DE899200C - Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsaeure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsaeure

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DE899200C
DE899200C DEA14021A DEA0014021A DE899200C DE 899200 C DE899200 C DE 899200C DE A14021 A DEA14021 A DE A14021A DE A0014021 A DEA0014021 A DE A0014021A DE 899200 C DE899200 C DE 899200C
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disulfonic acid
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Sien Moo Tsang
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Wyeth Holdings LLC
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American Cyanamid Co
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von 2,7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure der allgemeinen Formel Diese Verbindung ist ein wichtiges Zwischenprodukt für Farbstoffe und für die Herstellung von fluoreszierenden Aufhellungsmitteln für Cellulose und andere Materialien. Trotz ihrer Bedeutung sind die zur Verfügung stehenden Methoden zu ihrer Herstellung hinreichend unzulänglich, um ihre Herstellung und Verwendung einzuschränken. Die Verbindung wird gewöhnlich durch Sulfonierung von Benzidin oder von 2,7-Diaminodibenzothiophendioxyd gewonnen. Indessen ergeben die Sulfonierungsreaktionen außer dem gewünschten Produkt verschiedene Nebenprodukte, die in erheblichem Ausmaß aus isomeren und Polysulfonsäuren bestehen. Zum größten Teil sind diese Nebenprodukte, verglichen mit 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure, minderwertiger in bezug auf die Substantivität, Fluoreszenz und andere erwünschte Eigenschaften. Die Entstehung dieser Nebenprodukte erniedrigt die Ausbeute und die Reinheit der gewünschten 3, 6-Disulfonsäure. Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, um die Bildung von Nebenprodukten auf das kleinste Maß zurückzuführen, z. B. durch Anwendung milderer Sulfonierungsbedingungen, was jedoch lediglich zu einer unvollständigen Sulfonierung führte.
  • Das Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden. Erfindungsgemäß wird 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure in der Weise hergestellt, daß man Benzidin oder 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd sulfoniert und das Sulfonierungsprodukt bei einer Temperatur von 8o bis 40' in Gegenwart von io bis ioi°/oiger Schwefelsäure erhitzt, bis sein Gehalt an 3, 6-Disulfonsäure wesentlich zugenommen hat.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt die Umwandlung der unerwünschten Nebenprodukte in das 3, 6-Isomere, wodurch die Gesamtausbeute an 3, 6-Disulfonsäure beträchtlich vergrößert wird.
  • Es ist einigermaßen überraschend, daß dieses Ergebnis auf so einfache Weise erhalten werden kann. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die früher gemachten Erfahrungen. Bei früheren Versuchen zur Steigerung der Ausbeute durch Verminderung der Bildung von Nebenprodukten, beispielsweise durch Anwendung milderer Reaktionsbedingungen, war eine unvollständige Sulfonierung das einzige Ergebnis. Außerdem war es völlig unerwartet, daß die weniger wertvollen Sulfonsäuren gerade in das 3, 6-Isomere übergeführt werden würden.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, zuerst die 3, 6-Disulfonsäure, die beim üblichen Sulfonierungsprozeß anfällt, in irgendeiner an sich bekannten Weise zu isolieren, beispielsweise als Monoaminsalz einer tertiären Base.. Daran schließt sich dann die erfindungsgemäße Säurebehandlung der verbleibenden anderen isomeren und Polysulfonsäuren. Die Anwesenheit tertiärer Amine beeinträchtigt die erfindungsgemäßen Reaktionen in keiner Weise. Das tertiäre Amin kann entweder vor oder nach der Säurebehandlung zugesetzt werden.
  • Eine noch einfachere Ausführungsform besteht darin, daß man die Sulfonierung vornimmt und dann, ohne irgendeine Sulfonsäure zu isolieren, die Reaktionsmischung verdünnt und lange genug erhitzt, um die Umwandlung zu bewirken.
  • Während genau festgelegte Grenzen für die zur Umwandlung erforderliche Zeit, Temperatur und Konzentration nicht -von ausschlaggebender Bedeutung sind, besteht selbstverständlich eine wechselseitige Beziehung zwischen diesen Größen. Wenn beispielsweise die Säurestärke vermindert wird, z. B. auf etwa ro °/o, dann muß man die Behandlungsdauer auf 6o Stunden und mehr verlängern und die Temperatur durch Anwendung von Überdruck über den normalen Siedepunkt erhöhen. Wenn man andererseits die Säurestärke auf ioo °/o oder gar auf ioi °/o (schwaches Oleum) erhöht, so kann man die Temperatur bis auf ioo° erniedrigen und die Zeit auf i oder 2 Stunden verkürzen.
