DE3308658C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von 4-Nitrodiphenylaminen durch Umsetzung von 4-Nitrohalogenbenzolen
mit primären aromatischen Aminen in Gegenwart
von Kaliumcarbonat und Kupferverbindungen.
Die Umsetzung von Halogennitrobenzolen mit aromatischen
Aminen ist bereits seit langem bekannt. So ist
aus der DE-PS 1 85 663 bekannt. die Umsetzung in Gegenwart
von Alkalicarbonaten und Kupferverbindungen als Katalysatoren
durchzuführen.
Außerdem ist bekannt, daß die außerordentlich langsam
verlaufende Reaktion beschleunigt werden kann,
wenn Kaliumcarbonat eingesetzt und das Reaktionswasser
durch azeotrope Destillation entfernt wird.
Gemäß Beispiel 1 der US-PS 29 27 943 wurde unter
diesen Bedingungen in 21 Stunden Reaktionszeit mäßig
reines 4-Nitrodiphenylamin in einer Ausbeute von
73% der Theorie erhalten. Aus der US-PS 41 55 936
ist weiterhin bekannt, daß bei der Umsetzung von
Halogennitrobenzolen mit primären aromatischen Aminen
zu dem Nachteil langer Reaktionszeiten die Verunreinigung
der Nitrodiphenylamine infolge Bildung nicht
unerheblicher Mengen an Teeren und Nebenprodukten
kommt, wie die Bildung von Nitrobenzol infolge reduktiver
Enthalogenierung (vgl. US-PS 33 13 854, Spalte 3, Zeilen 64, 65).
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden dem Reaktionsgemisch
polare Lösungsmittel als Cokatalysatoren zugesetzt.
Allerdings sind auch die bislang eingesetzten
polaren Lösungsmittel durchweg mit Nachteilen verbunden.
So ist das Dimethylformamid, das gemäß der US-PS
30 55 940 eingesetzt wird, bei den Umsetzungsbedingungen
flüchtig und bildet schwer abtrennbare Nebenprodukte.
Hexamethyl-phosphorsäuretriamid, gemäß der
US-PS 30 55 940 und Formanilid gemäß der US-PS
33 13 854 eingesetzt, besitzen in katalytischen Mengen
in Gegenwart von Kupferverbindungen nur unbefriedigend
beschleunigende Eigenschaften. Dimethylsulfoxid,
Acetanilid sowie Salicylanilid, die gemäß
der IS-PS 32 77 175, der DE-AS 15 18 307 und der
DE-AS 11 17 594 eingesetzt werden, ergeben ebenfalls
nur geringe Effekte. Dies trifft auch für den Einsatz
von N-Methylpyrrolidon gemäß DE-OS 26 33 811 oder
ε-Caprolactam gemäß JP 56/0 22 751 zu.
Auch der in der US-PS 41 55 936 beschriebene Zusatz
von Polyethern ist mit Nachteilen verbunden. Je nach
Aufarbeitungsweise verbleiben nämlich die Zusatzstoffe
im Endprodukt oder im Abwasser.
In der US-PS 31 21 736 wird als weitere Möglichkeit
zur Verminderung des Teeranfalls der Zusatz von Aminocarbonsäuren,
von Alkyldiaminopolycarbonsäuren und ihren
Salzen, von Disalicylaldiaminoalkanen, von o-Hydroxybenzalaminophenolen,
von Polyphosphaten, Carboxymethyl-mercaptobernsteinsäure
oder Schiff-Basen von Salicyclaldehyden
empfohlen.
