DK158975B - Fremgangsmaade til fremstilling af 2,6-dichlor-4-nitroanilin samt den ved fremgangsmaaden fremstillede forbindelse - Google Patents

Description

i

DK 158975 B

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af 2,6-dichlor-4-nitroani-lin.

Denne forbindelse er især kendt som syntesemellempro-5 dukt for 3,5—dichloranilin, der i sig selv anvendes ved fremstilling af forskellige plante-behandlingsmidler i særdeleshed fungicider.

Flurscheim (jvf. J. Chem. Soc. £3, 1772-5 (1908)) har først undersøgt fremstillingen af 2,6-dichlor-4-nitroanilin 10 ved chlorering af p-nitroanilin ved hjælp af gasfor- mig chlor i vandigt, saltsyreholdigt. reaktionsmedium.

Ued denne undersøgelse er det påvist, at når man arbejder i kulden og i et halvkoncentreret medium (1,8 N), er udbyttet lavt (37?ό) ; men at det kan forøges mærk-15 bart ved at arbejde under kogning og i fortyndet saltsyreholdigt medium (0,25 N).

Denne laboratorietremgangsmåde er blevet gentaget i talrige senere referencer i forbindelse med mere industrielt prægede fremgangsmåder. Ued disse anvendes der 20 udover eller i stedet for saltsyre en anden stærk syre såsom svovlsyre,eller eddikesyre eller også et tredje opløsningsmiddel. Disse fremgangsmåder har imidlertid ikke et tilstrækkeligt stort udbytte, de fører til et produkt med middelmådig kvalitet, eller der opstår pro-25 blemer med adskillelse og med genindvinding ved afslutning af tilbageførslen af moderluden.

Eftersom efterspørgslen efter 2,6-dichlor-4-nitroani-lin vedbliver at stige, er det blevet mere og mere nødvendigt at finde en industrielt udnyttelig fremgangsmåde, 30 dvsi en/fyemgangsmåde,. som :fører :til et .pyo-:-.: · j .··· dukt af god kvalitet, i særdeleshed med god filtrerbarhed, under mindre forurenende arbejdsbetingelser.

2

DK 158975B

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde, der er forbedret og forenklet i forhold til den kendte teknik. Opfindelsen angår ligeledes reaktionsproduktet, som man opnår ved denne frem-5 gangsmåde.

Den foreliggende opfindelse angår mere præcist en fremgangsmåde til fremstilling af 2,6-dichlor-4-nitro -anilin ved chlorering af p-nitroanilin med gasformig-chlor i en vandig saltsyreopløsning under kogning, og frem-10 gangsmåden er ejendommelig derved, at omsætningen gennem føres ved en temperatur på 95 - 110° C, idet reaktionsmediets saltsyrekoncentration er på 4 - 7,5 N. Fortrinsvis på 4,5 - 6 N.

Omsætningen foregår efter følgende reaktionsskema:

Cl y—. vandig HC1 V—\ H2N^Vn°2 + 2 Cl2 7^)- > H2N-fJ)-N02 + 2 HC1 4 ci 15 p-nitroanilin er meget opløseligt i reaktionsmediet under reaktionsbetingelserne. Man opnår i kulden en suspension, som opløses ved opvarmning til den anvendte reaktionstemperatur. Man tilfører derpå en strøm af chlor til reaktionsbeholderen ved hjælp af et ned-20 dykket rør, idet man holder temperaturen stort set konstant. Den anvendte mængde chlor er i almindelighed mindst den støkiometriske mængde. En mindre mængde er skadelig for udbyttet. Et overskud er ikke skadeligt, men det forbedrer heller ikke udbyttet. I praksis arbejder man 25 med støkiometriske mængder, men et overskud i forhold til den støkiometriske mængde, f. eks. op til 50 mol-?i egner sig ligeledes godt.