  • Konzentrationen unter etwa 45 0/a werden für den praktischen Gebrauch als weniger geeignet erachtet. Es ist ferner bekannt, daß Säurekonzentrationen von etwa 8o °/o die Verwendung gewöhnlicher Eisengefäße ermöglichen und daher einen technischen Vorteil bieten. Bei dieser Konzentration gestattet das gesteigerte Lösungsvermögen der Säure auch die Verwendung groß bemessener Ansätze, so daß eine Säurekonzentration von 8o °/o oder höher im allgemeinen günstig erscheint. Die Erfahrung hat gezeigt, daß der günstigste Bereich zwischen etwa 85 und etwa ioo °/o liegt.
  • Aus praktischen Gründen unterliegt auch die angewandte Temperatur gewissen Einschränkungen. Im allgemeinen liefert der erfindungsgemäße Temperaturbereich zwischen etwa 8o und 14o° zufriedenstellende Ergebnisse. Unterhalb etwa 8o0 wird die Reaktion für praktische Zwecke zu langsam. Oberhalb etwa 1400 treten zusätzliche Nebenreaktionen auf und nehmen überhand. Ausgezeichnete Ergebnisse werden bei Verwendung einer Behandlungsdauer von etwa 2 bis 5 Stunden, einer Temperatur von etwa iio bis 125-° und einer Säurekonzentration von etwa 85 bis ioo °/o erhalten.
  • Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht notwendig, die Reaktionsmischung so weit zu verdünnen, daß während der Umwandlung alle Reaktionsprodukte darin vollständig löslich sind. Nach Beendigung der Sulfonierung wird eine ausreichende Menge Wasser, vorzugsweise als Eis, zugesetzt, um die gewünschte Verdünnung zu bewirken. Während der Umwandlung auftretende Abscheidungen beeinträchtigen diese nicht. Nach der vollständigen Umwandlung wird die Mischung weiter verdünnt, um eine leichte Isolierung der gewünschten 3, 6-Disulfonsäure entweder als freie Säure oder durch Zusatz von Natrium- oder Kaliumionen als Alkalisalz oder als Monoaminsalz einer tertiären Base zu ermöglichen. Die abgeschiedenen Verbindungen können durch Filtrieren und Auswaschen mit Säure bzw. Salzlösung bzw. Wasser isoliert werden.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Alle Teile bedeuten Gewichtsteile, wenn nicht anders angegeben.
  • Beispiel i 84,6 Teile trockenes, feingepulvertes Benzidinsulfat werden allmählich und unter kräftigem Rühren zu 677 Teilen 25°/oigem Oleum gegeben, wobei man die Temperatur der Reaktionsmischung nicht über 650 ansteigen läßt. Nach beendeter Zugabe wird die Lösung erhitzt und 3 Stunden bei 670 gerührt. Dabei bildet sich als Zwischenprodukt 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd.
  • Dazu gibt man 22,5 Teile 85°/oiger Schwefelsäure, erhitzt die Mischung rasch auf 140' und hält sie 21/2 Stunden bei dieser Temperatur. Hierbei wird das obenerwähnte Diaminodibenzothiophendioxyd unter Bildung eines Gemisches von Produkten sulfoniert, das eine erhebliche Menge 3, 6-Disulfonsäure enthält. Danach kühlt man auf etwa 8o0 ab.
  • Die Umwandlung wird in der Weise durchgeführt, daß man der Mischung etwa iio Teile gestoßenes Eis zusetzt, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure auf etwa 85 % erniedrigt wird und daß man dann die entstandene Aufschlämmung 2 Stunden bei i220 rührt und schließlich in 3ooo Teile Wasser gießt. Um die gewünschte Disulfonsäure zu isolieren, erhitzt man das erhaltene Material mit 33,3 Teilen Triäthylamin zum Sieden. Man setzt genügend Wasser zur Auflösung des gelben, undurchsichtigen Niederschlags zu. Die Mischung wird langsam auf 24° abgekühlt und der gelbe Niederschlag abfiltriert und trocken gesaugt. Der Filterkuchen wird zweimal mit ioo Teilen 2°/oiger Schwefelsäure gewaschen, bei ioo° getrocknet und ergibt dann eine 77°/oige Ausbeute an Monotriäthylaminsalz der 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure.
  • Wenn man wie oben vorgeht, die im dritten Absatz beschriebene Umwandlung aber fortläßt, so fällt die Ausbeute an Monotriäthylaminsalz der 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure auf 6o °/a der theoretischen Ausbeute.