Aus dem Einsatz dieser Stoffe resultieren Probleme bei
der Aufarbeitung.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 4-Nitrodiphenylaminen
der allgemeinen Formel (I)
in der
R¹, R², R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen stehen,
durch Umsetzung von 4-Nitrohalogenbenzolen der allgemeinen Formel (II)
R¹, R², R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen stehen,
durch Umsetzung von 4-Nitrohalogenbenzolen der allgemeinen Formel (II)
in der
X für Chlor oder Brom steht und in der
R¹ und R² die obengenannte Bedeutung besitzen,
mit primären aromatischen Aminen der allgemeinen Formel (III)
X für Chlor oder Brom steht und in der
R¹ und R² die obengenannte Bedeutung besitzen,
mit primären aromatischen Aminen der allgemeinen Formel (III)
in der
R³ und R⁴ die obengenannte Bedeutung besitzen,
in Gegenwart von Kaliumcarbonat und Kupferverbindungen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Kupferkatalysator in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Halogennitrobenzol, und wenigstens eine weitere Verbindung eines Metalls der III., IV. und V. Hauptgruppe oder der II., IV., V., VI., VII. und VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% der Kupferverbindung zusetzt, wobei man die Reaktion bei 140-225°C unter wasserfreien Bedingungen durchführt und das bei der Reaktion entstehende Wasser unter Zuhilfenahme eines Schleppmittels durch Destillation entfernt.
R³ und R⁴ die obengenannte Bedeutung besitzen,
in Gegenwart von Kaliumcarbonat und Kupferverbindungen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Kupferkatalysator in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Halogennitrobenzol, und wenigstens eine weitere Verbindung eines Metalls der III., IV. und V. Hauptgruppe oder der II., IV., V., VI., VII. und VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% der Kupferverbindung zusetzt, wobei man die Reaktion bei 140-225°C unter wasserfreien Bedingungen durchführt und das bei der Reaktion entstehende Wasser unter Zuhilfenahme eines Schleppmittels durch Destillation entfernt.
Als Alkylreste der Formel (I) kommen bevorzugt solche mit
1 bis 3 Kohlenstoffatomen in Frage.
Vorzugsweise wird das Verfahren zur Herstellung von 4-Nitrodiphenylamin
aus 4-Nitrochlorbenzol und Anilin eingesetzt.
Als Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendbaren Kupferkatalysatoren seien Kupfer-(I)-jodid,
Kupfer-(I)-chlorid, Kupfer-(II)-chlorid, Kupfer-(I)-bromid,
Kupfer-(II)-bromid, Kupfer-(I)-cyanid,
Kupfer-(I)-oxid, Kupfer-(II)-oxid, Kupfer-(II)-carbonat,
basisches Kupfer-(II)-carbonat, Kupfer-(II)-sulfat,
Kupfer-(II)-nitrat, Kupfer-(II)-formiat, Kupfer-(II)-acetat
und organische und anorganische Koordinationsverbindungen
von ein- oder zweiwertigem Kupfer
genannt. Bevorzugt werden sauerstoffhaltige Kupferverbindungen,
wie Kupfer-(II)-oxid, Kupfer-(II)-carbonat,
basisches Kupfer-(II)-carbonat oder Kupfer-(I)-oxid
eingesetzt, wobei der Kupferkatalysator in einer Menge
von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen
auf eingesetztes Halogennitrobenzol eingesetzt wird. Die
Kupferkatalysatoren können sowohl einzeln als auch im
Gemisch untereinander eingesetzt werden.
Die zusätzliche Metallverbindung wird in einer Menge von
1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 25 Gew.-% der Menge
der Kupferverbindungen zugesetzt. Werden mehrere Metallverbindungen
zugesetzt, so wird jede mit den angegebenen
Mengen zugesetzt.
Als Halogennitrobenzole kommen beispielsweise 4-Nitrochlorbenzol,
4-Nitrobrombenzol, 4-Nitro-2-methyl-chlorbenzol
und 4-Nitro-3-methyl-chlorbenzol in Frage.
Als primäre aromatische kommen zum Beispiel Anilin,
o-Toluidin, m-Toluidin, p-Toluidin, 4-Ethylanilin, 4-Butylanilin,
4-Isopropylanilin, 3,5-Dimethylanilin und
2,4-Dimethylanilin in Frage.