DK 158975 B

3

Reaktionsmediets udgangskoncentration med hensyn til saltsyre bør være mindre end mættethed, dvs. bør være valgt mellem 4 og 7,5 N, fortrinsvis mellem 4,5 og 6 N. Man har faktisk fastslået, at i modsætning til an-5 givelserne i den kendte teknik er et medium indeholdende koncentreret saltsyre (i kombination med forhøjet temperatur) gunstig med henblik på opnåelse af et højt udbytte. Man arbejder i almindelighed med en koncentration på 1 mol amin pr. liter saltsyre. Eftersom omsæt-10 ningen i sig selv frembringer 2 mol hydrogenchlorid, stiger reaktionsmediets normalitet med ca. 2 enheder i løbet af omsætningen, når der ikke finder afgasning sted. Nu er det imidlertid nødvendigt, at reaktions-mediet ikke ved omsætningens afslutningen bliver over-15 mættet, i hvilke tilfælde den overskydende syre afgives i gasform og bevæger sig sammen med chloren under dennes transport igennem væsken, hvilket forøger omsætningens varighed. Eftersom mætningsnormaliteten er på ca. 9,5 N bør derfor saltsyrekoncentrationen i reaktionsmediet 20 ved begyndelsen af omsætningen højst være 7,5 N.

En koncentration lavere end 4 N er iøvrigt ikke fordelagtig, eftersom udbyttet så falder under ca. 75%, hvilket er utilstrækkeligt for en industriel fremgangsmåde.

En anden karakteristisk egenskab ved fremgangsmåden 25 ifølge opfindelsen, er at man arbejder ved forhøjet temperatur, på 95 - 110° C, i praksis ved kogepunkts-temperatur for reaktionsblandingen afhængig af den valgte koncentration med hensyn til hydrogenchlorid. Man har således fastslået, at under disse betingelser op-30 når man ikke alene høje udbytter, men det således opnåede produkt besidder derudover en særdeles god filtrerbarhed, hvilket i betydelig grad forkorter tidsbehovet ved isoleringen af 2,6-dichlor-4-nitroanilin.

De bedste resultater opnås især ved temperaturer på mel-35 lem 105 og 110° C, svarende til nærved kogepunktet for

DK 158975B

4 den azeotrope blanding af saltsyre og vand. Krystallernes størrelse formindskes med temperaturen, idet den nedre grænse befinder sig henimod 95° C, dersom man ikke vil forøge reaktionens varighed i betydelig ^ grad.

Ved en anden udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man arbejde med et overtryk. Et let overtryk fremskynder i særdeleshed overførslen af chlor i opløsningen. Man har f.eks. iagttaget, at et overtryk 10 på 0,26 bar tillader en reduktion af varigheden af ehlo-reringsbehandlingen med 4-5 gange ved omsætning ved 110° C i saltsyre med en begyndelsesnormalitet på 6 N. Man kan ligeledes arbejde i en autoklav med overtryk under anvendelse af eller uden afgasning.

15 2,6-Dichlor-4-nitroanilinet, der er uopløseligt under reaktionsbetingelserne, udfældes hurtigt og fremadskridende indtil afslutningen af omsætningen. Bundfaldet fra-filtreres. Moderluden består hovedsagelig af en vandig opløsning af hydrogenchlorid, som er højere koncentreret 20 end udgangsopløsningen. Den kan således ved simpel fortynding med vand anvendes umiddelbart til en ny reaktion. Bundfaldet vaskes derpå og isoleres på sædvanlig måde.

Det således fremstillede produkt foreligger i form af grove krystaller med en middelstørrelse på mellem 100 25 og 300 ^um under de ovenfor beskrevne reaktionsbetingelser. I forbindelse med den foreliggende opfindelse forstår man ved "middelstørrelse" middeltallet af de største dimensioner målt på krystaller i en prøve.

Denne særlige produktform er hidtil ukendt, eftersom 30 krystallerne af det samme produkt opnået ved kendte fremgangsmåder til chlorering i vandigt medium har en middelstørrelse, der er ca. 10 gange mindre , samt en dobbelt så stor fugtighed. Denne produktform muliggør en sænkning af fugtighedsindholdet i det frafil-35 trerede produkt.

