DE3003960C2 - - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Landscapes
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von in m-Stellung chlorsubstituierten Anilinen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Die Herstellung von in m-Stellung substituierten Chlor
anilinen durch Umsetzung von Polychloranilinen mit Wasser
stoff ist in FR 22 98 531 A1 (vgl. DE 25 03 187 B2) beschrieben. Die dort ange
gebene Verfahrensweise erfordert allerdings die Anwendung
erhöhter Drucke sowie sehr hoher Mengen an Chlorwasserstoff
säure, was gravierende Korrosionsprobleme aufwirft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung m-chlorsubstituierter Aniline aus stickstoff
haltigen und stark halogenierten aromatischen Verbindungen
anzugeben, das eine hohe Ausbeute ergibt und ebenso für
chlorierte und nitrierte Ausgangsverbindungen (substituierte
Nitrobenzole und Homologe) wie auch für chlorierte und amino
gruppenhaltige Ausgangsverbindungen (Polychloraniline und
Homologe) anwendbar ist. Das Verfahren soll zugleich bei
mäßigen Drucken und Temperaturen und unter Verfahrensbe
dingungen durchführbar sein, die mit einem geringeren Korro
sionsrisiko verbunden sind.
Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung m-chlor
substituierter Aniline beruht auf der katalytischen Hydrierung
chlorierter stickstoffhaltiger Benzolderivate in flüssiger
Phase und saurem Medium in der Wärme und unter Druck in Gegen
wart von Edelmetallen der Gruppe VIII des Periodensystems
und ist dadurch gekennzeichnet, daß
man bei 90 bis 300°C und bei 3 bis 100 bar
Benzolderivate der Formel I,
in der
Y Wasserstoff oder Sauerstoff bedeutet,
X′ und X′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy oder Aralkoxy, die gegebenen falls auch substituiert sein können, stehen, wobei einer der Substituenten X′ und X′′ auch Wasserstoff bedeuten kann und und mindestens einer dieser Substituenten chlor bedeutet, im Fall der Herstellung von Monochloranilinen (m-Chloranilinen) bedeutet lediglich einer der Substi tuenten X′ und X′′ ein Chloratom; im Fall der Herstellung von Dichlorani linen (m-Dichloranilinen) bedeuten X′ und X′′ gleichzeitig Chlor; und
R′, R′′ und R′′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aralkyl, Alkoxy oder Aryloxy, die gegebenenfalls auch substituiert sein können, stehen, wobei min destens einer der Substituenten R′, R′′ und R′′′ Chlor bedeutet und ferner höchstens zwei dieser Substituenten Wasserstoff bedeuten können,
und man die Reaktion bei einem Wasserstoffpartialdruck von 10 bis 80% des Gesamtdrucks und in Gegenwart von Chloridionen durchgeführt, wobei der pH-Wert des Reaktionsgemisches unter 1,5 und/oder die H⊕-Ionenkonzentration im Reaktionsgemisch zwischen 0,5 und 10 mol/e und die Chloridionenkonzentration 2 bis 15 mol/e beträgt und das Konzentrationsverhältnis
Y Wasserstoff oder Sauerstoff bedeutet,
X′ und X′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy oder Aralkoxy, die gegebenen falls auch substituiert sein können, stehen, wobei einer der Substituenten X′ und X′′ auch Wasserstoff bedeuten kann und und mindestens einer dieser Substituenten chlor bedeutet, im Fall der Herstellung von Monochloranilinen (m-Chloranilinen) bedeutet lediglich einer der Substi tuenten X′ und X′′ ein Chloratom; im Fall der Herstellung von Dichlorani linen (m-Dichloranilinen) bedeuten X′ und X′′ gleichzeitig Chlor; und
R′, R′′ und R′′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aralkyl, Alkoxy oder Aryloxy, die gegebenenfalls auch substituiert sein können, stehen, wobei min destens einer der Substituenten R′, R′′ und R′′′ Chlor bedeutet und ferner höchstens zwei dieser Substituenten Wasserstoff bedeuten können,
und man die Reaktion bei einem Wasserstoffpartialdruck von 10 bis 80% des Gesamtdrucks und in Gegenwart von Chloridionen durchgeführt, wobei der pH-Wert des Reaktionsgemisches unter 1,5 und/oder die H⊕-Ionenkonzentration im Reaktionsgemisch zwischen 0,5 und 10 mol/e und die Chloridionenkonzentration 2 bis 15 mol/e beträgt und das Konzentrationsverhältnis
und vorzugsweise < 2 ist.
