Danach wird der Innendruck mit Wasserstoff auf 2 bar gestellt und während 20 Minuten der Kessel und das Wasserstoff-Reservoir einer Dichtigkeits-Prüfung unterzogen. Wenn die Kontrolle in Ordnung ist, wird bei geschlossenem Wasserstoff-Einlassventil der Rührer einge-

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schaltet und mit dem Warmwasserkreislauf der Kesselinhalt auf Reaktionstemperatur gebracht. Nach ca. 25 Minuten sind 63°C erreicht. Sobald der Innendruck des Kessels unter 2 bar sinkt, wird das Einlassventil fUr den Wasserstoff geöffnet. Man verfahrt auf diese Weise so lange, bis die Wasserstoff-Aufnahme zum Stillstand gekommen ist (ca. 10 bis 12 Stunden - Stillstand der lU-Aufnähme ist dann vorhanden, wenn Druckkonstanz am Reservoir und im Hydrierkessel bei geschlossenem H^-Einlassventil). Zum Schluss wird noch 1 Stunde nachgerUhrt. Die Wasserstoff-Aufnahme betragt in der Regel ca 105% der Theorie.

Anschliessend wird bei stehendem RUhrer der Wasserstoffdruck im Kessel auf 1 bar reduziert, dann mit Stickstoff auf 5 bar erhöht und wieder Über Kopf auf 1 bar entspannt. Diese Operation wird dreimal wiederholt, schliesslich der Druck auf 3 bar eingestellt. Nun wird der Kesselinhalt Über eine vorgewärmte Drucknutsche aus rostfreiem Stahl (Heisswasser-Heizung) in einen tarierten Transportbehälter abgepresst und mit Methanol nachgespült. Die Filtrations-Dauer betragt in der Regel ca. \ Stunde.

Das methanolische Filtrat enthält das Produkt der Formel

Die Hauptlösung sowie die Waschmethanollösung werden vereinigt und einer Destillation unterworfen. Wenn das Lösungsmittel mehr oder weniger vollständig abdestilliert ist, wird die resultierende Schmelze mit heissem Wasser versetzt und bei 100⁰C wahrend 30 Minuten heftig gerührt. Danach wird das liberstehende Wasser heiss abdekantiert und die Operation ein zweites Mal wiederholt. Die heisse Schmelze wird danach nochmals mit heissem Wasser versetzt, wieder 30 Minuten gut durchgerührt und allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt (bei 85°C werden einige Impfkristalle zugefügt). Durch heftiges Rühren verteilt sich die Schmelze als kleine Tröpfchen in der Wasserphase, die dann bald erstarren. Bei 18°C wird 30 Minuten nachgerUhrt und mittels einer Nutsche abfiltriert.

Man erhalt das Produkt als Granulat.

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Die Mutterlauge wird mit den ersten zwei Waschwassern vereinigt, auf ca. 10⁰C gekühlt und der ausgefallene Rückstand (ca. 1 bis 2% der Gesamt-Produktmenge) abgenutscht. Der Niederschlag wird der Produktausbeute zuaddiert.

Eine andere Aufarbeitungsvariante des Produktes besteht darin, dass man die Verbindung der Formel I direkt aus dem Reaktionslösungsmedium durch Abkühlen auskristallisiert. Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens beruht darin, dass man anstelle der acylierten Ausgangskomponente der Formel II eine unacylierte Verbindung der Formel IV

(IV)

^l2

einsetzt und die Acylierung direkt während des erfindungsgemässen Verfahrens in der Art durchführt, dass man während der Umsetzung neben dem als Reaktionsmedium notwendigen Lösungsmittel äquimolare Mengen Acylierungsmittel, wie z.B. Essigsäureanhydrid zusetzt, so dass eine Acylierung intermediär stattfindet und die Reaktion ansonsten den gleichen Verlauf nimmt.

Die Verbindungen der Formel I sind wertvolle Farbstoff-Zwischenprodukte. Sie dienen beispielsweise als Kupplungskomponente zur Herstellung von Azofarbstoffen. Das folgende Beispiel veranschaulicht das neue Verfahren.

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Beispiel

In einem 21 1-Druckkessel aus rostfreiem Stahl werden 1805,4 g (8,58 Mol) 4-Acetylamino-2-nitro-anisol ä 99,7% in 4 1 Methanol suspendiert.