Die aromatischen Amine können auch
in Form von Gemischen, insbesondere Isomerengemischen,
eingesetzt werden. Pro Mol Halogennitrobenzol werden
im allgemeinen etwa 1 bis 6 Mol, bevorzugt 1,5 bis 3
Mol, besonders 1,7 bis 2,5 Mol, des aromatischen Amins
eingesetzt.
Bevorzugte Metalle sind Thallium, Zinn, Wismut, Zink,
Quecksilber, Vanadin, Chrom, Mangan und Cobalt, die in
Form ihrer Chloride, Bromide, Iodide, Sulfate, Oxide,
Hydroxide, Carbonate, Hydrogencarbonate, Formiate, Acetate,
Propionate, Cyanide, Nitrate und Phosphate zum Einsatz
kommen können.
Die Bicarbonate, Carbonate und Oxide sind bevorzugt,
wobei als Metalle insbesondere Zink, Zinn und Mangan
verwendet werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bessere Ausbeuten
erzielt, als nach den bisher bekannten Verfahren
oder es werden deren weitere Nachteile vermieden. Eine
zusätzliche Ausbeutesteigerung gelingt, wenn man als
weitere Komponente eine Cäsiumverbindung, insbesondere
Cäsiumbicarbonat, -carbonat oder -hydroxid zusetzt.
Kaliumcarbonat kann in äquivalenter Menge oder im Überschuß
bis zur 1,5fachen äquivalenten Menge eingesetzt
werden.
Die Reaktion wird vorzugsweise unter wasserfreien Bedingungen
durchgeführt.
Das während der Reaktion entstehende Wasser wird vorteilhafterweise
aus dem Reaktionsgemisch unter Zuhilfenahme
eines Schleppmittels durch Destillation entfernt. Als
Schleppmittel kommen z. B. Xylol, Toluol, Benzol, Chlorbenzol,
Chlortoluol, Anilin und/oder Toluidin in Frage,
vorzugsweise Xylol oder Toluol.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann, falls gewünscht,
in Gegenwart von Verdünnungsmitteln, z. B. inerten organischen
Kohlenwasserstoffen, beispielsweise in Gegenwart
von Xylol, durchgeführt werden. Weiterhin können
die aromatischen primären Amine selbst als Lösungsmittel
eingesetzt werden.
Die Reaktionstemperaturen des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegen im Bereich von
140 bis 225°C, vorzugsweise 180
bis 210°C, insbesondere 190 bis 205°C.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann nach üblichen Methoden kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches kann ebenfalls
nach verschiedenen Varianten erfolgen. Die im Reaktionsgemisch
befindlichen Salze lassen sich bei erhöhter Temperatur
auf physikalische Weise durch Zentrifugieren oder
Filtrieren abtrennen. Nach Waschen mit warmem Xylol und
Trocknen verbleibt ein hellgrauer pulvriger Feststoff.
Aus dem Filtrat können nicht-umgesetztes Halogennitrobenzol
und primäres aromatisches Amin mit Wasserdampf ausgetrieben
werden, wobei die Nitrodiphenylamine zumeist als
Granulat anfallen. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
daß man das Filtrat im Vakuum teilweise destilliert
und das Produkt dann im Rückstand erhält oder daß man
die 4-Nitrodiphenylamine weitestgehend durch Kristallisation
abtrennt und/oder daß man das Filtrat mit einem
Fällungsmittel, z. B. Xylol, versetzt. Die 4-Nitrodiphenylamine
fallen dabei in hochreiner Form an und können so
direkt weiterverarbeitet werden.
Der Kupferkatalysator kann mehrfach verwendet werden.
Gegebenenfalls wird ihm zur Erhaltung der vollen Aktivität
eine geringere als die ursprünglich eingesetzte Katalysatormenge
in frischer Form zugegeben. Zum Ausschleusen
von Nebenprodukten wird im Bedarfsfall eine Teilmenge
der anfallenden Mutterlauge abgetrennt. Das Reaktionsgemisch
kann auch zur Entfernung der Salze vorzugsweise
bei einer erhöhten Temperatur (85 bis 95°C) mit der zum
Lösen der Salze der notwendigen Menge Wasser ausgerührt werden.