5 DK 158975Β Λ/ί

Dette forklarer, at det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede produkt besidder en bemærkelsesværdig fil-trerbarhed, hvilket muliggør en betragtelig forøgelse af produktiviteten af en given f abrikatdionsenhed.

5 Det opnåede bundfald indeholder udover reaktionsproduktet små mængder af den isomere 2,4-dichlor-6-nitroani-lin og af det monochlorerede derivat, 2-chlor-4-nitro-anilin, der sædvanligvis ikke frasepareres, eftersom de er anvendelige eller ikke-generende ved den se-10 nere omdannelse til 3,5-dichloranilin. Udbytterne af råprodukt kan være højere end 90%, og udbytterne af 2,6-dichlor-4-nitroanilin kan være højere end 80% og kan nå op på 90%.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse ud-15 viser udover de gode udbytter og produktets særdeles gode filtrerbarhed andre fordele, såsom den lethed, hvormed man kan gennemføre chloreringen, idet temperaturen kan vedligeholde sig selv ved tilbagesvaling, den praktisk taget fuldstændige standsning af 20 chlorabsorptionen ved omsætningens afslutning, hvorved man undgår overchloreringer, det ikke tilstedeværende forbrug af hydrogenchlorid på grund af tilbageførslen af moderluden, uden nødvendig tilsætning af frisk syre, samt endelig nedbringningen af mængden 25 af spildstrømme, som er begrænset til vaskevandet.

De efterfølgende eksempler belyser fremgangsmåden i-følge opfindelsen.

EKSEMPEL 1

Man anbringer en blanding af 1 liter 4,5 N salt-30 syre pr. mol p-nitroanilin (138 g) i en reaktions- beholder, der er forsynet med en tilbagesvaler og med en gas-absorptionskolonne, der er overrislet med natrium-

DK 158975B

6 hydroxid. Suspensionen bringes under omrøring og opvarmes til 105° C, hvorpå man tilfører en chlorstrøm til apparatet ved hjælp af et neddykket rør, idet man holder temperaturen på 105° C. Efter ca. 15 minutters for-5 løb opstår der et bundfald, som lidt efter lidt bliver tykkere og tykkere. Efter ca. 2 timer reducerer man gradvis den tilførte.chlormængde, indtil der ikke længere absorberes noget. Man tilfører på denne måde ca.

2,2 mol chlor pr. mol amin i løbet af en samlet reak-10 tionstid på 3 - 4 timer.

Blandingen køles til 70 - 80° C, filtreres og udvaskes med vand. Moderluden fra filtreringen opsamles med henblik på genanvendelse ved efterfølgende omsætninger. Vaskevandet bortkastes. Man opnår 190,5 g tørt 15 reaktionsprodukt, pr. mol p-nitroanilin taget i arbejde. Udbyttet = 92¾.

Analyse af det således opnåede produkt viser: 82¾ 2,6-dichlor-4-nitroanilin 1,5¾ 2,4-dichlor-6-nitroanilin og 20 5¾ 2-chlor-4-nitroanilin.

Krystallerne har en middelstørrelse på ca. 150 - 200 ^um, hvilket udgør ca. 10 gange størrelsen af de krystaller, som opnås ved chlorering under sædvanlige betingelser. Filterkagens specifikke modstand, som er karakteristisk 25 for filtrerbarheden, er samtidig formindsket med en faktor på 5 - 10 i forhold til andre fremgangsmåder til chlorering i vandigt medium.

Fugtighedsindholdet i det filtrerede og vaskede produkt er på 20 - 25¾ i modsætning til 40 - 45¾ under sædvan-30 lige chloreringsbetingelser.

