DE693417C - Verfahren zur Herstellung von N-Alkylabkoemmlingen aromatischer Amine - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von N-Alkylabkoemmlingen aromatischer Amine

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DE693417C
DE693417C DE1937I0059159 DEI0059159D DE693417C DE 693417 C DE693417 C DE 693417C DE 1937I0059159 DE1937I0059159 DE 1937I0059159 DE I0059159 D DEI0059159 D DE I0059159D DE 693417 C DE693417 C DE 693417C
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ether
aniline
water
catalyst
aromatic amines
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DE1937I0059159
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Dr Leonid Andrussow
Dr Emil Germann
Dr Fritz Stoewener
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/04Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups
    • C07C209/14Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of hydroxy groups or of etherified or esterified hydroxy groups
    • C07C209/18Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of hydroxy groups or of etherified or esterified hydroxy groups with formation of amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings or from amines having nitrogen atoms bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Verfahren. zur Herstellung von N-Alkylabkömmlingen aromatischer Amine Es ist bekannt, daß man Amine durch Behandeln mit Alkoholen oder Äthern in Gegenwart wasserabspaltender Katalysatoren, z. B. Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd, Ceroxyd u. dgl., bei höheren Temperaturen in die entsprechenden N-Alkylabkömmlinge überführen kann. Diese Verfahren haben bisher für die Alkylierung aromatischer .Eimine keine Bedeutung erlangen können. Um genügend große Umsetzungsgeschwindigkeiten und befriedigende Ausbeuten zu erzielen, sind fast durchweg Temperaturen von etwa 300° und därüber notwendig, bei denen die Alkohole oder Äther zum großen Teil unter Wasserabspaltung zersetzt werden und auf diese Weise .für die Alkylierung verlorengehen. Durch ,die Anwendung von Druck, die stets mit einer wesentlichen Kostenerhöhung verbunden ist, kann der erwähnte Nachteil nur unvollständig behoben werden. Außerdem treten dabei Nebenumsetzungen auf, die zu unerwünschten, meist schwer abzutrennenden Stoffen führen und die Ausbeute herabsetzen. So kann beispielsweise bei der Methylierung von Anilin mit Dimethyläther, die wegen der verhältnismäßig großen Beständigkeit des Methyläthers in Berührung mit wasserabspaltenden Katalysatoren bei 30o° drucklos durchgeführt werden kann, die Ausbeute bezogen auf das Anilin nicht über 96°/o gesteigert werden; die übrigen 4°/o gehen durch Nebenumsetzungen verloren, und die Abtrennung der dabei entstehenden Stoffe ist schwierig und kostspielig. Es @vurde nun gefunden, daß man N A1kylabkömmlinge aromatischer Amine, insbesondere des Anilins und seiner Homologen, besonders vorteilhaft herstellen kann, wenn man Katalysatoren verwendet, die ganz oder teilweise aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd hergestellt sind. Nicht gealtertes Aluminiumlzydroxyd ist eine wasserhaltige Form der Tonerde, die mit Wasser ohne weiteres oder nach einer Behandlung mit einem Peptisationsmittel, wie Salz- oder Salpetersäure, dessen Menge unter der zur Überführung des gesamten Aluminiums in das Chlorid oder Nitrat erforderlichen liegt, eine kolloide Lösung zu bilden imstande ist. Es l;äßt sich aus (zweckmäßig hochbasischen) Aluminiumsalzen, insbesondere ihren Lösungen, sowie kolloiden, Aluminiumverbindungen enthaltenden Lösungen erzeugen, wobei beachtet werden muß, daß in Gegenwart nicht flüchtiger Alkalien eine stark alkalische Reaktion -unbedingt vermieden wird. Im Gegensatz hierzu ist nämlich handelsübliches Tonerdehydrat, das bekanntlich aus Natriumaluminatlösung durch Ausrühren mit Tonerde oder Fällen mit Kohlensäure, also aus "stark alkalischer Lösung in Gegenwart nicht flüchtiger Alkalien erzeugt ist, ein stark gealtertes und daher wenig wirksames, schlecht peptisierbares Aluminiumhydroxyd, aus dem sich zwar für viele Zwecke brauchbare Katalysatoren herstellen lassen, die aber für den vorliegenden Verwendungszweck eine viel zu- geringe Wirksamkeit aufweisen.