Die Reaktion wird in flüssiger Phase durchgeführt; in der
Praxis wird vorteilhaft in Gegenwart eines anorganischen
oder organischen flüssigen und unter den Verfahrensbedingungen
inerten Lösungsmittels gearbeitet. Inerte Lösungsmittel
sind solche, die nicht chemisch reagieren.
Bevorzugt wird hierfür Wasser verwendet.
Die Acidität des Reaktionsmediums ist allgemein so, daß
der pH-Wert (im Fall eines wäßrigen Mediums) vorteilhaft
unter 1 liegt. Die H⊕-Ionenkonzentration
im Reaktionsmedium beträgt
vorzugsweise 1 bis 6 mol H⊕/l.
Die höchsten Säurekonzentrationen sind zwar anwendbar,
bringen jedoch keinen wesentlichen Vorteil.
Die Acidität des Reaktionsmediums kann mit starken
anorganischen Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder
Halogenwasserstoffsäuren, sowie etwa mit organischen Säuren
eingestellt werden; bevorzugt werden Halogenwassersstoffsäuren,
insbesondere Chlorwasserstoffsäure, verwendet. Aufgrund
der erfindungsgemäßen Verfahrensweise unter Einsatz von
Chloridionen wird folglich stets, zumindest teilweise, in
Gegenwart von Salzsäure verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird (abgesehen vom
Katalysator auf der Basis eines Edelmetalls, der zumeist
eine feste Phase darstellt) in flüssiger Phase durchgeführt.
Die flüssige Phase kann homogen sein und eine Lösung dar
stellen: Diese Ausführungsweise ist insbesondere bevorzugt,
wenn Y in Formel I ein Sauerstoffatom bedeutet; eine der
artige flüssige Phase enthält entsprechend die Reaktanten,
die Reaktionsprodukte sowie das bzw. die gegebenenfalls vor
liegenden Lösungsmittel. Es kann jedoch auch unter Verwendung
von zwei flüssigen Phasen verfahren werden.
Der Überdruck, bei dem die Reaktion durchgeführt wird,
liegt vorzugsweise über 5 bar; es ist aus wirtschaftlichen
Gründen ferner vorteilhaft, bei Drücken unter 100 bar
zu arbeiten, wobei Drücke unter 30 bar bevorzugt sind.
Die Reaktionstemperatur
beträgt vorzugsweise 110 bis 200°C. Bei
einer hohen Temperatur kann in Fällen, in denen relativ
flüchtige Säuren verwendet werden, ein relativ bedeuten
der Partialdruck der von Wasserstoff verschiedenen Verbin
dungen in der Gasphase vorliegen, wobei unter Gasphase
die über dem flüssigen Reaktionsmedium befindliche Gas
phase verstanden wird. Die Verfahrensbe
dingungen werden vorzugsweise so gewählt, daß der Partialdruck des Wasser
stoff 30 bis 60% des Gesamtdrucks ausmacht.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten
Edelmetalle, die das eigentliche Katalysatormaterial dar
stellen, sind prinzipiell Metalle der Gruppe VIII des Perio
densystems, wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium
und Platin, wobei Palladium bevorzugt ist. Das Metall kann
im metallischen Zustand oder in Form einer chemischen
Verbindung vorliegen; allgemein ist bevorzugt, das
Metall in metallischem Zustand einzusetzen, da die
Metallionen unter den Verfahrensbedingungen die Tendenz
zeigen, zum metallischen Zustand reduziert zu werden.
Der Katalysator kann ferner gegebenen
falls auch auf einem Träger vorliegen. Als Katalysatorträ
ger sind alle herkömmlicherweise als Trägermaterialien für
Katalysatoren bekannten Träger unter der Voraussetzung ver
wendbar, daß sie gegenüber Wasser und Säuren beständig sind;
besonders geeignete Träger sind etwa
Aktivkohle, Kieselsäure und Bariumsulfat, wobei
Aktivkohle bevorzugt ist.
Der Katalysator sowie sein Träger liegen vorteilhaft in
feinverteilter Form vor; spezifische Oberflächen über 100 m²/g
sind allgemein günstig.
Die Menge des eingesetzten Katalysators wird so ge
wählt, daß der Mengenanteil des Edelmetalls des Katalysa
tors in Bezug auf die Masse der umzusetzenden Verbindung
der Formel I allgemein 0,05 bis 10 und vorzugsweise 0,5 bis
5% beträgt.