Nach Phasentrennung wird die organische Schicht
weiter aufgearbeitet, beispielsweise durch Wasserdampfdestillation
oder durch Strippen der Bestandteile, die
leichter flüchtig sind als das 4-Nitrodiphenylamin.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können 4-Nitrodiphenylamine
in Ausbeuten von über 85% und hohen Reinheiten
bei kurzen Reaktionszeiten hergestellt werden.
Die Bildung von Nebenprodukten findet bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nur im geringen Ausmaß statt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
4-Nitrodiphenylamine können leicht nach bekannten Verfahren
zu Aminodiphenylaminen reduziert werden und
sind als solche wertvolle Zwischenprodukte für die
Herstellung von beispielsweise Farbstoffen oder Stabilisatoren
für Kautschuk (vgl. US-PS 31 63 616).
157,6 g p-Chlornitrobenzol, 180 g Anilin, 100 g Kaliumcarbonat,
15 ml Xylol, 2 g Kupferoxid werden gemeinsam
in einem Kolben mit Rührer, Rückflußkühler und Wasserabscheider
auf 195°C erhitzt. Nach 17 Stunden, wenn 11 ml
Wasser entstanden sind, wird die Reaktion beendet. Überschüssiges
Anilin, Xylol und Chlornitrobenzol werden mit
Wasserdampf angetrieben. Das rohe Nitrodiphenylamin wird
abfiltriert und getrocknet. Man erhält 76% der Theorie
an 4-Nitrodiphenylamin, bezogen auf p-Chlornitrobenzol.
Weitere Beispiele wurden entsprechend Versuch 1 durchgeführt
und brachten folgende Ergebnisse:
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von 4-Nitrodiphenylaminen der
allgemeinen Formel
in der
R¹, R², R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1-9 Kohlenstoffatomen stehen, durch Umsetzung von 4-Nitrohalogenbenzolen mit primären aromatischen Aminen in Gegenwart von Kaliumcarbonat und Kupferverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kupferkatalysator in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Halogennitrobenzol, und wenigstens eine weitere Verbindung eines Metalls der III., IV. und V. Hauptgruppe oder der II., IV., V., VI., VII. und VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% der Kupferverbindung zusetzt, wobei man die Reaktion bei 140-225°C unter wasserfreien Bedingungen durchführt und das bei der Reaktion entstehende Wasser unter Zuhilfenahme eines Schleppmittels durch Destillation entfernt.
R¹, R², R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1-9 Kohlenstoffatomen stehen, durch Umsetzung von 4-Nitrohalogenbenzolen mit primären aromatischen Aminen in Gegenwart von Kaliumcarbonat und Kupferverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kupferkatalysator in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Halogennitrobenzol, und wenigstens eine weitere Verbindung eines Metalls der III., IV. und V. Hauptgruppe oder der II., IV., V., VI., VII. und VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% der Kupferverbindung zusetzt, wobei man die Reaktion bei 140-225°C unter wasserfreien Bedingungen durchführt und das bei der Reaktion entstehende Wasser unter Zuhilfenahme eines Schleppmittels durch Destillation entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man Verbindungen des Thalliums, Zinns, Wismuts, Zinks,
Quecksilbers, Vanadins, Chroms, Mangans und Cobalts einsetzt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man zusätzlich Cäsiumverbindungen einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man den Kupferkatalysator in einer Menge von 0,5 bis
2 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Halogennitrobenzol,
und die zusätzliche Metallverbindung in einer Menge von
5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Kupferverbindung, einsetzt.
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-
1984
- 1984-03-07 JP JP59042217A patent/JPS59170046A/ja active Granted
Also Published As
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