  • Zur Herstellung der Katalysatoren wird das Hydroxyd zweckmäßig in stückiger Form durch eine geeignete Behandhing, am besten durch Erhitzen, weitgehend entwässert und so in die wasserunlösliche Form übergeführt. Man kann die Tonerde auch auf Trägermassen niederschlagen oder als Träger geeignete Stoffe mit der kolloiden Aluminiumhydroxydlösung tränken und darauf das Aluminiumhydroxyd in die wasserunlösliche Form überführen.
  • Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung solcher Katalysatoren die Alkylierung der aromatischen Amine unter verhältnismäßig gelindem Erhitzen gut und vollständig verläuft und unerwünschte Nebenumsetzungen so gut wie völlig vermieden werden. Außerdem werden die Alkohole bzw. Äther nur so wenig zersetzt, daß die Anwendung von Druck bei der Alkylierung selbst mit höheren Alkoholen oder Äthern sich erübrigt oder wenigstens nicht unbedingt nötig ist.
  • Im allgemeinen arbeitet man so, daß man das zu alkylierende Amin in Dampfform im Gemisch mit überschüssigem Alkohol oder Äther über den Katalysator leitet. Die Umsetzungstemperatur hängt von den Ausgangsstoffen und von dem gewünschten Allcylierungsgrad ab und ist nach unten durch den Taupunkt des Dampfgemischs begrenzt. Im allgemeinen arbeitet man zwischen etwa icgo und 27o°. In manchen Fällen, insbesondere wenn sich die Alkohole oder Äther besonders leicht zersetzen, ist es von Vorteil, die Alkylierung nicht in einem Arbeitsgang durchzuführen, sondern das Amin nach dein Entfernen des gebildeten Wassers wiederholt mit dem Alkohol oder Äther bei möglichst tiefer Temperatur umzusetzen. Durch :Änderung der Arbeitsbedingungen (Temperatur, Alkohol- oder Ätherüberschuß, Katalysatormenge) läßt sich das Verhältnis der Mono- und Dialkylabkömmlinge in sehr weiten Grenzen ändern.
  • Die Umsetzung kann fortlaufend durchgeführt-werden. Der unverbrauchte Äther oder Alkohol kann im Kreislauf zurückgeführt werden, wobei man ihn zweckmäßig ganz oder teilweise entwässert. Die Trennung der Endstoffe wird vorteilhaft anschließend an die Umsetzung nach dem üblichen Verfahren durchgeführt, und zwar bei gewöhnlichem oder vermindertem Druck.
  • Es ist bekannt, daß .man Ammoniak oder primäre oder sekundäre Amine mit Methylalkohol oder Dimethyläther in Gegenwart von Aluminiumoxyd methylieren kann. Hierfür ist als besonders vorteilhaft ein Katalysator vorgeschlagen worden, der durchAmalgau-iierep von Aluminium, Zersetzen des Amalgams durch Wasser und Entwässerung des gebildeten Aluminiumhydroxyds durch Erhitzen oder Überleiten von Gasen oder Dämpfen in der Hitze erhalten wird. Gegenüber der Verwendung dieses sowie anderer bekannter Aluminiumoxydkatalysatoren hat das Arbeiten mit solchen aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd beträchtliche Vorteile; die neuen Katalysatoren sind schon bei viel tieferen Temperaturen wirksam; beispielsweise erzielt man mit ihnen schon bei 23o° eine praktisch vollständige Überführung von Anilin in Dimethylanilin, wenn man Anilin mit dem Achtfachen der äquimolekularen Menge Dimethylätlier behandelt; eine Zersetzung des Difnethyläthers findet hierbei nicht statt. Um annähernd die gleiche Ausbeute an Dirnethylanilin zu erreichen, muß man bei Verwendung des obengenannten bemannten Katalysators bei mindestens 29o° arbeiten; hierfür findet in beträchtlichem Ausmaße Zersetzung von Dimethyläther statt. Um Anilin nach einem ebenfalls bekannten Verfahren zu ge°/o in Diinethylanilin überzuführen, ist es erforderlich, es bei 27o° bis 31o° mit dem Zweifachen der theoretisch erforderlichen Menge Methylalkohol über aktiviertes Aluminiumoxyd zu leiten, das gebildete Basengemisch vom Wasser zu befreien und bei der genannten Temperatur nochmals mit dem Vierfachen der theoretisch erforderlichen Menge Dimethyläther über den Katalysatör zu leiten. Diesem Verfahren gegenüber hat das neue Verfahren den Vorteil, daß es bei tieferen Temperaturen; ohne Zersetzung von Dimethyläther und in einer einzigen Behandlung zu mindestens gleichen Ausbeuten an Diniethylanilin führt.