Die bei der Reaktion erfindungsgemäß eingesetzten Chlorid
ionen liegen folglich gegenüber den H⊕-Ionen in überschüssiger
Menge vor. Es ist daher üblich, sie ganz oder teilweise in
Form von Chloridverbindungen einzuführen. Allgemein ist be
vorzugt, die Chloridionen in Form von Ammoniumchlorid oder
Metallchloriden oder in Form von Hydrochloriden einzuführen.
Die Ammoniumchloride können dabei quaternäre oder nicht
quaternäre Ammoniumchloride sein; vorzugsweise werden Ammonium
chlorid (NH₄Cl) oder Alkalichloride oder Erdalkalichloride
eingesetzt, z. B. Lithiumchlorid, Natriumchlorid oder Kalium
chlorid. Bevorzugte Hydrochloride sind Hydrochloride substi
tuierter Aniline wie etwa von Verbindungen der Formel I (mit
Y=H) und/oder erfindungsgemäß erhaltene substituierte
Aniline. Die Menge der Chloridionen im Reaktionssystem be
trägt allgemein 2 bis 15 mol/l und vorzugsweise 4 bis 11 mol/l.
Als erfindungsgemäße Ausgangsmaterialien bevorzugt ge
eignete Verbindung der Formel I sind beispielsweise:
2,3-Dichlornitrobenzol und 2,3-Dichloranilin,
2,5-Dichlornitrobenzol und 2,5-Dichloranilin,
3,4-Dichlornitrobenzol und 3,4-Dichloranilin,
2,3,4-Trichlornitrobenzol und 2,3,4-Trichloranilin,
2,3,5-Trichlornitrobenzol und 2,3,4-Trichloranilin,
2,3,6-Trichlornitrobenzol und 2,3,6-Trichloranilin,
2,4,5-Trichlornitrobenzol und 2,4,5-Trichloranilin,
3,4,5-Trichlornitrobenzol und 3,4,5-Trichloranilin,
2,3,4,6-Tetrachlornitrobenzol und 2,3,4,6-Tetrachloranilin,
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2,3,5,6-Tetrachlornitrobenzol und 2,3,5,6-Tetrachloranilin,
Pentachlornitrobenzol und Pentachloranilin
sowie
4,5,6-Trichlor-2-methylnitrobenzol und 4,5,6-Trichlor-2-methylanilin,
2,5,-Dichlor-4-methylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-methylanilin,
2,3,5,6-Tetrachlor-4-methylnitrobenzol und 2,3,5,6-Tetrachlor-4-methylanilin,
2,5-Dichlor-3,4-dimethylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-3,4-dimethylanilin,
2,5-Dichlor-4-ethylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-ethylanilin
2,5-Dichlor-4-propylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-propylanilin,
3,4,6-Trichlor-2-benzylnitrobenzol und 3,4,6-Trichlor-2-benzylanilin,
2,2′-Dinitro-3,5,6,3′,5′,6′-hexachlordiphenylmethan und
2,2′-Diamino-3,5,6,3′,5′,6′-hexachlordiphenylmethan,
2-Nitro-3,4,5-trichlordiphenyl und 2-Amino-3,4,5-trichlordiphenyl,
4,4′-Dinitrooctachlordiphenyl und 4,4′-Diaminooctachlordiphenyl,
4,5-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,4-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,6-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,6-Dichlor-2-methoxyanilin,
5,6-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 5,6-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,4,6-Trichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,6-Trichlor-2-methoxyanilin,
3,4,5-Trichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,5-Trichlor-2-methoxyanilin,
3,4,5,6-Tetrachlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,5,6- Tetrachlor-2-methoxyanilin,
4,5-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-3-methoxyanilin,
5,6-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 5,6-Dichlor-3-methoxyanilin,
2,5-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-3-methoxyanilin,
4,5,6-Trichlor-3-methoxynitrobenzol und 4,5,6-Trichlor-3-methoxyanilin,
2,4,5,6-Tetrachlor-3-methoxynitrobenzol und 2,4,5,6- Tetrachlor-3-methoxyanilin,
2,3-Dichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3-Dichlor-4-methoxyanilin,
2,5-Dichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-methoxyanilin,
2,3,6-Trichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,6-Trichlor-4-methoxyanilin,
2,3,5-Trichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,5-Trichlor-4-methoxyanilin,
2,3,5,6-Tetrachlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,5,6- Tetrachlor-4-methoxyanilin,
4,5-Dichlor-2-phenoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-2-phenoxyanilin,
3,4,5,6-Tetrachlor-2-phenoxynitrobenzol und 3,4,5,6- Tetrachlor-2-phenoxyanilin,
2,4,5,6-Tetrachlor-3-phenoxynitrobenzol und 2,4,5,6- Tetrachlor-3-phenoxyanilin,
2,5-Dichlor-4-phenoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-phenoxyanilin sowie etwa
2,3,5,6-Tetrachlor-4-phenoxynitrobenzol und 2,3,5,6- Tetrachlor-4-phenoxyanilin.