DK 158975 B

7 EKSEMPEL 2

Moderluden stammende fra filtreringer beskrevet i eksempel .1 dvs. 0,75 1 6N saltsyre, tilføres vand i en sådan mængde, at man opnår 1 liter 4,5 N salfsyi'®-

Chloreringen i denne blanding gennemføres analogt med 5 eksempel 1. Recirkulerings-behandlingen gentages mindst 10 gange uden, at dette influerer på udbyttet eller kvaliteten af det opnåede produkt.

EKSEMPEL 3

Man går frem analogt med eksempel 1, idet man dog til-10 fører 6 N saltsyre, og man gennemfører -chloreringen ved en temperatur på 95°C. Reaktionsproduktet isoleres analogt med eksempel 1. Man opnår 196,7 g tørt reaktions-produkt. Udbytte = 95¾. Analyse af det således fremstillede produkt viser: 15 88¾ 2,6-dichlor-4-nitroanalin 2¾ 2,4-dichlor-6-nitroanilin og 4¾ 2-chlor-4-nitroanilin.

EKSEMPEL 4

Man går frem analogt med eksempel 1, idet man dog til-20 fører 6 N saltsyre, og man opvarmer til 110° C, hvilket er kogepunktet for den azeotrope blanding HCl-vand. Syrekoncentrationen holder sig stort set konstant som følge af afgivelsen af hydrogenchlorid. Man opnår et råprodukt i et udbytte på 88,5?0, idet udbyttet med hen-25 syn til 2,6-dichlor-4-nitroanilin er 83,8¾. Reaktionsproduktets krystaller har en middelstørrelse på 150 -200 ^um. Man kan i dette tilfælde konstatere en forlængelse af varigheden af chloreringen, hvilket til-

DK 158975 B

8 skrives afgivelsen af hydrogenchlorid.

EKSEMPEL 5

Man går frem analogt med eksempel 1, og man gennemfører ehloreringen ved en temperatur på 110° C, idet man i appa-5 raturet opretholder et svagt overtryk af størrelsesordenen 0,3 bar. Dette overtryk kan let etableres og vedligeholdes, idet man gennemfører afgivelsen af dannet gas-formig hydrogenchlorid igennem en barometrisk søjle af saltsyre med en passende højde (ca. 2,5 meter).

10 Varigheden af ehloreringen er på denne måde reduceret til mindre end 3 timer. Reaktionsproduktet isoleres som i eksempel 1 og med de samme resultater.

EKSEMPEL 6 I dette eksempel og i de efterfølgende eksempler ud-15 fører man chlorering i en lukket autoklav, som tillader, at man arbejder under tryk.

Med de samme udgangsmaterialer som i eksempel 1 kan varigheden af chlortilførsien ved 105° C reduceres til 1 time og 30 minutter. Trykket i apparaturet stiger til 3 bar 20 ved afslutningen af ehloreringen. efter afkøling isoleres reaktionsproduktet som i eksempel 1.

EKSEMPEL 7

Man anvender 7,5 N saltsyre og gennemfører chlo-reringen ved tilførsel af chlor ved 110° C. Når 25 trykket når 3 bar, afgasser man en del af hydrogenchlo-ridet, indtil man når 2 bar, og man gentager tilførslen af chlor. ehloreringen afsluttes på mindre end 2 timer og 30 minutter. Apparaturet nedkøles, bringes til atmosfæretryk ved udskylning af den dannede gas. Efter fil-

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af 2,6-dichlor- 4-nitroanilin ved chlorering af p-nitroanilin med 10 gasformigt chlor i en vandig saltsyreopløsning under kogning, kendetegnet ved, at omsætningen gennemføres ved en temperatur på 95 - 110° C, idet reaktionsmediets saltsyrekoncentration er på 4 - 7.5 N.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omsætningen gennemføres ved 105 - 110° C, idet reaktionsmediets saltsyrekoncentration er på 4,5 - 6.5 N.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet 20 ved, at man arbejder med et overtryk. 1 2,6-Dichlor-4-nitroanilin, kendetegnet ved, at det er opnået ved fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af kravene 1 - 3 og foreligger i form af krystaller med en middelstørrelse på 100 - 300 pm.