  • Beispiel i In einen mit Rührwerk versehenen Kessel läßt man gleichzeitig entsprechende. Mengen Aluminiumnitratlösung (mit einem Gehalt von 4,7i Gewichtsprozent Al und 7,i6 Gewichtsprozent N) und Ammoniakwasser (das 2o Gewichtsprozent H N3 enthält) unter Verwendung eines 2 %igen - Ammoniaküberschusses in dünnem Strahl einfließen. Das Reaktionsgemisch wird filtriert, möglichst trocken gesaugt und bei 8o bis i20° getrocknet. Dann wird es mit der bei der Filtration gewonnenen konzentrierten, leicht ammoniakalischen Mutterlauge ausgelaugt. Die Masse wird erneut filtriert, mit möglichst wenig Wasser, dem geringe Mengen Ammoniak zugesetzt sind, gewaschen und weitgehend trocken geschleudert. Der Zentrifugierriickstand wird erneut bei 8o bis i20° getrocknet, wobei man ein geringe Mengen Ammonnitrat enthaltendes, nicht gealtertes Tonerdehydrat erhält, das 6o bis 70% Al20,' enthält und sich durch hohe Reaktionsfähigkeit, insbesondere leichte Peptisierbarkeit mit Säuren auszeichnet. Es wird fein gemahlen und dann finit i bis 2,5 0/0 der Menge Salpetersäure bzw. 2 bis 5% der Menge Ameisensäure, die zur Überführung in das Nitrat bzw. Formfiat erforderlich wäre, in der Knetmaschine unter Zusatz von so viel Wasser verknetet,; daß unmittelbar eine stark gequollene, zur Verformung in der Strangpresse geeignete, steife, homogene Masse mit einem Gehalt von 35 bis 40 % A120, erhalten wird. ,Sie wird in einer Strangpresse in Stränge oder Hohlstränge gepreßt und durch Schneiden in Zylinder oder Hohlzylinder von 5 mm Durchmesser und 5 mm. Länge zerlegt. Die noch wasserlöslichen Formkörper werden dann allmählich auf 30o° erhitzt, wobei sie in unlösliches Aluminiumoxyd übergehen. Sie werden mit ammoniakhaltigem Wasser gewaschen und durch Erhitzen auf 50o bis 60o° aktiviert. Beim Kneten der Masse können größere Mengen (z. B. 5o0/0) feinpulvriges, aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd durch Trocknen und Erhitzen gewonnenes Aluminiumoxyd oder kleinere Mengen '(z. B. 5 bis io%) an gealtertem Tonerdehydratpulver zugegeben werden. Über ioo 1 des so erhaltenen Katalysators wird stündlich bei 2q.0° unter gewöhnlichem Druck ein Gemisch aus 7 kg Anilin und 17 kg Diäthyläther geleitet. 67°/o des angewandten Anilins werden zu Mono-, 25'/o zu Diäthylanilin umgesetzt; 7 bis 8% des Anilins bleiben unverändert und werden in den Umsetzungsraum zurückgeführt. Nur 0,7% des durchgesetzten Äthers werden zersetzt. Bezogen auf umgesetztes Anilin beträgt die Ausbeute an°Mono-undDiäthylanilin 99% der Theorie.