2,5-Dichlornitrobenzol und 2,5-Dichloranilin,
3,4-Dichlornitrobenzol und 3,4-Dichloranilin,
2,3,4-Trichlornitrobenzol und 2,3,4-Trichloranilin,
2,3,5-Trichlornitrobenzol und 2,3,4-Trichloranilin,
2,3,6-Trichlornitrobenzol und 2,3,6-Trichloranilin,
2,4,5-Trichlornitrobenzol und 2,4,5-Trichloranilin,
3,4,5-Trichlornitrobenzol und 3,4,5-Trichloranilin,
2,3,4,6-Tetrachlornitrobenzol und 2,3,4,6-Tetrachloranilin,
2,3,4,5-Tetrachlornitrobenzol und 2,3,4,5-Tetrachloranilin,
2,3,5,6-Tetrachlornitrobenzol und 2,3,5,6-Tetrachloranilin,
Pentachlornitrobenzol und Pentachloranilin
sowie
4,5,6-Trichlor-2-methylnitrobenzol und 4,5,6-Trichlor-2-methylanilin,
2,5,-Dichlor-4-methylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-methylanilin,
2,3,5,6-Tetrachlor-4-methylnitrobenzol und 2,3,5,6-Tetrachlor-4-methylanilin,
2,5-Dichlor-3,4-dimethylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-3,4-dimethylanilin,
2,5-Dichlor-4-ethylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-ethylanilin
2,5-Dichlor-4-propylnitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-propylanilin,
3,4,6-Trichlor-2-benzylnitrobenzol und 3,4,6-Trichlor-2-benzylanilin,
2,2′-Dinitro-3,5,6,3′,5′,6′-hexachlordiphenylmethan und
2,2′-Diamino-3,5,6,3′,5′,6′-hexachlordiphenylmethan,
2-Nitro-3,4,5-trichlordiphenyl und 2-Amino-3,4,5-trichlordiphenyl,
4,4′-Dinitrooctachlordiphenyl und 4,4′-Diaminooctachlordiphenyl,
4,5-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,4-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,6-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,6-Dichlor-2-methoxyanilin,
5,6-Dichlor-2-methoxynitrobenzol und 5,6-Dichlor-2-methoxyanilin,
3,4,6-Trichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,6-Trichlor-2-methoxyanilin,
3,4,5-Trichlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,5-Trichlor-2-methoxyanilin,
3,4,5,6-Tetrachlor-2-methoxynitrobenzol und 3,4,5,6- Tetrachlor-2-methoxyanilin,
4,5-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-3-methoxyanilin,
5,6-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 5,6-Dichlor-3-methoxyanilin,
2,5-Dichlor-3-methoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-3-methoxyanilin,
4,5,6-Trichlor-3-methoxynitrobenzol und 4,5,6-Trichlor-3-methoxyanilin,
2,4,5,6-Tetrachlor-3-methoxynitrobenzol und 2,4,5,6- Tetrachlor-3-methoxyanilin,
2,3-Dichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3-Dichlor-4-methoxyanilin,
2,5-Dichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-methoxyanilin,
2,3,6-Trichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,6-Trichlor-4-methoxyanilin,
2,3,5-Trichlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,5-Trichlor-4-methoxyanilin,
2,3,5,6-Tetrachlor-4-methoxynitrobenzol und 2,3,5,6- Tetrachlor-4-methoxyanilin,
4,5-Dichlor-2-phenoxynitrobenzol und 4,5-Dichlor-2-phenoxyanilin,
3,4,5,6-Tetrachlor-2-phenoxynitrobenzol und 3,4,5,6- Tetrachlor-2-phenoxyanilin,
2,4,5,6-Tetrachlor-3-phenoxynitrobenzol und 2,4,5,6- Tetrachlor-3-phenoxyanilin,
2,5-Dichlor-4-phenoxynitrobenzol und 2,5-Dichlor-4-phenoxyanilin sowie etwa
2,3,5,6-Tetrachlor-4-phenoxynitrobenzol und 2,3,5,6- Tetrachlor-4-phenoxyanilin.