Zu diesem Gemisch la'sst man
1197,9 g (11,1 Mol) Benzaldehyd (Gehalt 98,6 %) zulaufen und splllt mit weiteren

1 1 Methanol nach. Danach werden 75 g Raney-Nickel, wässrig (Trockengehalt ca. 60%)

zugegeben, wobei mit weiteren 1 1 Methanol nachgespült wird.

Nun wird der Kessel gründlich mit Stickstoff und dann mit Wasserstoff gespUlt und bei Druckkonstanz ein Wasserstoffdruck von

2
2 atm/cm eingestellt. Der Kesselinhalt wird nun auf 65°C unter Rühren aufgeheizt. Die Reaktion wird bei dieser Temperatur so lange unter Wasserstoffdruck gehalten, bis keine Wasserstoffauf nähme mehr erfolgt. Es werden ca. 810 1 H₂> das sind ca. 105% der Theorie, benötigt. Nach Beendigung der Reaktion wird der Kessel Über kopf mittels Stickstoff entspannt, der Kesselinhalt mittels Drucknutschen abfiltriert und mit Methanol nachgewaschen.

Aus dem Filtrat wird das Produkt aufgearbeitet, indem man das Methanol langsam mit Wasser verdlinnt, wodurch das Produkt kristallin ausfällt. Nun lässt man abkühlen und filtriert bei Raumtemperatur das Produkt ab.

Nach Waschen und Trocknen (bei ca. 60°C im Vakuum) erhält man 2060 g (= 95,4% der Theorie) 5-Acetylamino-2-methoxy-N-benzylanilin.

Das Produkt ist technisch rein, hat den Fp 115-117°C und lässt sich ohne weitere Reinigungsarbeit zur Farbstoffsynthese weiterverwenden.

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Beispiele 2 bis 8

Verfährt man ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung der Ausgangskomponenten mit den speziellen Resten R, und R₀ der aufgeführten Tabelle durch Umsetzung mit einem Aldehyd mit einem speziellen Rest R₃, so erhält man Verbindungen der Formel I mit den in der Tabelle aufgeführten Substituenten R-, , R2 und R₃ in Ausbeuten, die in der Regel bei Über 90% der Theorie liegen.

TABELLE

NH CO-R

(D

Bsp

Fp °C

2
3
4
5

6
7
8

O-CH.

Cl

O-CH.

-CH₂CH₃

-CH,

-CH.

-CH,

-CH.

Cl -

,Na

CH₃-

CH₃-(CH₂)₂-

130

133

127

>300

153

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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I

^Rl

NH-CH₂-R₃

R-, Alkyl, Alkylaryl, Aryl , Alkoxy, Aryloxy oder Halogen, R₂ Alkyl, Aryl, Alkylaryl, R₃ H, Alkyl (C₁-C₄), Cycloalkyl, Phenyl, CH₂OH, CH₂CN, die im Falle Phenyl weitere nichtionogene Substituenten, wie Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, NO₂> Halogen, Alkoxy, Trifluormethyl, Sulfonamino, Sulfoalkyl, Alkylamino oder Aminoalkyl tragen können,

bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel II

R₁

iV^N02

(ID

NH CO-R₂

mit einem Aldehyd der Formel III

OHC-R₃ (III)

worin R,, R~ und R₃ die oben angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart von Wasserstoff und Hydrierkatalysatoren in einem polaren, inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen 20 und 1OO°C umsetzt.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

2 man unter einem Wasserstoff-Druck von 0,2 bis 36,0 kg/cm ,

2 vorzugsweise 0,2 bis 20,0 kg/cm , arbeitet.

809815/0878 OWQtNAL INSPECTED

- ST-
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als polare inerte Lösungsmittel die niederen aliphatischen Alkohole verwendet.
4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Methanol als polares Lösungsmittel verwendet.
5. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion als Eintopfverfahren durchfuhrt .
6. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Hydrierkatalysatoren Raney-Nickel und Rupe-Nickel verwendet.
7. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man 4-Acetylamino-2-nitro-anisol mit Benzaldehyd zu 5-Acetylamino-2-methoxy-N-benzylanilin umsetzt.
8. Abänderung des Verfahrens gemäss Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man anstelle der Ausgangsverbindung der Formel II eine solche der Formel IV

I NO_{2 (IV)}

^l2

verwendet, diese intermediär mittels Acylierungsmittel während der Eintopfreaktion acyliert und ansonsten wie gemäss dem beschriebenen Verfahren verfährt.

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