  • Wendet man einen Katalysator an, .der aus käuflichem, nach dem Bayer-Verfahren gewonnenem Tonerdehydrat hergestellt ist, so muß man, um dieselben Stoffe zu erhalten, bei 32o° und unter einem Druck von i 5o at arbeiten; die Ätherzersetzung beträgt in diesem Fall q. bis 7 0/0, und die Ausbeute ist schlechter: Beispiel 2 28,7 kg o-Toluidin werden mit 37 kg Dimethyläther je Stunde bei 2q.5° über 28o l eines aus nicht gealtertem Tonerdehydrat erzeugten Tonerdekatalysators geleitet. Mit über 99 0/0 Ausbeute (bezogen auf o-Toluidin) erhält man ein Gemisch aus 13 Gewichtsteilen Mono- und 87 Gewichtsprozent Dimethyl= o-toluidin. Behandelt man dieses Gemisch nochmals mit Dimethyläther, so erhält man fast völlig reines Dimethyl-o-toluidin.
  • Beispiel 3 10,7 kg m-Toluidin und 37 kg Diäthylä.ther werden stündlich bei 235° und bei gewöhnlichem Druck über 50o 1 eines aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd hergestellten Katalysators gleitet. 99% des in-Tolüidins werden alkyliert, und zwar 58% zu Mono-und 41% zu Diäthyl-in=toluidin; nur o,50/, des durchgesetzten Äthers werden zersetzt.
  • ' Beispiel q.
  • Über Zoo 1 eines aus nicht gealtertem Tonerdehydrat hergestellten Katalysators werden bei 25o° und bei gewöhnlichem Druck stündlich q.o kg eines Gemisches geleitet, das 4.i,5 Gewichtsprozent o-Toluidin, 51 Gewichtsprozent Äthyläther und 7,5 Gewichtsprozent Äthylalkohol enthält. 18,2.% des durchgesetzten o-Toluidins bleiben unverändert, 659, werden in Mono- :und 16,8% in Diäthylo-toluidin übergeführt; die Äthylenbildung beträgt 0,7 %, bezogen auf den durchgesetzten Äther.
  • Beispiel 5 z0,5 kg Anilin werden stündlich finit der i 0fach molar en Menge Dimethyläther (ioi kg) bei 22o° und gewöhnlichem Druck über 4001 'eines aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd hergestellten Katalysators geleitet. Das Anilin wird nahezu völlig zu Dimethylanilin umgesetzt. Vor der Wiederverwendung muß der überschüssige Dimethyläther von Wasser und dem in geringer Menge gebildeten Methanol befreit werden.
  • Man kann auch mit einem geringeren Ätherüberschuß arbeiten, wenn man das Anilin iri zwei Stufen methyliert. In diesem Fall leitet man 33 kg Anilin mit der 6fach molaren Menge Dimethyläther - entsprechend 97 kg - je .Stunde bei 24o° über 4001 des obengenannten Katalysators. Das Anilin wird vollständig umgesetzt. Das Rohdimethylanilin, das -- bis 3 Gewichtsprozent Monomethylänilin enthält, wird vom Wasser und Methanol befreit und mit 18 kg frischem Dimethyläther bei 22o° über zoo i Katalysator geleitet. Der überschüssige Äther wird vom Wasser befreit und im Kreislauf mit dem gebildeten Methanol iri den Umsetzungsraum der ersten Stufe zurückgeführt. Eine Neubildung von Methanol wird auf diese Weise vermieden. Die Ätherzersetzung ist äußerst gering und beträgt nur o,oa bis 0,05 %, bezogen auf den gebundenen Äther.
  • Verwendet man einen Katalysator, der aus gewöhnlichem käuflichem Tonerdehydrat hergestellt ist, so muß man- bei a70 bis PO' arbeiten. Man erhält ein Dimethylanilin, das zwar fast frei-von Monomethylanilin ist, dagegen andere Verunreinigungen enthält, die äußerst schwierig abzutrennen sind. Die Ausbeute, bezogen auf Anilin, beträgt 961/o; etwa z % des Äthers wird zersetzt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von N-Alkylabkömmlingen aromatischer Amine durch Erhitzen der letzteren mit Alkoholen und/oder Äthern unter Verwendung von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß diese ganz oder teilweise aus nicht gealtertem Aluminiumhydroxyd hergestellt sind.
DE1937I0059159 1937-09-26 1937-09-26 Verfahren zur Herstellung von N-Alkylabkoemmlingen aromatischer Amine Expired DE693417C (de)

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