Zu den in m-Stellung chlorsubstituierten Anilinen, die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden
können, gehören vorzugsweise:
m-Chloranilin und 3,5-Dichloranilin, ferner 5-Chlor-2-
anilin, 3,5-Dichlor-4-methylanilin, 5-Chlor-3,4-dimethyl
anilin, 3-Chlor-4-ethylanilin, 3-Chlor-2-benzylanilin,
4,4′Diamino,2,6,2′,6′-tetrachlordiphenyl, 3-Chlor-2-
methoxyanilin, 5-Chlor-2-methoxyanilin, 3,5-Dichlor-2-
methoxyanilin, 3-Chlor-4-methoxyanilin, 5-Chlor-3-meth
oxyanilin, 3,5-Dichlor-4-methoxyanilin, 3-Chlor-2-phen
oxyanilin, 5-Chlor-2-phenoxyanilin, 3,5-Dichlor-2-phen
oxyanilin sowie etwa 3,5-Dichlor-4-phenoxyanilin.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder
diskontinuierlich durchgeführt werden. Nach Beendigung
der Reaktion kann der Katalysator erforderlichenfalls
durch Filtration oder gleichwertiger Mittel, wie beispiels
weise Absaugen oder Abzentrifugieren, abgetrennt werden;
das erzeugte m-chlorierte Amin kann in beliebiger, an
sich bekannter Weise abgetrennt werden, beispielsweise
durch Extraktion mit einem Lösungsmittel und/oder durch
Destillation; vor der Durchführung dieser Abtrennung ist
es allgemein günstig, das (im sauren Medium als Salz vor
liegende) Amin durch Neutralisation oder Alkalischmachen
mit einem alkalischen Mittel in die freie (nicht als Salz
vorliegende) Aminform überzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist aufgrund seiner hohen
Selektivität in Bezug auf die m-chlorierten Amine sowie
wegen der anwendbaren, relativ milden Verfahrensbedingun
gen sehr vorteilhaft. Die damit zugänglichen m-chlorier
ten Amine eignen sich insbesondere zur Herstellung von
Pestiziden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels näher erläutert.
In einen 225 ml-Autoklaven mit Tantal-Innenauskleidung
werden eingebracht:
0,83 g 2,3,4,5-Tetrachloranilin,
0,07 g Katalysator (auf Aktivkohle niedergeschlagenes Palladium, spezifische Oberfläche des Trägers 1100 m²/g; Palladiumgehalt 10 Masse-%),
95 ml wäßrige, 4 N Salzsäurelösung und
37,5 g Lithiumchlorid.
0,07 g Katalysator (auf Aktivkohle niedergeschlagenes Palladium, spezifische Oberfläche des Trägers 1100 m²/g; Palladiumgehalt 10 Masse-%),
95 ml wäßrige, 4 N Salzsäurelösung und
37,5 g Lithiumchlorid.
Der Autoklav wird anschließend verschlossen und zuerst
mit Argon und danach mit Wasserstoff gespült. Anschließend
wird auf 170°C erhitzt, wobei der Innendruck entsprechend
ansteigt; nach Erreichen dieser Temperatur wird Wasserstoff
bis zu einem Gesamtdruck von 21 bar (Überdruck) einge
leitet, wovon 8 bar dem Partialdruck des Wasserstoffs ent
sprechen.
Unter diesen Bedingungen wird 4 h 10 min umgesetzt. Nach
dem Abkühlen wird die flüssige Reaktionsmasse mit einer wäßri
gen NaOH-Lösung alkalisch gemacht; der Palladiumkatalysator
wird abfiltriert und das 3,5-Dichloranilin mit Methylenchlorid
aus der wäßrigen Phase extrahiert. Die so erhaltene Lösung
in Methylenchlorid wird über Natriumsulfat getrocknet, worauf
das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft wird.
Der Umsatz des Tetrachloranilins beträgt 100%, die
Ausbeute an 3,5-Dichloranilin 95,4%.