  • Beispiel 2 Die Sulfonierung von Benzidinsulfat wird wie im vorhergehenden Beispiel durchgeführt. Wenn die Sulfonierung beendet und die Mischung abgekühlt ist, verdünnt man durch Zusatz von 13,1 Teilen Eis an Stelle von iio Teilen wie im Beispiel i. Die sich ergebende Konzentration der Schwefelsäure beträgt annähernd ioo °/o. Die Mischung wird 2 Stunden- auf 122° erhitzt und dann in der gleichen Weise aufgearbeitet. Man erhält eine ausgezeichnete Ausbeute an der gewünschten 3, 6-Disulfonsäure.
  • Ähnliche Resultate erhält man durch Erhitzen auf 8o°, jedoch ist in diesem Falle eine längere Erhitzungsdauer bis zu 24 Stunden erforderlich.
  • Wenn man die Umwandlung fortläßt und die Sulfonierungsmischung direkt aufarbeitet, erhält man sehr viel geringere Ausbeuten an 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure.
  • Beispiel 3 Eine Mischung aus 12,3 Teilen 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd und 55 Teilen 2o°/oigem Oleum wird i Stunde auf 155 bis 16o° erhitzt und danach mit 4o Teilen 5o°/oiger Schwefelsäure und anschließend mit 2o Teilen Wasser verdünnt, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure auf annähernd 67 bis 68°/o vermindert wird. Um die Umwandlung durchzuführen, erhitzt man i Stunde oder länger am Rückflußkühler auf 125 bis 13o° und setzt anschließend iooo Teile Wasser und io,i Teile Triäthylamin zu. Die siedende Mischung wird erforderlichenfalls zur Auflösung der vorhandenen festen Stoffe weiter verdünnt und dann gekühlt. Das Monotriäthylaminsalz der 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure kristallisiert aus der Lösung in ausgezeichneter Ausbeute aus.
  • Beispiel 4 14,1 Teile Benzidinsulfat setzt man allmählich zu 57 Teilen 35°/oigem Oleum zu, wobei die Temperatur auf unter 7o° gehalten wird. Nach beendeter Zugabe wird die Mischung z Stunden auf 70° und anschließend 3 Stunden auf 14o bis 145° erhitzt. Die Konzentration der Schwefelsäure wird dann auf 45 bis 50 °/o durch Zusatz von etwa 57 Teilen Wasser verringert und die Umwandlung durch vier- bis fünfstündiges Rühren und Erhitzen der entstandenen Aufschlämmung auf 115 bis i2o° unter Rückfluß durchgeführt. Die Mischung wird dann auf ein Volumen von 85o Teilen Wasser verdünnt, mit io,i Teilen Triäthylamin behandelt und unter Rückfluß erhitzt, um die festen Stoffe aufzulösen. Beim Abkühlen scheidet sich das kristalline Triäthylaminsalz in guter Ausbeute ab.
  • Wenn die Konzentration der Schwefelsäure auf einen tieferen als den oben angegebenen Wert verringert wird, muß man wesentlich länger unter Rückfluß erhitzen, um die gleichen Ergebnisse zu erhalten. Beispiel 5 85,1 Teile trockenes Benzidinsulfat (99,5°/aige Reinheit) werden zu 677 Teilen 26,8°/oigem 0lAum allmählich unter Rühren zugesetzt. Während der-Zugabe läßt man die Temperatur der Mischung nicht über 65° ansteigen. Nach beendeter Zugabe wird die Mischung 3 Stunden auf 67° erhitzt, dann mit 2z,5 Teilen 85°/oiger Schwefelsäure versetzt, rasch auf 14o° erhitzt und bei dieser Temperatur z1/2 Stunden gehalten. Die Mischung wird dann auf etwa 8o° abgekühlt und mit 45,5 Teilen gestoßenem Eis behandelt, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure auf 95 bis 96 °/o herabgesetzt wird. Durch äußere Kühlung wird die Temperatur der Mischung unter ioo° gehalten. Nach beendeter Zugabe wird die Mischung rasch auf 122° erhitzt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
  • Die Mischung wird dann in etwa 3ooo Teile Wasser eingegossen und mit 33,3 Teilen Triäthylamin zum Sieden erhitzt. Es wird genügend Wasser zur Auflösung des gelblichen, undurchsichtigen, beim Kochen gebildeten Niederschlags hinzugefügt. Die Lösung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Der aus gelben Nadeln bestehende Niederschlag wird trocken gesaugt, mit 2°/oiger Schwefelsäure gewaschen und bei ioo bis iio° getrocknet. Es wird eine ausgezeichnete Ausbeute erhalten.