Die Versuche beziehen sich auf die Ermittlung
der Selektivität bei Verwendung von zumindest
in 3- und 5-Stellung chlorierten Anilinen. Als
Ausgangsmaterial wurde 2,3,4,5-Tetrachloranilin
eingesetzt. Die Selektivität entspricht dabei der
Summe der Ausbeuten an 3,5-Dichloranilin und den Zwischen
produkten 2,3,5- und 3,4,5-Trichloranilin, bezogen auf die
umgewandelte Menge an 2,3,4,5-Tetrachloranilin.
Beim erfindungsgemäßen Beispiel wurde die Reaktionsdauer
so lang gewählt, um am Ende praktisch ausschließlich 3,5-
Dichloranilin zu erhalten.
Bei dem Vergleichsverfahren nach dem Wedemeyer-Verfahren
(vgl. DE 25 03 187 B2), das unter den milden Reaktionsbe
dingungen des erfindungsgemäßen Beispiels durchgeführt
wurde, ist die erzielte Selektivität nur sehr gering.
Unabhängig davon wurde diese Reaktion zu dem Zeitpunkt
gestoppt, der in dem oben definierten Sinne der maximalen
Selektivität entsprach.
2,3,4,5-Tetrachloranilin (0,83 g) ein aus auf Aktivkohle
niedergeschlagenem Palladium bestehender Katalysator
(spezifische Oberfläche der Aktivkohle 1100 m²/g; Men
genanteil des Palladiums 10 Masse-%) (0,07 g) sowie eine
wäßrige Salzsäurelösung einer Konzentration von 4 mol/l
(95 ml) wurden in einen innen mit Tantal beschichteten
225-ml-Autoklaven eingebracht.
Der Autoklav wurde dann verschlossen und zunächst mit
Argon und anschließend mit Wasserstoff gespült. Die
Temperatur wurde danach auf 170°C angehoben, wobei der
autogene Druck ansteigengelassen wurde; nach Erreichen
dieser Temperatur wurde Wasserstoff eingeleitet, bis der
Gesamtdruck (Überdruck) 16 bar betrug, was einem Wasser
stoffpartialdruck von 8 bar entspricht.
Die Reaktion wurde unter diesen Bedingungen 30 min durch
geführt. Nach dem Abkühlen wurde das flüssige Reaktions
gemisch mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung alkalisch
gemacht. Der Palladiumkatalysator wurde abfiltriert. Die
gesamten Chloraniline und Anilinverbindungen wurden mit
Methylenchlorid aus der wäßrigen Phase extrahiert. Die so
erhaltene Methylenchloridlösung wurde über Natriumsulfat
getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der Umwandlungsgrad
des Tetrachloranilins betrug 77%. Die Selektivität der
zumindest in 3- und 5-Stellung chlorierten Aniline betrug
21,5% im Fall des Vergleichsverfahrens, wobei die Ausbeute
an unvollständig (d. h. nicht selektiv in 3- und 5-Stel
lung) hydrochlorierten Anilinen 49,5% und die Anilinaus
beute 30% betrugen.
Wenn die Reaktion während einer längeren Reaktionsdauer
durchgeführt wurde (Gesamtdauer 4,5 h) fiel die Selek
tivität auf 9% ab, wobei zugleich die Anilinausbeute 91%
betrug.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle
zusammengefaßt.
Aus den Ergebnissen können folgende Schlußfolgerungen ge
zogen werden:
- 1 (a) Beim Vergleichsverfahren nach Wedemeyer liegen gleich viele Protonen und Chloridionen vor; dies be deutet, daß das c Cl⊖/ c H⊕-Verhältnis gleich 1 ist.
- (b) Erfindungsgemäß liegt demgegenüber ein erheblicher Überschuß an Chloridionen gegenüber Protonen vor.
- 2 (a) Beim Vergleichsverfahren ist die Selektivität nur gering und reicht keinesfalls für eine Durchführung dieses Verfahrens in industriellem Maßstab aus.
- (b) Das erfindungsgemäße Verfahren führt, obgleich milde Reaktionsbedingungen angewandt wurden, zu einer aus gezeichneten Selektivität.
Aus den obigen Ergebnissen ist der erhebliche Verfahrens
vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem
stand der Technik nach DE 25 03 187 B2 unmittelbar er
sichtlich, der auf dem beträchtlichen Einfluß des Über
schusses von Chloridionen auf den Umwandlungsgrad des ein
gesetzten Polychloranilins und die Selektivität der Hydro
dechlorierung beruht.
Aus dem oben genannten Stand der Technik konnte kein Hin
weis darauf entnommen werden, daß bei Anwendung eines
Überschusses an Chloridionen gegenüber den Protonen in
einem wäßrigen Medium eine derartig bessere Selektivität
bzw. eine hohe Selektivität auch unter milden Reaktions
bedingungen, wie etwa der Temperatur, dem Druck und der
Säurekonzentration, erzielbar wäre.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung m-chlorsubstituierter Aniline
durch katalytische Hydrierung stickstoffhaltiger und
chlorierter Benzolderivate in flüssiger Phase und
saurem Medium in der Wärme und unter Druck sowie in Ge
genwart von Edelmetallen der Gruppe VIII des Perioden
systems, dadurch gekennzeichnet, daß
man bei 90 bis 300°C und bei 3 bis 100 bar Benzolderi
vate der allgemeinen Formel I,
in der
Y Wasserstoff oder Sauerstoff bedeutet,
X′ und X′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy oder Aralkoxy, die gegebenenfalls auch substituiert sind, stehen,
wobei einer der Substituenten X′ und X′′ auch Wasserstoff bedeuten kann, und mindestens einer dieser Substituenten Chlor bedeutet, und
R′, R′′ und R′′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aralkyl, Alkoxy oder Aryloxy, die gegebenenfalls auch substituiert sind, stehen, wobei mindestens einer der drei Substituenten R′, R′′ und R′′′ ein Chloratom bedeutet und höchstens zwei dieser Substituenten Wasser stoff sein können,
einsetzt und man die Reaktion bei einem Wasserstoffpartialdruck von 10 bis 80% des Gesamtdrucks und in Gegenwart von Chlorid ionen durchführt, wobei der pH-Wert des Reaktionsge mischs unter 1,5 und/oder im Reaktionsgemisch die H⊕- Ionenkonzentration zwischen 0,5 und 10 mol/l und die Chloridionenkonzentration 2 bis 15 mol/l beträgt und das Konzentrationsverhältnis ist.
Y Wasserstoff oder Sauerstoff bedeutet,
X′ und X′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy oder Aralkoxy, die gegebenenfalls auch substituiert sind, stehen,
wobei einer der Substituenten X′ und X′′ auch Wasserstoff bedeuten kann, und mindestens einer dieser Substituenten Chlor bedeutet, und
R′, R′′ und R′′′ zugleich oder unabhängig jeweils für Chlor, Alkyl, Aralkyl, Alkoxy oder Aryloxy, die gegebenenfalls auch substituiert sind, stehen, wobei mindestens einer der drei Substituenten R′, R′′ und R′′′ ein Chloratom bedeutet und höchstens zwei dieser Substituenten Wasser stoff sein können,
einsetzt und man die Reaktion bei einem Wasserstoffpartialdruck von 10 bis 80% des Gesamtdrucks und in Gegenwart von Chlorid ionen durchführt, wobei der pH-Wert des Reaktionsge mischs unter 1,5 und/oder im Reaktionsgemisch die H⊕- Ionenkonzentration zwischen 0,5 und 10 mol/l und die Chloridionenkonzentration 2 bis 15 mol/l beträgt und das Konzentrationsverhältnis ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Konzentrationsverhältnis von
einhält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der pH-Wert des Reaktionsgemischs unter 1
und/oder die H⊕-Ionenkonzentration des Reaktionsge
mischs 1 bis 6 mol/l betragen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man Chloridionen in einer
Konzentration von 4 bis 11 mol/l im Reaktionsmedium
einsetzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Reaktionsmedium ein
wäßriges Medium einsetzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß man in einem Reaktionsmedium
arbeitet, das, abgesehen vom Edelmetallkatalysator,
aus lediglich einer flüssigen Phase besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man einen Gesamtdruck von 5 bis
30 bar anwendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur von 110
bis 200°C arbeitet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß man bei einem Wasserstoffpartial
druck von 30 bis 60% des Gesamtdrucks arbeitet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Katalysator Palladium ein
setzt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß man das Edelmetall des Katalysa
tors in einer Menge von 0,05 bis 10 Masse-%, bezogen
auf die Masse der Verbindung der Formel I, einsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Edelmetall des Katalysators in einer Menge
von 0,05 bis 5 Masse-%, bezogen auf die Masse der Ver
bindung der Formel I, einsetzt.
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