  • Beispiel 6 56,7 Teile Benzidinsulfat (99,5°/oige Reinheit) werden unter gutem Rühren allmählich zu 462 Teilen 25°/oigem Oleum gegeben, wobei die Temperatur bei 65° gehalten wird. Die Mischung wird 3 Stunden bei 67° gehalten, dann mit 15 Teilen 85°/@ger Schwefelsäure versetzt, rasch auf 14o° erhitzt und 21/2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Dann stellt man die Temperatur auf 8o° ein und setzt ii Teile Wasser zu, wodurch die Konzentration der Schwefelsäure auf etwa ioo % erniedrigt wird. Die Umwandlung wird durch halbstündiges Erhitzen auf 14o° durchgeführt und das erhaltene Produkt in der üblichen Weise aufgearbeitet. Bei niedrigeren Temperaturen ist eine längere Erhitzungsdauer erforderlich, beispielsweise 5 Stunden bei iio°.
  • ' Beispiel 7 Benzidinsulfat wird wie in dem vorstehenden Beispiel sulfoniert, die Reaktionsmischung jedoch nur mit 6,5 Teilen Wasser verdünnt, so daß die Konzentration der Schwefelsäure auf annähernd ioi °/o vermindert wird. Die Umwandlung wird bei 14o° während i Stunde durchgeführt und das erhaltene Produkt in der üblichen Weise aufgearbeitet.
  • Beispiel 8 Ein Teil Benzidin wird sulfoniert, beispielsweise in der in den Absätzen i und 2 des Beispiels i angegebenen Weise. Zu dem erhaltenen Produkt wird Triäthylamin zugesetzt und die ausgeschiedene 3, 6-Disulfonsäure, die in einer Ausbeute von etwa 6o °/a der Theorie anfällt, abfiltriert.
  • Das zurückbleibende Filtrat enthält etwa 12 Teile eines Gemisches von wertlosen isomeren 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-sulfonsäuren, etwa 15 Teile Triäthylamin sowie etwa iooo bis i2oo Teile einer 8°/Qigen wäßrigen Schwefelsäure. Diese Lösung wird etwa 24 Stunden unter Rückfluß erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Hierbei fallen etwa 4,5 Teile Triäthylaminsalz der gewünschten 2, 7-Diaminobenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsäure aus. Dies entspricht etwa 35 bis 40 °/o, bezogen auf das in der Lösung befindliche Sulfonsäurengemisch. Weiteres etwa 36stündiges Erhitzen unter Rückfluß ergibt eine zusätzliche Ausbeute von 3,8 Teilen, was etwa 30 °/a der Theorie entspricht, bezogen auf das in Lösung befindliche Sulfonsäurengemisch. Die Gesamtumwandlung beträgt also etwa 70°/0, und dieser Wert kann durch weiteres Erhitzen unter Rückfluß noch erhöht werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Diaminodibenzothiöphendioxyd-3, 6-disulfonsäure; dadurch gekennzeichnet, daß man Benzidin oder 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd sulfoniert und das Sulfonierungsprodukt in Gegenwart von io bis ioo°/oiger Schwefelsäure oder schwachem Oleum so lange auf eine Temperatur von 8o bis 14o° erhitzt, bis sein Gehalt an 3, 6-Disulfonsäure wesentlich erhöht ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfonierungsprodukt mit 85 bis ioo"/oiger Schwefelsäure 2 bis 5 Stunden auf ioo bis 125° erhitzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Sulfonierungsprodukt enthaltende Reaktionsmischung mitWasser auf die gewünschte Schwefelsäurekonzentration verdünnt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sulfonierungsgemisch eine größere Menge eines Trialkylamins hinzugefügt wird, als zur Bildung eines Monoaminsalzes der 3, 6-Disulionsäure erforderlich ist, und daß das entstandene Monoaminsalz vor der Behandlung mit der wäßrigen Schwefelsäure abgetrennt wird.
DEA14021A 1950-09-13 1951-09-14 Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Diaminodibenzothiophendioxyd-3, 6-disulfonsaeure Expired DE899200C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1063571B (de) * 1956-09-17 1959-08-20 Dr Otto Dann Optische Aufhellungsmittel

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1063571B (de) * 1956-09-17 1959-08-20 Dr Otto Dann Optische Aufhellungsmittel

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